Сведения об использовании вторичных энергетических ресурсов, альтернативных (местных) топлив и возобновляемых источников энергии

Видео:Раздел 2. Факторы стимулирующие использование возобновляемых источников энергииСкачать

Про возобновляемые и невозобновляемые источники энергии

Энергетические ресурсы можно разделить на две категории: возобновляемые и невозобновляемые источники энергии.

Невозобновляемые ресурсы

К невозобновляемым источникам энергии относятся ископаемые виды топлива, которые включают уголь, нефть и природный газ, потому что потребовались миллионы лет для их формирования. После того, как ископаемые виды топлива используют они безвозвратно будут потеряны.

Многие электростанции используют ископаемое топливо. Ископаемое топливо сгорает с выделением тепла, которое используется для производства пара. Пар затем используется, чтобы провернуть лопасти турбины соединенные с генератором, вырабатывающем электроэнергию.

Некоторые электростанции работают на атомной энергии которая представляет невозобновляемые источники энергии.

Атомные электростанции полагаются на уран: тип металла, который добывают из земли и специально обработанный. Тепло, выделяющееся от расщепления атомов урана используется для преобразования воды в пар, который также вращает турбины.

Возобновляемые энергетические ресурсы

Возобновляемые источники энергии включают использование древесины, ветра, солнца, геотермальную мощность, биомассу и воду, хранящуюся на плотинах, озерах и водохранилищах. Электрический ток может быть получен с использованием нескольких видов энергетических ресурсов.

К возобновляемым источникам относится то, что можно использовать снова, потому что может быть создано заново довольно быстро.

Ресурсы ветра могут производить электричество в тех регионах, где дуют устойчивые ветры. Гигантские ветряные турбины захватывают энергию ветра и используют её для генераторов.

Биомасса является материалом, который сформирован из живых организмов, таких как древесина или сельскохозяйственные отходы. Биомасса может быть сожжена для производства электроэнергии или быть преобразована в газ используемый в качестве топлива.

Геотермальная энергия привлекает горячую воду или пар из глубины или под поверхностью земли для производства электроэнергии.

Гидроэлектростанции применяют энергию падающей воды, чтобы вращать генератор турбины.

Солнечная энергия может также использоваться для производства электроэнергии. Солнечные батареи преобразуют лучистую энергию солнца в электрическую.

Некоторые калькуляторы и портативные радиоприемники питаются от солнечных батарей. Панели солнечных батарей или модули, расположенные на крыше могут поставлять электроэнергию в здание.

Большая часть электроэнергии производится на разного типа электростанциях.

Использование возобновляемых и неисчерпаемых источников энергии

Ископаемые и ядерные виды топлива не возобновляемые, потому что эти виды топлива были созданы миллионы лет назад. Между тем, древесина, этанол, биодизель, сельскохозяйственные отходы и метан от коров считаются возобновляемыми, несмотря на то, что использование этих видов топлива генерирует большое количество двуокиси углерода.

Некоторые из них, как древесина, производят опасные в воздухе макрочастицы. Разница заключается, что возобновляемые источники энергии топлива вырабатываются из растений, которые росли сравнительно недавно. Сторонники утверждают, что новые растения для следующего цикла топлива используют двуокись углерода от первого цикла выбросов.

На практике этот аргумент не всегда справедлив по разным причинам. В некоторых регионах поглощение углерода происходит в тропических лесах удаленно от места производства биотоплива где увеличивается двуокись углерода, которая не будет скомпенсирована.

Кроме того биотопливо обрабатывается и транспортируется с помощью формы энергии, которая по-прежнему во многом использует ископаемые виды. Кроме того использование пищевых растений для топлива увеличивает цены на продовольствие.

https://www.youtube.com/watch?v=_JKq2S2UFu4

Некоторые возобновляемые виды топлива имеют замкнутый цикл производства. Некоторые отрасли как сельское хозяйство поддерживают производство метана из биологических источников.

Конечно возобновляемые источники топлива, как энергетические ресурсы ветра, солнца, геотермальная и океана не полагаются на сельское хозяйство.

Природные топливно энергетические ресурсы

Энергетические природные  ресурсы, которые не производят значительного парникового эффекта во время генерации включают геотермальную, ветроэнергетику, силу океана, ядерную, гидроэлектроэнергию и солнечную.

Ресурсы океана, ветра и солнечная фотоэлектрическая являются источниками с «нулевой эмиссией», но требуют нефтяное топливо в связи с энергоемкостью при изготовлении, а ядерная энергетика производит ядерные отходы.

Если сокращение выбросов парниковых газов является одной из национальных целей, важно получить всю картину включая побочные продукты. Все возобновляемые источники энергии в части выбросов вредных веществ не являются равными.

Все ресурсы имеют влияние на растения и животный мир. Хотя они не выделяют углерод или токсичные выбросы, приливная энергия и ГЭС может помешать движению рыбы и других водных обитателей. Тепловые электростанции океана могут нарушить распределение температуры в воде, что может иметь пагубные последствия для водной жизни.

Солнечная и ветровая энергия требует больших площадей земли, которые могут нарушить дикую природу. Ветряные мельницы убивают птиц и летучих мышей. Солнечная тепловая станция использует воду для турбин, и это может быть проблемой, если солнечная электростанция находится в пустыне. Солнечные фотоэлектрические станции используют неприятные химикаты для производства солнечных батарей.

Тем не менее ископаемые виды топлива, вероятно, по любым меркам, гораздо более экологически вредные. Все они добавляют больше двуокиси углерода в атмосферу, способствуют выбросам парниковых газов:

• Уголь является наиболее известный источник. Он добавляет твердые частицы, оксиды серы, оксиды азота, ртути, загрязняют воду и способствуют кислотным дождям. Угольные шахты разрушительны для человека, источников воды и природной среды.
• Сжигание природного газа значительно чище, чем уголь, и если сжигается в электростанциях комбинированного цикла природный газ, то производит меньше двуокиси углерода, чем уголь. Однако новая технология получения сланцевого газа считается основной причиной загрязнения подземных вод.
• Нефть также выделяет углекислый газа, когда используется, и он приходит с частицами. Каждый год происходят бесчисленные нефтяные пожары, разливы нефти и буровые аварии.

Но  если источник энергии возобновляемый, это не значит, что производится мало выбросов парниковых газов. Этот тип может быть токсичным, опасным или экологически катастрофическим.

Видео:Чистый источник энергии который может превзойти солнце и ветерСкачать

Приказ Министерства энергетики РФ от 30 июня 2014 г. N 401

* Сведения об использовании электрической энергии указываются только по электрическому транспорту.

рекомендуемый образец 2.8

Сведения об использовании вторичных энергетических ресурсов

Таблица 1

______________________________

* Не заполняется

Сведения об использовании альтернативных (местных) топлив и возобновляемых источников энергии

Таблица 2

______________________________

* Не заполняется

https://www.youtube.com/watch?v=ZVbnDZ_hZBU

рекомендуемый образец 2.9

Сведения о системах освещения и показатели энергетической эффективности использования электрической энергии на цели наружного освещения площадок предприятий, населенных пунктов и автомобильных дорог вне населенных пунктов*

______________________________

* Сведения указываются в том случае, если осуществляется обслуживание систем наружного освещения магистральных дороги, улиц общегородского значения, тротуаров, пешеходных переходов, проездов, детских площадок и иных типов освещаемой поверхности;

** Магистральные дороги, улицы общегородского значения, тротуары, пешеходные переходы, проезды, детские площадки и иные типы освещаемой поверхности.

рекомендуемый образец 2.10

Краткая характеристика зданий (строений, сооружений)

рекомендуемый образец 2.11

Сведения о программе энергосбережения, повышения энергетической эффективности и выполненных энергоресурсосберегающих мероприятиях

1. Наличие программы энергосбережения и повышения энергетической эффективности:_____________________

(да, нет)

2. Наименование программы энергосбережения и повышения энергетической эффективности:________________

3. Дата утверждения: «____»______________20_____г.

4. Сведения о достижении утвержденных целевых показателей энергетической эффективности______________

(достигнуты,

не достигнуты)

Оценка соответствия фактических значений расчетно-нормативным по каждому показателю энергетической эффективности, указанному в программе энергосбережения и повышения энергетической эффективности*

Таблица 1

1 т у. т. = 29,31 ГДж

______________________________

* Таблица 1 заполняется при наличии программы энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

Сведения о выполненных энергоресурсосберегающих мероприятиях по годам за пять лет, предшествующих году представления информации, обеспечивших снижение потребления энергетических ресурсов и воды

Таблица 2

1 т у. т. = 29,31 ГДж

______________________________

* Кроме моторного топлива (подпункт 1.9);

** Не заполняется;

*** Кроме подпунктов 1.9.1 — 1.9.4.

рекомендуемый образец 2.12

Сведения о линиях передачи (транспортировки) энергетических ресурсов*

______________________________

* Кроме электрической энергии.

Видео:Лекция 1.5 | Возобновляемые источники энергии | Ирина Кирпичникова | ЛекториумСкачать

Как альтернативные источники энергии помогают получать тепло и электричество

Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.

В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.

Что такое альтернативная энергия?

Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).

Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые вырабатываются естественным образом. Такая энергия ещё называется регенеративной или «зелёной».

Невозобновляемые источники – это нефть, природный газ и уголь. Им ищут замену, потому что они могут закончиться. Ещё их использование связано с выбросом углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.

Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика – это методы, которые отдают энергию более экологичным способом и приносят меньше вреда. Она нужна не только для промышленных целей, но и в простых домах для отопления, горячей воды, освещения, работы электроники.

Ресурсы возобновляемой энергии

• Солнечный свет
• Водные потоки
• Ветер
• Приливы
• Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
• Геотермальная теплота (недра Земли)

1. Солнечная энергия

Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.

Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно. Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» и вовремя утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк). Для высокой выработки необходимы огромные площади.

https://www.youtube.com/watch?v=YYfrj3g50Co

Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции. В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.

Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop.

Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).

Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. К началу 2016 года мощность всех ветрогенераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергетики.

Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.

3. Гидроэнергия

Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.

Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.

4. Волновая энергетика

Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три. Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.

Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.

Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.

5. Энергия приливов и отливов

Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.

Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.

6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)

Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.

Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.

7. Энергия жидкостной диффузии

Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.

Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.

8. Геотермальная энергия

Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).

Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.

Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.

https://www.youtube.com/watch?v=XbFiVZgxYFo

Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.

9. Биотопливо

Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.

• Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.

• Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).

• Третье поколение – биотопливо из водорослей.

Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.

Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.

Плюсы и минусы альтернативной энергии

перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.

Преимущества:

• Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.

• Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.

• Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.

Недостатки и проблемы:

• Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически. Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.

• Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.

• Низкий КПД и маленькая мощность установок (кроме ГЭС). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.

• Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.

Возобновляемая энергия в мире

Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.

Германия

40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники. Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.

Исландия

У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.

Швеция

После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.

Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.

Ещё Швеция активно использует энергию от переработки мусора и даже планирует его закупать у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.

Китай

В Китае самая мощная ГЭС в мире – «Три ущелья». По состоянию на 2018 год – это крупнейшее по массе сооружение. Её сплошная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. За 2014 станция произвела рекордные для мира 98,8 млрд кВт⋅ч.

Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.

Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.

Альтернативная энергия в России

Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.

Солнечная энергия

Используется и в промышленных масштабах, и у местного населения как резервный или основной источник тепла и электричества. Мощность всех солнечных установок – 400 МВт, из них самые крупные в Самарской, Астраханской, Оренбургской областях и Крыму. Самая мощная СЭС – «Владиславовка» (Крым). Ещё разрабатываются проекты для Сибири и Дальнего Востока.

Ветровая энергетика

Ветровая возобновляемая энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Общая мощность ветровых генераторов в нашей стране – 183,9 МВт (0,08 % от всей энергосистемы). Больше всего установок – в Крыму, а мощнейшая находится в Адыгее – «Адыгейская ВЭС».

Гидроэнергетика

Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. В заливе Кислая губа в Мурманской области с 1968 года есть приливная электростанция – «Кислогубская ПЭС». Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».

Геотермальная энергетика

За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.

Биотопливо

Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.

https://www.youtube.com/watch?v=kRca7Nv5AeI

Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.

Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии

Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.

First Solar Inc

Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.

Vestas Wind Systems A/S

Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.

Atlantica Yield PLC

Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.

ABB Ltd. Asea Brown Boveri

Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.

Читайте: Персональный мир и полная автоматизация. Что такое четвёртая промышленная революция?

Видео:Лекция В.Бесселя «Альтернативные источники энергии: экономическая реальность или мечта будущего»Скачать

Возобновляемые источники энергии: что это такое, их виды и способы использования

Возобновляемая энергия – та, что добывается из пополняемых или неисчерпаемых источников.

За счет циклического характера процессов, протекающих в природе, некоторые источники пополняются при прохождении полного цикла, что позволяет использовать их регулярно в энергетической отрасли.

Другие вовсе неисчерпаемы, что положительно влияет на их доступность в глобальном масштабе.

Какие бывают источники энергии

Источники делятся на два основных вида:

• невозобновляемые;
• возобновляемые.

Первые включают ископаемые виды топлива, которые при добыче и израсходовании не восполняются природой. На данный момент они составляют ¾ от общего объема выработки и потребления энергии. Среди них нефть, газ, уголь.

Для возобновляемых обычно используется аббревиатура ВИЭ.

Для них характерно воспроизведение за счет естественных природных процессов, образуемых за счет действия следующих явлений: свечение солнца, круговорот воды, сила гравитации, ветер.

Отличие от альтернативных источников

Альтернативные источники включают возобновляемые и другие неископаемые виды энергии: водород, энергия расщепления.

Назначение альтернативных источников – поиск новых способов получения энергии, способных заменить традиционные виды.

Разработка новых методов выработки ведется с целью получения более выгодных при эксплуатации и менее вредных для экологии. Возобновляемые отвечают обоим требованиям.

Подробная классификация и виды ВИЭ

Нетрадиционные источники энергии группируются по двум признакам:

Первая классификация используется редко из-за низкой практической применимости, содержит три источника:

• механические;
• химические;
• тепловые.

Вторая классификация разделяет возобновляемые источники по явлениям:

• солнце;
• ветер;
• вода;
• тепло земли;
• биотопливо.

Энергия солнечного света

Солнечные панели в Европе

https://www.youtube.com/watch?v=vjW4Q6sYz7k

Ведущее положение среди возобновляемых источников занимает солнечный свет. Для извлечения энергии используются панели, на которых концентрируются солнечные лучи. После этого происходит нагревание и последующая выработка за счет взаимодействия элементов панели: бора и фосфора.

Панели могут устанавливаться на жилые дома, транспорт, а также составлять полноценные солнечные электростанции. Для размещения панелей важен ряд параметров: высота, климат, положение солнца. Используется полученная энергия для выработки электричества, отопления и нагрева воды. Мировая доля солнечной энергетики составляет 1,3% – 301 ГВт/ч.

Среди недостатков технологии выделяют высокую стоимость, низкий коэффициент полезного действия (до 20%), что приводит к низкой экономической целесообразности использования солнечных панелей.

Энергия ветра

Ветряки

Другое явление, широко применяющееся в качестве источника, – ветер. Он возникает за счет разницы давления в атмосфере и обладает кинетическим потенциалом. Это используется при работе ветроэнергетических установок (ВЭУ) – башни с вращающимися лопастями.

Основание башни бывает стационарным, плавучим. Разработка плавучих связана с тем, что оптимальное место установки ВЭУ – прибрежная зона в 10-12 километрах от берега. Стационарные размещают в море, если глубина и рельеф дна позволяют, на равнинной местности.

Главный недостаток ветра – непостоянность. Для избегания этого фактора инженеры заранее анализируют предполагаемую область размещения ВЭУ с учетом силы и направления ветра. Мировая доля ветряной энергетики составляет 2,6% – 600 ГВт/ч.

Использование энергии воды

Для воды характерно то, что сразу несколько ее свойств используются для получения энергии. Напор используется для работы гидроэлектростанций – самый распространенный способ. Менее распространенные методы связаны с приливами, отливами, волнами, течениями, разницей температур на поверхности и глубине.

Вода – возобновляемый источник, составляющий ¾ от объема. Среди всех источников гидроэнергетика дает примерно 15%. За счет круговорота воды в природе обеспечивается энергетическая стабильность.

ГЭС в России

Энергия водного потока

Основной источник в гидроэнергетике – напор. Для этого строятся гидроэлектростанции (ГЭС), перекрывающие русла рек. Образовывающиеся водохранилища и разница уровней воды создают напор, вращающий турбины, от которых генераторы вырабатывают электричество.

ГЭС представляют собой плотины и влекут локальные изменения экосистемы: перекрытие доступа к нерестилищам, затопление территории, образование новых мест обитания водоплавающих. На ГЭС предусмотрена возможность регулирования уровня подачи воды и выработки энергии.

Гидроэнергетика обеспечивает 16% мирового производства энергии, что составляет 25 тысяч ТВт/ч. Например, Парагваю она дает 100% вырабатываемой энергии. Годовая выработка китайской ГЭС «Три ущелья» составляет 98 ТВт/ч – это самая мощная ГЭС в мире.

Энергия приливов и отливов

За счет действия гравитации Луны и Солнца на Земле существует явление приливов и отливов. Во время прилива уровень воды поднимается, по аналогии с действием ГЭС во время отлива может вырабатываться энергия.

Для этого в прибрежных районах сооружают приливные электростанции (ПЭС) с генераторами, насосными установками. Последние необходимы в период отсутствия приливов и отливов.

Такие электростанции не распространены из-за высокой стоимости строительства, нестабильности работы.

Потенциальная энергия волн

По аналогичной схеме извлекается энергия из волновых движений. Конструкция волновых электростанций, состоящая из поршней, размещенных в специальных отсеках, называется «Морской змей». Внутри них – генераторы и гидравлические двигатели. При прохождении волн кинетическая энергия трансформируется в электрическую за счет волновых колебаний. Недостаток системы – неустойчивость к штормам.

Часть проекта волновой электростанции (Сочи)

Энергия температурного градиента в океане

Вода имеет разную температуру на поверхности и на глубине, что позволяет генерировать энергию. Для этого разрабатываются геотермальные станции, для которых выбирается подходящее место в акватории океана. Для работы активно задействуется солнечное излучение, которое формирует температуру поверхности воды.

Геотермальная энергия недр Земли

Геотермальная станция в Исландии

https://www.youtube.com/watch?v=OJNNwkohZJg

Земные недра содержат огромное количество энергии, которая сама в некоторых местах вырывается наружу в виде гейзеров и вулканов.

Пар и выбросы воды в гейзерах используются для работы геотермальных теплоэлектростанций (ГеоТЭС).

Для доступа к источникам бурятся скважины к недрам земли глубиной до полутора километров. Вода подается для отопления или используется для выработки энергии.

Данный вид получения энергии отличается стабильностью и, например, в Исландии дает четверть всего электричества. Основное распространение ГеоТЭС получили в местах действия вулканов и горячих источников. Кроме Исландии, велика доля (более 10%) в следующих странах: Филиппины, Сальвадор, Коста-Рика, Кения, Новая Зеландия, Никарагуа.

Биоэнергетика и биотопливо

Два понятия, тесно связанные друг с другом, – биоэнергетика и биотопливо. Биотопливо в данном случае – источник энергии. К топливу относится сырье, получаемое при переработке биологических отходов живого или растительного происхождения: этанол, метанол, биодизель.

Биотопливо принадлежит к одному из трех поколений:

Ведущее место в производстве и потреблении биотоплива занимает Бразилия, на долю которой приходится до 45% мирового объема.

Плюсы и минусы использования ВИЭ

ВИЭ снижают негативное влияние на окружающую среду, заключающегося в парниковом эффекте, за счет восстанавливаемых естественным образом ресурсов. Как и для других отраслей экономики, энергетике необходима диверсификация, позволяющая избежать зависимости от одного вида сырья.

Из негативных факторов на первый план выходит стоимость внедрения объектов инфраструктуры, которая значительно влияет на итоговую стоимость энергии. Многие виды ВИЭ имеют нестабильный характер и не могут на регулярном уровне обеспечивать потребности в требуемом объеме.

Применение в современной России

Солнечная электростанция на Урале

Ведущую роль в энергосистеме России играют нефть и газ, обеспечивающие 75% потребления страны. Еще 15% дает уголь, только 10% – ВИЭ и атомная энергетика. Высокая степень обеспеченности энергоресурсами делает отрасль маловосприимчивой к изменению текущего баланса. России располагает значительными запасами как возобновляемых, так и невозобновляемых ресурсов.

Из возобновляемых источников две трети – гидроэнергетика. Остальные виды в незначительных масштабах представлены в разных регионах страны:

Мировые тенденции использования возобновляемых источников

Начиная с XXI века в мире произошел стремительный рост выработки энергии из возобновляемых источников:

• в 22 раза за 13 лет выросла ветряная энергетика;
• в 430 раз за 10 лет выросла солнечная энергетика.

В некоторых регионах приняты государственные программы, призванные увеличить долю энергии, получаемой из возобновляемых источников до 75-100%. Также инициатива исходит от крупнейших корпораций, стремящихся получать 100% из ВИЭ: IKEA, Apple, Google.

Необходимость внедрения ВИЭ

Нетрадиционные виды энергетики призваны заменить действующие, ресурсы которых ограничены. Своевременное внедрение ВИЭ позволит избежать энергетического кризиса, экологических проблем на планете. Некоторые страны способны полностью покрыть свои потребности за счет ВИЭ: Шотландия, Ирландия, Дания. Из-за нестабильного характера источников это не происходит на регулярной основе.

Статистические данные и прогнозы

Прогнозы разных специалистов относительно использования возобновляемых источников регулярно корректируются. Коррекция связана как с развитием нетрадиционных способов, так и традиционных.

Одновременно с открытием новых способов выработки энергии, совершенствованием методов, осуществляется разработка и ввод новых месторождений нефти и газа.

По одному из прогнозов к 2040 году на ВИЭ придется до половины мирового объема энергетики.

Страны-лидеры по использованию ВИЭ

Дом с солнечной панелью в США

https://www.youtube.com/watch?v=GTrg48w7Ru8

Среди лидеров по применению ВИЭ выделяются как мировые державы, так и малые страны. Среди мировых держав лидеры – США и Китай. Их лидерство выражается в количественном, а не долевом соотношении.

Среди малых стран есть те, которые полностью или большей частью обеспечивают себя за счет возобновляемых источников энергии: Исландия, Дания, Уругвай, Коста-Рика, Никарагуа.

Высока доля в развитых странах: Великобритании и Германии.

Возобновляемые источники будущего

Яркий пример среди известных возобновляемых источников будущего – водород. Элемент уже активно применяется в ракетном топливе. Ведутся разработки для его широкого применения в транспорте. Непосредственно водород не имеет вредных выбросов в атмосферу, но в чистом виде активно не применяется из-за воспламеняемости при контакте с воздухом, износа элементов двигателя при взаимодействии.

Перспективы ВИЭ

Примеры России и Германии в значении себестоимости производства энергии показывают причину, по которой возобновляемые источники составляют меньшую долю относительно невозобновляемых:

Следующая задача после обеспечения энергией – переход на возобновляемые источники.

Технически перейти на возобновляемые источники возможно, но экономически они проигрывают традиционным, поэтому полный переход в ближайшие десятилетия маловероятен.

Он произойдет только в отдельных регионах с развитым высокотехнологичным сектором и с отсутствующими невозобновляемыми ресурсами – страны Северной Европы.

Государственная поддержка влияет на внедрение ВИЭ, правительства разных регионов имеют специальные программы для компаний, использующих энергию, полученную из возобновляемых источников. Такие программы включают гранты, льготное налогообложение для ответственных компаний.

💥 Видео

Традиционная и альтернативная энергетика. Экологически безопасные источники получения электроэнергииСкачать

Альтернативные источники энергииСкачать

Топливно-энергетический комплекс. Видеоурок по географии 9 классСкачать

Использование альтернативных источников энергии. В ГСЧС назвали главные рискиСкачать

Возобновляемые источники энергииСкачать

Видеообзор изданий «Возобновляемые и нетрадиционные источники энергии»Скачать

Раздел 3. Нетрадиционные и возобновляемые источники в энергосбереженииСкачать

Альтернативные источники энергииСкачать

Альтернативные источники энергииСкачать

Габдуллин Р.Р. - Инновационное природопользование - 1. Источники энергииСкачать

Развитие альтернативных источников энергииСкачать

Зеленая экономика. В Астане представлены возобновляемые источники энергии других странСкачать

«Возобновляемые источники энергии»Скачать

Возобновляемые и нетрадиционные источники энергии - лекция 1Скачать

Возможности замещения нефтепродуктов возобновляемыми ресурсами в теплоэнергетикеСкачать

Энергия будущего: возобновляемые источники и системы накопления энергииСкачать