ТЕМА 1. Традиционные

ТЕМА 1. Традиционные и нетрадиционные источники В энергии О 2. Классификация НВИЭ П Р 3. Влияние источников энергии на окружающую среду О 4. Традиционная энергетика С 5. Нетрадиционная энергетика Ы 6. Законодательная база

Традиционные Нетрадиционные невозобновляемые Источники Это природные запасы энергии Это источники на основе веществ и материалов, постоянно существующих которые могут быть или непериодически использованы человеком возникающих в окруж. для производства энергии среде потоков энергии Энергия Ядерное ветра, Энергия топливо солнца нефть газ морей, Био- океанов энергия Энергия уголь геотермал ьных вод Запасы энергоресурсов, млрд т у. т. в год Сол- Био- Тепла Втори- нца Ветра Малых Морей, чных исто- массы земли океанов рек чников 2300 26. 7 10 40 000 360 30 530

КЛАССИФИКАЦИЯ НВИЭ В соответствии с резолюцией N 33/148 Генеральной Ассамблеи ООН, 1978 г.

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ ТРАДИЦИОННЫЕ НЕТРАДИЦИОННЫЕ (невозобновляемые) (возобновляемые) НЕИСЧЕРПАЕМЫЕ ИСЧЕРПАЕМЫЕ ДОБАВЛЯЮЩИЕ НЕДОБАВЛЯЮЩИЕ Сколько изымается Оказывают Приводят к из Столько дополнительно возвращается в заметное энергетического му нагреву среду обитания влияние на компонентов фонда в виде тепла биосферу биосферы ПОТЕПЛЕНИЕ КЛИМАТА Позволяют сокращать Таяние ледников расход полярн- ых в горах дефицитного льдов органическог о топлива Таяние Активиза- многолетней ция селей мерзлоты Решают экологические Возникно- проблемы, вение благоприятствуют засух экологической чистоте.

ИННАЯ Я ДИЦ ИОНН А ТРА ДИЦ ТРА ЭНЕРГЕТИКА Безопасный предел Жесткий предел численности населения пользования планеты 0. 1 % 1960 г. От мощности падающей на землю солнечной 3, 0 млрд. энергии увеличение в 1, 4 или раза 100 млрд к. Вт 1980 г. сейчас потребовало увеличени 10 млрд. к. Вт Ежегодный угля Электоро- нефти прирост энергии в 2, 8 раза в 16 раз в 13, 1 раза 3 % в год 2010 г. Около 7 млрд. Через 75 лет предел Энерго- достигнут демографический кризим

ТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА ДОЛЯ ПРОИЗВОДИМОЙ 70% ЭНЕРГИИ ТЭС 20% 10% ГЭС АЭС ТЭС Расход Производство 1 добываемого 25% млрд к. Вт/час топлива уносит 230 жизней З 20 5 ИЗРАСХОДОВАНО УГОЛЬ трлн т А П 175 125 НЕФТЬ млрд т млрд А С 120 ГАЗ 260 Ы трлн м 3 Расход в Мощность сутки 20 тыс. Выбросы 2, 4 млн к. Вт т угля SO 2 NO 2 Пыль 680 т 200 т 140 т

ЗАТОПЛЕНО ГЭС 90 тыс. км 2 земель АЭС

НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА ТЕХНИЧЕСКИЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ В РОССИИ ПОТЕНЦИАЛ ПОТЕНЦИАЛ 4. 6 млрд. т у. т. 270 млн. т в год или ¼ от общего объёма ежегодного потребления всех топливно- энергетических ресурсов в стране Реальная доля потребления возобновляемой энергии в России 0, 5 % от общего производства энергии К 2020 году 6 -7% ЕС до 12%

Экономическое стимулирование УКРАИНА ГЕРМАНИЯ В 2000 году принят Согласно указу ФЗ согласно президента которому включены в тариф установлены на электроэнергию повышенные и в цены на закупочные цены на ископаемое электроэнергию, топливо доля 0, 75% произведённую на развитие объектами возобновляемой энергетики энергетики

ЗАКОНОДАТЕЛЬНАЯ БАЗА РОССИИ ФЗ 2002 г. ФЗ (1996 г. ) «Об «О государственной политике в сфере энергосбере- жении» «Энерге использования НВИЭ» тическая стратегия России на период до 2020 г. » Стратегические цели Решение проблем Снижение Сокращение вредных потребления топливно- выбросов от энергетических Обеспечение энергетических ресурсов потребителей с Предотвращение установок сезонным завозом ущербов от топлива аварийных Снижение отключений экологической нагрузки от топлевно- Сокращение расходов на Сокращение энергетических ресурсов дальнепривозное потребления топливо топливно- энергетических ресурсов

Тема Использование солнечной энергии 1. Преимущества использования солнечной В энергии О 2. Использование солнечной энергии для теплоснабжения П 3. Активная и пассивная Р солнечная нагревательная система О 4. Наземные солнечные электростанции С 5. Прямое преобразование солнечной энергии в Ы электрическую 6. Космические солнечные электростанции

МИРОВЫЕ МОЩНОСТЬ ЗАПАСЫ СОЛНЕЧНАЯ ОРГАНИЧЕСКОГ 20 млрд к. Вт О ТОПЛИВА ЭНЕРГЕТИКА или 1, 2 *1014 т 6*1012 Т у. т. в год в 20 раз меньше ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОЛЬКО 0, 01 % ОБЕСПЕЧИТ МИРОВЫЕ ПОТРЕБНОСТИ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА В ЭНЕРГИИ ПРЕИМУЩЕСТВА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ Использование Не загрязняет не нарушает ОС энергетический Без вреда для баланс Земли биосферы 3 % потока солнечной энергии Использование не связано с опасностью биологических систем

НЕДОСТАТКИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ Нигде на поверхности земли Падает рассеянно не достигает особой интенсивности Уловить на сравнительно Сконцентрировать большой площади солнечную энергию ЗАДАЧИ Превратить солнечную Уметь запасать солнечную энергию в приемлемую энергию форму Использование Напрямую (космическая Опосредованно (наземная гелио-энергетика) • Посредством улавливания • Через продукты фотосинтеза, техническими устройствами круговорот воды, движение воздушных масс

РЕСУРСЫ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ Средняя плотность Средняя плотность потока солнечного потока искусственной энергии. излучения в Нижнее Обусловленной большинстве Поволжье, хозяйственной регионов мира Северный деятельностью Кавказ 200 -250 Вт/м 2 0, 02 Вт/м 2 Приход солнечной энергии на горизонтальную поверхность 1280 -1870 к. Вт ч/м 2 В В теплицах сушильных камерах Использование солнечной энергии Для обеспечения работы Для тепловых опреснения насосов и систем воды В системах тепло- конденцирования электроснабжения

Общая площадь солнечных водонагревательных установок, млн. м 2 2, 1 1, 7 1, 5 0, 6 0, 07 Характеристики некоторых «солнечных домов» в средних широтах

США СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ Расходует 25% производимой Россия энергии Потребность больше из-за сурового климата Плоский солнечный коллектор Солнечный нагреватель Используется для целей тепло- и горячего водоснабжения в южных климатических зонах

1977 г. 1980 г. В СССР вступил в строй Во Франции введена в завод по массовому эксплуатацию система теплоснабжения жилых производству солнечных домов, основанная на водонагревателей комбинированном использовании плоских гелиоприемников, теплонасосных установок и расположенного в грунте Активная солнечная теплового аккумулятора нагревательная система с тепловым аккумулятором Для отопления дома объемом 418 м и площадью 170 м была получена годовая экономия энергии в 65% В 1982 г. гелиоустановками в США было оснащено более 300 тыс. зданий, в Японии 113 тыс. Пассивная нагревательная солнечная система Экономия энергии до 75%

Дом с пристроенным (с южной стороны) солнечным коллектором (А); самодельный коллектор (Б) Солнечный пруд

ПРАВИЛА для эффективного применения пассивных систем солнечного отопления Строить с учётом климатических условий региона • Тщательно рассчитывать соотношение между объёмом здания и площадью наружной поверхности • Предусматривать защиту здания от холодного ветра • Уменьшить кратность воздухообмена в период отсутствия людей • Хорошая изоляция здания снизит его энергетические потребности • Включать в тепловой баланс всю природную энергию Располагать гелиоколлекторы с южной стороны • Уменьшить площадь окон и применять двойное или тройное остекленение • Значение коэффициента теплопередачи не должно превышать 0, 53 • Использовать на окнах теплозащитные и светоотражающие шторы Избегать затемнения южного фасада здания • Устраивать двойные двери Располагать кухни и ванные в северных частях

СОЛНЕЧНЫЕ НАЗЕМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ В ОСНОВЕ • Технология концентрирования солнечной энергии на поверхности парогенератора с помощью отражающих зеркал Башня Крым (СНГ) высотой 70 метров с Нью-Мехико, круговым США Башня высотой солнечным 100 метров, 1985 парогенерат 1900 зеркал, ором каждое высотой и Соляр-2 площадью 50 СЭС-5 диаметром 7 метров. м 2, ориентация которых Мощность Вокруг башни 1600 регулируется 5 тыс. к. ВТ Мощность 10 компьютерной зеркальных гелиостатов тыс. к. Вт системой Продолжительность общей площадью работы 1920 ч/год 40 тыс. м 2 Недостатки Нужны большие площади, причём недалеко (в пределах 80 км от потребления) Нарушение теплового баланса региона Большой расход конструкционных материалов для фокусирующих отражателей

ФЭП Прямое преобразование солнечной энергии в электрическую Германия США Разработана Функционирует правительственная электростанция с 10 программа «Сто тысяч метровыми солнечных крыш» . панелями с Согласно ей будет суммарной установлено 100 тыс. мощностью 6. 5 м. Вт, солнечных батарей на что достаточно для крышах домов общей электроснабжения сложностью 300 м. Вт. около 2. 5 тыс. жилых домов. КПД Новых на основе «слоеных» Современных солнечных полупроводников из арсенида галия и батарей арсенида алюминия 10 -12% 25 -27% ТЭС Срок службы 20 лет ПРИМЕНЕНИЕ: • в калькуляторах • в железнодорожной • в телефонах, телевизорах сигнализации • на радиорелейных станциях на маяках • в оросительных системах на морских буровых платформах

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОДУЛЕЙ, ПРОИЗВОДИМЫХ В США Австралия США Примене Япония ние в: Израиль ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОТЕЧЕСТВЕНЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

КОСМИЧЕСКИЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ПРОБЛЕМА Способ передачи энергии на поверхнос ть Земли Влияние на состояние ионосферы НЕДОСТАТКИ Локальный нагрев воздуха СВЧ-излучение рассеивается на крупицах града, снежинках, каплях дождя, расширяясь – захватывает примыкающее пространство Влияние на маршруты самолётов, пути миграции птиц