Производство электроэнергии АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА Гидроэнергетика Малая ГЭС

Производство электроэнергии АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Гидроэнергетика Малая ГЭС; Приливная ГЭС; Волновая ГЭС; Осмотическая ЭСТ.

Малая гидроэлектростанция Гидроэлектростанция, вырабатывающая сравнительно малое количество электроэнергии. В качестве основной характеристики таких ГЭС принята их установленная мощность. В Латвии и Швеции - до 2 МВт; Австрия, Германия, Польша, Испания - 5 МВт; Греция, Ирландия, Португалия - до 10 МВт. США – 30 МВт; СССР-Россия – 30 МВт.

Приливная электростанция Энергия приливов = Кинетическая энергия Земли; Колебания воды у берега могут достигать 18 метров.

Приливная электростанция В России c 1968 ПЭС в Кислой губе (Баренцево море). На 2009 год её мощность составляет 1, 7 МВт. На этапе проектирования находится Северная ПЭС мощностью 12 МВт. В советское время были разработаны проекты строительства ПЭС в Мезенской губе (11 ГВт) на Белом море; ПЭС в Пенжинской губе (8 ГВт) на Охотском море; ПЭС в Тугурском заливе (8 ГВт) на Охотском море. Пенжинская ПЭС могла бы стать самой мощной электростанцией в мире — проектная мощность 87 ГВт.

Приливная электростанция ПЭС за рубежом ПЭС «Ля Ранс» , построенная в эстуарии р. Ранс (Северная Бретань) имеет самую большую в мире плотину, ее длина составляет 800 м. Плотина также служит мостом, по которому проходит высокоскоростная трасса. Мощность станции составляет 240 МВт; ПЭС Сихва (Южная Корея) - мощность 254 МВт; ПЭС Аннаполис (Канада) – 20 МВт; ПЭС Хаммерфест (Норвегия) – 300 к. Вт; Преимущества ПЭС - экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Недостатки - высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность (работа в составе крупной энергосистемы)

Волновая электростанция Pelamis P-750 состоит из секций, между секциями закреплены гидравлические поршни. Под воздействием волн конвертеры качаются на поверхности воды, и это заставляет их изгибаться. Движение соединений = движение поршней = движение масла. Масло проходит через гидравлические двигатели. Двигатели приводят в движение электрогенераторы, которые производят электроэнергию.

Волновая электростанция Расположение – Португалия, Агусадора (5 км от берега); Открыта 23 сентября 2000; Мощность электростанции - 2, 25 МВт; Стоимость контракта составила 8 миллионов евро. Параметры электростанции (3 змеевидных блока): длина 120 метров; диаметр 3, 5 метра; масса 750 тонн; мощность 750 КВт.

Волновая электростанция Планируется добавить к трём существующем блокам ещё 25, что увеличит мощность станции с 2, 25 МВт до 21 МВт. Другие волновые электростанции: Волновая ЭСТ на Оркнейских островах (2009); В Великобритании строится волновая ЭСТ Wave Hub мощностью в 20 МВт.

Волновая электростанция Преимущества: Волновые электростанции могут выполнять роль волногасителей; Маломощные волновые электрогенераторы некоторых типов могут устанавливаться на стенках причалов, опорах мостов; Удельная мощность волнения на 1 -2 порядка превышает удельную мощность ветра; Недостатки: Штормовые волны гнут и сминают даже стальные лопасти водяных турбин. Приходится применять методы искусственного снижения мощности, отбираемой от волн. С точки зрения социально-экономических проблем, волновая энергетика (точнее, некоторые типы генераторов) может привести к вытеснению рыбаков из продуктивных рыбопромышленных районов и может представлять опасность для безопасного плавания. о_О

Осмотическая электростанция Стационарная энергетическая установка, основанная на принципе диффузии жидкостей. Первая и единственная осмотическая ЭСТ построена компанией Statkraft в норвежском городе Тофта. Строительство электростанции обошлось в 20 миллионов долларов и 10 лет, проведенных в исследованиях и разработке технологии. Мощность крайне мала: примерно 2 -4 киловатта. Впоследствии планируется увеличить выработку энергии до 10 киловатт.

Осмотическая электростанция Разная концентрация солей; В результате осмотического процесса формируется избыточное давление.

Производство электроэнергии БИОТОПЛИВО

Биотопливо Топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки биологических отходов. Жидкое (этанол, метанол, биодизель) Твёрдое (дрова, брикеты, топливные гранулы, щепа, солома, лузга) Газообразное (биогаз, водород).

Твёрдое биотопливо Дрова. Древнейший вид топлива. Энергетические леса (тополь, эвкалипт) В России - балансовая древесина Крупнейшая в Европе электростанция, работающая на древесной биомассе, находится в Австрии. Мощность - 66 МВт. Ежегодно потребляет 190 тыс. тонн биомассы, собираемой в радиусе 100 км от станции. Работа станции позволяет сократить ежегодные выбросы СО 2 на 144 тысячи тонн

Твёрдое биотопливо Топливные гранулы и брикеты — прессованные изделия из древесных отходов Экономически выгодно только при больших объемах. Опилки, щепа, кора, тонкомерная и некондиционная древесина, порубочные остатки при лесозаготовках, соломы, отходы сельского хозяйства, лузги подсолнечника, ореховая скорлупа, навоз, помёт и другая биомасса.

Жидкое биотопливо Биоэтанол, биометанол, биобутанол – спирт, полученный биологическим путём. Используют двигатели на спирте (Flex -Fuel) или смеси спиртов и бензина. Диметиловый эфир – эквивалент природного газа Биодизель получают из животных или растительных жиров и продуктов их переработки

Газообразное биотопливо Биогаз - смесь метана и углекислого газа. Продукт жизнедеятельности бактерий класса метаногенов. Биоводород — водород, полученный из биомассы термохимическим, биохимическим или другим способом, например водорослями. Метан – продукт очистки синтетического природного газа. Также - введенны в эксплуатацию установки для получения метана из древесных отходов.

Критика и проблемы Сокращение посевных площадей и замена их топливными культурами Затраты биотоплива на производство энергии несравнимы с количеством продовольствия на ту же площадь (100 л этанола = 450 фунтов кукурузы = пропитание 1 человека на год)

Биотопливо в России Российский экспорт топлива растительного происхождения (2010 год) - 2, 7+ млн тонн. Всего около 20 % произведённого биотоплива потребляется в России. Потенциальное производство в России биогаза – до 72 млрд м³ в год. 2012 – 2013 - более новых 50 биогазовых электростанций в 27 регионах России. Установленная мощность каждой станций составит от 350 к. Вт до 10 МВт. Суммарная мощность станций превысит 120 МВт.

Производство электроэнергии ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Водородная энергетика Выработка и потребления энергии при помощи водорода в качестве энергоносителя. Водород выбран за счёт: Своей распространённости (как на Земле, так и в космосе) Теплота сгорания водорода наиболее высока Продукт сгорания в кислороде является вода (Н 2 O)

Производство Паровая конверсия природного газа/метана Нагрев пара и метана при 700 - 1000 °C ($2– 5 за кг) Газификация угля Нагрев угля и пара при 800 - 1300 °C без воздуха ($2– 2, 5 за кг) Используя атомную энергию Распад и электролиз ($2, 33 за кг) Электролиз воды 2 H 2 O + энергия = 2 H 2+O 2 ($6– 7 за кг) Водород из биомассы Либо нагрев до 500— 800 °C, либо получение при помощи различных бактерий ($5– 7 за кг)

Управляемый термоядерный синтез Синтез более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью получения энергии. В настоящее время ведутся разработки в данной области, промышленные масштабы будут достигнуты нескоро. Будут применяться дейтерий (2 H) и тритий (3 H), а в более отдалённой перспективе гелий-3 (3 He) и бор-11 (11 B).

Вопросы для подготовки Название Первичный энергоноситель Принцип получения энергия Преимущества Недостатки География данного вида энергетики Доля в мировой энергетике Состояние в России Ближайшие станции к Екатеринбургу (2 -5) Перспективы развития данного вида энергетики