Energia renovável. Energia Renovável: Papel no Palco Mundial Novas Tecnologias de Energia Renovável

Fontes de energia renováveis

O conceito de fontes de energia renováveis ​​(FER) inclui as seguintes formas de energia: solar, geotérmica, eólica, das ondas do mar, das correntes, das marés e dos oceanos, energia de biomassa, energia hidroeléctrica, energia térmica de baixo grau e outras "novas" formas de energia renovável energia.

Costuma-se dividir condicionalmente o RES em dois grupos:

Tradicional: energia hidráulica convertida em energia utilizável por usinas hidrelétricas com capacidade superior a 30 MW; energia de biomassa usada para produzir calor por métodos de combustão tradicionais (madeira, turfa e alguns outros tipos de óleo de aquecimento); energia geotérmica.
não tradicional: solar, eólica, energia das ondas do mar, correntes, marés e oceano, energia hidráulica convertida em energia utilizável por pequenas e micro centrais hidroeléctricas, energia de biomassa não utilizada para produzir calor por métodos tradicionais, energia térmica de baixo potencial e outras "novas" formas de energia renovável.
Perspectivas para energias renováveis

Nos últimos anos, a tendência de aumento no uso de fontes renováveis ​​de energia (FER) tornou-se bastante clara. Os problemas do desenvolvimento de FER são discutidos ao mais alto nível. Assim, na reunião de cúpula em Okinawa (junho de 2000), os chefes de oito estados, incluindo o presidente russo Vladimir Putin, discutiram os problemas globais do desenvolvimento da comunidade mundial e entre eles o problema do papel e do lugar das fontes de energia renováveis. Decidiu-se formar um grupo de trabalho para fazer recomendações para uma expansão significativa dos mercados de energia renovável. Praticamente em todos os países desenvolvidos, programas de desenvolvimento de energia renovável estão sendo formados e implementados.
Qual é a razão de tanto interesse neste problema?

Falando dessa tendência, um ponto fundamentalmente novo deve ser destacado. Até recentemente, um padrão claro foi traçado no desenvolvimento do setor de energia: as áreas do setor de energia que forneceram um efeito econômico direto bastante rápido estavam se desenvolvendo. Os impactos socioambientais associados a essas áreas foram considerados apenas como contributivos, e seu papel na tomada de decisões foi insignificante.

Com esta abordagem, as fontes de energia renováveis ​​foram consideradas apenas como recursos energéticos do futuro, quando as fontes tradicionais de energia se esgotarem ou quando a sua produção se tornar extremamente cara e trabalhosa. Como esse futuro parecia bastante distante (e mesmo agora é possível falar seriamente sobre o esgotamento do potencial dos recursos energéticos tradicionais apenas com um grande trecho), o uso de fontes renováveis ​​de energia parecia bastante interessante, mas nas condições modernas é mais tarefa exótica do que prática.

A situação foi dramaticamente alterada pela consciência da humanidade sobre os limites ecológicos do crescimento. O rápido crescimento exponencial dos impactos antropogênicos negativos no meio ambiente leva a uma deterioração significativa do meio ambiente humano. A manutenção desse ambiente em estado normal e sua capacidade de autopreservação está se tornando um dos objetivos prioritários da vida da sociedade. Nessas condições, as primeiras avaliações estritamente econômicas de diversas áreas da engenharia, tecnologia e gestão tornam-se claramente insuficientes, pois não levam em consideração aspectos sociais e ambientais.

Pela primeira vez, o ímpeto para o desenvolvimento intensivo de fontes renováveis ​​de energia não era promissor por cálculos econômicos, mas por pressão pública baseada em requisitos ambientais. A opinião de que o uso de energia renovável melhorará significativamente a situação ambiental no mundo é a base dessa pressão.

O potencial econômico das fontes de energia renováveis ​​no mundo é atualmente estimado em 20 bilhões de tep. por ano, o que é o dobro da produção anual de todos os tipos de combustíveis fósseis. E essa circunstância indica o caminho para o desenvolvimento da energia em um futuro próximo.

A principal vantagem das fontes de energia renováveis ​​é a inesgotabilidade e o respeito pelo meio ambiente. Seu uso não altera o balanço energético do planeta. Essas qualidades foram a razão do rápido desenvolvimento das energias renováveis ​​no exterior e previsões muito otimistas para o seu desenvolvimento na próxima década.

Segundo a American Society of Electrical Engineers, se em 1980 a parcela de eletricidade produzida por energia renovável no mundo era de 1%, em 2005 chegará a 5%, em 2020 - 13% e em 2060 - 33%. Segundo o Departamento de Energia dos EUA, neste país, até 2020, o volume de produção de eletricidade com base em fontes de energia renováveis ​​pode aumentar de 11 para 22%. Nos países da União Europeia, está previsto aumentar a quota de utilização para a produção de calor e eletricidade de 6% (1996) para 12% (2010). A situação inicial nos países da UE é diferente. E se na Dinamarca a parcela de energia renovável em 2000 atingiu 10%, a Holanda planeja aumentar a parcela de energia renovável de 3% em 2000 para 10% em 2020. O principal resultado no quadro geral é determinado pela Alemanha, em qual está planejado aumentar a participação de energia renovável de 5,9% em 2000 para 12% em 2010 principalmente de energia eólica, solar e biomassa.

Existem cinco razões principais para o desenvolvimento de RES:

Garantir a segurança energética;
preservação do meio ambiente e garantia da segurança ambiental;
· conquistar os mercados mundiais de FER, especialmente nos países em desenvolvimento;
· preservação de estoques de recursos energéticos próprios para as gerações futuras;
· aumento do consumo de matérias-primas para uso não energético de combustível.

A escala de crescimento do uso de FER no mundo para os próximos 10 anos é apresentada na Tabela. 1. Para se ter uma noção da escala dos números, destacamos que a capacidade elétrica das usinas que utilizam fontes renováveis ​​de energia (sem grandes hidrelétricas) será de 380-390 GW, o que supera a capacidade de todas as usinas em Rússia (215 GW) em 1,8 vezes.

tabela 1

Tipo de equipamento ou tecnologia		2000	2010
Fotoeletricidade		0,938 (0,26)
Turbinas eólicas conectadas à rede
Pequenas HPPs
usinas de biomassa
Estações termodinâmicas solares
estações geotérmicas
			380,9 - 392,45
Estações e instalações geotérmicas, GW
Coletores e sistemas solares,

A Rússia contém 45% das reservas mundiais de gás natural, 13% do petróleo, 23% do carvão e 14% do urânio. Essas reservas de combustível e recursos energéticos podem atender às necessidades de calor e eletricidade do país por centenas de anos. No entanto, seu uso real é devido a grandes dificuldades e perigos, não atende às necessidades energéticas de muitas regiões, está associado a perdas irreparáveis ​​de combustível e recursos energéticos (até 50%) e ameaça uma catástrofe ambiental nos locais de extração e produção de combustível e recursos energéticos. A natureza pode não resistir a tal teste. Cerca de 22 a 25 milhões de pessoas vivem em áreas de fornecimento autônomo de energia ou fornecimento centralizado de energia não confiável, que ocupam mais de 70% do território da Rússia.

O potencial econômico das FER na Rússia, expresso em toneladas de combustível padrão (tep), é por tipo de fonte: energia solar - 12,5 milhões, energia eólica - 10 milhões, calor da Terra - 115 milhões, biomassa energética - 35 milhões, energia de pequenos rios - 65 milhões, energia de fontes de calor de baixo potencial - 31,5 milhões, total - 270 milhões tce.

Em termos de volume, essas fontes respondem por aproximadamente 30% do volume de consumo de combustíveis e recursos energéticos na Rússia, que é de 916 milhões de tce. por ano, o que cria perspectivas favoráveis ​​para a solução de problemas energéticos, sociais e ambientais no futuro.

Uma característica do estado atual dos desenvolvimentos científicos e técnicos e da utilização prática das FER é o custo ainda mais elevado da energia recebida (térmica e elétrica) em comparação com a energia obtida nas grandes centrais elétricas tradicionais. Mas a relevância desta questão não desaparece. Existem vastas áreas na Rússia onde, de acordo com as condições econômicas, ambientais e sociais, é aconselhável priorizar o desenvolvimento de energia renovável, incluindo as não tradicionais e de pequena escala. Esses incluem:

• zonas de abastecimento energético descentralizado com baixa densidade populacional, em primeiro lugar, as regiões do Extremo Norte e territórios a elas equiparados;
• zonas de fornecimento de energia centralizado com grande escassez de energia e perdas materiais significativas devido a interrupções frequentes de energia;
• cidades e locais de recreação em massa e tratamento da população com situação ambiental difícil, devido às emissões nocivas para a atmosfera de caldeiras industriais e urbanas operando com combustíveis fósseis;
• áreas com problemas de fornecimento de energia para moradias individuais, fazendas, locais de trabalho sazonal, hortas.

De fato, o uso generalizado de fontes de energia renováveis ​​está de acordo com as maiores prioridades e objetivos da estratégia energética da Rússia.

Por exemplo, a segurança energética é amplamente formada no nível regional. O grau de abastecimento das regiões com combustíveis e recursos energéticos próprios é um dos principais indicadores da suscetibilidade das regiões a ameaças à segurança energética. O desenvolvimento e uso de recursos energéticos locais (hidrelétricas de pequenos rios, turfa, pequenos depósitos de combustíveis de hidrocarbonetos, etc.), bem como o uso de outros recursos energéticos, principalmente renováveis ​​(solar, eólica, energia geotérmica, energia de biomassa) permitirá que muitas regiões do país se transfiram para o abastecimento de energia através de energias renováveis, garantindo a sua independência energética.

Em algumas áreas do uso de energia renovável, a Rússia tem grandes resultados científicos que correspondem ao nível mundial. As grandes possibilidades potenciais de uso dessas fontes de energia na solução de problemas energéticos e ambientais em um futuro próximo foram reveladas.

O conceito de fontes de energia renováveis ​​(FER) inclui as seguintes formas de energia: solar, geotérmica, eólica, das ondas do mar, das correntes, das marés e dos oceanos, energia de biomassa, hidroeletricidade, energia térmica de baixo grau e outros “novos” tipos de energias renováveis. energia.

não tradicional: energia solar, eólica, das ondas do mar, das correntes, das marés e dos oceanos, energia hidráulica convertida em energia utilizável por pequenas e micro centrais hidroeléctricas, energia de biomassa não utilizada para produzir calor por métodos tradicionais, energia térmica de baixo potencial e outras “novas” formas de energia renovável.

Perspectivas para energias renováveis

Qual é a razão de tanto interesse neste problema?

preservação do meio ambiente e garantia da segurança ambiental;

· conquistar os mercados mundiais de FER, especialmente nos países em desenvolvimento;

· preservação de estoques de recursos energéticos próprios para as gerações futuras;

· aumento do consumo de matérias-primas para uso não energético de combustível.

Tipo de equipamento ou tecnologia

Turbinas eólicas conectadas à rede

usinas de biomassa

Estações termodinâmicas solares

Estações e instalações geotérmicas, GW

Coletores e sistemas solares,

A Rússia contém 45% das reservas mundiais de gás natural, 13% do petróleo, 23% do carvão e 14% do urânio. Essas reservas de combustível e recursos energéticos podem atender às necessidades de calor e eletricidade do país por centenas de anos. No entanto, seu uso real é devido a grandes dificuldades e perigos, não atende às necessidades energéticas de muitas regiões, está associado a perdas irreparáveis ​​de combustível e recursos energéticos (até 50%) e ameaça uma catástrofe ambiental nos locais de extração e produção de combustível e recursos energéticos. A natureza pode não resistir a tal teste. Cerca de 22 a 25 milhões de pessoas vivem em áreas de fornecimento autônomo de energia ou fornecimento centralizado de energia não confiável, que ocupam mais de 70% do território da Rússia.

De fato, o uso generalizado de fontes de energia renováveis ​​está de acordo com as maiores prioridades e objetivos da estratégia energética da Rússia.

Fontes de energia renovável: tipos, aplicações hoje, perspectivas de desenvolvimento

A humanidade há muito aprendeu a extrair energia renovável (regenerativa) usando o poder dos rios. Mas no final do século 20, devido à crise energética, à rápida diminuição das reservas de carvão, petróleo, gás e à deterioração do meio ambiente, surgiu a questão do uso de outras fontes no meio ambiente. Graças ao desenvolvimento dos cientistas, tornou-se possível extrair a energia do sol, vento, marés, águas geotérmicas.

Interessante! No mundo, 18% da energia é obtida de fontes renováveis, sendo que a madeira representa 13%.

Quanta eletricidade é produzida por fontes de energia renováveis ​​no mundo

Segundo dados fornecidos à revista Forbes pela Agência Internacional de Energia Renovável IRENA, até 2015 a parcela de energia produzida dessa forma no mundo era de cerca de 60%. No futuro, até 2030, as RES tornar-se-ão líderes na produção de eletricidade, empurrando a utilização do carvão para o segundo lugar.

A energia hidrelétrica é produzida há muito tempo, mas novos tipos de fontes de energia renováveis, como vento, água geotérmica, sol, marés, têm sido usados ​​recentemente - cerca de 30 a 40 anos. Em 2014, a participação da energia hidrelétrica era de 16,4%, energia solar e eólica - 6,3%, e no futuro até 2030 essas participações podem se igualar.

Nos países europeus e nos EUA, o aumento anual da produção de energia a partir do vento é de aproximadamente 30% (196.600 MW). Na Alemanha, Espanha e Estados Unidos, o método fotovoltaico é amplamente utilizado. A Usina Geotérmica California Geyser gera 750 MW anualmente.

Interessante! Os parques eólicos dinamarqueses forneceram 42% da energia em 2015 e, no futuro, até 2050, planeja-se atingir o projeto de geração de 100% de energia verde e abandonar completamente os recursos fósseis.

Exemplos de fontes de energia renováveis

A utilização de fontes de energia renováveis ​​resolverá os problemas energéticos de zonas com más condições ambientais. Conduza eletricidade para áreas remotas e de difícil acesso sem o uso de linhas de energia. Essas instalações permitirão descentralizar o fornecimento de energia em áreas onde o fornecimento de combustível não é economicamente rentável. A maioria dos projetos em desenvolvimento refere-se a fontes autônomas de energia que operam com matérias-primas como fontes de energia renováveis ​​não tradicionais obtidas a partir de biomassa, turfa, dejetos de animais, dejetos humanos.

O desenvolvimento ativo da AIE foi recebido nos EUA, Canadá, Nova Zelândia, África do Sul. Essas fontes de energia são usadas por consumidores chineses, indianos, alemães, italianos e escandinavos. Na Rússia, esta indústria ainda não atingiu o nível industrial, então o uso de energia regenerativa é muito baixo.

Uso de fontes de energia renováveis

O planeta pode usar não apenas as fontes de energia renováveis ​​fornecidas pelos recursos naturais. Atualmente, estão sendo desenvolvidas tecnologias para a produção de energia termonuclear e de hidrogênio. De acordo com estudos recentes, as reservas lunares do isótopo hélio-3 são enormes, então os preparativos estão em andamento para entregar esse combustível na forma liquefeita. Segundo cálculos do acadêmico russo E. Alimov (RAS), dois ônibus espaciais serão suficientes para fornecer eletricidade a todo o planeta por um ano inteiro.

Fontes de energia renovável na Rússia

Ao contrário da comunidade mundial, onde a “energia verde” é usada com sucesso há muito tempo, na Rússia essa questão foi tratada recentemente. E, se a energia hidrelétrica fornece eletricidade às cidades e vilas há muito tempo, as fontes regenerativas eram consideradas pouco promissoras. No entanto, a partir de 2000, devido à deterioração da situação ambiental, à diminuição dos recursos naturais e a outros factores igualmente importantes, tornou-se evidente a necessidade de desenvolver fontes alternativas geradoras de energia.

Perspectivas para o desenvolvimento da energia solar na Rússia

A direção mais promissora é o desenvolvimento de instalações que convertem diretamente a radiação solar em eletricidade. Eles usam fotobaterias baseadas em monocristais, policristais e silício amorfo. A eletricidade é produzida mesmo sob luz solar difusa. A energia pode ser ajustada removendo ou adicionando módulos. Praticamente não consomem energia para si próprios, são automatizados, confiáveis, seguros, podem ser consertados.

Para o desenvolvimento de fontes de energia renovável no Daguestão, na região de Rostov, nas regiões de Stavropol e Krasnodar, coletores solares foram instalados e estão operando, fornecendo energia autônoma aos consumidores.

Interessante! Coletor solar de 1 m 2 economiza até 150 kg de combustível padrão por ano.

Perspectivas para o desenvolvimento da energia eólica

Na Rússia, a indústria de energia elétrica baseada na energia eólica produz até 20.000 MW. A utilização dessas instalações a uma velocidade média do vento de 6 m/s e uma potência de 1 MW economiza 1.000 toneladas de combustível de referência por ano. Com base em dados científicos, os desenvolvimentos estão em andamento e os complexos de energia estão sendo colocados em operação. No entanto, o uso de fontes de energia renováveis, como o vento, é difícil na Rússia. De acordo com uma lei aprovada em 2008, devem ser usadas fundações muito fortes para moinhos de vento, e as estradas que levam à construção devem ser perfeitamente pavimentadas. Por exemplo, um primer é usado em países europeus e nos EUA.

Interessante! se as instalações forem usadas na região de Tyumen, Magadan, Kamchatka e Sakhalin, então 2,5-3,5 milhões de kW / h podem ser coletados de 1 quilômetro quadrado. Isso é 200 vezes maior do que o consumo atual de energia.

Perspectivas para o desenvolvimento da energia geotérmica

Até o momento, os GeoTPPs foram construídos e estão operando em Kamchatka e nas Ilhas Curilas. Três módulos do Verkhne-Mutnovskaya GeoTPP (Kamchatka) geram 12 MW, a construção do Mutnovskaya GeoTPP para 4 unidades, que produzirá 100 MW, está sendo concluída. No futuro, a água geotérmica pode ser usada nesta área para gerar 1.000 MW, mais a água separada e o condensado podem aquecer edifícios.

Existem 56 jazidas já exploradas no território do país, nas quais os poços podem produzir mais de 300 mil metros cúbicos de água geotérmica por dia.

Perspectivas para o desenvolvimento da energia das marés

Em 1968, a primeira usina experimental de energia das marés do mundo opera na Península de Kola, gerando 450 kW/h. Com base no trabalho deste projeto, foi decidido continuar o desenvolvimento de usinas de energia das marés na Rússia como promissoras fontes de energia renovável na costa dos oceanos Pacífico e Ártico. Começou a construção da TPP Tugur no Território de Khabarovsk, cuja capacidade de projeto será de 6,8 milhões de kW. A Mezen TPP está sendo construída no Mar Branco com uma capacidade projetada de 18,2 milhões de kW. Essas instalações agora estão sendo desenvolvidas e instaladas para consumidores chineses, coreanos e indianos. Equipamentos alternativos de energia das marés também são mostrados na primeira foto deste artigo.

Existem realmente muitas perspectivas para o desenvolvimento de energia alternativa. Mas, infelizmente, a implementação é praticamente zero, aparentemente não é absolutamente lucrativo para o país desenvolver essa área e trabalhar para reduzir o custo de energia para a população. E é quase impossível conseguir documentos para instalar uma bateria solar por conta própria, é melhor comprar do estado do que produzir você mesmo.

Infelizmente, as fontes alternativas de energia não são benéficas para os países que extraem matérias-primas. A transição para esse tipo de fonte é uma grande perda econômica, portanto, na minha opinião, a implementação desse método é muito lenta e praticamente não avança na Rússia, embora as vantagens da transição sejam óbvias - economia de combustível e dinheiro, não impacto negativo no meio ambiente, facilidade de operação. Portanto, podemos apenas esperar que o progresso não fique parado e possamos, pelo menos em algum lugar, reduzir nosso impacto negativo no meio ambiente

Fontes de energia renovável: tipos, aplicações hoje, perspectivas de desenvolvimento

Quanta eletricidade é produzida por fontes de energia renováveis ​​no mundo? Exemplos do uso de fontes de energia renováveis ​​na Rússia e no mundo.

Fontes de energia renováveis, um olhar para o futuro

Em algum momento em um futuro não muito distante, as inovações tecnológicas estarão disponíveis para todos.

As tecnologias mais recentes ajudarão a reduzir ou mesmo eliminar os perigos biológicos e ambientais.

Atualmente, algumas das tecnologias propostas pelos desenvolvedores para o uso de energia renovável podem ser consideradas incríveis e fantásticas, mas em um futuro próximo elas serão utilizadas com sucesso.

Hoje, muitos cientistas e engenheiros estão absorvidos no trabalho de criar tecnologias para o uso de fontes de energia renováveis.

Quase todos os dias, nos noticiários e em vários programas de televisão e rádio, somos informados sobre várias invenções seguras, ecológicas e importantes para a humanidade.

Muitos países estão tentando criar sua própria tecnologia de energia renovável para ajudar a salvar o planeta da destruição causada pelo acúmulo de poluição, em particular de origem artificial.

Atualmente, a inovação tecnológica está voltada para a criação de ambientes que favoreçam a saúde humana e a segurança de outros seres vivos.

Com a ajuda desses desenvolvimentos, será possível interromper a poluição do planeta com dejetos humanos, bem como restaurar gradativamente a pureza do meio ambiente.

Na Europa, por exemplo, estão em andamento pesquisas para criar algas marinhas que poderão ser uma fonte de energia no futuro.

É possível cultivar algas ao longo das costas de todos os países, tornando-as disponíveis para uso energético.

Este tipo de algas é conhecido como algas energéticas. A partir dessas algas, combustível biodiesel e muitas outras coisas úteis em termos de energia podem ser facilmente produzidas.

No sudoeste da Inglaterra, cientistas e engenheiros estão desenvolvendo usinas de energia das ondas e marés. Essas usinas são projetadas para converter a energia das ondas e marés em eletricidade.

O uso de tais tecnologias levará a uma redução no uso de fontes de energia não renováveis.

Outro desenvolvimento promissor é a criação do AK1000 pela Atlantis Resources Corporation.

Espera-se que este dispositivo seja instalado no European Marine Energy Centre.

A AK1000 será a maior e mais poderosa turbina de maré já fabricada, capaz de fornecer até 1 megawatt de energia elétrica.

A utilização deste empreendimento além de gerar eletricidade aumenta a fé da humanidade na possibilidade de utilizar fontes de energia renováveis ​​que não agridam o meio ambiente.

Finalmente a tecnologia solar Fotovoltaica de alta concentração.

Este é um tipo de painel solar cuja eficiência ultrapassa a barreira dos 40%.

Em relação aos painéis solares convencionais, cuja taxa de eficiência atinge a barreira de 15%, a tecnologia fotovoltaica de alta concentração oferece três vezes a eficiência, além de benefícios econômicos.

Isso permite aumentar a geração de eletricidade a um custo menor.

A produção de painéis solares usando esta tecnologia torna a energia solar mais acessível e permitirá que muitas casas particulares sejam equipadas com esses painéis solares em um futuro próximo.

Com tantos problemas ambientais, é vital que muitos países redirecionem sua atenção para a conservação da natureza e dos recursos naturais, já que temos apenas uma Terra.

O desenvolvimento de várias tecnologias no abastecimento da população e na produção de energia renovável está em constante avanço e é seguro garantir que os riscos ambientais diminuirão em breve, ou mesmo possivelmente desaparecerão completamente.

Os benefícios do uso dessas tecnologias incluem parar o aquecimento global, purificar o ar, reduzir as emissões de carbono e salvar plantas e animais.

Em geral, as tecnologias de energia renovável visam salvar o ecossistema e restaurar a fauna e a flora normais.

Provavelmente, muitas pessoas podem estar se perguntando o quão fantástica é a maioria dessas invenções e desenvolvimentos, mas, ao contrário da natureza fantástica de alguns desses projetos e desenvolvimentos, todos visam salvar o meio ambiente da destruição geral.

Hoje, a humanidade enfrenta especificamente a questão da introdução de tecnologias para o uso de fontes renováveis ​​de energia, e não apenas para impedir a destruição do ecossistema, mas também para salvar a Terra para a vida das próximas gerações.

Com a atual poluição do meio ambiente, o desenvolvimento e implementação de tecnologias de energia renovável é mais importante hoje do que nunca, porque amanhã pode ser tarde demais.

Tecnologias Avançadas de Energia Renovável

Energia Renovável – A AK1000 será a maior e mais poderosa turbina de maré já fabricada, capaz de fornecer até 1 megawatt de energia elétrica

A era verde: como as energias renováveis ​​competem com hidrocarbonetos e usinas nucleares

O desenvolvedor iraniano de projetos de energia, Amin, assinou um acordo com uma empresa norueguesa especializada na produção de módulos solares. Os parceiros planejam construir uma usina de energia solar de 2 GW no Irã. O contrato está avaliado em US$ 2,9 bilhões.

Anteriormente, o chefe da Tesla, Elon Musk, disse que era o desenvolvimento ativo de fontes de energia renováveis ​​que poderia garantir o desenvolvimento da civilização, caso contrário, a humanidade corre o risco de retornar à “idade das trevas”.

Ao mesmo tempo, Musk faz parte do conselho de administração da SolarCity, empresa especializada na produção de painéis solares. A empresa ocupa cerca de 40% do mercado americano de instalações de geração de energia solar.

Musk é conhecido como o lobista mais ativo para o uso de fontes alternativas de energia. Por exemplo, a Tesla, que ele lidera, assinou um contrato em 2017 para construir um sistema de bateria de 100 megawatts na Austrália.

experiência mundial

A introdução de fontes de energia renováveis ​​(FER) está ganhando popularidade em todo o mundo. A Austrália é um dos líderes mundiais na instalação de usinas fotovoltaicas, cuja participação na indústria elétrica australiana supera os 3%. A cada ano, o país aumenta a capacidade total de geração solar em cerca de 1 GW.

Neste indicador, a Austrália é ultrapassada pelo Reino Unido, onde a energia solar total chega a 12 GW, o que é o dobro da Austrália.

O líder indiscutível no campo das energias renováveis ​​é a China, que, juntamente com Taiwan, produz quase 60% de todos os painéis solares do mundo.

Segundo cálculos da Agência Internacional de Energia (IEA), a capacidade das usinas geradoras construídas na China somente em 2016 somava 34 GW. No entanto, isso representa apenas 1% da eletricidade consumida na China, a maior parte da qual é gerada a partir do carvão - são as termelétricas a carvão que o país deve muito à difícil situação do meio ambiente.

Os Estados Unidos também seguiram o caminho da transferência de energia para fontes renováveis. Mas o governo Trump cancelou o Plano de Energia Limpa adotado por Barack Obama.

Em 2014, como parte da Semana do Clima em Nova York, foi fundada a RE100, estrutura que une empresas que migram para fontes renováveis ​​de energia. IKEA, Apple, BMW, Google, Carlsberg Group, etc. aderiram ao RE100. A lista de membros do RE100 está crescendo constantemente. Por exemplo, no final de outubro, um dos maiores fabricantes mundiais de turbinas eólicas, a empresa dinamarquesa Vestas Wind Systems, juntou-se à organização.

Em geral, de acordo com a IEA, a participação das FER na produção global de eletricidade em 2015 foi de cerca de 24%.

Ecologia em questão

No entanto, de acordo com especialistas, nem todas as fontes de energia renováveis ​​são igualmente ecológicas. Alguns são capazes de danificar o meio ambiente. Em particular, estamos falando de usinas hidrelétricas (UHEs). Segundo pesquisadores da Austrália e da China, a área total de terra inundada como resultado do comissionamento de usinas hidrelétricas é de 340 mil metros quadrados. km, que é um pouco menor que a área da Alemanha. Os cientistas fornecem informações relevantes na publicação Trends in Ecology & Evolution.

Por causa da UHE, muitos ecossistemas de várzea foram destruídos, o que levou à diminuição da diversidade de espécies. Porém, nos últimos anos, a hidreletricidade vem perdendo a liderança para novos tipos de geração: solar e eólica. De acordo com as previsões dos especialistas, sua participação na geração será igual à participação das usinas hidrelétricas até 2030.

Outro tema popular entre a comunidade ambiental é o uso de biocombustíveis. Por exemplo, do ponto de vista da Agência Internacional de Energia, a bioenergia é potencialmente capaz de ocupar cerca de 20% do mercado de energia primária em meados do século XXI.

No entanto, a introdução ativa de biocombustíveis feitos de madeira e colheitas pode sair pela culatra. Um aumento múltiplo na pressão sobre as terras agrícolas pode levar a uma redução na produção de alimentos. Segundo cálculos de pesquisadores americanos, ainda hoje a expansão dos plantios de "combustíveis" tem provocado um aumento nos preços das matérias-primas alimentícias nos Estados Unidos. Além disso, a dependência excessiva de biocombustíveis pode levar ao desmatamento.

Em 2012, a Comissão Europeia concluiu que a conversão de terras para plantações de combustível deveria ser limitada e os produtores de combustível a partir de culturas alimentares não deveriam receber apoio do Estado.

Um estudo da União Européia no ano passado descobriu que o óleo de palma ou soja, do qual a energia é extraída, libera mais dióxido de carbono na atmosfera do que qualquer combustível fóssil.

“Os biocombustíveis baratos baseados em alimentos exigidos pela UE, especialmente óleos vegetais como colza, girassol e palma, são uma péssima ideia”, disse Jos Dings, diretor da organização de pesquisa Transport & Environment.

Ambíguas, segundo os especialistas, são as vantagens dos veículos elétricos tanto do ponto de vista econômico quanto ambiental. Ao mesmo tempo, em vários países existem medidas de apoio governamental a esse tipo de transporte.

Por exemplo, na Estónia, o comprador de um carro elétrico pode contar com uma indemnização de 50% do custo do carro, em Portugal paga-se um subsídio de 5.000 euros na compra de um carro elétrico. A Rússia também está pensando em introduzir tais subsídios.

Sem o apoio do estado, esses carros não são procurados: depois que as autoridades de Hong Kong cancelaram os incentivos fiscais para compradores de carros elétricos da Tesla, as vendas desses carros caíram para zero. No entanto, os benefícios dos carros elétricos para o meio ambiente ainda não são óbvios.

“Os veículos elétricos são de fato um meio de transporte muito ecológico, mas para se conectar à rede elétrica e alimentar a bateria, a bateria, é preciso gerar essa eletricidade, e isso requer uma fonte primária. Hoje, a fonte primária número um no mundo não é nem o petróleo, mas o carvão”, disse o presidente russo, Vladimir Putin, falando no Fórum Internacional da Semana de Energia Russa sobre Eficiência Energética e Desenvolvimento Energético no início de outubro.

Eco de Fukushima

O tema das energias renováveis ​​ganhou especial popularidade desde 2011. Após o acidente na usina nuclear de Fukushima-1, as demandas para abandonar o uso de energia nuclear estão se tornando cada vez mais altas.

Até o momento, o país que parou completamente as usinas nucleares se tornou a Itália, no futuro Bélgica, Espanha e Suíça planejam seguir o exemplo de Roma. Na Alemanha, a última usina nuclear está planejada para ser desativada até 2022. No total, 17 usinas nucleares operaram na Alemanha, que produziram cerca de um quarto de toda a eletricidade consumida no país.

De acordo com muitos especialistas, o pânico em torno da energia nuclear é muito exagerado.

“Se subtrairmos o risco de um acidente, a energia nuclear não representa nenhum risco especial para o meio ambiente”, disse Alexander Frolov, vice-diretor geral do Instituto Nacional de Energia, em entrevista à RT.

Inicialmente, a liderança da UE planejou compensar a redução da energia nuclear por meio da geração de gás.

“Precisamos de mais gás. Após a decisão de Berlim, o gás será o motor do crescimento”, afirmou o Comissário Europeu para a Energia, Günter Oettinger, em 2011.

Em média, a queima de gás natural emite metade do dióxido de carbono na atmosfera do que a queima de outros tipos de hidrocarbonetos fósseis.

posição privilegiada

No entanto, o crescimento da geração de gás foi prejudicado pelas altas taxas de comissionamento de capacidades de energia alternativa. Nos países que desenvolvem mais ativamente as energias renováveis, até 2014, a carga das usinas termelétricas a gás caiu. Segundo a consultora Capgemini, cerca de 110 GW de capacidades de gás não justificavam o investimento e estavam à beira da falência. Cerca de 60% das centrais térmicas europeias a gás natural encontravam-se numa situação difícil.

Segundo alguns especialistas, a razão da crise da energia tradicional não foi a alta competitividade das FER, mas sim os privilégios dos produtores de eletricidade de fontes renováveis. A eletricidade "verde" é comprada pelas autoridades com tarifas inflacionadas de forma prioritária.

Segundo Frolov, essa política leva a um desequilíbrio no setor de energia.

“O forte aumento na introdução de energia renovável tornou as usinas termelétricas a gás não lucrativas - elas começaram a fechar”, observou o especialista. - Enquanto isso, a geração eólica e solar tem uma séria desvantagem: a dependência das condições climáticas. Por exemplo, no início deste ano, o tempo nublado e calmo permaneceu na Alemanha por cerca de nove dias. A geração de energia renovável caiu 90%. Para os consumidores locais, isso foi um choque. A base existente, na qual operam estações solares e eólicas, não garante um fornecimento ininterrupto de eletricidade. Dependência das forças da natureza - este é um verdadeiro retorno à idade das trevas.

No contexto do fechamento de usinas termelétricas a gás na Europa, a geração de eletricidade mais suja está crescendo - o carvão, acredita Frolov.

Por exemplo, na Alemanha está prevista a construção de duas dezenas de usinas termelétricas a carvão. Uma situação paradoxal se desenvolveu no país: junto com o crescimento da produção de energia ecologicamente correta, também está aumentando o setor de energia mais prejudicial ao meio ambiente, observou o especialista.

“A tecnologia está cada vez mais barata e acessível”

Nos últimos dois anos, o equilíbrio no mercado europeu de energia começou a melhorar: várias usinas termelétricas a gás foram inauguradas na Alemanha, o consumo de gás na União Européia começou a crescer. No final de 2016, a utilização de gás natural na União Europeia aumentou 6% face a 2015.

Segundo Tatyana Lanshina, pesquisadora do Centro de Modelagem Econômica de Energia e Ecologia do RANEPA, o desenvolvimento de energias alternativas não oferece riscos.

“Embora uma transição rápida para energia renovável não seja possível, os países que trabalham nisso há muito tempo têm feito grandes avanços. Por exemplo, na Dinamarca, cerca de metade de toda a eletricidade é gerada a partir de fontes de energia renováveis, na Alemanha - cerca de um terço, - observou o especialista em entrevista à RT. - Esses países estão trabalhando nisso há décadas e outros países também podem mudar gradualmente para energia renovável. Essas tecnologias estão se tornando mais baratas e acessíveis. No que diz respeito aos subsídios, toda a indústria de energia conta com o apoio do Estado, incluindo a energia tradicional.”

A era verde: como as energias renováveis ​​competem com hidrocarbonetos e usinas nucleares

Era verde: como as fontes de energia renováveis ​​competem com hidrocarbonetos e usinas nucleares - Leia mais no site da RT em russo.

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E CIÊNCIA DA FEDERAÇÃO RUSSA

"UNIVERSIDADE DE EXPLORAÇÃO GEOLÓGICA DO ESTADO RUSSO COM O NOME DE SERGO ORDZHONIKIDZE"

Faculdade de Geoecologia e Geografia

Departamento de Ecologia e Gestão da Natureza

ABSTRATO

No curso “Sistemas tecnogênicos e ecorisk”

no tópico

“Fontes de energia renováveis ​​e não renováveis”

Preparado pela:

Aluno do grupo ECO-14-2P

Ruzmetov TV

Moscou 2017

Introdução .......................................... . ................................................ .. .......... 3

1. Recursos de energia renovável.................................. .................................. 4

1.1. Classificação das fontes de energia renováveis.................................. .. 4

1.2. Força do vento ................................................ ............................................................. ...... 5

1.3. Hidrelétrica ................................................. ............................................................. .... 7

1.4 Energia solar.............................................. ......................................... 9

1.5 Energia de biomassa.............................................. ................ .................................. ...... onze

2. Fontes de energia não renováveis.......................................... ..................... 13

2.1. Representantes de fontes de energia não renováveis ​​....................................... .... 14

2.1.1. Carvão................................................. ................................................ . .... 14

2.1.2. Óleo................................................. ................................................ . .... 16

2.1.3. Gás natural................................................ ......................................... 17

2.2. Obtenção de energia atômica ....................................... .................. .............. 17

2.2.1. Central nuclear............................................... . ...................... 18

2.2.2. Vantagens e desvantagens das usinas nucleares ....................................... ... ............. 19

2.2.3. Acidentes em usinas nucleares ....................................... .. ......................................... 20

Conclusão................................................. ................................................ . .... 21

Lista de referências ............................................... ............................. ................. 22

Introdução

Existem vários problemas globais no mundo moderno. Um deles é o esgotamento dos recursos naturais. A cada minuto, o mundo usa uma enorme quantidade de petróleo e gás para as necessidades humanas. Portanto, surge a pergunta: quanto tempo esses recursos durarão se continuarmos a usá-los na mesma quantidade enorme? Estima-se que as reservas de petróleo do planeta se esgotem até o final deste século. Ou seja, nossos netos e bisnetos não terão nada para usar como energia? Parece assustador. Além disso, o uso de minerais tradicionais tem um efeito negativo na situação ecológica do mundo. Portanto, a humanidade está pensando cada vez mais em fontes alternativas de energia. Esta é a relevância deste trabalho abstrato.

Recursos de energia renovável

Classificação das fontes de energia renováveis

Fontes de energia renovável (FER) são os recursos energéticos dos processos naturais constantemente existentes no planeta, bem como os recursos energéticos dos produtos. atividade vital dos biocentros de origem vegetal e animal Uma característica dos RES é o caráter cíclico de sua renovação, que permite o uso desses recursos sem limites de tempo.

Normalmente, as fontes de energia renovável incluem a energia da radiação solar, fluxos de água, vento, biomassa, energia térmica das camadas superiores da crosta terrestre e do oceano.

As FER podem ser classificadas por tipos de energia:

energia mecânica (energia do vento e dos fluxos de água);

energia térmica e radiante (energia da radiação solar e calor da Terra);

energia química (energia contida na biomassa).

As possibilidades potenciais do RES são praticamente ilimitadas, mas a imperfeição da tecnologia e da tecnologia, a falta dos materiais estruturais e outros necessários ainda não permitem que o RES esteja amplamente envolvido no balanço energético. No entanto, nos últimos anos, o progresso científico e tecnológico tem sido especialmente notável no mundo na construção de instalações para o uso de fontes de energia renováveis, e em primeiro lugar: conversão fotovoltaica de energia solar, eólica e biomassa.

A viabilidade e a escala do uso de fontes de energia renováveis ​​são determinadas principalmente por sua eficiência econômica e competitividade com tecnologias de energia tradicionais. Isto acontece por diversas razões:

· Inesgotabilidade das FER;

Não há necessidade de transporte;

· As FER são benéficas para o ambiente e não poluem o ambiente;

· Ausência de custos de combustível;

· Sob certas condições, em pequenos sistemas autônomos de energia, as FER podem ser economicamente mais rentáveis ​​do que os recursos tradicionais;

· Não há necessidade de uso de água na produção.

Força do vento

A energia eólica tem sido usada por pessoas por mais de 6.000 anos. As primeiras turbinas eólicas mais simples foram usadas nos tempos antigos no Egito e na China. No Egito (perto de Alexandria), os restos de moinhos de vento de pedra do tipo tambor, construídos já nos séculos II-I, foram preservados. BC e. Moinhos de vento foram usados ​​para moer grãos na Pérsia já em 200 aC. e. Moinhos desse tipo eram comuns no mundo islâmico e foram trazidos para a Europa pelos cruzados no século XIII.

Desde o século 13, as turbinas eólicas se difundiram na Europa Ocidental, especialmente na Holanda, Dinamarca e Inglaterra, para levantar água, moer grãos e acionar várias máquinas-ferramentas.

Os moinhos de vento que produzem eletricidade foram inventados no século 19 na Dinamarca. Ali, em 1890, foi construído o primeiro parque eólico e, em 1908, já existiam 72 estações com capacidade de 5 a 25 kW. O maior deles tinha uma altura de torre de 24 m e rotores de quatro pás com diâmetro de 23 m.

No entanto, no início dos séculos XIX e XX NTP desacelerou o desenvolvimento da energia eólica. Minerais como petróleo e gás substituíram o vento como fonte de energia. Mas a humanidade está esgotando os recursos naturais da Terra em tal ritmo que surge novamente a questão do retorno às origens, ou seja, para uma nova etapa no desenvolvimento da energia eólica.

A questão mais premente da energia eólica é a eficiência econômica das turbinas eólicas. É muito importante escolher o local certo para instalar as unidades. Para isso, existem características especiais que permitem escolher o local certo. Os locais mais promissores para a produção de energia a partir do vento são as zonas costeiras. No mar, a uma distância de 10 a 12 km da costa (e às vezes mais), estão sendo construídas fazendas offshore. As torres dos aerogeradores instalam fundações a partir de estacas cravadas a uma profundidade de até 30 metros. Outros tipos de fundações subaquáticas, bem como fundações flutuantes, também podem ser utilizados.

Não se esqueça que a eficiência energética depende de 2 fatores principais: a direção e a velocidade do vento.

A velocidade do vento é o principal obstáculo ao desenvolvimento da energia eólica. O vento é caracterizado não apenas pela variabilidade sazonal e de longo prazo. Ele pode mudar de velocidade e direção por períodos muito curtos de tempo. Em parte, as flutuações de curto prazo na velocidade do vento são compensadas pela própria turbina eólica, especialmente em altas velocidades de vento, quando começa a diminuir sua rotação (geralmente após 13-15 m/s). No entanto, mudanças mais longas ou uma diminuição na velocidade do vento afetam a potência da turbina eólica e todo o parque eólico como um todo. Mas na energia eólica moderna, essa deficiência é minimizada pelo fato de que o monitoramento do vento, que começa na fase de pré-projeto, continua a ser realizado no futuro. A base de dados acumulada do potencial eólico permite prever a geração de um parque eólico já no 2º ano da sua operação 24 horas antes com uma precisão suficientemente elevada para redes elétricas.

Todas as turbinas eólicas podem ser divididas em 2 grandes tipos: com eixo vertical de rotação do rotor e horizontal.

Os parques eólicos com eixo vertical de rotação (uma roda é “montada” no eixo vertical, sobre o qual são fixadas “superfícies receptoras” para o vento), ao contrário dos parques eólicos alados, eles podem operar em qualquer direção do vento sem alterar sua posição. As turbinas eólicas deste grupo são de baixa velocidade, portanto não geram muito ruído. Utilizam geradores elétricos multipolares de baixa velocidade, o que permite a utilização de circuitos elétricos simples sem o risco de acidente com rajada de vento acidental. As principais desvantagens dessas unidades são seu curto período de rotação e baixa eficiência em comparação com parques eólicos horizontais. Os efeitos colaterais da operação de tais instalações incluem a presença de vibrações de baixa frequência que ocorrem devido ao desequilíbrio do rotor.

O mercado de energia eólica é um dos que mais se desenvolve dinamicamente no mundo. O seu crescimento em 2009 foi de 31% Até agora, a energia eólica desenvolveu-se de forma mais dinâmica nos países da UE, mas hoje esta tendência começa a mudar. Há um aumento na atividade nos EUA e no Canadá, enquanto novos mercados estão surgindo na Ásia e na América do Sul. Na Ásia, tanto a Índia quanto a China registraram níveis recordes de crescimento em 2005.

Atualmente, mais de 300 empresas estão envolvidas na produção industrial do VUE. Dinamarca, Alemanha e EUA têm a indústria mais desenvolvida. A produção em série de turbinas eólicas é desenvolvida na Holanda, Grã-Bretanha, Itália e outros países.

hidrelétrica

O homem há muito usa a energia da água e seu fluxo em suas necessidades. Portanto, a história da energia hidrelétrica remonta aos tempos antigos: até os antigos gregos usavam rodas d'água para moer grãos. Com o tempo, a tecnologia melhorou e, no século XIX, foi inventada a primeira turbina hidráulica. Foi criado separadamente por 2 cientistas: o pesquisador russo I. Safonov em 1837 e o cientista francês Fourneuron em 1834. No entanto, M. Dolivo-Dobrovolsky é considerado o inventor da hidroturbina, pode-se até dizer a primeira usina hidrelétrica. Ele demonstrou sua invenção em uma exposição em Frankfurt. Consistia em um gerador de corrente trifásico, que era girado por uma turbina hidráulica, e a eletricidade gerada por ele era transmitida por 170 km de fios para toda a área de exposição. Atualmente, a energia da água representa mais de 60% de todas as fontes de energia renováveis ​​e é a mais produtiva de todas (a eficiência das usinas hidrelétricas modernas é de cerca de 85-95%). A partir daí, começa o “boom das hidrelétricas” no mundo.

As principais razões para um desenvolvimento tão rápido da energia hidrelétrica são a constante renovação de recursos pelo ciclo da água na natureza e mecanismos relativamente simples para a própria extração de energia. No entanto, muitas vezes a construção e instalação de usinas hidrelétricas é um processo muito intensivo em mão-de-obra e capital. Isso é especialmente verdadeiro para a construção de barragens e o acúmulo de enormes massas de água atrás delas. É importante notar também que a extração de energia hidrelétrica é um processo ecologicamente correto. Mas até agora, apenas uma pequena parte do potencial hidrelétrico da Terra está servindo às pessoas. Todos os anos, enormes correntes de água, formadas por chuvas e neve derretida, fluem para os mares sem uso. Se fosse possível atrasá-los com a ajuda de barragens, a humanidade receberia uma quantidade colossal adicional de energia.

Se descrevermos o funcionamento de uma usina hidrelétrica, seu princípio é gerar energia por uma turbina girada com a ajuda da água que cai de uma altura indefinida. A turbina hidráulica converte a energia da água que flui sob pressão em energia mecânica de rotação do eixo. Existem diferentes designs de turbinas hidráulicas, correspondendo a diferentes vazões e diferentes pressões de água, mas todas elas têm apenas dois aros de pás. O eixo de rotação de uma turbina projetada para alto fluxo e baixa queda geralmente é colocado horizontalmente. Essas turbinas são chamadas axiais ou de hélice. Em todas as grandes turbinas axiais, as pás do impulsor podem ser giradas em resposta a mudanças na carga, o que é especialmente valioso no caso de usinas hidrelétricas de maré, que sempre operam sob condições de carga variável. As turbinas são instaladas dependendo da pressão do fluxo de água na usina hidrelétrica.

As usinas hidrelétricas são divididas em função da potência gerada:

· Potente - produz de 25 MW a 250 MW e mais;

· Médio - até 25 MW;

· Pequenas centrais hidrelétricas - até 5 MW.

A potência de uma usina hidrelétrica depende diretamente da pressão da água, bem como da eficiência do gerador utilizado. Devido ao fato de que, de acordo com as leis naturais, o nível da água muda constantemente, dependendo da estação, e também por uma série de razões, costuma-se usar a potência cíclica como expressão da potência de uma usina hidrelétrica. Por exemplo, existem ciclos anuais, mensais, semanais ou diários de operação de uma usina hidrelétrica.

As usinas hidrelétricas, dependendo de sua finalidade, também podem incluir estruturas adicionais, como eclusas ou elevadores de navios que facilitam a navegação pelo reservatório, passagens para peixes, estruturas de captação de água usadas para irrigação e muito mais.

Atualmente, os líderes na geração de energia hidrelétrica são Noruega, China, Canadá e Rússia. O líder na quantidade de energia hídrica per capita é a Islândia.

Energia solar

O sol é uma das maiores fontes de radiação em nosso universo. E, portanto, não é por acaso que a energia de uma estrela está sendo cada vez mais usada pelo homem para ser transformada em eletricidade. De fato, a radiação do Sol, atingindo toda a superfície da Terra, tem uma potência colossal de 1,2 * 10 14 kW. E às vezes é muito decepcionante que uma grande parte dessa energia seja desperdiçada, especialmente se for muitas vezes maior do que os recursos de todas as outras fontes de energia renováveis ​​combinadas. Portanto, nos últimos anos, a energia solar vem se desenvolvendo cada vez mais ativamente, na qual a radiação solar é usada para gerar eletricidade.

Porém, com a ajuda do calor solar, é possível não só obter corrente, mas também fornecer condutividade térmica. Isso é possível graças aos coletores solares, nos quais a água é aquecida por meio da radiação solar. E agora pode ser usado para aquecer qualquer estrutura.
Assim como na energia eólica, é muito importante que as usinas solares escolham o local certo para sua construção. Não se deve esquecer que os raios do sol, antes de atingir a superfície da Terra, superam muitos obstáculos. Em primeiro lugar, eles incluem a atmosfera e, em particular, a camada de ozônio. É graças a ele que a vida é geralmente possível na Terra, pois não deixa entrar a radiação ultravioleta prejudicial a todos os seres vivos. Partículas de vapor de água, poeira, impurezas de gás e outros aerossóis contidos na atmosfera também desempenham um papel importante. Eles dispersam parcialmente a radiação.

Em geral, a quantidade de radiação que atinge a superfície da Terra depende de:

· Latitude geográfica;

O estado da atmosfera;

Características climáticas do território;

· Alturas do local de recepção acima do nível do mar;

A altura do sol acima do horizonte, etc.

A radiação total que atinge a Terra é dividida em:

· Radiação direta atingindo a Terra;

Radiação espalhada;

· Antiradiação da atmosfera.

Com base nesses valores, é compilado o balanço total de radiação da Terra, segundo o qual são determinados os locais de maior sucesso para a localização de estações solares.

Você pode classificá-los por:

O tipo de conversão de energia solar em seus outros tipos - calor ou eletricidade

Concentração de energia - com ou sem concentradores

Complexidade técnica - simples e complexa

Instalações simples incluem usinas de dessalinização, aquecedores de água, secadores, aquecedores de forno, etc.

O complexo inclui instalações que convertem a energia solar recebida em energia elétrica por meio de dispositivos fotovoltaicos.

A Suíça é um dos líderes no uso de energia solar. No momento, o país está efetivamente desenvolvendo um programa de construção de estações solares. Existe também uma tendência para a produção de painéis solares instalados em telhados de edifícios ou como fachadas. Tais instalações podem compensar 50…70% da energia gasta na produção

Energia de biomassa

A biomassa inclui todas as substâncias de origem orgânica.

1. Madeira. Por muitos milhares de anos, as pessoas têm usado lenha para aquecer, cozinhar e iluminar. E ainda em pequenos assentamentos esse tipo de geração de energia é tradicionalmente utilizado. Infelizmente, tudo isso leva a um dos problemas mais importantes do mundo - o desmatamento. No entanto, esse problema é resolvido usando a energia de árvores de crescimento rápido, como choupo, salgueiro, etc.

2. Lodo de esgoto. Se você pensar bem, nas águas usadas pelo homem existem enormes reservas de energia. Quando o líquido é sedimentado, forma-se uma enorme quantidade de matéria sólida, que, quando processada por bactérias anaeróbias, pode conter cerca de 50% de matéria orgânica. No entanto, existem desafios significativos no tratamento de águas residuais. A principal delas é a secagem dessas águas, pois nela se gasta muito calor, o que, pelas suas características quantitativas, pode ultrapassar os valores teóricos de energia para a combustão completa da substância sedimentada. Além disso, este processo não é rentável do ponto de vista ambiental. Afinal, quando queimado, uma grande quantidade de dióxido de carbono é liberada. A opção mais correta neste caso é a produção de metano por meio de bactérias anaeróbias. Mas as instalações para isso são muito imperfeitas, então esse método nos tempos modernos não sofre muito.

3. Resíduos de animais. As fezes de animais contêm grandes quantidades de matéria orgânica que podem ser usadas como energia. No entanto, assim como o esgoto, o esterco contém uma grande quantidade de umidade, portanto, secá-lo não é benéfico. Depois, há outra opção - esta é a decomposição anaeróbica. Com ele, obtém-se o metano e as substâncias restantes podem ser usadas para fertilizantes do solo. Mas vale lembrar que a quantidade da substância processada é muito maior no esterco mais fresco, portanto, para que seu processamento seja economicamente rentável, são necessárias edificações especiais para coletar todo o excremento em um só lugar sem perder o frescor.

4. Resíduos vegetais. Após a colheita, as partes não utilizadas da planta sempre permanecem. Eles representam outra fonte de energia. Eles contêm celulose, um carboidrato carbonáceo. Devido à quantidade relativamente pequena de umidade nos restos, eles liberam muita energia quando queimados. O fator limitante no desenvolvimento desta fonte de energia é a sazonalidade do crescimento das culturas. Para garantir o uso durante todo o ano dos restos vegetais, são necessárias instalações especiais para o seu crescimento. Também são fatores importantes a necessidade de transporte até o local de processamento e a facilidade de colheita das safras.

5. Desperdício de alimentos. Eles também podem servir como fonte de energia. Especialmente considerando que, por exemplo, resíduos de frutas contêm uma quantidade maior de açúcares contendo carbono do que resíduos de culturas de cereais e uma quantidade significativa de proteína nos restos de produtos cárneos. Mas a presença de umidade dificulta a obtenção de energia pela queima de resíduos. Portanto, é mais conveniente obter metano deles com a ajuda de bactérias. Mas aqui surge outra dificuldade: o desperdício de alimentos é usado com sucesso na pecuária. Portanto, esta fonte praticamente não é desenvolvida em nosso tempo. As únicas exceções são os resíduos na forma de sementes e cascas, bem como os resíduos da cana-de-açúcar. Por exemplo, em países onde cresce muita cana, seus resíduos vão para a produção de etanol, que, ao ser queimado, libera grande quantidade de energia. O exemplo mais marcante são as ilhas havaianas.

Ano acadêmico

Aula 20

Tecnologias de economia de energia e desenvolvimento de novas fontes de energia

Convencionalmente, as fontes de energia podem ser divididas em dois tipos: não renovável E renovável. Os primeiros incluem gás, petróleo, carvão, urânio, etc. A tecnologia de obtenção e conversão de energia dessas fontes foi desenvolvida, mas, via de regra, não é ecologicamente correta, e muitas delas estão esgotadas.

Fontes de energia renováveis- são fontes inesgotáveis ​​à escala humana. O princípio básico do uso de energia renovável é extraí-la de recursos naturais - como a luz solar, o vento, o movimento da água nos rios ou mares, as marés, os biocombustíveis e o calor geotérmico - que são renováveis, ou seja, reabastecido naturalmente.

As perspetivas de utilização de fontes de energia renováveis ​​estão associadas ao seu respeito pelo ambiente, aos baixos custos de exploração e à esperada escassez de combustível na energia tradicional.

Exemplos de uso de energia renovável.

1.Força do ventoé uma indústria em expansão. A potência do gerador eólico depende da área varrida pelas pás do gerador. Por exemplo, as turbinas de 3 MW (V90) fabricadas pela empresa dinamarquesa Vestas têm uma altura total de 115 metros, uma altura de torre de 70 metros e um diâmetro de pá de 90 metros. Os locais mais promissores para a produção de energia a partir do vento são as zonas costeiras. No mar, a uma distância de 10 a 12 km da costa (e às vezes mais), estão sendo construídos parques eólicos offshore. As torres de turbinas eólicas são instaladas em fundações feitas de estacas cravadas a uma profundidade de até 30 metros. O uso da energia eólica está crescendo cerca de 30% ao ano e é amplamente utilizado na Europa e nos EUA.

2. Ligado usinas hidrelétricas(HPP) como fonte de energia, é utilizada a energia potencial do fluxo de água, cuja fonte primária é o Sol, evaporando a água, que depois cai nos morros em forma de precipitação e desce, formando rios. Usinas hidrelétricas são geralmente construídas em rios através da construção de barragens e reservatórios. Também é possível aproveitar a energia cinética do fluxo de água nas chamadas UHEs de fluxo livre (sem represas).

Características desta fonte de energia:

O custo da eletricidade nas usinas hidrelétricas é significativamente menor do que em todos os outros tipos de usinas;

Geradores hidrelétricos podem ser ligados e desligados rapidamente dependendo do consumo de energia;

Fonte de energia renovável;

Impacto significativamente menor no ar do que outros tipos de usinas de energia;

A construção de usinas hidrelétricas costuma ser mais intensiva em capital;

Freqüentemente, os HPPs eficazes estão distantes dos consumidores;

Os reservatórios geralmente cobrem grandes áreas;

Os líderes na geração de energia hidrelétrica per capita são Noruega, Islândia e Canadá. A construção hidrelétrica mais ativa é realizada pela China, para a qual a energia hidrelétrica é a principal fonte potencial de energia; até metade das pequenas centrais hidrelétricas do mundo estão localizadas no mesmo país.

3.energia solar- o direcionamento de energia não tradicional, baseado no aproveitamento direto da radiação solar para obtenção de energia sob qualquer forma. A energia solar utiliza uma fonte inesgotável de energia e é ecologicamente correta, ou seja, não produz resíduos nocivos.

Métodos para gerar eletricidade e calor a partir da radiação solar:

Obtenção de eletricidade com a ajuda de fotocélulas;

Conversão de energia solar em eletricidade usando motores térmicos: motores a vapor (pistão ou turbina) usando vapor de água, dióxido de carbono, propano-butano, freons;

Energia solar térmica - aquecimento de uma superfície que absorve os raios solares, e posterior distribuição e aproveitamento do calor (concentração da radiação solar num recipiente com água para posterior utilização da água aquecida em aquecimento ou em geradores de energia a vapor);

Usinas de ar quente (conversão de energia solar em energia de um fluxo de ar direcionado a um turbogerador);

Usinas solares de balão (geração de vapor d'água dentro do balão balão devido à radiação solar que aquece a superfície do balão coberta com um revestimento de absorção seletiva), a vantagem é que o fornecimento de vapor no balão é suficiente para operar a usina em noite e com mau tempo.

Vantagens da energia solar:

Disponibilidade pública e inesgotabilidade da fonte;

Teoricamente, segurança total para o meio ambiente, embora exista a possibilidade de que a introdução generalizada de energia solar possa alterar o albedo (característica de refletividade) da superfície terrestre e levar a mudanças climáticas.

Desvantagens da energia solar:

Dependência do clima e da hora do dia;

Como consequência, a necessidade de armazenamento de energia;

Alto custo de construção;

A necessidade de limpeza periódica da superfície reflexiva da poeira;

Aquecimento da atmosfera acima da usina.

4.Usinas de energia das marés. As usinas desse tipo são um tipo especial de usina hidrelétrica que utiliza a energia das marés, mas na verdade a energia cinética da rotação da Terra. As usinas de energia das marés são construídas nas margens dos mares, onde as forças gravitacionais da Lua e do Sol alteram o nível da água duas vezes ao dia.

Para obter energia, a baía ou a foz do rio é bloqueada por uma barragem na qual estão instaladas unidades hidrelétricas, que podem funcionar tanto em modo gerador quanto em modo bomba (para bombear água para o reservatório para posterior operação na ausência de marés ). Neste último caso, eles são chamados de usina hidrelétrica reversível.

As vantagens do PES são respeito ao meio ambiente e baixo custo de produção de energia. As desvantagens são o alto custo de construção e a troca de energia durante o dia, razão pela qual o PES só pode funcionar em um único sistema de energia com outros tipos de usinas.

5.energia geotérmica- o direcionamento de energia, baseado na produção de energia elétrica e térmica em detrimento da energia térmica contida nas entranhas da terra, em estações geotérmicas. Em regiões vulcânicas, a água circulante superaquece acima das temperaturas de ebulição em profundidades relativamente rasas e sobe através de fissuras até a superfície, às vezes se manifestando na forma de gêiseres. O acesso à água morna subterrânea é possível com a ajuda da perfuração de poços profundos. Rochas secas de alta temperatura são mais comuns, cuja energia está disponível por injeção e subsequente retirada de água superaquecida delas. Altos horizontes rochosos com temperaturas abaixo de 100°C também são comuns em muitas áreas geologicamente inativas, então o mais promissor é o uso de geotérmicas como fonte de calor. O uso econômico de fontes geotérmicas é comum na Islândia e Nova Zelândia, Itália e França, Lituânia, México, Nicarágua, Costa Rica, Filipinas, Indonésia, China, Japão, Quênia. A maior usina geotérmica do mundo é a California Geyser Plant, com capacidade nominal de 750 MW.

6.biocombustível- trata-se de um combustível proveniente de matérias-primas biológicas, obtido, em regra, como resultado do processamento de resíduos biológicos. Existem também projetos de vários graus de sofisticação voltados para a obtenção de biocombustíveis a partir da celulose e de diversos tipos de resíduos orgânicos, mas essas tecnologias estão em estágio inicial de desenvolvimento ou comercialização. varia biocombustível líquido(para motores de combustão interna, por exemplo, etanol, metanol, biodiesel), biocombustível sólido(lenha, briquetes, pellets de combustível, lascas de madeira, palha, cascas) e gasoso(biogás, hidrogênio).

Os EUA e o Brasil produzem 95% do bioetanol mundial. O etanol no Brasil é produzido principalmente a partir da cana-de-açúcar e nos EUA a partir do milho. A Merrill Lynch estima que a interrupção da produção de biocombustíveis levará a um aumento de 15% nos preços do petróleo e da gasolina.

O etanol é uma fonte de energia menos "energética densa" do que a gasolina; quilometragem de máquinas rodando em E85(uma mistura de 85% de etanol e 15% de gasolina; a letra "E" do inglês Ethanol), por unidade de volume de combustível é de aproximadamente 75% da quilometragem dos carros comuns. Carros comuns não funcionam com E85, embora os motores de combustão interna funcionem bem com E10(algumas fontes afirmam que até o E15 pode ser usado). No etanol "real", apenas o chamado. Máquinas "Flex-Fuel" (máquinas "flex-fuel"). Esses veículos também podem funcionar com gasolina comum (pequena adição de etanol ainda é necessária) ou com uma mistura arbitrária de ambos. O Brasil é líder na produção e uso de bioetanol de cana-de-açúcar como combustível.

Os críticos do desenvolvimento da indústria de biocombustíveis dizem que a crescente demanda por biocombustíveis está forçando os agricultores a reduzir a área cultivada com alimentos e redistribuí-los em favor do combustível. Economistas da Universidade de Minnesota estimam que o boom dos biocombustíveis aumentará o número de famintos no planeta para 1,2 bilhão até 2025.

Por outro lado, a Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação (FAO) em seu relatório afirma que o crescimento do consumo de biocombustíveis pode ajudar a diversificar as atividades agrícolas e florestais, contribuindo para o desenvolvimento econômico. A produção de biocombustíveis criará novos empregos nos países em desenvolvimento e reduzirá a dependência dos países em desenvolvimento das importações de petróleo. Além disso, a produção de biocombustíveis permitirá o uso de terras atualmente não utilizadas. Por exemplo, em Moçambique, a agricultura é realizada em 4,3 milhões de hectares de 63,5 milhões de hectares de terra potencialmente adequada. De acordo com estimativas da Universidade de Stanford, 385-472 milhões de hectares de terra foram retirados de circulação agrícola em todo o mundo. Cultivar nessas terras matérias-primas para a produção de biocombustíveis aumentará a participação dos biocombustíveis para 8% no balanço energético global. Nos transportes, a participação dos biocombustíveis pode variar de 10% a 25%.

7.energia de hidrogênio- uma indústria energética em desenvolvimento, a direção da produção e consumo de energia pela humanidade, baseada no uso do hidrogênio como meio de acumulação, transporte e consumo de energia por pessoas, infraestrutura de transporte e várias áreas de produção. O hidrogênio é escolhido como o elemento mais comum na superfície da terra e no espaço, o calor da combustão do hidrogênio é o mais alto e o produto da combustão no oxigênio é a água (que é novamente introduzida na circulação da energia do hidrogênio).

célula de combustível- um dispositivo eletroquímico semelhante a uma célula galvânica, mas diferente dela porque as substâncias para a reação eletroquímica são alimentadas a partir do exterior - em contraste com a quantidade limitada de energia armazenada em uma célula ou bateria galvânica. As células de combustível são dispositivos eletroquímicos que podem ter uma taxa de conversão muito alta de energia química em energia elétrica (~ 80%). Normalmente, as células de combustível de baixa temperatura usam: hidrogênio no lado do ânodo e oxigênio no lado do cátodo (célula de hidrogênio). Ao contrário das células de combustível, as células eletroquímicas descartáveis ​​contêm reagentes sólidos e, quando a reação eletroquímica para, devem ser substituídas, recarregadas eletricamente para iniciar a reação química reversa ou, teoricamente, podem ser substituídas por eletrodos. Em uma célula de combustível, os reagentes entram, os produtos da reação saem, e a reação pode prosseguir desde que os reagentes entrem e o próprio elemento permaneça operacional. As células de combustível não podem armazenar energia elétrica como baterias eletroquímicas ou baterias, mas para algumas aplicações, como usinas operando isoladas do sistema elétrico, usando fontes de energia intermitentes (sol, vento), elas são combinadas com eletrolisadores, compressores e tanques de armazenamento de combustível (cilindros de hidrogênio) formam um dispositivo de armazenamento de energia. A eficiência geral dessa instalação (conversão de energia elétrica em hidrogênio e de volta em energia elétrica) é de 30 a 40%.

As células de combustível têm várias qualidades valiosas, incluindo:

7.1 Alta eficiência: as células de combustível não têm um limite rígido de eficiência, como os motores térmicos. A alta eficiência é alcançada devido à conversão direta da energia do combustível em eletricidade. Se o combustível for queimado primeiro em grupos geradores a diesel, o vapor ou gás resultante aciona uma turbina ou eixo do motor de combustão interna, que por sua vez aciona um gerador elétrico. O resultado é uma eficiência de no máximo 42%, mais frequentemente cerca de 35-38%. Além disso, devido aos muitos links, bem como devido às limitações termodinâmicas na eficiência máxima dos motores térmicos, é improvável que a eficiência existente seja aumentada. As células de combustível existentes têm uma eficiência de 60-80%.

7.2Amizade ambiental. Apenas o vapor de água é liberado no ar, o que é inofensivo ao meio ambiente. Mas isso é apenas em escala local. É necessário levar em consideração o respeito ao meio ambiente nos locais onde essas células de combustível são produzidas, pois sua produção em si já representa uma certa ameaça.

7.3 Dimensões compactas. As células de combustível são mais leves e ocupam menos espaço do que as fontes de alimentação tradicionais. As células de combustível produzem menos ruído, geram menos calor e são mais eficientes em termos de consumo de combustível. Isso se torna especialmente relevante em aplicações militares.

Problemas com Células de Combustível.

A introdução de células de combustível no transporte é dificultada pela falta de uma infraestrutura de hidrogênio. Existe um problema de “ovo e galinha” - por que produzir carros a hidrogênio se não há infraestrutura? Por que construir uma infraestrutura de hidrogênio se não há transporte de hidrogênio? As células de combustível, devido à baixa taxa de reações químicas, possuem inércia significativa e requerem uma certa reserva de energia ou o uso de outras soluções técnicas (supercapacitores, baterias) para operar sob cargas de pico ou impulso. Há também o problema da produção e armazenamento de hidrogênio. Em primeiro lugar, deve ser puro o suficiente para evitar o envenenamento rápido do catalisador e, em segundo lugar, deve ser barato o suficiente para que seu custo seja lucrativo para o usuário final.

Existem muitas formas de produzir hidrogênio, mas atualmente cerca de 50% do hidrogênio produzido no mundo vem do gás natural. Todos os outros métodos ainda são caros. Há uma opinião de que com o aumento dos preços da energia, o custo do hidrogênio também está crescendo, já que é um portador secundário de energia. Mas o custo da energia produzida a partir de fontes renováveis ​​está diminuindo constantemente.

As fontes de energia renováveis ​​possuem um recurso inesgotável baseado em processos naturais. Seu uso como alternativa às formas tradicionais de fornecimento de energia há muito atrai a atenção de especialistas. Hoje, pelo menos 20% da eletricidade mundial é produzida usando essas tecnologias.

Vamos ver quanto potencial tem a energia renovável, qual é a perspectiva de sua implementação e desenvolvimento, o que está sendo feito na Rússia nessa área.

Navegação rápida do artigo

Conceitos e tipos

A energia renovável provém de fontes naturais, cujo recurso é praticamente inesgotável. Eles são capazes de se recuperar constantemente e reabastecer naturalmente. A peculiaridade do uso de energia renovável reside no recebimento de processos naturais e na transferência para o consumidor para uso.

Distinguir entre fontes de energia renováveis ​​e não renováveis.

Ambos os tipos fazem parte dos recursos naturais do planeta. Fontes de energia não renováveis são representados por reservas orgânicas fósseis de vários tipos de combustível: gás, petróleo, carvão, turfa. A taxa de consumo desses recursos supera em muito a taxa de recuperação de seus volumes, de modo que as reservas desse tipo de recurso energético estão se esgotando ou acabarão em um futuro não muito distante. A energia nuclear se destaca, mas seu uso contém muitos riscos para a vida e as atividades das pessoas. O uso de petróleo e carvão leva à poluição do ar, perturbando o ecossistema natural.

usina termelétrica

A energia dessas fontes é obtida por meio de ações humanas intencionais e leva ao aquecimento adicional do ambiente. Estudos recentes mostram que a temperatura média da biosfera da Terra está aumentando constantemente. Isso causa mudanças negativas no clima da Terra.

Fontes de energia renováveis- São fontes naturais de energia que existem na biosfera do nosso planeta e são constantemente reabastecidas devido à energia do sol e aos processos naturais. Eles não são o produto da atividade humana direta, o que os distingue de fontes não renováveis.

O uso de fontes de energia renováveis ​​não adiciona carga de energia adicional, não leva a um aumento da temperatura na Terra. Ecologicamente, eles são livres de resíduos, não poluem o meio ambiente.

A principal vantagem das fontes de energia renováveis ​​é a inesgotabilidade e o respeito pelo meio ambiente.

Considere o que são fontes de energia renováveis. De acordo com a definição da ONU, fontes de energia renováveis ​​são:

• Sol;
• vento;
• marés e ondas do mar e do oceano;
• fontes termais subterrâneas,
• recursos hidrelétricos de grandes e pequenos rios.
• produtos de biomassa.

Fontes renováveis ​​tradicionais e não tradicionais

Existem dois tipos de fontes de energia renováveis: tradicionais e não tradicionais.

Listamos quais fontes de energia renovável pertence ao tradicional. Estas são fontes que há muito são conhecidas e usadas ativamente pela humanidade:

• usinas hidrelétricas;
• métodos tradicionais de queima de produtos de biomassa (lenha, turfa) para produção de energia térmica;
• nascentes geotérmicas.

Agora vamos listar quais fontes de energia renováveis não são tradicionais. Este grupo inclui recursos usados ​​relativamente recentemente:

• estações solares de energia elétrica e térmica;
• geradores eólicos;
• usinas de energia que operam com base na energia das ondas do mar, correntes, marés e oceano e outros geradores avançados de energia renovável.

energia solar

O sol é a principal fonte de todos os processos de vida na Terra, refere-se a fontes alternativas. Sua energia renovável pode ser convertida em energia elétrica ou térmica em quantidades inesgotáveis. O campo da ciência e produção que trata disso é chamado de energia solar (energia solar).

As usinas de energia solar geram eletricidade usando coletores solares, conversores fotovoltaicos. A maior usina fotovoltaica do estado da Califórnia, EUA, tem capacidade de pelo menos 550 MW:

O número de estações aumenta a cada ano. Nos últimos 10 anos, a produção de painéis fotovoltaicos aumentou mais de seis vezes.

Os equipamentos e estruturas das estações são de fácil instalação e manutenção. No entanto, o grau de desenvolvimento da ciência e da tecnologia hoje não permite obter um retorno economicamente benéfico em seu trabalho. Além disso, as instalações ocupam grandes áreas, as baterias custam muito dinheiro. No entanto, o investimento global no desenvolvimento desse tipo de energia renovável chega a US$ 26 bilhões por ano.

hidrelétrica

Fontes de energia renovável incluem usinas hidrelétricas generalizadas. Essas instalações usam a energia potencial dos fluxos de água.

Usinas hidrelétricas tradicionais

As usinas hidrelétricas são construídas, via de regra, em rios. Para criar a pressão de água necessária, são criadas barragens poderosas e armazenamentos volumétricos de água. Como variação, são usadas usinas hidrelétricas sem barragens.

Essas instalações hidrelétricas (UHEs) têm as seguintes características.

Positivo:

1. alta eficiência com custos econômicos relativamente baixos para a construção e posterior operação da estação, daí o baixo custo da eletricidade;
2. sem emissões nocivas para a atmosfera;
3. reservatório como fator que melhora o microclima na área da UHE;
4. a possibilidade de criação de peixes;
5. evita inundações, usado para irrigação de terras agrícolas, aplicações técnicas em fábricas;
6. possuem um mecanismo de regulação do consumo de energia.

Negativo:

1. os reservatórios inundam vastos territórios, ocupam terras aptas para a agricultura;
2. O bloqueio dos rios altera significativamente as condições de habitat de espécies valiosas de peixes anádromos, muitos dos quais desaparecem de corpos d'água anteriormente favorecidos.

As usinas hidrelétricas, como fontes de energia renovável, são eficazes para fornecer eletricidade a áreas montanhosas. Eles estão disponíveis na Suíça, no território da Rússia. No volume mundial de energia fornecida, a participação dos recursos hídricos é de cerca de três por cento. No Canadá, Islândia e China, a energia hidrelétrica é a principal fonte de eletricidade.

Usina hidrelétrica de Krasnoyarsk

Na Rússia, a construção de usinas hidrelétricas sempre foi considerada uma direção lucrativa. Hoje, as usinas hidrelétricas geram 6% da eletricidade do país. As áreas dos maiores reservatórios hidrelétricos são de milhares de quilômetros quadrados. Um exemplo é o tamanho do reservatório de Samara, cuja área ultrapassa 6.400 km2.

Usinas de energia das marés

Um tipo especial de energia hidrelétrica são as usinas de energia das marés que operam com base no uso da energia das marés. Eles são erguidos nas costas, onde, sob a influência das forças gravitacionais do Sol e da Lua, o nível das águas dos reservatórios do mar e dos rios muda diariamente. A baía ou foz do rio é bloqueada por uma barragem. Uma unidade hidráulica com enormes lâminas embutidas converte a força das ondas em eletricidade.

É assim que funciona uma usina de energia das marés

Essa forma de obtenção de energia de uma fonte inesgotável é muito amiga do meio ambiente, tem baixo custo. No entanto, a construção em si requer grandes investimentos. Além disso, as flutuações de energia não permitem o fornecimento de eletricidade de modo constante. No entanto, as estações TPP são valorizadas por sua alta eficiência e baixo impacto ambiental. Sua construção continua em muitos países.

usinas de ondas

A energia das ondas representa um enorme potencial. Estima-se que o poder específico das oscilações das ondas do mar e do oceano seja muito maior do que o do sol e do vento. Especialistas calcularam que o poder das ondas dos oceanos do mundo é igual a cerca de 30% de toda a eletricidade consumida na Terra.

Usina hidrelétrica Oyster Wave de 600kW na costa escocesa

A operação das usinas de energia das ondas é baseada na conversão da energia potencial das ondas em energia elétrica. A escolha do canteiro de obras dessas instalações de geração de energia elétrica se deve às características da região, presença de grandes reservatórios e ventos fortes.

Hidrelétrica do futuro

A hidrelétrica não está parada. Novos usos específicos para o poder dos oceanos do mundo estão constantemente sendo inventados. Por exemplo, atualmente estão sendo desenvolvidas tecnologias para aproveitar as correntes marítimas e as diferenças de temperatura em várias profundidades no setor de energia.

As correntes oceânicas e marítimas (Kuroshio, Corrente do Golfo, etc.) também possuem uma certa força energética, cujo potencial ainda não foi avaliado na prática. Mas cientistas e projetistas consideram a construção de usinas hidrelétricas usando a energia das correntes de água como uma direção promissora na energia marinha. De acordo com a tecnologia, são utilizados conversores especiais na forma de bombas volumétricas e de água.

Sistema de rotor Seagen na costa da Irlanda converte energia atual em eletricidade

A eletricidade pode ser obtida usando a diferença de temperatura entre a superfície e as camadas profundas do mar ou oceano. A diferença a uma profundidade de 400 m e a camada superior de água é de 12 graus. No momento, já existem sistemas experimentais para converter diferenças de temperatura em eletricidade, com base no efeito piezoelétrico.

Força do vento

O vento é uma fonte de energia renovável antiga e bem testada. Exemplos de sua aplicação em moinhos de vento e em veleiros são conhecidos por todos os alunos.

A energia eólica é especializada em conversão da força do vento em energia mecânica, térmica e elétrica. Os aerogeradores hoje são produzidos em diversas capacidades, que dependem da área coberta pelas pás do aerogerador. Os geradores fabricados pelo líder neste campo, Vestas da Dinamarca, atingem uma altura de mais de 110 metros.

Para capturar com mais eficiência correntes de ar poderosas, é mais conveniente instalar geradores eólicos na costa ou em mar aberto. A uma distância de 10 ou mais quilômetros da costa, parques eólicos inteiros estão sendo construídos sobre estacas. Praticamente não consomem combustível tradicional.

Parque eólico em alto mar

Os dispositivos começam a funcionar a uma velocidade do vento de 3 m/s, para uma operação ideal são necessários 15 m/s. Em caso de rajadas fortes acima de 25 m/s, o gerador deve ser desligado para que o aparelho não falhe. A exigência de uma certa faixa de velocidade é uma das desvantagens do sistema eólico.

Outra desvantagem significativa desse tipo de produção de eletricidade é o alto custo, que supera o custo da energia do carvão, e a necessidade de alocar uma grande quantidade de terra para turbinas eólicas. O zumbido que as turbinas em funcionamento fazem não é bem tolerado por pessoas que são forçadas a morar ao lado delas.

Apesar disso, em termos de eletricidade gerada, a energia eólica ocupa o segundo lugar depois da indústria hidrelétrica. Seu papel e importância são reconhecidos em todo o mundo.

O uso de fontes renováveis ​​de eletricidade na forma de turbinas eólicas e estações solares permite resolver problemas com o fornecimento de eletricidade a áreas remotas e de difícil acesso do Norte. E, devido ao seu excepcional respeito pelo meio ambiente, esses tipos de fontes de energia renováveis ​​podem ser procurados em regiões densamente povoadas com um ambiente ruim.

energia geotérmica

A energia renovável também inclui recursos geotérmicos. Em locais onde a água quente jorra do solo, sua energia térmica é utilizada como renovável. Em áreas de origem vulcânica, onde vêm à tona gêiseres em ebulição, estão sendo construídas usinas geotérmicas especializadas.

Ao perfurar poços, obtenha acesso a fontes subterrâneas. Essas usinas não precisam de aquecimento artificial de água, o que as torna mais ecológicas do que as usinas termelétricas convencionais.

Usina geotérmica Mutnovskaya em Kamchatka

A energia térmica da Terra pode ser usada para gerar eletricidade, organizar o abastecimento de água quente, aquecer edifícios industriais e residenciais e fornecer vários processos tecnológicos.

As fontes de energia renovável na Rússia que usam recursos geotérmicos naturais têm um grande potencial, estimado por especialistas em 100 milhões de toneladas de combustível padrão por ano. A possibilidade de construir estações correspondentes está disponível nas Kuriles, Sakhalin e Kamchatka. Um deles opera em Kamchatka, nas margens do rio Pauzhetka. A capacidade da usina geotérmica construída em águas subterrâneas é de 5 MW.

Energia de biomassa

Existem três maneiras de obter calor ao usar a biomassa: queimando seus produtos, fermentando a biomassa, extraindo dela álcoois e gases na forma de portadores de energia.

Uma indústria chamada bioenergia é especializada na produção de energia a partir de bioprodutos. Este tipo de combustível é obtido durante o processamento de resíduos biológicos. Até o momento, já existem 3 gerações de biocombustíveis obtidos nos estados sólido, líquido e gasoso. Entre eles está o combustível líquido para motores de automóveis.

Usina de produção de biodiesel a partir de óleo vegetal

O método de pirólise de biomassa permite produzir combustível de maior qualidade a partir de produtos de primeira geração. Na Alemanha, planeja-se que cada quinto litro de gasolina seja obtido por pirólise. O fato da criação de uma organização de pesquisa, que contou com representantes de 15 países da Europa e da América, pode servir como um indicativo das perspectivas nessa direção.

Muito trabalho está em andamento para produzir biocombustíveis de terceira geração derivados de algas cultivadas artificialmente.

O futuro da energia renovável

Nos últimos anos, a humanidade percebeu plenamente a necessidade de mudar para energia renovável. E não é apenas o esgotamento das fontes tradicionais, os benefícios econômicos de projetos individuais de energia. Atualmente, o impacto negativo dos fatores antrópicos está se tornando cada vez mais pronunciado, levando à deterioração da vida das pessoas em todas as partes do mundo.

Hoje, o potencial global de fontes renováveis ​​de energia é estimado em 20 bilhões de unidades convencionais. por ano, o que é significativamente superior ao volume de negócios anual de todos os tipos de combustível extraídos do subsolo. Nos maiores estados, o volume de produção de eletricidade a partir de recursos renováveis ​​até 2020 dobrará em relação a 2000. A Alemanha já produz 38% da eletricidade a partir de fontes renováveis. Em 10 anos, o investimento de capital global em energia renovável aumentou de US$ 130 bilhões para US$ 280 bilhões.

A energia renovável na Rússia ainda está atrás de muitos países em termos de indicadores. Seu volume é de apenas 4% do total de recursos energéticos. Enquanto isso, as fontes de energia renovável na Rússia têm um enorme potencial, cujo nível é estimado em 270 milhões de toneladas de combustível de referência por ano.