5 -1 Курс «Общая энергетика и гидроэнергетика» Тема I-5 Возобновляемые и нетрадиционные источники энергии Подготовил: доц. В. Л. Жирнов
тема: Возобновляемые и нетрадиционные источники энергии 5 -2 План лекции 1. Классификация возобновляемых ресурсов. 2. Технологические схемы использования возобновляемых энергоресурсов. 3. Нетрадиционные источники энергии. Цель лекции Дать общую характеристику использования возобновляемых и нетрадиционных источников энергии в области их промышленного применения. Задачи 1. Проанализировать факторы и параметры определяющие потенциал возобновляемых энергоресурсов. 2. Дать анализ возможности промышленного использования возобновляемых энергоресурсов.
5 -3 Другие виды получения энергии • Ветровые электростанции • Геотермальные электростанции • Приливные электростанции • • Солнечные электростанции Электрохимические генераторы Термоядерные станции Магнитогидродинамические генераторы (МГД) • Термоэлектрические генераторы • Радиоизотопные источники Промышленное освоение и практическое использование Наука, прожекты, опытные образцы
Возобновляемые источники энергии 5 -4 Возобновляемые энергетические ресурсы – использование которых человеком практически не изменяет их запасы и интенсивность. Солнечная энергия Энергия ветра Гидроэнергия (энергия рек) Энергия приливов …. . другие Энергия солнечной радиации Факторы предопределяющие промышленное использование 1. 2. 3. Соответствие режима выработки энергии с режимом использования потребителем 4. Наличие эффективных технологических схем и промышленный выпуск генерирующих установок 5. Затраты на строительство в сравнении с альтернативными источниками Надежность энергоснабжения Удаленность производства энергии от места ее использования
5 -5 Ветроустановки
Энергия ветра 5 -6 Мощность ветровой установки (Вт) Мировые ресурсы энергии ветра - 3300 • 1012 к. Втч, что в 100 раз выше всей гидроэнергии рек. Полный КПД менее 48% - диаметр колеса (м); Крупные ветродвигатели с диаметрами 40 -60 метров и мощностью до 2. 5 Мвт - скорость ветра (м/с); - плотность воздуха (кг/м 3); - КПД редуктора; Основная проблема: непостоянство выработки !!! - КПД генератора; Аккумуляторы Взаимное влияние ветроустановок по потоку Электрохимические Гидравлические Пневматические Тепловые Негативное воздействие на окружающую среду Изъятие территории (земель) Шумовой эффект Демпфирование от энергосистемы 1. Необходимость создания резервов в энергосистеме; 2. Излишек энергии в ночной период Экономия топлива !!!
5 -7 Локальные ветроустановки Преобразователь Аккумуляторная батарея Использование энергии Регуляторы
5 -8 Солнечная электростанция
Солнечная энергия 5 -9 Солнце – источник всех видов энергии Мощность излечения – 150 -200 Вт/м 2 Малая концентрация Направления использования Термодинамический Фотосинтез Тепловые концентраторы Выращивание биомассы Нагрев теплоносителя Фотоэлектронный Сжигание биомассы Тепловы е турбины Фотоэлементы Электрическая энергия Аккумуляторы энергии Мощность СЭС 1000 МВт – 30 км 2 – КПД=60% Проблемы: 1. Необходимость в аккумуляторах 2. Большие площади под концентраторы 3. Высокая стоимость
5 -10 Локальные солнечные установки
5 -11 Геотермальная станция Горячая Холодная Вулканические породы Гранит 4500 m Термическая зона
Геотермальные источники 5 -12 Запасы подземных горячих вод Камчатка, Курилы: Дебит, млн. м 3 сутки Эквивалент топлива млн. тонн Европейская часть России 0, 2 0, 61 Западная Сибирь 4, 3 10, 90 Паужетская Гео. ТЭЦ 2 х 25 Мвт 0, 66 1, 67 Мутновская Гео. ТЭЦ 4 х 25 Мвт Районы Восточная Сибирь и Дальний Восток Камчатка, Курилы, Сахалин 0, 7 1, 75 Проблемы: 1. Агрессивность парогазовой смеси 2. Низкотемпературное тепло Глубина залегания – 200 -300 м Температура – 170 -200 ºС Минерализация – 0, 5 -6, 0 г/л турбина скважина сепаратор генератор ~ конденсатор 3. Проседание грунта 4. Выделение СО 2 и H 2 S 5. Ликвидация отработанного рассола На теплоснабжение
Топливные элементы (ТЭ) 5 -13 Топливный элемент – гальванический элемент, в котором химическая энергия топлива (восстановителя) и окислителя преобразуется электрохимическим путем непосредственно в электрическую и тепловую энергию. Эл. нагрузка Тепловая Восстановитель: энергия -Водород восстановит I ель -Пропан окислитель -Природный газ -Уголь ? ? H 2 O 2 + Окислитель: КПД>80% -Кислород ОН-Воздух + H 2 O Пористый анод Катализатор - H 2 O Электролит 2 Н 2+4 ОН 2 О+4 е 4 Н Пористый катод О 2+2 Н 2 О+4 е 4 ОН- 2 Н 2+О 2 = 2 Н 2 О Электролит: -Растворы кислот и щелочей (Т<1000 С); -Расплавленные соли карбонатов калия, натрия, лития (Т<2500 С); -Твердые электролиты (Т>2500 С);
5 -14 Топливные элементы (ТЭ) Преимущества: Ø Прямое преобразование энергии топлива в электрическую энергию Ø Экологически чистые технологии (на выходе вода) Ø Высокий КПД (теоретически = 99. 75%) Ø Получение тепловой энергии Направления использования: §Индивидуальные системы электро и теплообеспечения §Автомобильный транспорт §Подводные лодки §Мощные электростанции Проблемы: — Необходимы эффективные катализаторы — Поиск эффективных окислителей — Поляризация электродов — Образование шлаков — Ресурс использования (достигнут уровень до 40000 часов) — Высокая стоимость Достигнутые результаты: Промышленные образцы: электроэнергия – 4 к. Вт (кпд=34%); тепло – 9 к. Вт (кпд=47%); суммарный кпд=81%. Контейнерные электростанции мощностью до 250 к. Вт
Термоядерный синтез Топливо: дейтерий, тритий – изотопы водорода Условия: давление 1015 ядер в 1 см 3 температура >100 млн. С 0 < 1 млрд. С 0 1. Неисчерпаемое топливо (морская вода) 2. Реакция управляемая 3. Нетоксичные и нерадиоактивные отходы 4. МГД преобразование в электрическую энергию
5 -16 ТОКАМАК «ток» - сильный электрический ток для нагрева плазма «мак» - плазма удерживается мощным магнитным поле Исследовательские образцы: Время: 0, 02 сек Плотность: 7. 1013 ядер на см 3 Температура: 5 млн. С 0
Скачать презентацию 5 -1 Курс Общая энергетика и гидроэнергетика Тема
I_05_ Возобновляемые.ppt