Альтернативная энергетика выполнил Даниил Шелемов Энергия ветра

Альтернативная энергетика выполнил Даниил Шелемов

Энергия ветра Преобразование кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, тепловую и любую другую форму энергии для использования в народном хозяйстве. • Ветрогенератор (для получения электричества) • Ветряные мельницы (для получения механической энергии) и другие агрегаты.

Энергия ветра – • Сила ветра весьма переменчива и зачастую непредсказуема; приходится останавливать во время сезонного перелета птиц • Шум, помехи работе радио и телевизора + • Может быть достаточно дешевой, если будет использоваться в широких масштабах и на начальном этапе при поддержке государства. По некоторым оценкам цена КВт-часа может быть ниже 4 -6 центов. • скорость возведения: даже для промышленной установки требуется не более 2 недель, учитывая время, затраченное на подготовку площадки, ну а бытовой ветрогенератор устанавливается за считанные часы. • Как правило, • простираются на обширные территории и находятся в отдалении от • потребителя, что создает дополнительные расходы на транспортировку энергии. Особенно востребована в удаленных местах, куда доставка электричества другими способами затруднена. Наряду с наземными ветряными электростанциями, сейчас устанавливаются и прибрежные (их существенным плюсом является стабильность работы – за счет морских бризов), шельфовые (находятся в море на значительном удалении от берега (10 -60 км), не занимают земельные участки, весьма эффективны, так как морские ветры регулярны и обладают значительной скоростью).

Перспективы • Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. • Мощность высотных потоков ветра (на высотах 7 -14 км) примерно в 10 -15 раз выше, чем у приземных. Эти потоки обладают постоянством, почти не меняясь в течение года. Возможно использование потоков, расположенных даже над густонаселёнными территориями (например — городами), без ущерба для хозяйственной деятельности. • Канада: цель к 2015 году производить 10 % электроэнергии из энергии ветра. Германия: цель к 2020 году производить 20 % электроэнергии из энергии ветра • Новости 2017: 29 октября 28 стран Европейского Союза получили рекордные 24, 6% электричества от энергии ветра, а 30 октября ветряные электростанции Шотландии выработали в два раза больше энергии, чем требовалось всей стране • По оценкам экспертов экономический потенциал ветроэнергетики в России примерно 30% от всего производства электроэнергии в России • для индивидуального пользования: в местах, где отсутствует централизованное электроснабжение при условии достаточного ветрового потенциала (среднегодовая скорость ветра не менее 3, 5 м / с) и отсутствия высоких зданий или деревьев, которые экранируют предполагаемые места установки ветрогенераторов.

Будущее ветроэнергетики • Проект Wind Solar – солнечно-ветряная электростанция на мосту

Гидроэнергия • Плотинные ГЭС • Приливные • Волновые + • Себестоимость электроэнергии на ГЭС существенно ниже, чем на всех иных видах электростанций • Генераторы ГЭС можно достаточно быстро включать и выключать в зависимости от потребления энергии • Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое • Часто эффективные ГЭС удалены от потребителей • Водохранилища занимают значительные территории • Плотины меняют характер рыбного хозяйства, перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам (однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства).

Энергия приливов и отливов • Кинетическая энергия вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. + низкая себестоимость производства энергии. — • высокая стоимость строительства • изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в единой энергосистеме с другими типами электростанций.

Энергия волн потенциальная энергия волн + • По сравнению с ветровой и солнечной энергией энергия волн обладает большей удельной мощностью. • относительно недороги — • Когда поверхность океана спокойна или почти спокойна, волновая ГЭС не может производить полезную энергию. • «Шторм века» может разрушить волновую ГЭС, а чрезмерное техническое ее усложнение с тем, чтобы она могла противостоять такому шторму, приведет к тому, что затраты на ее сооружение не окупятся. • Незаметность волновых ГЭС может быть плюсом и минусом: представлять опасность для навигации, если они не обозначены на картах. При сооружении волновой ГЭС может потребоваться установка бакенов или других сигнальных индикаторов.

Перспективы • На 2010 год гидроэнергетика обеспечивает производство до 76 % возобновимой и до 16 % всей электроэнергии в мире • Установленная гидроэнергетическая мощность достигает 1015 ГВт • Лидерами по выработке гидроэнергии на гражданина являются Норвегия, Исландия и Канада. • Наиболее активное гидростроительство на начало 2000 -х ведёт Китай, для которого гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии, в этой же стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира.

Энергия солнечного света Преобразование электромагнитного солнечного излучения в электрическую или тепловую энергию. • фотоэлектрические СЭС - на явлении внутреннего фотоэффекта • Башенные и модульные – на кинетической энергии пара.

Крупнейшая фотоэлектрическая СЭС Topaz Solar Farm Калифорния, США. мощность 550 МВт

Тепловой солнечный коллектор (КСЭ) преобразование солнечного излучения в теплоту

Геотермальная энергия • теплоэлектростанции используют воду из горячих геотермальных источников. • Строятся Гео. ТЭС в вулканических районах, где на относительно небольших глубинах вода перегревается выше температуры кипения и просачивается к поверхности, иногда проявляясь в виде гейзеров. Доступ к подземным источникам осуществляется бурением скважин.

Станция Hellisheidi на юго-западе Исландии - крупнейшая в Исландии и вторая по величине геотермальная станция в мире! По состоянию на февраль 2009 года мощность станции 213 Мвт (по электроэнергии). Планируемая мощность 300 Мвт (по электроэнергии) и 400 Мвт (по тепловой энергии).

Эта геотермальная электростанция на самом юге Камчатского полуострова является самой первой в СССР. Потенциал использования геотермальной энергии в некоторых регионах России (например, на Камчатке) - огромен и способен полностью решить проблемы местной энергетики. Технические ресурсы геотермальной энергии России оцениваются в 11870 млн. т. условного топлива, что примерно в 10 раз превышает разведанные энергетические запасы органического топлива. По оценкам специалистов, за счет геотермальных ресурсов и новых технологий (геотермальные тепловые насосы и бинарные электрические станции) можно в ближайшие 10 -15 лет сократить на 20 -30% потребление органического топлива в стране.

Биоэнергетика • Данная отрасль энергетики специализируется на производстве энергии из биотоплива. Применяется в производстве, как электрической энергии, так и тепловой.

Биотопливо 1 поколения: • дрова, брикеты, топливные гранулы, щепа, солома, лузга), торф; • жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, биоэтанол, биометанол, биобутанол, диметиловый эфир, биодизель); • газообразное (биогаз, биоводород, метан). Железнодорожные деревянные шпалы, выведенные из эксплуатации

Биотопливо Метантанк биогазовой установки Биогаз — газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы под воздействием трёх видов бактерий.

Биотопливо Рыжик – сырьевой источник для нового поколения биотоплива в России Завод пиролиза биомассы, Австрия Этанол получают из сахарного тростника Быстрый пиролиз позволяет превратить биомассу в жидкость, которую легче и дешевле транспортировать, хранить и использовать. Из жидкости можно произвести автомобильное топливо, или топливо для электростанций

Биотопливо

Газ мусорной свалки не является ископаемым горючим сырьем. Он образуется путем микробиологического распада органического материала на свалках.

Перспективы • По оценкам Германского Энергетического Агентства (Deutsche Energie. Agentur Gmb. H) при ныне существующих технологиях производство топлива пиролизом биомассы может покрыть 20 % потребностей Германии в автомобильном топливе. • К 2030 году, с развитием технологий, пиролиз биомассы может обеспечить 35 % германского потребления автомобильного топлива. Себестоимость производства составит менее € 0, 80 за литр топлива. • Создана «Пиролизная сеть» (Pyrolysis Network (Py. Ne) — исследовательская организация, объединяющая исследователей из 15 стран Европы, США и Канады. • Весьма перспективно использование жидких продуктов пиролиза древесины хвойных пород. Например, смесь 70 % живичного скипидара, 25 % метанола и 5 % ацетона, то есть фракций сухой перегонки смолистой древесины сосны, с успехом может применяться в качестве замены бензина марки А-80. • Причём для перегонки применяются отходы дереводобычи: сучья, пень, кора. Выход топливных фракций достигает 100 килограммов с тонны отходов.

Пьезогенераторы - новые источники электроэнергии. В перспективе планируется использование энергии ветра не посредством ветрогенераторов, а более нетрадиционным образом. В городе Масдар (ОАЭ) планируется строительство электростанции работающей на пьезоэффекте. Она будет представлять собой лес из полимерных стволов покрытых пьезоэлектрическими пластинами. Эти 55 -метровые стволы будут изгибаться под действием ветра и генерировать ток. Фантастика? Тонкая пьезоэлектрическая пленка на оконном стекле, поглощающая шум улицы и преобразующая его в энергию для зарядки телефона. Пешеходы на тротуарах, эскалаторах метро, которые заряжают через пьезо преобразователи аккумуляторы автономного освещения. Плотные потоки автомобилей на оживленных трассах, вырабатывающие мегаватты электроэнергии, которой хватает для целых городов и поселков.

Томский студент создал обувную стельку, способную зарядить телефон Кроме того, инновационное устройство греет ноги своего владельца, заряжаясь при ходьбе от энергии человека. Испытания работы данной схемы показали, что в среднем за 40 - 50 минут ходьбы наше тело выделяет примерно 400 м. Ач. «Сегодня известно несколько примеров практического использования подобной технологии накопления энергии. На станции метро "Марунучи" в Токио установлены пьезогенераторы в зале для приобретения билетов. Скопления пассажиров хватает для питания части станции» , - объяснил разработчик стельки Николай Волохов.

Мускульная сила человека • Идея экологически чистого тренажерного зала принадлежит изобретателю Люсьену Гамбароту. Считается, что один человек, занимаясь на средней скорости, способен производить 50 Вт электричества в час. Чтобы не допустить попадания в атмосферу 12 л углекислого газа, один человек должен произвести такой же объем электричества. Этого можно добиться, занимаясь на специально оборудованном тренажере в течение часа. Если человек проводит один час в день, бегая на таком тренажере, в год он может производить 18, 2 КВт/ч электричества. • Подобные тренажерные залы уже существуют в Гонгконге, Австралии и США. Вскоре они появятся в Европе и других частях мира.

Грозовая энергетика — способ использования энергии путём поимки и перенаправления энергии молний в электросеть. Компания Alternative Energy Holdings в 2006 году объявила о создании прототипа модели, которая может использовать энергию молнии. Предполагалось, что эта энергия окажется значительно дешевле энергии, полученной с помощью современных источников, окупаться такая установка будет за 4— 7 лет

Грозовая энергетика • Молнии считаются чрезвычайно ненадёжным источником энергии, потому что заблаговременно невозможно предвидеть, где и как скоро произойдет гроза. • Ещё одна проблема грозовой энергетики заключается в том, что разряд молнии продолжается доли секунд и, как последствие, его энергию необходимо припасать довольно быстро. • Чтобы достичь желаемого результата требуются массивные и дорогие конденсаторы. Помимо прочего могут применяться разные колебательные системы с контурами второго и третьего семейства, где возможно согласовывать нагрузку с внутренним противодействием генератора. • Молния считается сложным электрическим процессом и разделяется на несколько видов: негативные — накапливающиеся в нижней части тучи и позитивные — собирающиеся в высшей части тучи. Это также нужно учесть при разработке молниевых приемников. По данным ученых, при одной мощной грозе высвобождается примерно столько энергии, сколько все жители США в среднем потребляют за 20 минут.

Грозовая энергетика

Альтернативная энергетика Инвестиции • Согласно отчёту ООН, в 2008 году во всём мире было инвестировано $140 млрд в проекты, связанные с альтернативной энергетикой, тогда как в производство угля и нефти было инвестировано $110 млрд. • В 2009 году инвестиции в возобновляемую энергетику во всём мире составляли $160 млрд, а в 2010 году — $211 млрд. В 2010 году в ветроэнергетику было инвестировано $94, 7 млрд, в солнечную энергетику — $26, 1 млрд и $11 млрд — в технологии производства энергии из биомассы и мусора. • Двигателем стремительного роста ВИЭ за последние 25 лет стали именно «новые» виды энергии (прежде всего, солнечная и ветроэнергетика) — их доля увеличилась с 1, 5% в 1990 году до 6, 3% в 2014 году и предположительно догонит гидроэнергетику в 2030 году, достигнув 16, 3%.

Альтернативная энергетика Развитие • На возобновляемые источники энергии приходится всего около 5 % мировой выработки электроэнергии в 2010 г. (без ГЭС) В том числе для отопления и нагрева воды (биомасса, солнечный и геотермальный нагрев воды и отопление) 3, 3%; биогорючее 0, 7%; производство электроэнергии (ветровые, солнечные, геотермальные электростанции и биомасса в ТЕС) 0, 9% • В 2014 году около 19, 2 % мирового энергопотребления было удовлетворено из возобновляемых источников энергии • С 2004 по 2013 годы электроэнергии, производимой в Евросоюзе из возобновляемых источников, выросла с 14 % до 25 %. • В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их используют в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае. Дания получает 25 % энергии из ветра

Альтернативная энергетика Перспективы • Объемы энергии из возобновляемых источников и существующие технологии уже сегодня позволяют полностью обеспечить человечество необходимой энергией. • К сожалению, не все возможные технологии экономически выгодны сегодня. Поэтому для оценки возможностей ВИЭ использует такое понятие, как экономический потенциал. • Так, в России экономический потенциал ВИЭ составляет около 25%. Иными словами, до четверти всей необходимой энергии мы могли бы получать из возобновляемых источников экономически доступными способами.

Академик Фортов и доктор технических наук Попель на Первом международном форуме «Возобновляемая энергетика» в 2013 году в Москве : • Россия, безусловно, лучше, чем любая другая страна в мире, в целом обеспечена собственными запасами традиционных топливно-энергетических ресурсов. • Как это не покажется странным, многие регионы страны испытывают дефицит энергии. Это касается в том числе и Субъектов Федерации, расположенных на юге. Они нуждаются в поставках энергии, а также в завозе топлива. • решение проблемы региональной энергетической безопасности столь же актуально , как и для стран импортеров энергоресурсов.

Альтернативная энергетика Перспективы • Новости о рекордах в области использования ВИЭ не сходят с новостных лент в последние несколько лет. По информации Международного агентства по возобновляемой энергетике (IRENA), в период 2013 -2015 годов доля ВИЭ в новых мощностях в электроэнергетике уже составляет 60%. Ожидается, что еще до 2030 года возобновляемые сместят уголь на второе место и выйдут в лидеры в балансе генерации электроэнергии (по прогнозу МЭА, треть объемов электроэнергии к этому году будет производиться с помощью ВИЭ). С учетом динамики ввода новых мощностей эта цифра выглядит не слишком фантастической — в 2014 году доля возобновляемых в мировом производстве электроэнергии составляла 22, 6%, а в 2015 году — 23, 7%.