Obnovljiva energija. Obnovljivi viri energije: Vloga na svetovnem prizorišču Nove tehnologije obnovljivih virov energije

Obnovljivi viri energije

Koncept obnovljivih virov energije (OVE) vključuje naslednje oblike energije: sončno, geotermalno, vetrno, morsko energijo, energijo tokov, plimovanja in oceanov, energijo biomase, vodno energijo, nizkocenovno toplotno energijo in druge »nove« oblike obnovljivih virov energije. energija.

Običajno je OVE pogojno razdeliti v dve skupini:

Tradicionalno: hidravlična energija, pretvorjena v uporabno obliko energije s hidroelektrarnami z močjo nad 30 MW; energija iz biomase, ki se uporablja za proizvodnjo toplote s tradicionalnimi metodami izgorevanja (les, šota in nekatere druge vrste kurilnega olja); geotermalna energija.
netradicionalen: sončna, vetrna, energija morskih valov, tokov, plimovanja in oceana, hidravlična energija, ki jo male in mikro hidroelektrarne pretvorijo v uporabno vrsto energije, energija biomase, ki se ne uporablja za proizvodnjo toplote po tradicionalnih metodah, toplotna energija nizkega potenciala. in druge "nove" oblike obnovljive energije.
Obeti za obnovljivo energijo

V zadnjih letih se precej jasno kaže trend naraščanja rabe obnovljivih virov energije (OVE). Problemi razvoja OVE se obravnavajo na najvišji ravni. Tako so na vrhunskem srečanju na Okinavi (junija 2000) voditelji osmih držav, vključno z ruskim predsednikom Vladimirjem Putinom, razpravljali o globalnih problemih razvoja svetovne skupnosti in med njimi o problemu vloge in mesta obnovljivih virov energije. Odločeno je bilo, da se oblikuje delovna skupina, ki bo pripravila priporočila za znatno širitev trgov obnovljivih virov energije. Praktično v vseh razvitih državah se oblikujejo in izvajajo programi razvoja obnovljivih virov energije.
Kaj je razlog za tako zanimanje za ta problem?

Ko govorimo o tem trendu, je treba izpostaviti eno bistveno novo točko. Do nedavnega je bil v razvoju energetskega sektorja zaslediti jasen vzorec: razvila so se tista področja energetskega sektorja, ki so zagotovila dokaj hiter neposredni gospodarski učinek. Družbeni in okoljski vplivi, povezani s temi območji, so bili obravnavani le kot prispevki, njihova vloga pri odločanju pa je bila nepomembna.

S tem pristopom so bili obnovljivi viri energije obravnavani šele kot viri energije prihodnosti, ko bodo tradicionalni viri energije izčrpani ali ko bo njihova proizvodnja postala izjemno draga in zahtevna. Ker se je ta prihodnost zdela precej oddaljena (pa še zdaj je mogoče resno govoriti o izčrpanosti potenciala tradicionalnih energetskih virov le z velikim nategom), se je izraba obnovljivih virov energije zdela precej zanimiva, vendar je v sodobnih razmerah bolj eksotična kot praktična naloga.

Razmere so se dramatično spremenile s človeško zavestjo o ekoloških mejah rasti. Hitra eksponentna rast negativnih antropogenih vplivov na okolje vodi v znatno poslabšanje človekovega okolja. Ohranjanje tega okolja v normalnem stanju in njegove sposobnosti samoohranitve postaja eden od prednostnih ciljev življenja družbe. V teh razmerah postajajo prejšnje, le ozko ekonomske ocene različnih področij tehnike, tehnologije in managementa očitno nezadostne, saj ne upoštevajo socialnih in okoljskih vidikov.

Spodbuda za intenziven razvoj obnovljivih virov energije prvič ni bila obetavna ekonomska kalkulacija, temveč pritisk javnosti na podlagi okoljskih zahtev. Osnova tega pritiska je mnenje, da bo uporaba obnovljivih virov energije bistveno izboljšala okoljske razmere v svetu.

Gospodarski potencial obnovljivih virov energije v svetu je trenutno ocenjen na 20 milijard toe. na leto, kar je dvakratnik letne proizvodnje vseh vrst fosilnih goriv. In ta okoliščina nakazuje pot razvoja energetike v bližnji prihodnosti.

Glavna prednost obnovljivih virov energije je neizčrpnost in okolju prijaznost. Njihova uporaba ne spremeni energetske bilance planeta. Te lastnosti so bile razlog za hiter razvoj obnovljivih virov energije v tujini in zelo optimistične napovedi njihovega razvoja v naslednjem desetletju.

Po podatkih Ameriškega združenja elektroinženirjev, če je bil leta 1980 delež električne energije, proizvedene z OVE v svetu, 1%, bo do leta 2005 dosegel 5%, do leta 2020 - 13% in do leta 2060 - 33%. Po podatkih ameriškega ministrstva za energijo se lahko v tej državi do leta 2020 obseg proizvodnje električne energije, ki temelji na obnovljivih virih energije, poveča z 11 na 22%. V državah Evropske unije je načrtovano povečanje deleža rabe za proizvodnjo toplote in električne energije s 6 % (1996) na 12 % (2010). Izhodiščne razmere v državah EU so drugačne. In če je na Danskem delež obnovljive energije leta 2000 dosegel 10 %, potem Nizozemska načrtuje povečanje deleža obnovljive energije s 3 % leta 2000 na 10 % leta 2020. Glavni rezultat v skupni sliki določa Nemčija, v s katerim se načrtuje povečanje deleža obnovljive energije s 5,9 % v letu 2000 na 12 % v letu 2010, predvsem iz vetra, sonca in biomase.

Za razvoj OVE je pet glavnih razlogov:

Zagotavljanje energetske varnosti;
ohranjanje okolja in zagotavljanje okoljske varnosti;
· osvajanje svetovnih trgov OVE, predvsem v državah v razvoju;
· ohranjanje zalog lastnih energetskih virov za prihodnje generacije;
· povečanje porabe surovin za neenergetsko rabo goriva.

Lestvica rasti rabe OVE v svetu za naslednjih 10 let je predstavljena v tabeli. 1. Za lažjo predstavo o obsegu številk poudarimo, da bo električna moč elektrarn na obnovljive vire energije (brez velikih hidroelektrarn) znašala 380-390 GW, kar presega zmogljivost vseh elektrarn v Sloveniji. Rusija (215 GW) za 1,8-krat.

Tabela 1

Vrsta opreme ali tehnologije		2000	2010
Fotoelektrika		0,938 (0,26)
Vetrne elektrarne priključene na omrežje
Male HE
Elektrarne na biomaso
Sončne termodinamične postaje
Geotermalne postaje
			380,9 - 392,45
Geotermalne toplotne postaje in instalacije, GW
Sončni kolektorji in sistemi,

Rusija vsebuje 45 % svetovnih zalog zemeljskega plina, 13 % nafte, 23 % premoga in 14 % urana. Takšne zaloge goriva in energetskih virov lahko zadovoljijo potrebe države po toploti in električni energiji več sto let. Vendar pa je njihova dejanska uporaba posledica znatnih težav in nevarnosti, ne zadovoljuje energetskih potreb številnih regij, je povezana z nepopravljivimi izgubami goriv in energetskih virov (do 50%) in ogroža okoljsko katastrofo na mestih pridobivanja. in proizvodnja goriv in energetskih virov. Narava morda ne bo prestala takšne preizkušnje. Približno 22-25 milijonov ljudi živi na območjih avtonomne oskrbe z energijo ali nezanesljive centralizirane oskrbe z energijo, ki zavzemajo več kot 70% ozemlja Rusije.

Gospodarski potencial OVE v Rusiji, izražen v tonah standardnega goriva (toe), je glede na vrsto vira: sončna energija - 12,5 milijona, energija vetra - 10 milijonov, toplota Zemlje - 115 milijonov, energija biomasa - 35 milijonov, energija majhne reke - 65 milijonov, energija virov toplote z nizkim potencialom - 31,5 milijona, skupaj - 270 milijonov tce.

Po obsegu ti viri predstavljajo približno 30% obsega porabe goriva in energetskih virov v Rusiji, kar je 916 milijonov tce. na leto, kar ustvarja ugodne obete za reševanje energetskih, socialnih in okoljskih problemov v prihodnosti.

Značilnost trenutnega stanja znanstvenega in tehničnega razvoja ter praktične uporabe OVE je še vedno višja cena prejete energije (toplotne in električne) v primerjavi z energijo, pridobljeno v velikih tradicionalnih elektrarnah. Toda pomen tega vprašanja ne izgine. V Rusiji je veliko območij, kjer je glede na gospodarske, okoljske in družbene razmere priporočljivo dati prednost razvoju obnovljivih virov energije, vključno z netradicionalnimi in majhnimi. Tej vključujejo:

• območja decentralizirane oskrbe z energijo z nizko gostoto prebivalstva, predvsem regije skrajnega severa in ozemlja, ki so jim enaka;
• območja centralizirane oskrbe z električno energijo z velikim pomanjkanjem električne energije in znatnimi materialnimi izgubami zaradi pogostih izpadov električne energije;
• mesta in kraji množične rekreacije in zdravljenja prebivalstva s težkimi okoljskimi razmerami zaradi škodljivih emisij v ozračje iz industrijskih in mestnih kotlov, ki delujejo na fosilna goriva;
• območja s problemi energetske oskrbe individualnih stanovanj, kmetij, sezonskih delovnih mest, vrtov.

Pravzaprav je široka uporaba obnovljivih virov energije v skladu z najvišjimi prioritetami in cilji ruske energetske strategije.

Energetska varnost se na primer v veliki meri oblikuje na regionalni ravni. Stopnja preskrbljenosti regij z lastnimi viri goriva in energije je eden glavnih kazalnikov dovzetnosti regij za grožnje energetski varnosti. Razvoj in izraba lokalnih energetskih virov (hidroenergija malih rek, šota, manjša nahajališča ogljikovodikovih goriv itd.) ter izraba drugih, predvsem obnovljivih virov energije (sončna, vetrna, geotermalna energija, energija biomase) bo mnogim regijam v državi omogočilo prehod na oskrbo z energijo prek obnovljivih virov energije, kar bo zagotovilo njihovo energetsko neodvisnost.

Na nekaterih področjih uporabe obnovljivih virov energije ima Rusija velike znanstvene rezultate, ki ustrezajo svetovni ravni. Pokazale so se velike potencialne možnosti uporabe teh virov energije pri reševanju energetskih in okoljskih problemov v bližnji prihodnosti.

Koncept obnovljivih virov energije (OVE) vključuje naslednje oblike energije: sončno, geotermalno, vetrno, morsko energijo, energijo tokov, plimovanja in oceanov, energijo biomase, vodno energijo, nizkocenovno toplotno energijo in druge »nove« vrste obnovljivih virov energije. energija.

netradicionalen: energija sonca, vetra, morskih valov, tokov, plimovanja in oceanov, hidravlična energija, ki jo male in mikro hidroelektrarne pretvorijo v uporabno obliko energije, energija biomase, ki se ne uporablja za proizvodnjo toplote po tradicionalnih metodah, toplotna energija nizkega potenciala in drugo »nove« oblike obnovljive energije.

Obeti za obnovljivo energijo

Kaj je razlog za tako zanimanje za ta problem?

ohranjanje okolja in zagotavljanje okoljske varnosti;

· osvajanje svetovnih trgov OVE, predvsem v državah v razvoju;

· ohranjanje zalog lastnih energetskih virov za prihodnje generacije;

· povečanje porabe surovin za neenergetsko rabo goriva.

Vrsta opreme ali tehnologije

Vetrne elektrarne priključene na omrežje

Elektrarne na biomaso

Sončne termodinamične postaje

Geotermalne toplotne postaje in instalacije, GW

Sončni kolektorji in sistemi,

Rusija vsebuje 45 % svetovnih zalog zemeljskega plina, 13 % nafte, 23 % premoga in 14 % urana. Takšne zaloge goriva in energetskih virov lahko zadovoljijo potrebe države po toploti in električni energiji več sto let. Vendar pa je njihova dejanska uporaba posledica znatnih težav in nevarnosti, ne zadovoljuje energetskih potreb številnih regij, je povezana z nepopravljivimi izgubami goriv in energetskih virov (do 50%) in ogroža okoljsko katastrofo na mestih pridobivanja. in proizvodnja goriv in energetskih virov. Narava morda ne bo prestala takšne preizkušnje. Približno 22-25 milijonov ljudi živi na območjih avtonomne oskrbe z energijo ali nezanesljive centralizirane oskrbe z energijo, ki zavzemajo več kot 70% ozemlja Rusije.

Pravzaprav je široka uporaba obnovljivih virov energije v skladu z najvišjimi prioritetami in cilji ruske energetske strategije.

Obnovljivi viri energije: vrste, uporaba danes, možnosti razvoja

Človeštvo se je že dolgo naučilo pridobivati ​​obnovljivo (regenerativno) energijo z močjo rek. Toda do konca 20. stoletja se je zaradi energetske krize, hitrega zmanjševanja zalog premoga, nafte, plina in poslabšanja okolja pojavilo vprašanje uporabe drugih virov v okolju. Zahvaljujoč razvoju znanstvenikov je postalo mogoče pridobiti energijo sonca, vetra, plimovanja, geotermalnih voda.

zanimivo! V svetu je 18 % energije pridobljene iz obnovljivih virov, od tega les predstavlja 13 %.

Koliko električne energije se proizvede iz obnovljivih virov energije v svetu

Po podatkih Mednarodne agencije za obnovljivo energijo IRENA, ki jih je reviji Forbes posredovala, je do leta 2015 delež na ta način proizvedene energije v svetu znašal približno 60 %. V prihodnosti, do leta 2030, bodo OVE postali vodilni v proizvodnji električne energije, s čimer bodo rabo premoga potisnili na drugo mesto.

Hidroenergija se proizvaja že zelo dolgo, nove vrste obnovljivih virov energije, kot so veter, geotermalna voda, sonce, plimovanje, pa so bile uporabljene pred kratkim - približno 30-40 let. Leta 2014 je bil delež hidroenergije 16,4 %, sončne in vetrne energije 6,3 %, v prihodnosti do leta 2030 pa se lahko ti deleži izenačijo.

V evropskih državah in ZDA je letno povečanje proizvodnje energije z uporabo vetra približno 30 % (196.600 MW). V Nemčiji, Španiji in ZDA je fotovoltaična metoda zelo razširjena. Geotermalna elektrarna California Geyser proizvede 750 MW letno.

zanimivo! Danske vetrne elektrarne so leta 2015 zagotavljale 42 % energije, v prihodnosti, do leta 2050, pa je načrtovana 100-odstotna zelena proizvodnja energije in popolna opustitev fosilnih virov.

Primeri obnovljivih virov energije

Uporaba obnovljivih virov energije bo rešila energetske probleme območij s slabimi okoljskimi razmerami. Prenesite elektriko na oddaljena in težko dostopna območja brez uporabe daljnovodov. Takšne naprave bodo omogočile decentralizacijo oskrbe z energijo na območjih, kjer je dobava goriva ekonomsko nerentabilna. Večina projektov v razvoju se nanaša na avtonomne vire energije, ki delujejo na surovine, kot so netradicionalni obnovljivi viri energije, pridobljeni iz biomase, šote, živalskih odpadkov, človeških odpadkov.

Aktiven razvoj AIE je bil sprejet v ZDA, Kanadi, Novi Zelandiji, Južni Afriki. Tovrstne vire energije uporabljajo kitajski, indijski, nemški, italijanski in skandinavski odjemalci. V Rusiji ta industrija še ni dosegla industrijske ravni, zato je uporaba regenerativne energije zelo majhna.

Uporaba obnovljivih virov energije

Planet lahko uporablja ne le tiste obnovljive vire energije, ki jih zagotavljajo naravni viri. Trenutno se razvijajo tehnologije za proizvodnjo termonuklearne in vodikove energije. Glede na nedavne študije so lunine zaloge izotopa helija-3 ogromne, zato potekajo priprave za dostavo tega goriva v utekočinjeni obliki. Po izračunih ruskega akademika E. Alimova (RAS) bosta dva Shuttla zadostovala za oskrbo celega planeta z elektriko celo leto.

Obnovljivi viri energije v Rusiji

Za razliko od svetovne skupnosti, kjer se "zelena energija" že dolgo uspešno uporablja, se je v Rusiji to vprašanje začelo obravnavati pred kratkim. In če hidroenergija že dolgo oskrbuje mesta z elektriko, potem so regenerativni viri veljali za neobetavne. Po letu 2000 pa je zaradi poslabšanja okoljske situacije, zmanjševanja naravnih virov in drugih enako pomembnih dejavnikov postalo očitno, da je treba razvijati alternativne vire energije.

Obeti za razvoj sončne energije v Rusiji

Najbolj obetavna smer je razvoj naprav, ki neposredno pretvarjajo sončno sevanje v električno energijo. Uporabljajo fotobaterije na osnovi monokristalov, polikristalov in amorfnega silicija. Elektrika se proizvaja tudi pri razpršeni sončni svetlobi. Moč je mogoče prilagoditi z odstranitvijo ali dodajanjem modulov. Praktično ne porabljajo energije zase, so avtomatizirani, zanesljivi, varni, jih je mogoče popraviti.

Za razvoj obnovljivih virov energije v Dagestanu, Rostovski regiji, Stavropolski in Krasnodarski regiji so bili nameščeni in delujejo sončni kolektorji, ki potrošnikom zagotavljajo avtonomno energijo.

zanimivo! 1 m 2 sončnega kolektorja prihrani do 150 kg standardnega goriva na leto.

Obeti za razvoj vetrne energije

V Rusiji elektroenergetika, ki temelji na vetrni energiji, proizvede do 20.000 MW. Uporaba tovrstnih naprav pri povprečni hitrosti vetra 6 m/s in moči 1 MW prihrani 1000 ton referenčnega goriva na leto. Na podlagi znanstvenih podatkov poteka razvoj in obratujejo energetski kompleksi. Vendar pa je uporaba obnovljivih virov energije, kot je veter, v Rusiji težavna. V skladu z zakonom, sprejetim leta 2008, morajo biti za mline na veter uporabljeni zelo močni temelji, ceste, ki vodijo do gradnje, pa morajo biti popolnoma tlakovane. Primer se na primer uporablja v evropskih državah in ZDA.

zanimivo!če se naprave uporabljajo v regiji Tyumen, Magadan, Kamčatka in Sahalin, potem je mogoče z 1 kvadratnega kilometra zbrati 2,5-3,5 milijona kW / h. To je 200-krat večja od trenutne porabe energije.

Možnosti razvoja geotermalne energije

Do danes so bile GeoTPP zgrajene in delujejo na Kamčatki in Kurilskih otokih. Trije moduli Verkhne-Mutnovskaya GeoTPP (Kamčatka) proizvedejo 12 MW, končuje se gradnja Mutnovskaya GeoTPP za 4 enote, ki bodo proizvedle 100 MW. V prihodnosti bo mogoče na tem območju uporabiti geotermalno vodo za proizvodnjo 1000 MW, poleg tega pa bo mogoče z ločeno vodo in kondenzatom ogrevati stavbe.

Na ozemlju države je že 56 raziskanih nahajališč, v katerih vrtine lahko proizvedejo več kot 300 tisoč kubičnih metrov geotermalne vode na dan.

Obeti za razvoj energije plimovanja

Leta 1968 je na polotoku Kola delovala prva eksperimentalna elektrarna na plimovanje, ki je proizvedla 450 kW / h. Na podlagi dela tega projekta je bilo odločeno nadaljevati razvoj elektrarn na plimovanje v Rusiji kot obetavnih obnovljivih virov energije na obali Tihega in Arktičnega oceana. Začela se je gradnja TE Tugur v Habarovskem ozemlju, katere projektirana moč bo 6,8 milijona kW. V Belem morju se gradi TE Mezen s projektirano močjo 18,2 milijona kW. Takšne naprave se zdaj razvijajo in nameščajo za kitajske, korejske in indijske potrošnike. Na prvi sliki tega članka je prikazana tudi alternativna oprema za pridobivanje energije iz plimovanja.

Možnosti za razvoj alternativne energetike je res veliko. Toda na žalost je izvedba praktično nična, očitno državi absolutno ni donosno razvijati to področje in si prizadevati za zmanjšanje stroškov energije za prebivalstvo. In skoraj nemogoče je pridobiti dokumente za namestitev sončne baterije sami, bolje je kupiti od države, kot pa jo izdelati sami.

Na žalost alternativni viri energije niso koristni za države, ki pridobivajo surovine. Prehod na to vrsto virov je velika gospodarska izguba, zato je po mojem mnenju izvajanje te metode zelo počasno in v Rusiji praktično ne napreduje, čeprav so prednosti prehoda očitne - prihranek goriva in denarja, št. negativen vpliv na okolje, enostavnost delovanja. Tako lahko le upamo, da napredek ne bo zastal in bomo lahko vsaj nekje zmanjšali naš negativni vpliv na okolje

Obnovljivi viri energije: vrste, uporaba danes, možnosti razvoja

Koliko električne energije se proizvede iz obnovljivih virov energije v svetu? Primeri uporabe obnovljivih virov energije v Rusiji in po svetu.

Obnovljivi viri energije, pogled v prihodnost

Nekoč v ne tako oddaljeni prihodnosti bodo tehnološke novosti na voljo vsem.

Najnovejše tehnologije bodo pomagale zmanjšati ali celo odpraviti biološke in okoljske nevarnosti.

Trenutno se lahko nekatere tehnologije, ki so jih predlagali razvijalci za uporabo obnovljivih virov energije, štejejo za neverjetne in fantastične, vendar bodo v bližnji prihodnosti uspešno uporabljene.

Danes je veliko znanstvenikov in inženirjev zatopljenih v ustvarjanje tehnologij za uporabo obnovljivih virov energije.

Skoraj vsak dan smo v poročilih ter različnih televizijskih in radijskih oddajah obveščeni o različnih izumih, ki so varni, okolju prijazni in pomembni za človeštvo.

Številne države poskušajo ustvariti lastno tehnologijo obnovljivih virov energije, da bi pomagale rešiti planet pred uničenjem, ki ga povzroča kopičenje onesnaževanja, zlasti umetnega izvora.

Trenutno so tehnološke inovacije osredotočene na ustvarjanje okolij, ki podpirajo zdravje ljudi in varnost drugih živih bitij.

S pomočjo tega razvoja bo mogoče ustaviti nadaljnje onesnaževanje planeta s človeškimi odpadki, pa tudi postopoma obnoviti čistost okolja.

V Evropi na primer potekajo raziskave o ustvarjanju morskih alg, ki bi lahko bile v prihodnosti vir energije.

Možno je gojiti morske alge na vseh morskih obalah vsake države, tako da so na voljo za energetsko uporabo.

Ta vrsta alg je znana kot energetske alge. Iz takšnih alg se zlahka proizvede biodizelsko gorivo in še marsikaj energetsko koristnega.

V jugozahodni Angliji znanstveniki in inženirji razvijajo elektrarne na valove in plimovanje. Te elektrarne so namenjene pretvarjanju energije valov in plimovanja v električno energijo.

Uporaba tovrstnih tehnologij bo povzročila zmanjšanje uporabe neobnovljivih virov energije.

Drug obetaven razvoj je ustvarjanje AK1000 s strani Atlantis Resources Corporation.

Ta naprava bo predvidoma nameščena v Evropskem centru za pomorsko energijo.

AK1000 bo največja in najmočnejša plimska turbina, ki je bila kdaj izdelana, z močjo do 1 megavata električne energije.

Uporaba tega razvoja poleg proizvodnje električne energije povečuje vero človeštva v možnost uporabe obnovljivih virov energije, ki ne ogrožajo okolja.

Končno solarna tehnologija Fotovoltaika visoke koncentracije.

To je vrsta sončne plošče, katere učinkovitost presega 40-odstotno mejo učinkovitosti.

V primerjavi s konvencionalnimi sončnimi kolektorji, katerih razmerje učinkovitosti doseže 15-odstotno pregrado, visokokoncentrirana fotovoltaična tehnologija zagotavlja trikrat večjo učinkovitost in tudi gospodarske koristi.

To vam omogoča, da povečate proizvodnjo električne energije z nižjimi stroški.

Proizvodnja sončnih kolektorjev s to tehnologijo naredi sončno energijo bolj dostopno in bo v bližnji prihodnosti omogočila, da bodo številne zasebne hiše opremljene s takšnimi sončnimi kolektorji.

Zaradi številnih okoljskih problemov je ključnega pomena, da mnoge države preusmerijo svojo pozornost na ohranjanje narave in naravnih virov, saj imamo samo eno Zemljo.

Razvoj različnih tehnologij pri oskrbi prebivalstva in pridobivanju obnovljivih virov energije gre nenehno naprej in z gotovostjo lahko zagotovimo, da se bodo nevarnosti za okolje kmalu zmanjšale, morda pa tudi popolnoma izginile.

Prednosti uporabe teh tehnologij vključujejo zaustavitev globalnega segrevanja, čiščenje zraka, zmanjšanje emisij ogljika ter reševanje rastlin in živali.

Na splošno so tehnologije obnovljivih virov energije usmerjene v reševanje ekosistema in obnovo normalne favne in flore.

Verjetno se marsikdo sprašuje, kako fantastična je večina teh izumov in razvojev, a v nasprotju s fantastično naravo nekaterih teh projektov in razvojev so vsi namenjeni reševanju okolja pred splošnim uničenjem.

Danes se človeštvo posebej sooča z vprašanjem uvajanja tehnologij za izrabo obnovljivih virov energije, ne le za zaustavitev uničevanja ekosistema, temveč tudi za ohranitev Zemlje za življenje naslednjih generacij.

Ob trenutni onesnaženosti okolja sta razvoj in uvedba tehnologij obnovljivih virov energije danes pomembnejša kot kadarkoli prej, saj bo jutri lahko že prepozno.

Napredne tehnologije obnovljivih virov energije

Obnovljivi viri energije – AK1000 bo največja in najmočnejša plimska turbina, kar jih je bilo kdaj narejeno, z zmogljivostjo do 1 megavata električne energije.

Zelena doba: Kako obnovljivi viri tekmujejo z ogljikovodiki in jedrskimi elektrarnami

Iranski razvijalec energetskih projektov Amin je podpisal pogodbo z norveškim podjetjem, specializiranim za proizvodnjo solarnih modulov. Partnerja nameravata v Iranu zgraditi sončno elektrarno z močjo 2 GW. Pogodba je ocenjena na 2,9 milijarde dolarjev.

Pred tem je vodja Tesle Elon Musk dejal, da bi aktiven razvoj obnovljivih virov energije lahko zagotovil razvoj civilizacije, sicer človeštvo tvega vrnitev v "temni vek".

Hkrati je Musk v upravnem odboru podjetja SolarCity, specializiranega za proizvodnjo solarnih panelov. Podjetje zaseda približno 40 % ameriškega trga naprav za proizvodnjo sončne energije.

Musk je znan kot najbolj aktiven lobist za uporabo alternativnih virov energije. Tesla, ki jo vodi, je na primer leta 2017 podpisala pogodbo za izgradnjo 100-megavatnega baterijskega sistema v Avstraliji.

Svetovne izkušnje

Uvajanje obnovljivih virov energije (OVE) postaja vse bolj priljubljeno po vsem svetu. Avstralija je ena izmed vodilnih v svetu pri postavljanju fotovoltaičnih elektrarn, katere delež v avstralski elektrogospodarstvu presega 3 %. Vsako leto država poveča skupno zmogljivost sončne proizvodnje za približno 1 GW.

Po tem kazalniku je Avstralijo prehitela Velika Britanija, kjer skupna sončna energija dosega 12 GW, kar je dvakrat več kot v Avstraliji.

Nesporen vodja na področju obnovljivih virov energije je Kitajska, ki skupaj s Tajvanom proizvede skoraj 60 % vseh sončnih kolektorjev na svetu.

Po izračunih Mednarodne agencije za energijo (IEA) je samo v letu 2016 na Kitajskem zgrajena zmogljivost 34 GW. Vendar je to le 1% porabljene električne energije na Kitajskem, ki je večinoma proizvedena iz premoga - prav termoelektrarnam na premog država veliko dolguje za težke razmere v okolju.

Po poti prehoda energije na obnovljive vire so šle tudi ZDA. Toda Trumpova administracija je preklicala načrt čiste energije, ki ga je sprejel Barack Obama.

Leta 2014 je bil v okviru podnebnega tedna v New Yorku ustanovljen RE100, struktura, ki združuje podjetja, ki prehajajo na obnovljive vire energije. RE100 so se pridružili IKEA, Apple, BMW, Google, Carlsberg Group itd. Seznam članov RE100 se nenehno povečuje. Konec oktobra se je na primer organizaciji pridružil eden največjih svetovnih proizvajalcev vetrnih turbin, dansko podjetje Vestas Wind Systems.

Na splošno je po podatkih IEA delež OVE v svetovni proizvodnji električne energije v letu 2015 znašal približno 24 %.

Ekologija pod vprašajem

Vendar pa po mnenju strokovnjakov vsi obnovljivi viri energije niso enako prijazni do okolja. Nekateri lahko škodujejo okolju. Predvsem govorimo o hidroelektrarnah (HE). Po mnenju raziskovalcev iz Avstralije in Kitajske je skupna površina zemljišč, poplavljenih zaradi zagona hidroelektrarn, 340 tisoč kvadratnih metrov. km, kar je nekoliko manj od površine Nemčije. Znanstveniki zagotavljajo ustrezne informacije v publikaciji Trends in Ecology & Evolution.

Zaradi HE so bili uničeni številni ekosistemi poplavnih ravnic, kar je povzročilo zmanjšanje vrstne pestrosti. Vendar pa v zadnjih letih vodna energija izgublja vodilni položaj zaradi novih vrst proizvodnje: sončne in vetrne energije. Po napovedih strokovnjakov bo njihov delež proizvodnje do leta 2030 enak deležu hidroelektrarn.

Druga priljubljena tema med okoljsko skupnostjo je uporaba biogoriv. Na primer, z vidika Mednarodne agencije za energijo je bioenergija potencialno sposobna zasesti približno 20 % primarnega energetskega trga do sredine 21. stoletja.

Vendar ima lahko aktivna uvedba biogoriv iz lesa in poljščin negativne posledice. Večkratno povečanje pritiska na kmetijska zemljišča lahko povzroči zmanjšanje proizvodnje hrane. Po izračunih ameriških raziskovalcev je širitev nasadov "goriva" še danes povzročila dvig cen živilskih surovin v ZDA. Poleg tega lahko pretirano zanašanje na biogoriva povzroči krčenje gozdov.

Leta 2012 je Evropska komisija sklenila, da je treba omejiti spreminjanje zemljišč v nasade za gorivo, proizvajalci goriva iz živilskih rastlin pa ne bi smeli prejemati državne podpore.

Lanska raziskava Evropske unije je pokazala, da palmovo ali sojino olje, iz katerega pridobivajo energijo, v ozračje sprosti več ogljikovega dioksida kot katero koli fosilno gorivo.

"Poceni biogoriva na osnovi hrane, ki jih predpisuje EU, zlasti rastlinska olja, kot so repično, sončnično in palmovo, so grozna ideja," je dejal Jos Dings, direktor raziskovalne organizacije Transport & Environment.

Dvoumne so po mnenju strokovnjakov prednosti električnih vozil tako z ekonomskega kot okoljskega vidika. Hkrati v številnih državah obstajajo ukrepi državne podpore tej vrsti prometa.

Na primer, v Estoniji lahko kupec električnega avtomobila računa na nadomestilo v višini 50% stroškov avtomobila, na Portugalskem se za nakup električnega avtomobila izplača subvencija v višini 5000 evrov. O uvedbi tovrstnih subvencij razmišljajo tudi v Rusiji.

Brez državne podpore takšni avtomobili niso iskani: potem ko so hongkonške oblasti preklicale davčne spodbude za kupce električnih avtomobilov Tesla, je prodaja teh avtomobilov padla na nič. Vendar koristi električnih avtomobilov za okolje še niso očitne.

»Električna vozila so res okolju zelo prijazen način prevoza, a da se priključiš na električno omrežje in napajaš baterijo, baterijo, moraš to elektriko proizvesti, za to pa je potreben primarni vir. Danes primarni vir številka ena na svetu niti ni nafta, ampak premog,« je dejal ruski predsednik Vladimir Putin na mednarodnem forumu Ruskega energetskega tedna o energetski učinkovitosti in energetskem razvoju v začetku oktobra.

Odmev Fukušime

Tema obnovljivih virov energije je postala še posebej priljubljena od leta 2011. Po nesreči v jedrski elektrarni Fukušima-1 so zahteve po opustitvi uporabe jedrske energije vse glasnejše.

Država, ki je do danes popolnoma ustavila jedrske elektrarne, je postala Italija, v prihodnje nameravajo zgledu Rima slediti Belgija, Španija in Švica. V Nemčiji nameravajo zadnjo jedrsko elektrarno zapreti do leta 2022. Skupno je v Nemčiji delovalo 17 jedrskih elektrarn, ki so proizvedle približno četrtino vse porabljene električne energije v državi.

Po mnenju številnih strokovnjakov je panika okoli jedrske energije močno pretirana.

"Če odštejemo tveganje za nesrečo, jedrska energija ne predstavlja posebnega tveganja za okolje," je v intervjuju za RT dejal Alexander Frolov, namestnik generalnega direktorja Nacionalnega inštituta za energijo.

Sprva je vodstvo EU načrtovalo, da bo omejevanje jedrske energije nadomestilo s proizvodnjo plina.

»Potrebujemo več plina. Po odločitvi Berlina bo prav plin gonilo rasti,« je leta 2011 dejal evropski komisar za energijo Günter Oettinger.

Pri sežiganju zemeljskega plina se v ozračje v povprečju izpusti pol manj ogljikovega dioksida kot pri sežiganju drugih vrst fosilnih ogljikovodikov.

privilegiran položaj

Rast proizvodnje plina pa so zavirale visoke stopnje zagona alternativnih energetskih zmogljivosti. V državah, ki najbolj aktivno razvijajo obnovljive vire energije, se je do leta 2014 obremenitev plinskih termoelektrarn zmanjšala. Po podatkih svetovalnega podjetja Capgemini približno 110 GW plinskih zmogljivosti ni upravičilo naložbe in so bile na robu stečaja. Približno 60 % evropskih termoelektrarn na zemeljski plin je bilo v težkem položaju.

Razlog za krizo tradicionalne energetike po mnenju številnih strokovnjakov ni visoka konkurenčnost obnovljivih virov energije, temveč ugodnosti proizvajalcev električne energije iz obnovljivih virov. Oblasti prednostno kupujejo "zeleno" elektriko po napihnjenih tarifah.

Po mnenju Frolova ta politika vodi v neravnovesje v energetskem sektorju.

»Z močnim povečanjem uvajanja obnovljivih virov energije so termoelektrarne na plin postale nerentabilne – začele so se zapirati,« ugotavlja strokovnjak. - Medtem imata vetrna in sončna proizvodnja resno pomanjkljivost: odvisnost od vremenskih razmer. Tako je na primer v Nemčiji na začetku letošnjega leta približno devet dni vladalo oblačno in mirno vreme. Proizvodnja energije iz obnovljivih virov je padla za 90 %. Za lokalne potrošnike je bil to šok. Obstoječa baza, na kateri delujejo sončne in vetrne postaje, ne zagotavlja nemotene oskrbe z električno energijo. Odvisnost od naravnih sil – to je prava vrnitev v temni vek.

V ozadju zapiranja plinskih termoelektrarn v Evropi raste najbolj umazana proizvodnja električne energije - premog, meni Frolov.

Na primer, v Nemčiji je načrtovana izgradnja dveh ducatov termoelektrarn na premog. V državi se je razvila paradoksalna situacija: hkrati z rastjo proizvodnje okolju prijazne energije se povečuje tudi okolju najbolj nevarna energetska panoga, ugotavlja strokovnjak.

"Tehnologija postaja cenejša in dostopnejša"

V zadnjih dveh letih se je ravnovesje na evropskem energetskem trgu začelo izboljševati: v Nemčiji so zagnali več termoelektrarn na plin, poraba plina v Evropski uniji je začela rasti. Konec leta 2016 se je poraba zemeljskega plina v Evropski uniji glede na leto 2015 povečala za 6 %.

Po besedah ​​Tatyane Lanshine, raziskovalke Centra za ekonomsko modeliranje energije in ekologije pri RANEPA, razvoj alternativne energije ne predstavlja nobenih tveganj.

»Čeprav hiter prehod na obnovljivo energijo ni mogoč, so tiste države, ki si na tem prizadevajo že dolgo, naredile velik korak naprej. Na Danskem je na primer približno polovica vse električne energije proizvedena iz obnovljivih virov energije, v Nemčiji - približno tretjina, - je v intervjuju za RT opozoril strokovnjak. - Te države delajo na tem že desetletja in tudi druge države lahko postopoma preidejo na obnovljivo energijo. Te tehnologije postajajo cenejše in dostopnejše. Kar zadeva subvencije, je celotna energetika deležna državne podpore, tudi klasične energetike.«

Zelena doba: Kako obnovljivi viri tekmujejo z ogljikovodiki in jedrskimi elektrarnami

Zelena doba: kako obnovljivi viri energije tekmujejo z ogljikovodiki in jedrskimi elektrarnami - Preberite več na spletni strani RT v ruščini.

MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE IN ZNANOST RUSKE FEDERACIJE

"RUSKA DRŽAVNA GEOLOŠKO RAZISKOVALNA UNIVERZA PO IMENU SERGA ORDŽONIKIDZEJA"

Fakulteta za geoekologijo in geografijo

Katedra za ekologijo in upravljanje z naravo

POVZETEK

Pri predmetu “Tehnogeni sistemi in ekoriski”

Na temo

“Obnovljivi in ​​neobnovljivi viri energije”

Pripravil:

Študent skupine ECO-14-2P

Ruzmetov T.V.

Moskva 2017

Uvod ................................................. ................................................ .. .......... 3

1. Obnovljivi viri energije............................................. .................. 4

1.1. Razvrstitev obnovljivih virov energije..................................................... .. 4

1.2. Vetrna energija ................................................ .............. ................................. ...... 5

1.3. Hidroenergija ................................................. ............. ..................................... .... 7

1.4 Sončna energija..................................................... ............................................ 9

1.5 Energija iz biomase............................................. ................ ................................. ...... enajst

2. Neobnovljivi viri energije............................................. .................. 13

2.1. Predstavniki neobnovljivih virov energije.................................................. .... 14

2.1.1. Premog................................................. ................................................. . .... 14

2.1.2. Olje................................................. ................................................. . .... 16

2.1.3. Zemeljski plin................................................ ............................................ 17

2.2. Pridobivanje atomske energije ............................................... ................. 17

2.2.1. Jedrske elektrarne................................................. ............................. 18

2.2.2. Prednosti in slabosti jedrskih elektrarn .............................................. ... 19

2.2.3. Nesreče v jedrskih elektrarnah ............................................. .. ..................................... 20

Zaključek..................................................... ................................................. . .... 21

Seznam referenc ............................................. ................................. ................. 22

Uvod

V sodobnem svetu obstaja več globalnih problemov. Eden od njih je izčrpavanje naravnih virov. Svet vsako minuto porabi ogromno nafte in plina za človeške potrebe. Zato se postavlja vprašanje: kako dolgo bodo ti viri zdržali, če jih bomo še naprej uporabljali v enaki ogromni količini? Ocenjuje se, da bodo zaloge nafte na planetu izčrpane do konca tega stoletja. Se pravi, naši vnuki in pravnuki ne bodo imeli kaj porabiti za energijo? Sliši se strašljivo. Tudi uporaba tradicionalnih mineralov slabo vpliva na ekološko stanje sveta. Zato človeštvo zdaj vedno bolj razmišlja o alternativnih virih energije. To je pomen tega abstraktnega dela.

Obnovljivi viri energije

Klasifikacija obnovljivih virov energije

Obnovljivi viri energije (OVE) so viri energije stalno obstoječih naravnih procesov na planetu, pa tudi viri energije izdelkov. vitalna dejavnost biocentrov rastlinskega in živalskega izvora Značilnost OVE je cikličnost njihovega obnavljanja, kar omogoča neomejeno uporabo teh virov.

Običajno obnovljivi viri energije vključujejo energijo sončnega sevanja, vodnih tokov, vetra, biomase, toplotno energijo zgornjih plasti zemeljske skorje in oceanov.

OVE lahko razvrstimo po vrstah energije:

mehanska energija (energija vetra in vodnih tokov);

toplotna in sevalna energija (energija sončnega sevanja in toplota Zemlje);

kemična energija (energija, ki jo vsebuje biomasa).

Potencialne možnosti OVE so tako rekoč neomejene, vendar nepopolnost tehnike in tehnologije, pomanjkanje potrebnih konstrukcijskih in drugih materialov, še ne omogoča OVE širše vključenosti v energetsko bilanco. V zadnjih letih pa je v svetu opazen predvsem znanstveno-tehnološki napredek pri gradnji naprav za izrabo obnovljivih virov energije, v prvi vrsti: fotovoltaičnih pretvorb sončne energije, vetrnih elektrarn in biomase.

Izvedljivost in obseg uporabe obnovljivih virov energije določata predvsem njihova ekonomska učinkovitost in konkurenčnost tradicionalnim energetskim tehnologijam. To je posledica več razlogov:

· Neizčrpnost OVE;

Ni potrebe po prevozu;

· OVE so okolju prijazni in ne onesnažujejo okolja;

· Pomanjkanje stroškov goriva;

· Pod določenimi pogoji so lahko OVE v majhnih avtonomnih elektroenergetskih sistemih ekonomsko donosnejši od tradicionalnih virov;

· V proizvodnji ni potrebe po uporabi vode.

Vetrna energija

Vetrno energijo ljudje uporabljajo že več kot 6000 let. Prve najpreprostejše vetrne elektrarne so bile uporabljene že v starih časih v Egiptu in na Kitajskem. V Egiptu (blizu Aleksandrije) so ohranjeni ostanki kamnitih mlinov na veter tipa boben, zgrajenih že v 2.-1. pr. n. št e. Mline na veter so v Perziji uporabljali za mletje žita že leta 200 pr. e. Tovrstni mlini so bili pogosti v islamskem svetu, v Evropo pa so jih prinesli križarji v 13. stoletju.

Od 13. stoletja so vetrne elektrarne postale razširjene v zahodni Evropi, predvsem na Nizozemskem, Danskem in v Angliji, za dvigovanje vode, mletje žita in poganjanje različnih obdelovalnih strojev.

Mline na veter, ki proizvajajo elektriko, so izumili v 19. stoletju na Danskem. Tam je bila leta 1890 zgrajena prva vetrna elektrarna, leta 1908 pa je bilo že 72 postaj z močjo od 5 do 25 kW. Največji med njimi je imel višino stolpa 24 m in štirikrake rotorje s premerom 23 m.

Vendar pa je v začetku 19. in 20. st NTP je upočasnil razvoj vetrne energije. Minerali, kot sta nafta in plin, so nadomestili veter kot vir energije. Toda človeštvo izčrpava naravne vire Zemlje s tako hitrostjo, da se spet postavlja vprašanje vračanja k izvorom, tj. na novo stopnjo v razvoju vetrne energije.

Najbolj pereče vprašanje vetrne energije je ekonomska učinkovitost vetrnih turbin. Zelo pomembno je izbrati pravo mesto za namestitev enot. Za to obstajajo posebne značilnosti, ki vam omogočajo, da izberete pravo lokacijo. Najbolj obetavna mesta za proizvodnjo energije iz vetra so obalna območja. V morju, na razdalji 10-12 km od obale (in včasih dlje), se gradijo obalne kmetije. Stolpi vetrnih turbin postavljajo temelje iz pilotov, zabitih do globine 30 metrov. Uporabljajo se lahko tudi drugi tipi podvodnih temeljev, kot tudi plavajoči temelji.

Ne pozabite, da je energetska učinkovitost odvisna od dveh glavnih dejavnikov: smeri in hitrosti vetra.

Hitrost vetra je glavna ovira za razvoj vetrne energije. Za veter ni značilna le dolgoročna in sezonska spremenljivost. Za zelo kratek čas lahko spremeni hitrost in smer. Deloma kratkotrajna nihanja hitrosti vetra kompenzira vetrna elektrarna sama, predvsem pri velikih hitrostih vetra, ko začne upočasnjevati svoje vrtenje (običajno po 13-15 m/s). Daljše spremembe ali zmanjšanje hitrosti vetra pa vplivajo na moč vetrne turbine in celotne vetrne elektrarne kot celote. Toda v sodobni vetrni energiji je ta pomanjkljivost zmanjšana z dejstvom, da se spremljanje vetra, ki se začne v fazi pred projektiranjem, izvaja tudi v prihodnosti. Akumulirana podatkovna baza vetrnega potenciala omogoča napovedovanje proizvodnje vetrne elektrarne že v 2. letu obratovanja za 24 ur naprej z dovolj visoko natančnostjo za električna omrežja.

Vse vetrne turbine lahko razdelimo na 2 veliki vrsti: z navpično osjo vrtenja rotorja in z vodoravno.

Vetrne elektrarne z navpično osjo vrtenja (na navpični osi je "montirano" kolo, na katerem so pritrjene "sprejemne površine" za veter), za razliko od krilnih vetrnih elektrarn lahko delujejo v kateri koli smeri vetra, ne da bi spremenili svojo položaj. Vetrne turbine te skupine so nizke hitrosti, zato ne ustvarjajo veliko hrupa. Uporabljajo nizkohitrostne večpolne električne generatorje, kar omogoča uporabo preprostih električnih tokokrogov brez nevarnosti nesreče z naključnim sunkom vetra. Glavne pomanjkljivosti takšnih enot so kratko obdobje vrtenja in nizka učinkovitost v primerjavi s horizontalnimi vetrnimi elektrarnami. Stranski učinki delovanja takšnih naprav vključujejo prisotnost nizkofrekvenčnih vibracij, ki nastanejo zaradi neravnovesja rotorja.

Trg vetrne energije je eden najbolj dinamično razvijajočih se na svetu. Njena rast v letu 2009 znaša 31 % Do sedaj se je vetrna energija najbolj dinamično razvijala v državah EU, danes pa se ta trend spreminja. V ZDA in Kanadi se povečuje aktivnost, medtem ko se v Aziji in Južni Ameriki pojavljajo novi trgi. V Aziji sta Indija in Kitajska leta 2005 zabeležili rekordno rast.

Trenutno se več kot 300 podjetij ukvarja z industrijsko proizvodnjo VUE. Najbolj razvito industrijo imajo Danska, Nemčija, ZDA. Serijska proizvodnja vetrnih turbin je razvita na Nizozemskem, v Veliki Britaniji, Italiji in drugih državah.

vodna energija

Človek že dolgo uporablja energijo vode in njenega toka za svoje potrebe. Zato zgodovina hidroelektrarn sega v pradavnino: že stari Grki so z vodnimi kolesi mleli žito. Sčasoma se je tehnologija izboljšala in v 19. stoletju je bila izumljena prva vodna turbina. Ločeno sta ga ustvarila dva znanstvenika: ruski raziskovalec I. Safonov leta 1837 in francoski znanstvenik Fourneuron leta 1834. Vendar M. Dolivo-Dobrovolsky velja za izumitelja hidroturbine, lahko bi rekli tudi prve hidroelektrarne. Svoj izum je predstavil na razstavi v Frankfurtu. Sestavljen je bil iz generatorja trifaznega toka, ki ga je vrtela vodna turbina, električna energija, ki jo je proizvajal, pa se je po 170 km žicah prenašala na celotno razstavišče. Trenutno vodna energija predstavlja več kot 60 odstotkov vseh obnovljivih virov energije in je najproduktivnejša od vseh (izkoristek sodobnih hidroelektrarn je približno 85-95 %). Po tem se v svetu začne »hidroenergetski razcvet«.

Glavna razloga za tako hiter razvoj hidroenergije sta nenehno obnavljanje virov s kroženjem vode v naravi in ​​razmeroma enostavni mehanizmi za pridobivanje same energije. Vendar je pogosto gradnja in namestitev hidroelektrarn zelo delovno in kapitalsko intenziven proces. To še posebej velja za gradnjo jezov in kopičenje ogromnih vodnih mas za njimi. Omeniti velja tudi, da je pridobivanje hidroenergije okolju prijazen proces. Toda do zdaj le majhen del zemeljskega hidroenergetskega potenciala služi ljudem. Vsako leto ogromni potoki vode, ki nastanejo zaradi deževja in taljenja snega, neuporabljeni stečejo v morja. Če bi jih bilo mogoče odložiti s pomočjo jezov, bi človeštvo prejelo dodatno ogromno količino energije.

Če opišemo delovanje hidroelektrarne, potem je njen princip ustvarjanje energije s pomočjo turbine, ki se vrti s pomočjo vode, ki pada z nedoločene višine. Hidravlična turbina pretvarja energijo vode, ki teče pod tlakom, v mehansko energijo vrtenja gredi. Obstajajo različne izvedbe hidravličnih turbin, ki ustrezajo različnim pretokom in različnim vodnim tlakom, vendar imajo vse samo dve lopatici. Os vrtenja turbine, zasnovane za visok pretok in nizek tlačni tlak, je običajno postavljena vodoravno. Takšne turbine imenujemo aksialne ali propelerske. Pri vseh velikih aksialnih turbinah se lahko lopatice rotorja vrtijo kot odziv na spremembe višine, kar je še posebej dragoceno v primeru hidroelektrarn na plimovanje, ki vedno delujejo pri spremenljivih pogojih višine. Turbine so nameščene glede na tlak vodnega toka v hidroelektrarni.

Hidroelektrarne delimo glede na proizvedeno moč:

· Zmogljiv - proizvede od 25 MW do 250 MW in več;

· Srednje - do 25 MW;

· Male hidroelektrarne - do 5 MW.

Moč hidroelektrarne je neposredno odvisna od tlaka vode, pa tudi od učinkovitosti uporabljenega generatorja. Zaradi dejstva, da se po naravnih zakonitostih vodostaj nenehno spreminja glede na letni čas, pa tudi zaradi številnih razlogov, je običajno, da kot izraz za moč hidroelektrarne jemljemo ciklično moč. Na primer, obstajajo letni, mesečni, tedenski ali dnevni cikli obratovanja hidroelektrarne.

Hidroelektrarne, odvisno od njihovega namena, lahko vključujejo tudi dodatne strukture, kot so zapornice ali ladijska dvigala, ki olajšajo plovbo skozi akumulacijo, prehode za ribe, objekte za zajemanje vode, ki se uporabljajo za namakanje, in še veliko več.

Trenutno so vodilne v proizvodnji hidroenergije Norveška, Kitajska, Kanada in Rusija. Vodilna po količini vodne energije na prebivalca je Islandija.

Sončna energija

Sonce je eden največjih virov sevanja v našem vesolju. In zato ni naključje, da energijo zvezde človek vedno bolj uporablja za predelavo v elektriko. Dejansko ima sevanje Sonca, ki doseže celotno površino Zemlje, ogromno moč 1,2 * 10 14 kW. In včasih je zelo žalostno, da se ogromen del te energije zavrže, še posebej, če je mnogokrat večji od virov vseh drugih obnovljivih virov energije skupaj. Zato se zadnja leta vse bolj aktivno razvija sončna energija, pri kateri se sončno sevanje uporablja za pridobivanje električne energije.

Vendar pa je s pomočjo sončne toplote mogoče ne samo pridobiti tok, temveč tudi zagotoviti toplotno prevodnost. To je mogoče zaradi sončnih kolektorjev, v katerih se voda segreva s sončnim sevanjem. In zdaj se lahko uporablja za ogrevanje vseh struktur.
Tako kot pri vetrni energiji je tudi za sončne postaje zelo pomembna izbira pravega mesta za njihovo izgradnjo. Ne gre pozabiti, da sončni žarki, preden dosežejo površje Zemlje, premagajo številne ovire. Najprej vključujejo ozračje, zlasti ozonski plašč. Zahvaljujoč njemu je življenje na Zemlji na splošno možno, saj ne prepušča ultravijoličnega sevanja, škodljivega za vsa živa bitja. Pomembno vlogo igrajo tudi delci vodne pare, prah, plinske nečistoče in drugi aerosoli, ki jih vsebuje ozračje. Delno razpršijo sevanje.

Na splošno je količina sevanja, ki doseže zemeljsko površje, odvisna od:

· Geografska širina;

Stanje ozračja;

podnebne značilnosti ozemlja;

· Višine mesta sprejema nad morsko gladino;

Višina sonca nad obzorjem itd.

Celotno sevanje, ki doseže Zemljo, je razdeljeno na:

· Neposredno sevanje, ki doseže Zemljo;

Razpršeno sevanje;

· Protisevanje ozračja.

Na podlagi teh vrednosti se sestavi skupna sevalna bilanca zemlje, po kateri se določijo najuspešnejša mesta za namestitev sončnih postaj.

Lahko jih razvrstite glede na:

Vrsta pretvorbe sončne energije v njene druge vrste - toploto ali električno energijo

Koncentracija energije - z ali brez koncentratorjev

Tehnična zahtevnost - preprosta in zapletena

Preproste instalacije vključujejo naprave za razsoljevanje, grelnike vode, sušilnike, grelnike v peči itd.

Kompleks vključuje naprave, ki pretvarjajo vhodno sončno energijo v električno s pomočjo fotovoltaičnih naprav.

Švica je ena izmed vodilnih pri uporabi sončne energije. Trenutno država učinkovito razvija program za izgradnjo sončnih elektrarn. Obstaja tudi trend proizvodnje sončnih kolektorjev, nameščenih na strehah stavb ali kot fasade. Takšne naprave lahko nadomestijo 50 do 70% energije, porabljene za proizvodnjo

Energija biomase

Biomasa vključuje vse snovi organskega izvora.

1. Les. Že več tisoč let so ljudje uporabljali drva za ogrevanje, kuhanje in razsvetljavo. In še vedno se v majhnih naseljih ta vrsta proizvodnje energije tradicionalno uporablja. Na žalost vse to vodi do enega najpomembnejših problemov na svetu – krčenja gozdov. Vendar se ta problem reši z uporabo energije hitro rastočih dreves, kot so topol, vrba itd.

2. Blato iz čistilnih naprav. Če dobro pomislite, potem so v vodah, ki jih uporablja človek, ogromne zaloge energije. Ko se tekočina usede, nastane ogromna količina trdne snovi, ki lahko ob predelavi anaerobnih bakterij vsebuje približno 50% organske snovi. Vendar pa obstajajo precejšnji izzivi pri čiščenju odpadne vode. Glavni med njimi je sušenje teh voda, saj se za to porabi veliko toplote, ki lahko po svojih kvantitativnih značilnostih presega teoretične energijske vrednosti za popolno zgorevanje usedle snovi. Prav tako ta postopek ni stroškovno učinkovit z okoljskega vidika. Navsezadnje se pri zgorevanju sprosti velika količina ogljikovega dioksida. Najbolj pravilna možnost v tem primeru je proizvodnja metana z uporabo anaerobnih bakterij. Toda naprave za to so zelo nepopolne, zato ta metoda v sodobnem času ne dobi velikega zamaha.

3. Živalski odpadki. Živalski iztrebki vsebujejo velike količine organskih snovi, ki jih je mogoče uporabiti za energijo. Vendar pa tako kot pri odplakah tudi gnoj vsebuje veliko vlage, zato njegovo izsuševanje ni koristno. Potem obstaja še ena možnost - to je anaerobno razpadanje. Z njim pridobivamo metan, preostale snovi pa lahko uporabimo za gnojenje tal. Vendar je treba zapomniti, da je količina predelane snovi v svežem gnoju veliko večja, zato so za ekonomsko donosno predelavo potrebne posebne zgradbe za zbiranje vseh iztrebkov na enem mestu, ne da bi pri tem izgubili svojo svežino.

4. Rastlinski ostanki. Po obiranju vedno ostanejo neuporabljeni deli rastline. Predstavljajo še en vir energije. Vsebujejo celulozo, ogljikov ogljikov hidrat. Zaradi razmeroma majhne količine vlage v ostankih pri zgorevanju sprostijo veliko energije. Omejitveni dejavnik pri razvoju tega energenta je sezonskost rasti rastlin. Za zagotovitev celoletne uporabe rastlinskih ostankov so potrebni posebni objekti za njihovo rast. Pomembna dejavnika sta tudi potreba po prevozu do mesta predelave in enostavnost spravila pridelkov.

5. Živilski odpadki. Služijo lahko tudi kot vir energije. Sploh glede na to, da na primer sadni odpadki vsebujejo večjo količino ogljiko vsebujočih sladkorjev kot ostanki žitnih pridelkov, v ostankih mesnih izdelkov pa precejšnje količine beljakovin. Toda prisotnost vlage otežuje pridobivanje energije s sežiganjem odpadkov. Zato je iz njih bolj smotrno pridobivati ​​metan s pomočjo bakterij. Toda tu se pojavi še ena težava: živilski odpadki se uspešno uporabljajo v živinoreji. Zato ta vir v našem času praktično ni razvit. Izjema so le odpadki v obliki semen in lupin ter ostanki sladkornega trsa. Na primer, v državah, kjer raste veliko trsa, gredo njegovi odpadki v proizvodnjo etanola, ki pri zgorevanju sprosti veliko energije. Najbolj presenetljiv primer so Havajski otoki.

Študijsko leto

Predavanje 20

Energijsko varčne tehnologije in razvoj novih virov energije

Običajno lahko vire energije razdelimo na dve vrsti: neobnovljiv in obnovljiva. Med prve spadajo plin, nafta, premog, uran itd. Tehnologija za pridobivanje in pretvorbo energije iz teh virov je sicer razvita, vendar praviloma ni okolju prijazna, številni med njimi pa so izčrpani.

Obnovljivi viri energije- to so viri, ki so v človeškem merilu neizčrpni. Osnovno načelo uporabe obnovljive energije je pridobivanje iz naravnih virov – kot so sončna svetloba, veter, gibanje vode v rekah ali morjih, plimovanje, biogoriva in geotermalna toplota – ki so obnovljivi, tj. naravno dopolnjena.

Obeti za uporabo obnovljivih virov energije so povezani z njihovo okolju prijaznostjo, nizkimi obratovalnimi stroški in pričakovanim pomanjkanjem goriv v tradicionalni energiji.

Primeri uporabe obnovljivih virov energije.

1.Vetrna energija je panoga v razcvetu. Moč vetrnega generatorja je odvisna od površine, ki jo pometajo lopatice generatorja. Na primer, turbine s 3 MW (V90), ki jih proizvaja dansko podjetje Vestas, imajo skupno višino 115 metrov, višino stolpa 70 metrov in premer lopatic 90 metrov. Najbolj obetavna mesta za proizvodnjo energije iz vetra so obalna območja. Na morju, na razdalji 10-12 km od obale (in včasih dlje), se gradijo vetrne elektrarne na morju. Stolpi vetrnih turbin so nameščeni na temeljih iz pilotov, zabitih do globine 30 metrov. Poraba vetrne energije narašča za približno 30 odstotkov na leto in je zelo razširjena v Evropi in ZDA.

2. Vklopljeno hidroelektrarne(HE) se kot vir energije uporablja potencialna energija vodnega toka, katerega primarni vir je Sonce, izpareva voda, ki nato v obliki padavin pade na hribe in teče navzdol ter tvori reke. Hidroelektrarne se običajno gradijo na rekah z jezovi in ​​akumulacijami. Izkoriščanje kinetične energije vodnega toka je možno tudi pri tako imenovanih prostotočnih (brezjezovih) HE.

Lastnosti tega vira energije:

Strošek električne energije v hidroelektrarnah je bistveno nižji kot v vseh drugih vrstah elektrarn;

Hidroelektrične generatorje je mogoče dokaj hitro vklopiti in izklopiti glede na porabo energije;

Obnovljivi vir energije;

Bistveno manjši vpliv na zrak kot druge vrste elektrarn;

Gradnja hidroelektrarn je običajno bolj kapitalsko intenzivna;

Pogosto so učinkovite HE oddaljene od porabnikov;

Rezervoarji pogosto pokrivajo velika območja;

Vodilne v proizvodnji hidroenergije na prebivalca so Norveška, Islandija in Kanada. Najbolj aktivno hidrogradnjo izvaja Kitajska, za katero je hidroenergija glavni potencialni vir energije, do polovica malih hidroelektrarn na svetu se nahaja v isti državi.

3.sončna energija- smer netradicionalne energije, ki temelji na neposredni uporabi sončnega sevanja za pridobivanje energije v kateri koli obliki. Sončna energija izkorišča neizčrpen vir energije in je okolju prijazna, torej ne proizvaja škodljivih odpadkov.

Metode za pridobivanje električne energije in toplote iz sončnega sevanja:

Pridobivanje električne energije s pomočjo fotocelic;

Pretvarjanje sončne energije v električno s pomočjo toplotnih strojev: parni stroji (batni ali turbinski) na vodno paro, ogljikov dioksid, propan-butan, freone;

Sončna toplotna energija - segrevanje površine, ki absorbira sončne žarke, ter poznejša distribucija in uporaba toplote (usmerjanje sončnega sevanja na posodo z vodo za kasnejšo uporabo segrete vode pri ogrevanju ali v parnih generatorjih);

Toplozračne elektrarne (pretvorba sončne energije v energijo zračnega toka, usmerjenega v turbogenerator);

Sončne balonske elektrarne (nastajanje vodne pare v balonu zaradi sončnega sevanja segreje površino balona prekrito s selektivno vpojno prevleko), prednost je v tem, da zaloga pare v balonu zadostuje za delovanje elektrarne ponoči. in v slabem vremenu.

Prednosti sončne energije:

Javna dostopnost in neizčrpnost vira;

Teoretično popolna varnost za okolje, čeprav obstaja možnost, da lahko široka uvedba sončne energije spremeni albedo (karakteristiko odbojnosti) zemeljskega površja in povzroči podnebne spremembe.

Slabosti sončne energije:

Odvisnost od vremena in časa dneva;

Posledično potreba po shranjevanju energije;

Visoki stroški gradnje;

Potreba po rednem čiščenju odsevne površine pred prahom;

Ogrevanje ozračja nad elektrarno.

4.Plimske elektrarne. Tovrstne elektrarne so posebna vrsta hidroelektrarn, ki izkoriščajo energijo plimovanja, pravzaprav pa kinetično energijo vrtenja Zemlje. Elektrarne na plimovanje so zgrajene na obalah morij, kjer gravitacijske sile Lune in Sonca dvakrat na dan spremenijo gladino vode.

Za pridobivanje energije je zaliv ali ustje reke blokiran z jezom, v katerem so nameščene hidroelektrarne, ki lahko delujejo tako v načinu generatorja kot v načinu črpalke (za črpanje vode v rezervoar za nadaljnje delovanje v odsotnosti plimovanja ). V slednjem primeru jih imenujemo črpalna elektrarna.

Prednosti PES so okolju prijaznost in nizki stroški proizvodnje energije. Slabosti so visoki stroški gradnje in menjava moči čez dan, zaradi česar lahko PES deluje le v enotnem elektroenergetskem sistemu z drugimi vrstami elektrarn.

5.geotermalna energija- usmeritev energije, ki temelji na proizvodnji električne in toplotne energije na račun toplotne energije, ki je v zemeljskem drobovju, v geotermalnih postajah. V vulkanskih območjih se krožeča voda pregreje nad temperaturo vrelišča na razmeroma majhnih globinah in se skozi razpoke dvigne na površje, včasih pa se kaže v obliki gejzirjev. Dostop do podzemne tople vode je mogoč s pomočjo globokega vrtanja. Pogostejše so suhe visokotemperaturne kamnine, katerih energijo dobimo s črpanjem in nato odvzemom pregrete vode iz njih. Visoki skalni horizonti s temperaturami pod 100 °C so pogosti tudi na številnih geološko neaktivnih območjih, zato je najbolj obetavna uporaba geoterm kot vira toplote. Gospodarska uporaba geotermalnih virov je zelo razširjena na Islandiji in Novi Zelandiji, v Italiji in Franciji, Litvi, Mehiki, Nikaragvi, Kostariki, Filipinih, Indoneziji, Kitajskem, Japonskem, Keniji. Največja geotermalna elektrarna na svetu je kalifornijska elektrarna gejzirjev z nazivno močjo 750 MW.

6.biogorivo- to je gorivo iz bioloških surovin, pridobljeno praviloma kot posledica predelave bioloških odpadkov. Obstajajo tudi različno zahtevni projekti, namenjeni pridobivanju biogoriv iz celuloze in različnih vrst organskih odpadkov, vendar so te tehnologije v zgodnji fazi razvoja oziroma komercializacije. Različno tekoče biogorivo(za motorje z notranjim zgorevanjem, npr. etanol, metanol, biodizel), trdno biogorivo(drva, briketi, kurilni peleti, sekanci, slama, luščenje) in plinasto(bioplin, vodik).

ZDA in Brazilija proizvedejo 95 % svetovnega bioetanola. Etanol v Braziliji proizvajajo predvsem iz sladkornega trsa, v ZDA pa iz koruze. Merrill Lynch ocenjuje, da bo opustitev proizvodnje biogoriv povzročila 15-odstotno zvišanje cen nafte in bencina.

Etanol je manj "energetsko gost" vir energije kot bencin; kilometrina delujočih strojev E85(mešanica 85% etanola in 15% bencina; črka "E" iz angleškega Ethanol), na enoto prostornine goriva znaša približno 75% prevoženih kilometrov standardnih avtomobilov. Običajni avtomobili ne morejo voziti z E85, čeprav motorji z notranjim zgorevanjem dobro delujejo E10(nekateri viri trdijo, da se lahko uporablja celo E15). Na "pravem" etanolu je samo t.i. "Flex-Fuel" stroji ("flex-fuel" stroji). Ta vozila lahko poganjajo tudi običajen bencin (še vedno je potreben majhen dodatek etanola) ali poljubno mešanico obeh. Brazilija je vodilna v proizvodnji in uporabi bioetanola iz sladkornega trsa kot goriva.

Kritiki razvoja industrije biogoriv pravijo, da vse večje povpraševanje po biogorivih sili kmete v zmanjševanje površin za pridelavo hrane in njihovo prerazporeditev v korist goriva. Ekonomisti z Univerze v Minnesoti ocenjujejo, da bo razmah biogoriv do leta 2025 povečal število lačnih ljudi na planetu na 1,2 milijarde.

Po drugi strani pa Organizacija Združenih narodov za prehrano in kmetijstvo (FAO) v svojem poročilu pravi, da lahko rast porabe biogoriv pripomore k diverzifikaciji kmetijskih in gozdarskih dejavnosti, kar prispeva h gospodarskemu razvoju. Proizvodnja biogoriv bo ustvarila nova delovna mesta v državah v razvoju in zmanjšala odvisnost držav v razvoju od uvoza nafte. Poleg tega bo proizvodnja biogoriv omogočila uporabo trenutno neizkoriščenih zemljišč. Na primer, v Mozambiku se kmetijstvo izvaja na 4,3 milijona hektarjev od 63,5 milijona hektarjev potencialno primernih zemljišč. Po ocenah univerze Stanford je bilo po vsem svetu iz kmetijskega obtoka izločenih 385–472 milijonov hektarjev zemlje. Gojenje surovin za proizvodnjo biogoriv na teh območjih bo povečalo delež biogoriv na 8 % v svetovni energetski bilanci. V prometu lahko delež biogoriv znaša od 10 do 25 %.

7.Vodikova energija- razvijajoča se energetska industrija, smer proizvodnje in porabe energije s strani človeštva, ki temelji na uporabi vodika kot sredstva za kopičenje, transport in porabo energije s strani ljudi, prometne infrastrukture in različnih proizvodnih področij. Kot najpogostejši element na zemeljskem površju in v vesolju je izbran vodik, zgorevalna toplota vodika je največja, produkt zgorevanja v kisiku pa je voda (ki se ponovno vnaša v kroženje vodikove energije).

gorivne celice- elektrokemična naprava, podobna galvanskemu členu, vendar se od njega razlikuje po tem, da se vanjo dovajajo snovi za elektrokemijsko reakcijo od zunaj - v nasprotju z omejeno količino energije, shranjene v galvanskem členu ali bateriji. Gorivne celice so elektrokemične naprave, ki imajo lahko zelo visoko stopnjo pretvorbe kemične energije v električno energijo (~80 %). Običajno nizkotemperaturne gorivne celice uporabljajo: vodik na anodni strani in kisik na katodni strani (vodikova celica). Za razliko od gorivnih celic elektrokemične celice za enkratno uporabo vsebujejo trdne reaktante in ko se elektrokemična reakcija ustavi, jih je treba zamenjati, električno napolniti, da se začne obratna kemična reakcija, ali pa jih je teoretično mogoče zamenjati z elektrodami. V gorivni celici reaktanti tečejo noter, reakcijski produkti tečejo ven in reakcija lahko poteka, dokler reaktanti vstopajo vanjo in element sam ostane operativen. Gorivne celice ne morejo shranjevati električne energije kot galvanske ali polnilne baterije, vendar se za nekatere aplikacije, kot so elektrarne, ki delujejo ločeno od električnega sistema in uporabljajo intermitentne vire energije (sonce, veter), kombinirajo z elektrolizerji, kompresorji in rezervoarji za gorivo. (vodikove jeklenke) tvorijo napravo za shranjevanje energije. Skupni izkoristek takšne naprave (pretvorba električne energije v vodik in nazaj v električno energijo) je 30-40 %.

Gorivne celice imajo številne dragocene lastnosti, vključno z:

7.1 Visoka učinkovitost: gorivne celice nimajo stroge omejitve učinkovitosti, kot toplotni motorji. Visoka učinkovitost je dosežena zaradi neposredne pretvorbe energije goriva v električno energijo. Če se gorivo najprej sežge v dizelskih agregatih, nastala para ali plin zavrti turbino ali gred motorja z notranjim zgorevanjem, ta pa električni generator. Rezultat je učinkovitost največ 42%, pogosteje je približno 35-38%. Še več, zaradi številnih povezav, pa tudi zaradi termodinamičnih omejitev maksimalnega izkoristka toplotnih strojev, obstoječega izkoristka verjetno ne bomo dvignili višje. Obstoječe gorivne celice imajo izkoristek 60-80%.

7.2Prijaznost do okolja. V zrak se sprošča samo vodna para, ki je okolju neškodljiva. A to je samo v lokalnem merilu. Treba je upoštevati okolju prijaznost na mestih, kjer se te gorivne celice proizvajajo, saj njihova proizvodnja že sama po sebi predstavlja določeno grožnjo.

7.3 Kompaktne dimenzije. Gorivne celice so lažje in zavzamejo manj prostora kot tradicionalni napajalniki. Gorivne celice proizvajajo manj hrupa, proizvajajo manj toplote in so učinkovitejše pri porabi goriva. To postane še posebej pomembno v vojaških aplikacijah.

Težave z gorivnimi celicami.

Uvedbo gorivnih celic v prometu ovira pomanjkanje vodikove infrastrukture. Obstaja problem "kokoš in jajce" - zakaj proizvajati avtomobile na vodik, če ni infrastrukture? Zakaj graditi vodikovo infrastrukturo, če ni transporta vodika? Gorivne celice imajo zaradi nizke hitrosti kemijskih reakcij precejšnjo vztrajnost in zahtevajo določeno rezervo moči ali uporabo drugih tehničnih rešitev (superkondenzatorji, baterije) za delovanje pri koničnih ali impulznih obremenitvah. Obstaja tudi problem proizvodnje in shranjevanja vodika. Prvič, biti mora dovolj čist, da prepreči hitro zastrupitev katalizatorja, in drugič, biti mora dovolj poceni, da je njegova cena dobičkonosna za končnega uporabnika.

Obstaja veliko načinov za proizvodnjo vodika, vendar trenutno približno 50 % vodika, proizvedenega po vsem svetu, prihaja iz zemeljskega plina. Vse druge metode so še vedno drage. Obstaja mnenje, da z dvigom cen energije rastejo tudi stroški vodika, saj je sekundarni nosilec energije. Toda stroški energije, proizvedene iz obnovljivih virov, se nenehno znižujejo.

Obnovljivi viri energije imajo neizčrpen vir, ki temelji na naravnih procesih. Njihova uporaba kot alternativa tradicionalnim oblikam oskrbe z energijo že dolgo pritegne pozornost strokovnjakov. Danes se s temi tehnologijami proizvede vsaj 20 odstotkov svetovne električne energije.

Poglejmo, koliko potenciala ima obnovljiva energija, kakšna je možnost njenega izvajanja in razvoja, kaj se v Rusiji dela na tem področju.

Hitra navigacija po člankih

Pojmi in vrste

Obnovljiva energija prihaja iz naravnih virov, katerih viri so tako rekoč neizčrpni. Sposobni so se nenehno obnavljati in dopolnjevati naravno. Posebnost uporabe obnovljive energije je v tem, da jo pridobivamo iz naravnih procesov in predajamo potrošniku v uporabo.

Razlikovati med obnovljivimi in neobnovljivimi viri energije.

Obe vrsti sta del naravnih virov planeta. Neobnovljivi viri energije predstavljajo fosilne organske zaloge različnih vrst goriva: plin, nafta, premog, šota. Stopnja porabe teh virov močno prehiteva stopnjo obnavljanja njihovih količin, zato zaloge tovrstnih energentov zmanjkuje ali pa jih bo v ne tako daljni prihodnosti konec. Jedrska energija je ločena, a njena uporaba prinaša veliko tveganj za življenje in delovanje ljudi. Uporaba nafte in premoga povzroča onesnaževanje zraka, motnje naravnega ekosistema.

termoelektrarna

Energija teh virov se pridobiva z namenskim človeškim delovanjem in vodi do dodatnega ogrevanja okolja. Nedavne študije kažejo, da povprečna temperatura zemeljske biosfere vztrajno narašča. To povzroča negativne spremembe v podnebju Zemlje.

Obnovljivi viri energije- To so naravni viri energije, ki obstajajo v biosferi našega planeta in se nenehno obnavljajo zaradi energije sonca in naravnih procesov. Niso produkt neposrednega človekovega delovanja, kar jih razlikuje od neobnovljivih virov.

Uporaba obnovljivih virov energije ne dodaja dodatne energetske obremenitve, ne povzroča zvišanja temperature na Zemlji. Ekološko so brez odpadkov, ne onesnažujejo okolja.

Glavna prednost obnovljivih virov energije je neizčrpnost in okolju prijaznost.

Razmislite, kaj so obnovljivi viri energije. Po definiciji ZN, obnovljivi viri energije so:

• sonce;
• veter;
• morske in oceanske plime in valovi;
• podzemni topli vrelci,
• hidroenergetski viri velikih in malih rek.
• izdelki iz biomase.

Tradicionalni in netradicionalni obnovljivi viri

Obstajata dve vrsti obnovljivih virov energije: tradicionalni in netradicionalni.

Naštevamo, kateri obnovljivi viri energije spadajo med tradicionalne. To so viri, ki jih človeštvo že dolgo pozna in aktivno uporablja:

• hidroelektrarne;
• tradicionalne metode kurjenja biomasnih produktov (drva, šota) za proizvodnjo toplotne energije;
• geotermalni vrelci.

Zdaj pa naštejmo, kateri obnovljivi viri energije so netradicionalni. Ta skupina vključuje razmeroma nedavno uporabljene vire:

• sončne postaje za električno in toplotno energijo;
• vetrni generatorji;
• elektrarne, ki delujejo na osnovi energije morskih valov, tokov, plimovanja in oceana ter drugi napredni generatorji obnovljive energije.

sončna energija

Sonce je glavni vir vseh življenjskih procesov na Zemlji, se nanaša na alternativne vire. Njegovo obnovljivo energijo je mogoče pretvoriti v električno ali toplotno energijo v neizčrpnih količinah. Področje znanosti in proizvodnje, ki se ukvarja s tem, se imenuje sončna energija (sončna energija).

Sončne elektrarne proizvajajo električno energijo s pomočjo sončnih kolektorjev, fotovoltaičnih pretvornikov. Največja fotovoltaična elektrarna v zvezni državi Kalifornija, ZDA, ima zmogljivost najmanj 550 MW:

Število postaj se vsako leto poveča. V zadnjih 10 letih se je proizvodnja fotovoltaičnih panelov povečala za več kot šestkrat.

Oprema in strukture postaj so enostavne za namestitev in vzdrževanje. Vendar pa stopnja razvoja znanosti in tehnologije danes ne omogoča doseganja ekonomsko ugodnega donosa njihovega dela. Poleg tega instalacije zasedajo ogromne površine, baterije stanejo veliko denarja. Svetovne naložbe v razvoj te vrste obnovljive energije pa so dosegle 26 milijard dolarjev na leto.

vodna energija

Med obnovljive vire energije sodijo razširjene hidroelektrarne. Ti objekti uporabljajo potencialno energijo vodnih tokov.

Tradicionalne hidroelektrarne

Hidroelektrarne so praviloma zgrajene na rekah. Za ustvarjanje potrebnega vodnega pritiska se ustvarijo močni jezovi in ​​volumetrični rezervoarji vode. Kot različica se uporabljajo hidroelektrarne brez jezov.

Ti hidroenergetski objekti (HE) imajo naslednje značilnosti.

pozitivno:

1. visoka učinkovitost z relativno nizkimi ekonomskimi stroški za gradnjo in nadaljnje delovanje postaje, s tem nizki stroški električne energije;
2. brez škodljivih emisij v ozračje;
3. akumulacija kot dejavnik izboljšanja mikroklime na območju HE;
4. možnost vzreje rib;
5. preprečuje poplave, uporablja se za namakanje kmetijskih zemljišč, tehnične aplikacije v tovarnah;
6. imajo mehanizem za uravnavanje porabe energije.

negativno:

1. rezervoarji poplavljajo velika ozemlja, zasedajo zemljišča, primerna za kmetijstvo;
2. Blokiranje rek bistveno spremeni pogoje za habitat dragocenih vrst anadromnih rib, od katerih mnoge izginejo iz prej priljubljenih vodnih teles.

Hidroelektrarne so kot obnovljivi viri energije učinkovite za oskrbo goratih območij z električno energijo. Na voljo so v Švici, na ozemlju Rusije. V svetovnem obsegu dobavljene energije je delež vodnih virov približno tri odstotke. V Kanadi, na Islandiji in na Kitajskem je hidroelektrarna glavni vir električne energije.

Hidroelektrarna Krasnoyarsk

V Rusiji je gradnja hidroelektrarn vedno veljala za donosno smer. Danes hidroelektrarne proizvedejo 6 odstotkov električne energije v državi. Območja največjih rezervoarjev hidroelektrarn so na tisoče kvadratnih kilometrov. Primer je velikost Samarskega rezervoarja, katerega površina presega 6400 km2.

Plimske elektrarne

Posebna vrsta hidroenergije so plimske elektrarne, ki delujejo na osnovi izrabe energije plimovanja. Postavljeni so na obalah, kjer se pod vplivom gravitacijskih sil Sonca in Lune gladina morskih in rečnih rezervoarjev dnevno spreminja. Zaliv ali ustje reke je blokirano z jezom. Hidravlična enota z vgrajenimi ogromnimi lopaticami pretvarja silo deskanja v elektriko.

Tako deluje plimska elektrarna

Ta oblika pridobivanja energije iz neusahljivega vira je zelo okolju prijazna, ima nizke stroške. Sama gradnja pa zahteva velike investicije. Poleg tega nihanja v moči ne omogočajo oskrbe z električno energijo v stalnem načinu. Vendar so termoelektrarne cenjene zaradi visoke učinkovitosti in majhnega vpliva na okolje. Njihova gradnja se nadaljuje v mnogih državah.

valovne elektrarne

Energija valov predstavlja ogromen potencial. Ocenjuje se, da je specifična moč nihanja morskih in oceanskih valov veliko večja od moči sonca in vetra. Strokovnjaki so izračunali, da je moč valovanja svetovnih oceanov enaka približno 30 odstotkom vse električne energije, porabljene na Zemlji.

600kW hidroelektrarna Oyster wave na škotski obali

Delovanje elektrarn na valovanje temelji na pretvarjanju potencialne energije valovanja v električno. Izbira lokacije za gradnjo takšnih objektov za proizvodnjo električne energije je posledica značilnosti regije, prisotnosti velikih rezervoarjev in močnih vetrov.

Hidroenergija prihodnosti

Hidroenergija ne miruje. Nenehno se izumljajo nove posebne uporabe moči svetovnih oceanov. Na primer, trenutno se razvijajo tehnologije za uporabo morskih tokov in temperaturnih razlik na različnih globinah v energetskem sektorju.

Oceanski in morski tokovi (Kuroshio, Zalivski tok itd.) imajo tudi določeno energijsko moč, katere potencial v praksi še ni ovrednoten. Toda znanstveniki in oblikovalci menijo, da je gradnja hidroelektrarn, ki uporabljajo energijo vodnih tokov, obetavna smer morske energije. Glede na tehnologijo se uporabljajo posebni pretvorniki v obliki volumetričnih in vodnih črpalk.

Rotorski sistem Seagen ob obali Irske pretvarja trenutno energijo v električno

Električno energijo lahko pridobivamo s temperaturno razliko med površinskimi in globokimi plastmi morja ali oceana. Razlika na globini 400 m in zgornji plasti vode je 12 stopinj. Trenutno že obstajajo eksperimentalni sistemi za pretvorbo temperaturnih razlik v električno energijo, ki temeljijo na piezoelektričnem učinku.

Vetrna energija

Veter je star, dobro preizkušen vir obnovljive energije. Primere njegove uporabe v vetrnicah in na jadrnicah pozna vsak šolar.

Vetrna energija je specializirana za pretvarjanje sile vetra v mehansko, toplotno in električno obliko energije. Vetrne turbine se danes proizvajajo v različnih zmogljivostih, ki so odvisne od površine, ki jo pokrivajo lopatice turbine. Generatorji vodilnega na tem področju Vestasa iz Danske dosegajo višino več kot 110 metrov.

Za učinkovitejše zajemanje močnih zračnih tokov je najprimerneje namestiti vetrne generatorje bodisi na obali bodisi na odprtem morju. Na oddaljenosti 10 in več kilometrov od obale na pilotih nastajajo cele vetrne elektrarne. Tradicionalnega goriva praktično ne porabijo.

Vetrna elektrarna na odprtem morju

Naprave začnejo delovati pri hitrosti vetra 3 m/s, za optimalno delovanje je potrebnih 15 m/s. V primeru močnih sunkov nad 25 m / s je treba generator izklopiti, da naprava ne odpove. Zahteva po določenem območju hitrosti je ena od pomanjkljivosti vetrnega sistema.

Druga pomembna pomanjkljivost te vrste proizvodnje električne energije je visoka cena, ki presega stroške energije iz premoga, in potreba po dodelitvi velike količine zemlje za vetrne turbine. Brnečega zvoka, ki ga oddajajo delujoče turbine, ljudje, ki so prisiljeni živeti v sosednjih hišah, ne prenašajo dobro.

Kljub temu je vetrna energija po proizvedeni električni energiji na drugem mestu za hidroelektrarno. Njena vloga in pomen sta priznana po vsem svetu.

Uporaba obnovljivih virov električne energije v obliki vetrnih turbin in sončnih postaj omogoča reševanje težav z dobavo električne energije v oddaljena, težko dostopna območja severa. Glede na njihovo izjemno prijaznost do okolja so te vrste obnovljivih virov energije lahko povpraševanje v gosto poseljenih regijah s slabim okoljem.

geotermalna energija

Obnovljiva energija vključuje tudi geotermalne vire. Tam, kjer topla voda bruha iz zemlje, se njena toplotna energija uporablja kot obnovljiva. Na območjih vulkanskega izvora, kjer na površje prihajajo vreli gejzirji, se gradijo specializirane geotermalne elektrarne.

Z vrtanjem vrtin pridobite dostop do podzemnih virov. Takšne elektrarne ne potrebujejo umetnega ogrevanja vode, zaradi česar so okolju prijaznejše od klasičnih termoelektrarn.

Geotermalna elektrarna Mutnovskaya na Kamčatki

Toplotno energijo Zemlje je mogoče uporabiti za proizvodnjo električne energije, organizacijo oskrbe s toplo vodo, ogrevanje industrijskih in stanovanjskih zgradb ter zagotavljanje različnih tehnoloških procesov.

Obnovljivi viri energije v Rusiji z uporabo naravnih geotermalnih virov imajo velik potencial, ki ga strokovnjaki ocenjujejo na 100 milijonov ton referenčnega goriva na leto. Možnost izgradnje ustreznih postaj je na voljo na Kurilih, Sahalinu in Kamčatki. Eden od njih deluje na Kamčatki, ob bregovih reke Pauzhetka. Moč zgrajene geotermalne elektrarne na podzemno vodo je 5 MW.

Energija biomase

Obstajajo trije načini pridobivanja toplote pri uporabi biomase: sežiganje njenih produktov, fermentacija biomase, ekstrakcija alkoholov in plinov iz nje v obliki energentov.

Industrija, imenovana bioenergija je specializirano za proizvodnjo energije iz bioproizvodov. Ta vrsta goriva se pridobiva pri predelavi bioloških odpadkov. Do danes obstajajo že 3 generacije biogoriv, ​​pridobljenih v trdnem, tekočem in plinastem stanju. Med njimi je tekoče gorivo za avtomobilske motorje.

Obrat za proizvodnjo biodizelskega goriva iz rastlinskega olja

Metoda pirolize biomase omogoča proizvodnjo goriva višje kakovosti iz produktov prve generacije. V Nemčiji naj bi vsak peti liter bencina pridobili s pirolizo. Dejstvo o ustanovitvi raziskovalne organizacije, ki je vključevala predstavnike 15 držav Evrope in Amerike, lahko služi kot pokazatelj možnosti za to smer.

V teku je veliko dela za proizvodnjo biogoriv tretje generacije, pridobljenih iz umetno gojenih alg.

Prihodnost obnovljive energije

V zadnjih letih je človeštvo v celoti spoznalo potrebo po prehodu na obnovljive vire energije. In ne gre le za izčrpavanje tradicionalnih virov, za gospodarske koristi posameznih energetskih projektov. Trenutno je negativni vpliv antropogenih dejavnikov vedno bolj izrazit, kar vodi v poslabšanje življenja ljudi v vseh delih sveta.

Danes je svetovni potencial obnovljivih virov energije ocenjen na 20 milijard konvencionalnih enot. na leto, kar je bistveno več od letnega prometa vseh vrst podzemno pridobljenih goriv. V največjih državah se bo obseg proizvodnje električne energije iz obnovljivih virov do leta 2020 v primerjavi z letom 2000 podvojil. Nemčija proizvede že 38 % električne energije iz obnovljivih virov. V 10 letih so se svetovne kapitalske naložbe v obnovljivo energijo povečale s 130 milijard USD na 280 milijard USD.

Obnovljiva energija v Rusiji po svojih kazalnikih še vedno zaostaja za mnogimi državami. Njegova prostornina je le 4 odstotke vseh energetskih virov. Medtem imajo obnovljivi viri energije v Rusiji ogromen potencial, katerega raven je ocenjena na 270 milijonov ton referenčnega goriva na leto.