Энергетика является одной из основ человеческой цивилизации важнейшим

Энергетика является одной из основ человеческой цивилизации, важнейшим фактором производства и жизнеобеспечения современного общества. Именно она обеспечивает все силовые и температурные процессы производства, информационно-управленческую деятельность и социальную сферу, равно как и формирует значительные потоки мировой торговли и тематики международных политических отношений.

Это важно! Энергохозяйство мира сталкивается ныне с серьезными вызовами и рисками, которые все более ставят под сомнение его способность и далее обеспечивать основные требования устойчивого энергоснабжения – достаточность, доступность, приемлемость, эффективность и экологичность. Истоки глобальной энергетической проблемы уходят, прежде всего, в конечность запасов в мире традиционного углеводородного топлива. По сути, современное общество безвозвратно потребляет материалы, созданные природой миллионы лет назад, которые могут быть лишь обнаружены геологоразведкой, но никак не пополнены. За неполный XX в. человечество потребило втрое больше энергоресурсов, чем за предыдущие 60 тыс. лет своего существования, причем этот процесс ускоряется.

Сказанное выше предопределяет актуальность избранной темы презентации, тем более что альтернативная энергетика является еще и более экологичной, и ее развертывание замедляет неблагоприятные изменения климата мира. Соответственно, объектом исследования в предлагаемой работе являются направленность альтернативной энергетики. Целью исследования было выявить составные части, место и роль альтернативных источников энергии в современном топливноэнергетическом комплексе.

Это важно! К числу альтернативных источников энергии наука и хозяйственная практика относят энергию ветра, солнца, биомассы, океана, малых рек, водород, химические источники тока, а также геотермальную энергию. Конечно же, многие из перечисленных источников энергии отнюдь не являются новыми (биомасса, ветер, геотермика) и использовались человечеством уже в течение многих веков, а биомасса в виде древесины вообще была основным видом топлива в период до промышленной революции. Однако упор при освоении новых источников энергии в делается не на их новизну, а на то, в какой степени они способны замещать в энергобалансе, хотя бы частично, нефть, газ и уголь, прежде всего поступающие по импорту. Энергия выступает как движущая сила нашего общества.

Прогноз использования возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии в России, млрд к. Втч Динамика мирового производства биотоплива, млрд галлонов в год Источник: Международное энергетическое агентство.

В настоящее время ветер является третьим по значимости среди источников энергии (уступая лишь атомной энергии и биотопливу), и именно ветровая энергетика демонстрирует ныне максимальные темпы роста. Технически кинетическая энергия потока воздуха преобразуется в механическую энергию движущихся лопастей, а затем через генератор в электрическую. Поэтому производительность ветротурбины зависит от скорости ветра, плотности воздуха и коэффициента пропорциональности для ветрового колеса, расположенного в свободном потоке. Современная типовая ветротурбина монтируется в сетевом или автономном режиме. В первом случае это двух-трех лопастная силовая установка с горизонтальным приводом и поворотным (по ветру) устройством мощностью до 5 МВт с диаметром лопастей в 100 и более метров, размещаемая на специальной несущей мачте.

Схема ветротурбины большой мощности 1 – лопасть; 2 – ротор; 3 – поворот лопасти; 4 – тормоз; 5– низкоскоростной вал; 6 – коробка передач; 7 – генератор; 8 – контроллер; 9 – анемометр; 10 – флюгер; 11 – гондола; 12 – высокоскоростной вал; 13 – привод поворота; 14 – двигатель поворота; 15 – башня.

Вернуться к видам возобновляемой энергии

Исторически, человечество осваивало энергоресурсы, расположенные на суше, тогда как многократно более емким их резервуаром является Мировой Океан. Именно сюда падает 70% светового солнечного потока, причем, ввиду большой теплоемкости и механической инерционности воды, солнечная энергия может отбираться здесь без суточных перепадов, а ее аккумулятором служит сам Океан. Поэтому гипотетически океанические ГЭС могут производить примерно в тысячу раз больше энергии, чем речные. Другим преимуществом энергетических источников в Океане является то, что энергия, которая накапливается в объеме воды под определенной поверхностью в течение длительного времени может быть преобразована для потребления в течение более короткого времени, при этом потоки потребляемой объемной энергии могут существенно превышать плотность потока солнечной энергии, падающей на эту поверхность.

Прили вная электроста нция — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 13 метров. Гольфстрим - подводная гидроэлектро станция будущего.

Вернуться к видам возобновляемой энергии

Ресурсы земного тепла были освоены в мире одними из первых уже в античные времена, а с начала XX века стали использоваться для производства электроэнергии. От других возобновляемых источников энегрии их отличает постоянство поступления прямая доставка тепла, бесплатность, экологичность. Геологически они основаны на механизмах кондуктивного теплового потока (теплопроводности) земных пород и конвективного выноса тепла гидротермальной или вулканической деятельности и различаются, в свою очередь, на гидротермальные и петротермальные, т. е. использующие тепло, содержащееся, соответственно, в подземных водах и в твердых горных породах. Будущее геотермальной энергии тесно связано с прогрессом в технике ее отбора, причем магистральными направлениями технического прогресса называются здесь глубинные скважины для доступа к высокотемпературным подземным водам, в т. ч. пробуренные в твердых геотермальных породах, и тепловые насосы.

Вернуться к видам возобновляемой энергии

Водородная энергетика выступает как реальная и пионерная альтернатива традиционной, так как в технический и коммерческий оборот действительно вводится принципиально новый и массовый энергоноситель с рекордной теплотворной способностью (вчетверо выше, чем у газа или керосина, и всемеро выше, чем у угля) и практически неисчерпаемыми запасами в природе. На пути вовлечения водорода в энергетику стоит пока что весьма высокая стоимость его получения (превышающая сам эффект использования), низкая объемная энергоемкость (даже жидкий водород в 10 раз легче керосина и требует в 2, 5 раза больших емкостей хранения) и связанная с этим взрывоопасность, малая производительность преобразующих установок и необходимость создания самостоятельной инфраструктуры его хранения, транспортировки и реализации.

Прототип портативного водородно-воздушного топливного элемента (а) и малогабаритные низкотемпературные твердотельные сенсоры водорода (б) Не сдерживая полета научной мысли, на практике учёным явно стоило бы обратить внимание на гораздо более проверенный и освоенный источник энергии, а именно энергию атомных электростанций, хотя вокруг нее во всём мире идет острая борьба. Вернуться к видам возобновляемой энергии

Солнечная энергетика —направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии. Среднегодовая солнечная энергия, приходящая в сутки на 1 м 2 горизонтальной поверхности России

Достоинства • Общедоступность и неисчерпаемость источника. • Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно). Недостатки • Зависимость от погоды и времени суток. • Как следствие необходимость аккумуляции энергии. • Высокая стоимость конструкции. • Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли. • Нагрев атмосферы над электростанцией.

• Из всех глобальных проблем современности наиболее острой ныне и на перспективу становится энергетическая, что связано с прогрессирующим исчерпанием невозобновляемого ископаемого углеводородного топлива, отставанием в этой области геологоразведки и научнотехнического прогресса, появлением новых крупных стран-потребителей и заметным недоинвестированием отрасли. • Нынешний энергокризис, в отличие от прошлого, носит не преходящий конъюнктурный, а структурный характер. В наборе ископаемых энергоносителей у природы уже нет замены нефти, газу и углю. В ценообразовании на энергию начинает доминировать фактор редкости ресурса, что придает ее равновесным ценам одновекторный повышательный тренд. • Энергосбережение вносит сегодня в борьбу с энергокризисом вклад больший, чем возобновляемые источники энергии.

На базе выводов и других фактических материалов презентации сформулированы следующие рекомендации: • Впредь до появления новой технологической базы для энергетики будущего следует рассматривать альтернативные источники энергии как интегральную составную часть общего энергобаланса России и мира, частично компенсирующую дефицит традиционных энергоносителей и находящуюся в непосредственной связи с проблемами энергоэффективности хозяйства и изменения климата планеты. • По своему характеру альтернативные источники энергии в наибольшей степени подходят для нужд локального энергоснабжения в тех районах территории России, которые не подсоединены к сетям центрального распределения энергии, где прокладка таких сетей экономически нецелесообразна, а также для нужд коммунальной и бытовой энергетики, развития села и мелкого и среднего бизнеса. • Любые меры по стимулированию освоения ВИЭ в России могут быть эффективными лишь при их разработке и реализации в режиме диалога власти, бизнеса и потребителей, что должно стать правилом для гражданского общества, формирующегося в России.

Вернуться к видам возобновляемой энергии