Возобновляемая энергетика Виды топлива в электроэнергетике РФ

Возобновляемая энергетика

Виды топлива в электроэнергетике РФ n n В ТЭБ России практически отсутствует возобновляемая энергетика ГЭС большой свыше 100 МВт не относят к возобновляемым источникам

Виды возобновляемых энергетических ресурсов

Потенциал ВЭ

Почему освоение ВИЭ имеет стратегическое значение? 1. Наступает эра сокращения производства дешевого органического топлива 2. Экологические угрозы возрастают 3. Проблемы энергетической безопасности стран обостряются 4. Около половины административных районов РФ энергодефицитны (импортируют энергоресурсы из других регионов страны) С другой стороны: 1. Ресурсы ВИЭ в значительной степени могут покрыть обозримые потребности в энергии как всего человечества, так и каждой из стран 2. Повсеместная доступность того или иного вида ВИЭ или комбинации 3. Экологически чистые источники энергии 4. Многие технологии использования ВИЭ приближаются к уровню конкурентоспособности Все это справедливо и для России, но с учетом имеющихся запасов органических энергоресурсов острота проблем в настоящее время ощущается меньше

Мировые перспективы Энергетики n n 1 - ТЭС 2 - АЭС 3 –ГЭС 4 - ВЭС

Взаимосвязь развития общества с природными ресурсами n В схеме взаимодействия человека с окружающей средой необходимо для устойчивого состояния цивилизации прейти на использование материальных и энергетических накопленных и возобновляемых ресурсов

Народонаселение - энергия n n Рост народонаселения планеты сопровождается устойчивым ростом потребления энергии. Использование не возобновляемых энергоисточников ограничено их запасами.

Солнечная энергетика n n Термоэлектрическая Фотоэлектрическая

Гелеоэнергетика Годовой поток солнечного излучения оценивается: n на экваторе - 2200; n Россия - 800 -1400 к. Вт*час/м 2; Площадь освещаемой поверхности земли 5*109 км 2 Мощность светового потока Р = (0, 85 -1, 2)*1014 к. Вт Всего 0, 5% солнечной энергии достаточно для удовлетворения нужд в энергоресурсах на планете

Гелеотермическая энергетика сегодня КПД устройств, преобразующих солнечную энергию в электричество, составляет 15%. Чтобы покрыть бытовые потребности одного современного домохозяйства, нужен преобразователь площадью не менее 40— 50 квадратных метров. А для того, чтобы заменить солнечной энергией источники ископаемого топлива, нужно построить вдоль всей сухопутной части экватора сплошную полосу солнечных батарей шириной 50— 60 километров.

Гелеоэлектрическа энергетика

Комбинированные ИВЭ n Комплекс из разных источников энергии не только повышает надежность энергообеспечения, но служит фактором снижения удельной стоимости систем энергообеспечения.

Состояние ветроэнергетики

Распределение ветрового потенциала по территории России

Ветроэнергетика Экин. в= mv 2/2 m = ρv. F ρ = 1, 226 кг/м 3 N = 0, 5 ρv 3 F n n Место расположения определяется с учетом скорости ветра, преимущественно: на границах вода-суша, в горах; Мощность ВЭУ пропорциональна скорости ветра в кубе.

Динамика экономических параметров ВЭС

Производители ВЭУ n n Основными показателями ВЭУ являются: Стоимость 1 к. Вт установленной мощности; Число часов использования максимума установленной мощности.

Прирост установленной мощности ВЭУ

Состояние ветроэнергетики

Энергия биомассы n n Биоэнергетика первого поколения – с использованием первичных биологических ресурсов (сахарный тростник, рапс, кукуруза, и др. продукты с/х) Биоэнергетика второго поколения- использование отходов сельского хозяйства, лесопереработки и жизнедеятельности животных и человека

Биоэнергетика первого поколения n В этом случае речь идет либо о реанимации старинной идеи использования растительных и животных жиров для питания двигателей внутреннего сгорания (первый «дизель» Дизеля работал на арахисовом масле), либо об использовании этилового спирта, полученного путем брожения натуральных — зерна, кукурузы, риса, тростника и т. д. — или подвергнутых гидролизу (то есть разложению клетчатки на сахара).

Производство этанола n Этиловый спирт (этанол) в естественных условиях образуется из сахаров соответствующими микроорганизмами в кислой среде, – от 4 до 5. Подобный процесс спиртовой ферментации во всем мире используют для получения питьевого спирта. Наиболее часто используемые микроорганизмы – дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae – погибают при концентрации спирта выше 10%, поэтому для повышения концентрации используют перегонку или фракционирование.

Производство этанола

Этанол- газохол n n Обезвоженный этанол – жидкость в интервале температур от – 117 до +78 °С с температурой воспламенения 423 °С. Применение его в двигателе внутреннего сгорания требует специального карбюратора. Поэтому и смешивают бензин с обезвоженным этанолом (20 % по объему) и используют эту смесь (газохол) в обычных бензиновых двигателях. Газохол в настоящее время – обычное топливо в Бразилии (этанол там получают из сахарного тростника и маниока), используют его и в США (этанол из кукурузы).

Биоэнергетика второго поколения Биотехнологии- получение углеводородного топлив с использованием: n Бактерий n Термической переработки биомассы Для биоэнергетики второго поколения характерно использование биомассы отходов и производство топлива и других видов продукции (электро и теплоэнергия, удобрения).

Биоэнергетика при воспроизводстве пищевых ресурсов n n n Наиболее перспективное направление Биоэнергетика второго поколения – в оборот включаются отходы С/Х производства Комплексное использование ресурсов

Образование биогаза можно разделить на четыре фазы n n n Гидролизная фаза. Во время протекания гидролизной фазы, в результате жизнедеятельности бактерий, устойчивые субстанции (протеины, жиры и углеводы) разлагаются на простые составляющие (аминокислоты, глюкоза, жировые кислоты). Кислотообразующая фаза. Образованные во время гидролизной фазы простые составляющие разлагаются на органические кислоты (уксусная, пропионовая, маслянная), спирт, альдегиды, водород, диоксид углерода, а также такие газы как аммиак и сероводород. Этот процесс протекает до тех пор, пока развитие бактерий не замедлится под воздействием образованных кислот. Ацетогенная фаза. Под воздействием ацетогенных бактерий, из образованных во время кислотообразующей фазы кислот, вырабатывается уксусная кислота. Метаногенез. Уксусная кислота разлагается на метан, углекислый газ и воду (уксусная кислота → CH 4 + CO 2 + H 2 O). Водород и углекислый газ (CO 2) преобразуются в метан и воду (CO 2 + 4 H 2 → CH 4 + 2 H 2 O). n

Био - энергетика на животноводческой ферме

Ресурсные характеристики Биоэнергетики n 1 голова КРС (около 500 кг) - 400. . . 500 м 3 биогаза в год 1 га кукурузы на силос или корм. свеклы - 8 000. . . 12 000 м 3 биогаза 1 га луговой травы - 6 000. . . 8 000 м 3 биогаза 1 т н. жижи - 25. . . 35 м 3 биогаза 1 т кукурузного силоса - 180. . . 230 м 3 биогаза 1 т луговой травы - 80. . . 120 м 3 биогаза 1 голова КРС (около 500 кг) - 0, 15. . . 0, 20 к. Вт мощности ТЭС 2 500 м 3 биогаза - 1 к. Вт мощности ТЭС 1 м 3 биогаза - 5, 0. . . 7, 0 к. Вт • ч энергии 1 м 3 биогаза - 1, 5. . . 2, 2 к. Вт • ч электроэнергии

Биоэнергетика- газификация пиролизом биомассы n n Газификация – это пиролиз, приспособленный для максимального получения производного газообразного топлива. Устройства для частичного сжигания биомассы, проектируемые в расчете на получение максимального выхода газов, называются газогенераторами.

Газогенератор- предтопка котла на древесных отходах n В топке газогенератора происходит процесс газификации топлива с частичным сжиганием. Древесный газ на выходе из топки смешивается со вторичным воздухом и полностью сгорает в топке котла.

Производство этанола n Этиловый спирт (этанол) в естественных условиях образуется из сахаров соответствующими микроорганизмами в кислой среде, – от 4 до 5. Подобный процесс спиртовой ферментации во всем мире используют для получения питьевого спирта. Наиболее часто используемые микроорганизмы – дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae – погибают при концентрации спирта выше 10%, поэтому для повышения концентрации используют перегонку или фракционирование.

Требования, предъявляемые к биотопливу в Финляндии ПО данным фирмы "Turveruukki Oy" (1998 г. ) на плотность энергии древесного топлива влияет его теплотворная способность, влажность, насыпная плотность и размер частиц. Требования к биотопливу из отходов древесины: n Плотность энергии щепы - 0, 6 - 0, 9 МВт. час/пл. м 3 n Плотность энергии опилок и коры - 0, 4 - 0, 7 МВт. час/пл. м 3 n Влажность щепы и коры – 40 - 65% n Влажность опилок – 30 - 65% n Размер частиц: щепа – 30 - 100 мм; опилки – 5 - 30 мм; кора – 60 - 200 мм.

Производство этанола

Этанол- газохол n n Обезвоженный этанол – жидкость в интервале температур от – 117 до +78 °С с температурой воспламенения 423 °С. Применение его в двигателе внутреннего сгорания требует специального карбюратора. Поэтому и смешивают бензин с обезвоженным этанолом (20 % по объему) и используют эту смесь (газохол) в обычных бензиновых двигателях. Газохол в настоящее время – обычное топливо в Бразилии (этанол там получают из сахарного тростника и маниока), используют его и в США (этанол из кукурузы).

Геотермальная энергетика

Области использования

Геотермальная энергетика n n Принцип действия основан на использовании тепловой геотермальной энергии Теплоносителем служит водяной пар, , отдающий свою энергию турбине вращающей синхронный генератор.

Геотермальная ТЭЦ Потенциальные места использования геотермальной энергии: n Камчатка n Курильские острова n Северный Кавказ

Технологическая схема геотермальной электрической станции

Бинарная технологическая схема Гео. ЭС

Использование геотермальной энергии

Тенденция повышения удельной годовой выработки электроэнергии (в расчете на единицу установленной мощности) по всем видам НВИЭ , к. Вт • ч/к. Вт: 2002 г 2030 г n Ветровая. . . 1 625 2 832 n Солнечная. . . 1 000 1 566 n Геотермальная. . . 6 333 6 680 n Биомасса и отходы. . . . 6 088 6 208

Относительная стоимость капитальных затрат при комбинированных ИВЭ n n PV солнечная батарея и аккумулятор Wind ветровая станция и аккумулятор H- водородная установка Store –накопитель, аккумулятор

Стоимостные показатели альтернативной энергетики