An academic

Cursul 20

Tehnologii de economisire a energiei și dezvoltarea de noi surse de energie

În mod convențional, sursele de energie pot fi împărțite în două tipuri: neregenerabileȘi regenerabile. Primele includ gaz, petrol, cărbune, uraniu etc. Tehnologia de obținere și conversie a energiei din aceste surse a fost dovedită, dar, de regulă, nu este ecologică, iar multe dintre ele sunt în curs de epuizare.

Energie regenerabila- acestea sunt surse care, la scară umană, sunt inepuizabile. Principiul de bază al utilizării energiei regenerabile este extragerea acesteia din resurse naturale - cum ar fi lumina soarelui, vântul, mișcarea apei în râuri sau mări, maree, biocombustibili și căldură geotermală - care sunt regenerabile, de exemplu. sunt reumplute în mod natural.

Perspectivele de utilizare a surselor de energie regenerabilă sunt asociate cu respectarea mediului, costurile scăzute de operare și lipsa așteptată de combustibil în energia tradițională.

Exemple de utilizare a energiei regenerabile.

1.Putere eoliana este o industrie în creștere rapidă. Puterea unui generator eolian depinde de suprafața măturată de palele generatorului. De exemplu, turbinele de 3 MW (V90) produse de compania daneză Vestas au o înălțime totală de 115 metri, o înălțime a turnului de 70 de metri și un diametru al palelor de 90 de metri. Zonele de coastă sunt considerate cele mai promițătoare locuri pentru producerea energiei din vânt. În mare, la o distanță de 10-12 km de coastă (și uneori mai departe), se construiesc centrale eoliene offshore. Turnurile turbinelor eoliene sunt instalate pe fundații formate din piloți bătuți la o adâncime de până la 30 de metri. Utilizarea energiei eoliene este în creștere cu aproximativ 30% pe an și este utilizată pe scară largă în Europa și Statele Unite.

2. Pornit centrale hidroelectrice(centrala hidroelectrica) foloseste energia potentiala a curgerii apei ca sursa de energie, a carei sursa primara este Soarele, care evapora apa, care apoi cade la cote mai mari sub forma de precipitatii si curge in jos, formand rauri. Centralele hidroelectrice sunt de obicei construite pe râuri prin construirea de baraje și rezervoare. De asemenea, este posibilă utilizarea energiei cinetice a curgerii apei la așa-numitele centrale hidroelectrice cu curgere liberă (fără baraj).

Caracteristicile acestei surse de energie:

Costul energiei electrice la centralele hidroelectrice este semnificativ mai mic decât la toate celelalte tipuri de centrale electrice;

Generatoarele hidroelectrice pot fi pornite și oprite destul de rapid în funcție de consumul de energie;

Sursă de energie regenerabilă;

Impact semnificativ mai mic asupra mediului aerian decât alte tipuri de centrale electrice;

Construcția de centrale hidroelectrice necesită, de obicei, mai mult capital;

Adesea, centralele hidroelectrice eficiente sunt situate departe de consumatori;

Rezervoarele ocupă adesea suprafețe mari;

Liderii în producția de hidroenergie per persoană sunt Norvegia, Islanda și Canada. Cea mai activă construcție hidraulică este realizată de China, pentru care hidroenergia este principala sursă potențială de energie până la jumătate din centralele hidroelectrice mici din lume sunt situate în această țară.

3.Energie solara- directie energie netradițională bazată pe utilizare directă radiatie solara pentru a obține energie sub orice formă. Utilizarea energiei solare sursă inepuizabilă energie și este prietenos cu mediul, adică nu produce deșeuri dăunătoare.

Metode de generare a energiei electrice și a căldurii din radiația solară:

Producerea de energie electrică folosind fotocelule;

Conversie energie solaraîn energie electrică folosind motoare termice: motoare cu abur (piston sau turbină) care utilizează vapori de apă, dioxid de carbon, propan-butan, freoni;

Energia solară termică - încălzirea unei suprafețe care absoarbe razele de soare, și distribuția și utilizarea ulterioară a căldurii (focalizarea radiației solare pe un vas cu apă pentru utilizarea ulterioară a apei încălzite în încălzire sau în generatoare electrice cu abur);

Centrale termice cu aer (conversia energiei solare în energie de flux de aer direcționată către un turbogenerator);

Centrale electrice cu baloane solare (generarea de vapori de apă în interiorul balonului datorită radiației solare care încălzi suprafața balonului acoperită cu un înveliș cu absorbție selectivă), avantajul este că rezerva de abur din balon este suficientă pentru funcționarea puterii. planta in timp întunecat zile și pe vreme nefavorabilă.

Avantajele energiei solare:

Accesibilitatea publică și inepuizabilitatea sursei;

Teoretic, siguranta deplina pt mediu inconjurator, deși există posibilitatea ca introducerea pe scară largă a energiei solare să modifice albedo (caracteristic reflectivitate) ale suprafeței pământului și duc la schimbări climatice.

Dezavantajele energiei solare:

Dependență de vreme și de ora din zi;

În consecință, nevoia de acumulare de energie;

Cost ridicat de construcție;

Necesitatea curățării periodice a suprafeței reflectorizante de praf;

Încălzirea atmosferei deasupra centralei electrice.

4.Centrale mareomotrice. Centralele electrice de acest tip sunt un tip special de centrală hidroelectrică care utilizează energia mareelor, și de fapt energie kinetică rotația Pământului. Centralele mareomotrice sunt construite pe țărmurile mărilor, unde forțele gravitaționale ale Lunii și ale Soarelui modifică nivelul apei de două ori pe zi.

Pentru a obține energie, golful sau gura râului este blocată cu un baraj în care sunt instalate unități hidraulice, care pot funcționa atât în ​​regim de generator, cât și în regim de pompă (pentru pomparea apei în rezervor pentru funcționarea ulterioară în absența mareelor). În acest din urmă caz, ele se numesc centrale electrice cu acumulare prin pompare.

Avantajele PES sunt respectarea mediului și costul scăzut al producției de energie. Dezavantajele sunt costul ridicat de construcție și puterea care variază pe parcursul zilei, motiv pentru care PES-ul poate funcționa doar într-un singur sistem de alimentare cu alte tipuri de centrale electrice.

5.Energie geotermală- o direcție a energiei bazată pe producerea de energie electrică și termică din energia termică conținută în măruntaiele pământului la stațiile geotermale. În zonele vulcanice, apa care circulă se supraîncălzește peste temperaturile de fierbere la adâncimi relativ mici și se ridică la suprafață prin fisuri, manifestându-se uneori sub formă de gheizere. Acces la metrou ape calde posibil folosind forarea puțurilor adânci. Mai frecvente sunt rocile uscate la temperatură ridicată, a căror energie este disponibilă prin pompare și apoi retragerea apei supraîncălzite din ele. Orizonturile înalte de rocă cu temperaturi sub 100 °C sunt, de asemenea, comune în multe zone inactive din punct de vedere geologic, prin urmare utilizarea geotermei ca sursă de căldură este considerată cea mai promițătoare. Utilizarea economică a surselor geotermale este larg răspândită în Islanda și Noua Zeelandă, Italia și Franța, Lituania, Mexic, Nicaragua, Costa Rica, Filipine, Indonezia, China, Japonia și Kenya. Cea mai mare instalație geotermală din lume este Uzina Geysers din California, cu o capacitate nominală de 750 MW.

6.Biocombustibil- Acesta este un combustibil din materii prime biologice, obținut, de regulă, ca urmare a prelucrării deșeurilor biologice. Există, de asemenea, proiecte de diferite grade de maturitate care vizează producerea de biocombustibili din celuloză și diferite tipuri de deșeuri organice, dar aceste tehnologii sunt în stadiu timpuriu dezvoltare sau comercializare. Variază biocombustibil lichid(pentru motoarele cu ardere internă, de exemplu, etanol, metanol, biodiesel), biocombustibili solizi(lemn de foc, brichete, pelete de combustibil, așchii de lemn, paie, coji) și gazos(biogaz, hidrogen).

SUA și Brazilia produc 95% din bioetanolul mondial. Etanolul în Brazilia este produs în principal din trestie de zahăr, iar în Statele Unite din porumb. Potrivit estimărilor Merrill Lynch, încetarea producției de biocombustibili va duce la o creștere a prețurilor la petrol și benzină cu 15%.

Etanolul este o sursă de energie mai puțin densă decât benzina; kilometrajul vehiculelor care circulă E85(un amestec de 85% etanol și 15% benzină; litera „E” din engleza Etanol), per unitate de volum de combustibil reprezintă aproximativ 75% din kilometraj mașini standard. Mașinile convenționale nu pot funcționa pe E85, deși motoarele cu ardere internă funcționează excelent pe E85. E10(unele surse susțin că chiar și E15 poate fi folosit). Doar așa-numitul etanol poate funcționa cu etanol „adevărat”. Mașini „Flex-Fuel” (mașini „flex-fuel”). Aceste mașini pot funcționa și cu benzină obișnuită (un mic adaos de etanol este încă necesar) sau cu un amestec arbitrar al ambelor. Brazilia este lider în producția și utilizarea bioetanolului din trestie de zahăr ca combustibil.

Criticii dezvoltării industriei biocombustibililor spun că cererea tot mai mare de biocombustibili obligă producătorii agricoli să reducă suprafața cultivată cu culturi alimentare și să le redistribuie în favoarea culturilor combustibile. Conform calculelor economiștilor de la Universitatea din Minnesota, ca urmare a boom-ului biocombustibililor, numărul de oameni înfometați de pe planetă va crește la 1,2 miliarde de oameni până în 2025.

Pe de altă parte, Organizația Națiunilor Unite pentru Alimentație și Agricultură (FAO), în raportul său, spune că un consum crescut de biocombustibili poate ajuta la diversificarea agriculturii și activitati forestiere, promovând dezvoltarea economică. Producția de biocombustibili va crea noi locuri de muncă în țările în curs de dezvoltare și va reduce dependența țărilor în curs de dezvoltare de importurile de petrol. În plus, producția de biocombustibili va permite utilizarea terenurilor nefolosite în prezent. De exemplu, în Mozambic, agricultura se desfășoară pe 4,3 milioane de hectare din cele 63,5 milioane de hectare de teren potențial adecvat. Potrivit estimărilor Universității Stanford, 385-472 de milioane de hectare de teren au fost scoase din producția agricolă la nivel mondial. Cultivarea materiilor prime pentru producția de biocombustibili pe aceste terenuri va crește ponderea biocombustibililor la 8% în balanța energetică globală. În transporturi, ponderea biocombustibililor poate varia de la 10% la 25%.

7.Energia hidrogenului- un sector energetic în dezvoltare, o direcție în producția și consumul de energie de către umanitate, bazată pe utilizarea hidrogenului ca mijloc de acumulare, transport și consum de energie de către oameni, infrastructura de transport și diverse zone de producție. Hidrogenul este ales ca element cel mai comun pe suprafața pământului și în spațiu, căldura de ardere a hidrogenului este cea mai mare, iar produsul arderii în oxigen este apa (care este introdusă din nou în circulația energiei hidrogenului).

Celule de combustibil- un dispozitiv electrochimic similar unei celule galvanice, dar diferit de acesta prin faptul că substanțele pentru reacția electrochimică îi sunt furnizate din exterior - în contrast cu cantitatea limitată de energie stocată în celula galvanică sau baterie. Pilele de combustie sunt dispozitive electrochimice care pot avea o rată de conversie foarte mare a energiei chimice în energie electrică (~80%). În mod obișnuit, celulele de combustie cu temperatură joasă folosesc: hidrogen pe partea anodului și oxigen pe partea catodului (celula cu hidrogen). Spre deosebire de celulele de combustie, celulele voltaice de unică folosință conțin reactanți solizi și atunci când reacția electrochimică se oprește trebuie înlocuite, reîncărcate electric pentru a începe reacția chimică înapoi sau, teoretic, electrozii pot fi înlocuiți. Într-o celulă de combustie, reactanții curg, produsele de reacție curg afară, iar reacția poate continua atâta timp cât reactanții intră în ea și funcționalitatea elementului în sine este menținută. Pilele de combustibil nu pot stoca energie electrica, precum bateriile galvanice sau reîncărcabile, dar pentru unele aplicații, cum ar fi centralele care funcționează izolate de sistemul electric, folosind surse de energie intermitentă (solară, eoliană), acestea sunt combinate cu electrolizoare, compresoare și rezervoare de stocare a combustibilului (de exemplu, butelii cu hidrogen). ), formează un dispozitiv de stocare a energiei. Eficiența totală a unei astfel de instalații (conversia energiei electrice în hidrogen și înapoi în energie electrică) este de 30-40%.

Pilele de combustie au o serie de calități valoroase, printre care:

7.1 Eficiență ridicată: Pilele de combustie nu au o limitare strictă a eficienței, cum ar fi motoarele termice. Eficiența ridicată este obținută prin conversia directă a energiei combustibilului în energie electrică. Când generatorul diesel arde mai întâi combustibilul, aburul sau gazul rezultat rotește o turbină sau arborele motorului cu ardere internă, care, la rândul său, rotește un generator electric. Rezultatul este o eficiență de maximum 42%, dar mai des este de aproximativ 35-38%. Mai mult, din cauza numeroaselor legături, precum și din cauza limitărilor termodinamice ale eficienței maxime a motoarelor termice, este puțin probabil ca eficiența existentă să fie crescută mai mult. Pilele de combustibil existente au o eficiență de 60-80%.

7.2Prietenia mediului. Doar vaporii de apă sunt eliberați în aer, care este inofensiv pentru mediu. Dar acest lucru este doar la scară locală. Este necesar să se țină cont de respectarea mediului înconjurător a locurilor în care sunt produse aceste celule de combustibil, deoarece producția lor în sine reprezintă deja o anumită amenințare.

7.3 Dimensiuni compacte. Pilele de combustibil sunt mai ușoare și ocupă dimensiune mai mică decât sursele tradiționale de energie. Pilele de combustie produc mai puțin zgomot, rulează mai puțină căldură și sunt mai eficiente în ceea ce privește consumul de combustibil. Acest lucru devine deosebit de relevant în aplicațiile militare.

Probleme cu celulele de combustie.

Introducerea pilelor de combustie în transport este îngreunată de lipsa infrastructurii de hidrogen. Există o problemă de „găină și ou” - de ce să produci mașini cu hidrogen dacă nu există infrastructură? De ce să construim infrastructură cu hidrogen dacă nu există transport de hidrogen? Pile de combustie, datorită vitezei reduse reacții chimice, au o inerție semnificativă și, pentru a funcționa în condiții de sarcini de vârf sau pulsate, necesită o anumită rezervă de putere sau utilizarea altor solutii tehnice(ultracondensatori, baterii). Există și problema producerii hidrogenului și stocării hidrogenului. În primul rând, trebuie să fie suficient de curat, astfel încât să nu aibă loc otrăvirea rapidă a catalizatorului și, în al doilea rând, trebuie să fie suficient de ieftin pentru ca costul său să fie profitabil pentru utilizatorul final.

Există multe moduri de a produce hidrogen, dar în prezent aproximativ 50% din hidrogenul produs la nivel mondial provine din gaze naturale. Toate celelalte metode sunt încă scumpe. Există o opinie că, odată cu creșterea prețurilor la energie, costul hidrogenului crește și el, deoarece este un purtător de energie secundar. Dar costul energiei produse din surse regenerabile este în scădere constantă.

dupa disciplina:

"Fundamentele economisirii energiei”

Subiect: " Posibilități de utilizare a surselor de energie netradiționale și regenerabile”

Introducere

Tipuri de surse de energie regenerabilă netradițională și tehnologii pentru dezvoltarea acestora

Utilizarea surselor regenerabile de energie

Surse regenerabile de energie în Rusia până în 2010

Rolul surselor de energie netradițională și regenerabilă în reforma complexului de energie electrică din regiunea Sverdlovsk

Concluzie

Bibliografie

Introducere

Odată cu nivelul actual de progres științific și tehnologic, consumul de energie poate fi acoperit doar prin utilizarea combustibilului organic (cărbune, petrol, gaz), hidroenergie și energie nucleară bazată pe neutroni termici. Cu toate acestea, conform rezultatelor numeroaselor studii, până în 2020 combustibilii fosili pot satisface doar parțial nevoile de energie globală. Restul cererii de energie poate fi satisfăcută prin alte surse de energie - netradiționale și regenerabile.

Sursele regenerabile de energie sunt surse bazate pe fluxurile de energie existente în mod constant sau care apar periodic în mediu. Energia regenerabilă nu este o consecință activități cu scop persoană, iar aceasta este trăsătura sa distinctivă.

Sursele de energie neregenerabile sunt rezerve naturale de substanțe și materiale care pot fi folosite de oameni pentru a produce energie. Exemplele includ combustibilul nuclear, cărbunele, petrolul și gazul. Energia surselor neregenerabile, spre deosebire de cele regenerabile, este în natură într-o stare legată și este eliberată ca urmare a unor acțiuni umane intenționate.

În conformitate cu Rezoluția nr. 33/148 a Adunării Generale a ONU (1978), sursele de energie netradițională și regenerabilă includ: solar, eolian, geotermal, valurile marii, energia mareelor ​​și oceanelor, energie din biomasă, lemn, cărbune, turbă, animale de tracțiune, șisturi, nisipuri bituminoase și hidroenergie din râurile mari și mici.

Principalul tip de energie inepuizabilă „liberă” este considerat pe bună dreptate Soare . În fiecare secundă emite energie de mii de miliarde de ori mai mare decât o explozie nucleară de 1 kg de uraniu (U2351).

Cel mai simplu mod de a folosi energia solară sunt colectoarele solare, care includ un absorbant (metal înnegrit, cel mai adesea tablă de aluminiu cu tuburi prin care curge lichidul de răcire). Colectorii sunt instalați staționari pe acoperișurile caselor la un unghi față de orizont egal cu latitudinea zonei sau montați în acoperiș. În funcție de condițiile de izolație din colectoare, lichidul de răcire se încălzește cu 40-50° mai mult decât temperatura ambiantă. Astfel de sisteme sunt utilizate în locuințe individuale, acoperind aproape complet nevoia populației apa fierbinte; în raion instalatii de incalzire, precum si pentru obtinerea energiei termice tehnologice in industrie. Colectoarele solare sunt produse în multe orașe din Rusia, iar costul lor este destul de accesibil.

Electricitatea din fluxul luminos poate fi produsă în două moduri: prin conversie directăîn instalații fotovoltaice, sau prin încălzirea lichidului de răcire, care produce lucru într-unul sau altul ciclu termodinamic. Conversia fotovoltaică directă a radiației solare în energie electrică este utilizată în domeniul fotovoltaic sau stații solare, care funcționează în paralel cu rețeaua, precum și ca parte a instalațiilor hibride pentru sisteme autonome („ecocase”, etc.). Producția combinată de energie electrică și termică este, de asemenea, posibilă. În viitor, este de așteptat să fie dată energie solară mare importanță datorită respectării mediului înconjurător în comparație cu majoritatea celorlalte surse de energie. În timp, acest lucru va avea ca rezultat o eficiență relativă, dar deocamdată investițiile de capital specifice în instalațiile fotovoltaice le depășesc de cinci sau mai multe ori pe cele tradiționale.

Viteza si directia vânt se schimbă uneori foarte rapid și imprevizibil, ceea ce îl face mai puțin „fiabil” decât Soarele. Astfel, apar două probleme care trebuie rezolvate pentru a utiliza pe deplin energia eoliană. În primul rând, aceasta este capacitatea de a „prinde” energia cinetică a vântului dintr-o zonă maximă. În al doilea rând, este și mai important să se obțină uniformitatea și constanța fluxului vântului. A doua problemă este încă greu de rezolvat. Poate că una dintre soluții va fi introducerea unei noi tehnologii pentru crearea și utilizarea fluxurilor de vortex artificiale.

Cel mai comun tip de turbină eoliană este o turbină de tip aripă cu un arbore orizontal și un număr de pale de la 1 la 3 în poziție fixă, cu o ușoară ajustare a unghiului de înclinare. Turbina, multiplicatorul și generatorul electric sunt adăpostite într-o gondolă montată în partea de sus a catargului. Ultimele modele de turbine eoliene folosesc generatoare asincrone de putere variabila, iar sarcina conditionarii energiei generate este realizata de electronica. Răspândirea turbinelor eoliene cu rotor se explică prin viteza de rotație a acestora, capacitatea de a se conecta direct la un generator de curent electric fără un multiplicator și rata mare de utilizare a energiei eoliene.

Un alt tip popular de turbină eoliană este turbina eoliană rotativă. Sunt cu viteză mică, iar acest lucru permite utilizarea unor circuite electrice simple, de exemplu, cu un generator asincron, fără riscul unui accident într-o rafală puternică de vânt. Încetemea propune o cerință limitativă - utilizarea unui generator multipolar care funcționează la viteze mici. Astfel de generatoare nu sunt răspândite, iar utilizarea multiplicatorilor este ineficientă din cauza eficienței scăzute a acestora din urmă. Turbina eoliană cu pale rotative este cea mai ușor de operat. Designul său asigură un cuplu maxim la pornirea turbinei eoliene și autoreglarea automată a vitezei maxime de rotație în timpul funcționării. Un avantaj și mai important al designului caruselului a fost capacitatea sa de a monitoriza „unde bate vântul” fără trucuri suplimentare, ceea ce este foarte important pentru curgerile de suprafață.

Potențialul economic centrale hidroelectrice mici și mini constituie aproximativ 10% din potenţialul economic total. Dar acest potențial este folosit cu mai puțin de 1%. Procesul de restaurare distrus și de construire a unor noi mici și minicentrale hidroelectrice începe acum. Cu toate acestea, centralele hidroelectrice mici, construite prin blocarea completă a albiilor râurilor cu baraje, prezintă toate dezavantajele giganților noștri energetici (HPP) și, strict vorbind, cu greu pot fi clasificate drept prietenoase cu mediul. specie pură energie.

Microhidrocentrale fără baraj pentru râuri, pârâuri și chiar pâraie există de mult timp. Centrală hidroelectrică fără baraj cu o capacitate de 0,5 kW. Complet cu o baterie, va furniza energie unei ferme țărănești sau unei expediții geologice, unei pășuni îndepărtate sau unui mic atelier. O unitate rotativă cu diametrul de 300 mm și cântărind doar 60 kg este scoasă pe repezi, scufundată pe „schiul” de jos și asigurată cu cabluri de pe ambele maluri. Minicentrala hidroelectrică fără dam, care s-a dovedit cu succes pe râurile din Munții Altai, a fost îmbunătățită la nivelul unui prototip.

Energia valurilor . În structura resurselor de energie regenerabilă, valurile oceanelor sunt un purtător de energie foarte promițător. Experții spun că este deja posibil să se genereze energie electrică cu o productivitate de până la 10 miliarde kW folosind energia valurilor oceanului. Aceasta este doar o mică parte din puterea totală a valurilor mărilor și oceanelor Pământului. În același timp, este mai mare decât puterea tuturor centralelor electrice care funcționează pe pământ în 1990. Cel mai avansat proiect este „Nodding Duck”, propus de designerul S. Salter (Universitatea din Edinburgh, Scoția). Plutitoarele, legănate de valuri, furnizează energie care costă doar 2,6 pence pe 1 kWh, ceea ce este doar marginal mai mare decât costul energiei electrice generate de cele mai recente centrale electrice pe gaz (în Marea Britanie este de 2,5 pence) și semnificativ mai mic decât acea centrală nucleară (aproximativ 4,5 pence la 1 kW/h).

Energia valurilor este foarte posibil să „îmblânzi” centralele hidroelectrice mareoelectrice, care demonstrează indicatori economici destul de buni, dar resursele lor sunt limitate - specific conditii naturale- intrare îngustă în golf etc. Energia mareelor ​​totale este estimată la 0,09 * 1015 kWh pe an.

Energie geotermală , strict vorbind, nu este regenerabilă, întrucât nu vorbim despre folosirea unui flux constant de căldură care vine din subsol spre suprafață (în medie 0,03 W/m2), ci despre utilizarea căldurii stocate în medii lichide sau solide situate la anumite adâncimi. . Rezervele mondiale de energie geotermală sunt: ​​pentru producerea de energie electrică - 22.400 TWh/an, pentru utilizare directă - peste 140 TJ/an de căldură. Centralele geotermale existente (centrale geotermale) sunt sisteme cu un singur circuit în care aburul geotermal operează direct într-o turbină cu abur sau sisteme cu dublu circuit cu un fluid de lucru cu punct de fierbere scăzut în circuitul secundar.

Biomasă reprezintă o clasă foarte largă de resurse energetice. A ei utilizarea energiei posibil prin ardere, gazeificare (generatoare termochimice de gaze care procesează deșeurile organice solide în combustibil gazos), piroliză și prelucrarea biochimică a digestiei anaerobe a deșeurilor lichide pentru a produce alcooli sau biogaz. Fiecare dintre aceste procese are propriul său scop și scop.

Utilizarea necomercială a biomasei (cu alte cuvinte, arderea lemnului) provoacă daune mari mediului. Problemele defrișării și deșertificării din Africa sunt binecunoscute, distrugerea pădurilor tropicale în America de Sud. Pe de altă parte, utilizarea lemnului din plantațiile energetice este un exemplu de obținere a energiei din materii prime organice cu emisii nete de dioxid de carbon zero.

Detalii Publicat 21.07.2015 19:21

RegenerabileEste obișnuit să se numească acele resurse ale planetei care pot fi restaurate în mod natural. De exemplu: vânt, soare, maree, căldură geotermală. Este de remarcat faptul că aceste surse sunt numite regenerabile, pe baza dimensiunii timpului uman. La urma urmei, chiar și soarele va înceta să mai strălucească într-o zi, dar acest lucru se va întâmpla abia după câteva miliarde de ani.

Astăzi există deja peste 20 de țări, ponderea surselor de energie regenerabilă în bilanțul energetic total al cărora depășește 20%. Printre acestea: Islanda, Norvegia, Scoția, Danemarca, Germania și altele. Există, de asemenea.

Electricitatea din surse regenerabile poate fi utilizată atât la scară industrială în toată țara, cât și în regiunile rurale individuale. Secretarul general al ONU, Ban Ki-moon, a declarat că surse regenerabile de energie ajuta țările sărace din întreaga lume să devină prospere.

Principalele surse regenerabile ale planetei includ:

• Râuri și oceane
• Vânt
• Soare
• Izvoare geotermale
• Biomasă

Energia apei

Sectorul energetic care transformă energia apei în energie electrică se numește hidroenergie.

Există mai multe tipuri de surse de energie pentru apă:

Energia râurilor
Energia valurilor
Energia valurilor

Turbinele eoliene sunt instalate și în ocean, unde energia eoliană este de obicei mai mare din cauza lipsei obstacolelor.

Turbine eoliene pe uscat

Energie solara

Energia solară poate fi transformată direct în energie electrică folosind panouri solare. Sau folosit pentru a încălzi apa, aburul rezultat antrenează turbinele.Lumina soarelui poate cădea direct pe panourile solare sau poate fi pre-concentrată folosind lentile.

Concentrat centrala solara(CSP)

Centrală solară fotovoltaică
Energia soarelui poate fi folosită pentru fotosinteza artificială. Acesta este momentul în care, ca urmare a acțiunii soarelui, apa se împarte în oxigen și hidrogen.
Pe acest moment Cel mai mare obstacol în calea dezvoltării energiei solare rămâne preț mare la panouri solare. Oamenii de știință continuă să caute noi materiale care pot reduce prețurile panourilor solare.

Energie geotermală

Pământul nostru este o sursă imensă de energie termică. Această energie vine din miez și este, de asemenea, rezultatul descompunerii materiei organice.

Apa încălzită în adâncurile pământului poate fi folosită pentru încălzirea locuințelor sau transformată în energie electrică. Citiți cum să obțineți energie electrică din surse geotermale

Omenirea a învățat de mult să producă energie regenerabilă (regenerativă) folosind puterea râurilor. Dar până la sfârșitul secolului al XX-lea, din cauza crizei energetice, a scăderii rapide a rezervelor de gaze și a deteriorării mediului, a apărut problema utilizării altor surse în mediu. Datorită dezvoltării oamenilor de știință, a devenit posibilă extragerea energiei din soare, vânt, maree și apele geotermale.

Interesant! La nivel global, 18% din energie provine din surse regenerabile, din care lemnul reprezintă 13%.

Potrivit datelor furnizate revistei Forbes Agentie internationala Potrivit energiei regenerabile IRENA, până în 2015 ponderea energiei produse în acest mod în lume era de aproximativ 60%. În viitor, până în 2030, sursele de energie regenerabilă vor deveni lideri în producția de energie electrică, împingând utilizarea cărbunelui pe locul doi.

Energia hidroelectrică a fost produsă de foarte mult timp, dar noi tipuri de surse regenerabile de energie, cum ar fi vântul, apa geotermală, soarele și mareele, au început să fie utilizate abia recent - aproximativ 30-40 de ani. În 2014, ponderea hidroenergiei a fost de 16,4%, a energiei solare și eoliene – 6,3%, iar în viitor, până în 2030, aceste cote ar putea deveni egale.

În țările europene și SUA, creșterea anuală a producției de energie din vânt este de aproximativ 30% (196.600 MW). În Germania, Spania și SUA, metoda fotovoltaică este utilizată pe scară largă. Uzina geotermală California Geyser produce 750 MW anual.

Interesant! Centralele eoliene daneze au furnizat 42% din energie în 2015, iar în viitor, până în 2050, este planificat să ajungă la proiectare 100% producție de „energie verde” și să abandoneze complet resursele fosile.

Exemple de surse regenerabile de energie

Utilizarea surselor de energie regenerabilă va ajuta la rezolvarea problemelor energetice în zonele cu condiții de mediu precare. Furnizați energie electrică în zonele îndepărtate și greu accesibile fără a utiliza liniile electrice. Astfel de instalații vor face posibilă descentralizarea aprovizionării cu energie în zonele în care livrarea de combustibil nu este viabilă din punct de vedere economic. Majoritatea proiectelor în curs de dezvoltare se referă la surse de energie autonome care funcționează pe materii prime, cum ar fi sursele de energie regenerabilă netradițională obținute din biomasă, turbă, deșeuri animale și umane și deșeuri menajere.

AES au fost dezvoltate activ în SUA, Canada, Noua Zeelandă și Africa de Sud. Astfel de surse de energie folosit de consumatorii chinezi, indieni, germani, italieni și scandinavi. În Rusia, această industrie nu a atins încă nivelul industrial, astfel încât utilizarea energiei regenerative este foarte scăzută.

Planeta poate folosi mai mult decât surse regenerabile de energie furnizate de resursele naturale. Tehnologii pentru producerea energiei termonucleare și a hidrogenului sunt în curs de dezvoltare. Potrivit unor studii recente, rezervele lunare ale izotopului de heliu-3 sunt enorme, așa că sunt acum în curs de pregătire pentru a livra acest combustibil în formă lichefiată. Conform calculelor academicianului rus E. Alimov (RAS), două navete sunt suficiente pentru a furniza energie electrică întregii planete pentru un an întreg.

Surse regenerabile de energie în Rusia

Spre deosebire de comunitatea mondială, unde „energia verde” a fost folosită cu succes de mult timp, în Rusia au abordat această problemă destul de recent. Și, dacă hidroenergia a furnizat de multă vreme orașele și orașele cu energie electrică, atunci surse regenerative au fost considerate nepromițătoare. Cu toate acestea, după anul 2000, din cauza deteriorării situației mediului, reducerea resurselor naturale și altele nu mai puțin factori importanți, a devenit evident că era necesar să se dezvolte surse alternative, producând energie.

Cea mai promițătoare direcție este dezvoltarea instalațiilor care transformă direct radiația solară în energie electrică. Folosesc baterii foto pe bază de monocristale, policristale și siliciu amorf. Electricitatea este generată chiar și în lumina difuză a soarelui. Puterea poate fi reglată prin eliminarea sau adăugarea modulelor. Practic nu consumă energie, sunt automatizate, fiabile, sigure și pot fi reparate.

Pentru dezvoltarea surselor de energie regenerabilă în Daghestan, regiunea Rostov, regiunile Stavropol și Krasnodar, au fost instalate și funcționează colectoare solare, oferind consumatorilor energie autonomă.

Interesant! 1 m2 colector solar economisește până la 150 kg de combustibil standard pe an.

În Rusia, generarea de energie electrică pe baza energiei eoliene produce până la 20.000 MW. Utilizarea unor astfel de instalații cu o viteză medie a vântului de 6 m/s și o putere de 1 MW economisește 1000 de tone de combustibil standard pe an. Pe baza datelor științifice, dezvoltarea este acum în curs și pusă în funcțiune complexe energetice. Cu toate acestea, utilizarea surselor de energie regenerabilă, cum ar fi vântul, este dificilă în Rusia. Conform unei legi adoptate în 2008, turbinele eoliene trebuie să folosească fundații foarte solide, iar drumurile care duc la construcție trebuie să fie bine asfaltate. De exemplu, în țările europene și SUA se folosește un grund.

Interesant! Dacă sunt utilizate instalații în regiunea Tyumen, Magadan, Kamchatka și Sakhalin, atunci se pot colecta 2,5-3,5 milioane kWh de la 1 kilometru pătrat. Acesta este un consum de energie de 200 de ori mai mare în acest moment.

Până în prezent, au fost construite și funcționează centrale geotermale în Kamchatka și Insulele Kurile. Trei module ale GeoTPP Verkhne-Mutnovskaya (Kamchatka) produc 12 MW, construcția GeoTPP Mutnovskaya pentru 4 unități, care va produce 100 MW, este în curs de finalizare. În viitor, este posibil să se utilizeze apă geotermală în această zonă pentru a genera 1000 MW, plus apa separată și condensul pot încălzi clădirile.

Există 56 de zăcăminte deja explorate în țară, în care puțurile pot produce peste 300 de mii de metri cubi de apă geotermală pe zi.

Perspective pentru dezvoltarea energiei mareice

În 1968, pe Peninsula Kola a funcționat prima centrală experimentală maremotrică din lume, cu o putere de 450 kW/h. Pe baza lucrărilor acestui proiect, s-a decis continuarea dezvoltării centralelor mareomotrice în Rusia ca surse de energie regenerabilă promițătoare pe coasta oceanelor Pacific și Arctic. Construcția TPP-ului Tugurskaya a început pe teritoriul Khabarovsk, a cărei capacitate de proiectare va fi de 6,8 milioane kW. TPP Mezenskaya este construit în Marea Albă cu o capacitate de proiectare de 18,2 milioane kW. Astfel de instalații sunt acum dezvoltate și instalate pentru consumatorii chinezi, coreeni și indieni. Echipamentele alternative pentru energia mareelor ​​sunt prezentate și în prima imagine a acestui articol.

Sub expresia „energie regenerabilă” sau regenerativă, adică „ energie verde”, implică energia surselor, inepuizabilă după standardele umane. În mediu este reprezentat în gamă largă– solar, eolian, apă, inclusiv valurile și curenții mării, forțele mareelor ​​oceanice, biomasă, căldură geotermală.

Resurse naturale regenerabile în viața umană

În ultimii ani, energia alternativă a câștigat o dezvoltare pe scară largă. Este reprezentat de o mare varietate de tipuri de surse regenerabile de energie, care se reînnoiesc constant.

Termenul „surse regenerabile de energie” se referă la anumite forme de energie produsă în conditii naturale, datorită proceselor naturale care au loc pe suprafața Pământului.

În mod convențional, acestea sunt împărțite în clase - regenerabile și neregenerabile:

• Prima clasă include surse care au surse inepuizabile de energie conform standardelor umane. Ele sunt în mod constant umplute în mod natural pe măsură ce planeta trece printr-un anumit ciclu;
• a doua clasă este reprezentată de resursele naturale neregenerabile, care includ gaz, petrol, cărbune și uraniu. Ele se referă la resursele energetice care sunt reduse în timp fără a fi reînnoite la dimensiunile lor anterioare.

Energia regenerabilă este furnizată de resurse care includ lumina soarelui, fluxul de apă, mareele și căldura geotermală. Reînnoirea lor este facilitată de ciclul apei în natură, ciclicitatea acesteia este determinată de perioada anului. Fenomenul promovează reînnoirea constantă a energiei în mod natural.

SRE este împărțită în grupuri - surse tradiționale și netradiționale

Primul grup include:

• energia hidraulică a apei, care este transformată în energie electrică. Fiecare centrala electrica o produce prin actiunea echipamentelor hidraulice instalate pe ea;
• energie din biomasă obținută prin arderea cărbunelui, lemnului de foc și turbei. Este utilizat în principal pentru a genera căldură furnizată sistemului de încălzire al clădirilor rezidențiale și nerezidențiale;
• energia geotermală, care este rezultatul degradării naturale și al absorbției energiei solare de către mineralele situate în intestinele pământului. În esență, soarele este o sursă inepuizabilă de energie. Radiația sa termică este transformată în energie electrică folosind fotocelule și motoare termice.

Al doilea grup constă din energia care există în natura din jurul oamenilor:

• însorit;
• vânt;
• valuri și curenți marini;
• mareele oceanice;
• biocombustibili;
• termică de grad scăzut.

Principiul utilizării energiei regenerabile este extragerea acesteia din procesele geologice care au loc constant în mediu. Este furnizat consumatorului care îl folosește pentru a rezolva probleme tehniceși să vă satisfacă nevoile.

Caracteristicile individuale RES

Multe surse de energie netradițională și regenerabilă pot fi instalate cu ușurință în clădirile rezidențiale. Unele dintre tipurile sale pot fi utilizate în cazuri severe și industria ușoară, așezându-se clădiri industriale. Acestea includ resurse regenerabile oferite oamenilor de natura însăși.

Energia din biomasă, care este unul dintre tipurile de „energie verde”, a câștigat cea mai mare popularitate. Permite utilizarea rațională a resurselor naturale ale planetei. Resursele sunt deșeuri din industria prelucrării lemnului și hârtiei, din sectoarele agricole, inclusiv deșeuri menajere și de construcții, din care se produce în mod natural metanul.

Masele de aer ale atmosferei sunt un fel de eterne sursă inepuizabilă deoarece au o energie cinetică enormă. Se deplasează sub influența activității geologice ale vântului. Puterea sa este transformată în energie electrică cu ajutorul turbinelor eoliene. În ciuda costului lor destul de ridicat, ele sunt folosite cu succes în zone cu peisaje calme.

O altă sursă eternă de energie este Soarele. Energia solară este una dintre domeniile surselor de energie regenerabilă, bazată pe utilizarea directă a radiației solare pentru a produce energie. Este o sursă gratuită care este regenerabilă. În plus, este clasificată drept „energie curată”, care nu produce deșeuri dăunătoare. Dar instalațiile solare sunt aplicabile doar la acele latitudini ale planetei unde există suficientă lumină solară pentru a genera energie electrică.

Fluxul de apă este o sursă inepuizabilă cu energie potențială și cinetică. În timpul funcționării, acesta este transformat în curent electric. Un exemplu izbitor de utilizare a energiei hidraulice a râurilor și a apei este construcția de centrale hidroelectrice mici și micro, precum și de hidrocentrale mari cu capacități mari.

Centralele hidroelectrice mici și micro-hidroelectrice au câștigat popularitate în multe țări, folosind energia surselor regenerabile ale cursurilor de apă mici pentru a genera curent electric. De remarcat că în ultimii ani construcția marilor hidrocentrale a fost redusă la minimum.

„Energia verde” este reprezentată de energia fluxului și refluxului mareelor ​​oceanice, valurilor și curenților mării. Pentru utilizarea lor, stațiile de maree sunt construite pe țărmurile mărilor și oceanelor. Ele convertesc energia cinetică a rotației Pământului, care ia naștere din cauza forțelor gravitaționale ale Lunii și Soarelui, care modifică nivelul apei de două ori pe zi.

Avantajele și dezavantajele surselor regenerabile de energie

Principalul avantaj este că resursele regenerabile sunt o sursă ieftină de energie. Aceasta este o sursă inepuizabilă de energie, care este furnizată în cantități nelimitate în mediu, nefiind o consecință a activității umane deliberate.

Ar trebui notat că sursele regenerabile de energie au un dezavantaj. Constă într-un grad scăzut de concentrare, astfel încât energia rezultată nu poate fi transferată pe distanțe lungi. De regulă, SRE ar trebui să fie utilizate în apropierea consumatorului.

Energia regenerabilă a viitorului

Oamenii de știință din întreaga lume dezvoltă în continuare tehnologia combustibilului cu hidrogen, care eliberează energie prin fuziunea atomilor de hidrogen într-un atom de heliu. În viitor, aceștia intenționează să obțină resurse regenerabile nu numai folosind structuri terestre, ci și sateliți Pământeni pentru a utiliza energia cosmică situată în găurile negre.

Principalele premise pentru dezvoltarea surselor de energie regenerabilă în Federația Rusă:

• asigurarea securității energetice a țării;
• conservarea mediului, care va asigura siguranța mediului;
• atingerea unui nou nivel pe piața globală a energiei regenerabile, așa cum este indicat în planul strategic general de dezvoltare al statului;
• implementarea măsurilor care ajută la conservarea propriilor resurse regenerabile pentru generațiile viitoare;
• creşterea consumului de materii prime folosite drept combustibil.

În viitor, utilizarea surselor de energie regenerabilă va permite umanității să umple deficitul de combustibil, să reducă costul de producție a combustibilului, căldurii și ulei de motor. În plus, utilizarea lor curăță atmosfera, ceea ce va contribui, fără îndoială, la îmbunătățirea situației de mediu a planetei.

În concluzie, trebuie menționat că sursele de energie regenerabilă au un avantaj indubitabil. Constă în inepuizabilitatea lor și puritatea mediului. O persoană le poate folosi fără nicio teamă pentru că nu le încalcă echilibru energetic planete. În plus, resursele regenerabile se găsesc peste tot în jurul său.