Солнце как источник энергии в Республике Казахстан

Размещено на http://www.allbest.ru/

Коммунальное Государственное Учреждение «Экономический Лицей»

Секция: Химия.

Тема: Солнце как источник энергии Республики Казахстан

Авторы: Аманжолова Маржан,

Дерябина Яна, Толеугазиев Мади.

Руководитель: Мурсалимова Ольга Викторовна

Учитель химии и биологии КГУ

«Экономический лицей» города Семей.

Семей 2014

Оглавление

Введение

1. Обзор альтернативных источников энергии

1.1 Ветер как источник энергии

1.2 Энергия воды

1.3 Энергия Солнца. Солнечные батареи

1.4 Геотермальная электроэнергетика

2. Использование солнечных батарей в Казахстане

3. Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества

Заключение

Использованная литература

Введение

Солнечная энергия - неотъемлемая часть всего живого на планете. Без солнца.

Актуальность. Человечество вступило в такую эпоху своего существования, когда потенциальная мощь создаваемых им средств, становится опасной для него самого. Основные источники энергии сегодня - ископаемые виды топлива (уголь, нефть, газ), а самый крупный недостаток энергетических установок на ископаемом топливе - большой объем отходов (как твердых - шлак, зола, так и газовых). Современные наиболее используемые источники электроэнергии это гидро-,тепло- и атомные электростанции, но они не экологичны. Альтернативная энергетика, построенная на использовании возобновляемых источников энергии, может стать той путеводной звездой, которая решить проблему экологии и исчерпаемости топливных ресурсов.

Цели и задачи. Раскрыть выгодность использования альтернативных источников энергии, способствовать популяризации альтернативных источников энергии.

энергия альтернативный солнечный батарея

1. Альтернативные источники энергии. Виды

Альтернативная энергетика -- это совокупность многообещающих методов получения энергии, распространение которых не так широко, как традиционных, но они представляют собой большой интерес по причине своей выгодности и их можно использовать при низком риске неблагоприятных последствий для окружающей среды. Существует множество видов альтернативных источников энергии: ветровая энергия, энергия молнии и воды, энергия солнца и солнечные батареи.

1.1 Ветер как источник энергии

Одним их перспективнейших источников энергии является ветер. Принцип работы ветрогенератора элементарен. Сила ветра, используется для того, чтобы привести в движение ветряное колесо. Это вращение в свою очередь передаётся ротору электрического генератора.

Преимуществом ветряного генератора является, прежде всего, то, что в ветряных местах, ветер можно считать неисчерпаемым источником энергии. Кроме того, ветрогенераторы, производя энергию, не загрязняют атмосферу вредными выбросами.

К недостаткам устройств по производству ветряной энергии можно отнести непостоянство силы ветра и малую мощность единичного ветрогенератора. Также ветрогенераторы известны тем, что производят много шума, вследствие чего их стараются строить вдали от мест проживания людей.

1.2 Энергия воды

Для производства электричества научились использовать и энергию приливов, хотя с этим связаны многие технические проблемы. Иногда воды приливов можно задержать с помощью плотины и заставить их вращать турбины. Устройство, называемое «нырок», преобразует движение волн в энергию.

Подсчитано, что потенциально приливы и отливы могут дать человечеству примерно 70 млн. миллиардов кВт в год. Проекты приливных гидроэлектростанций детально разработаны в инженерном отношении, экспериментально опробованы в нескольких странах, в том числе и на Кольском полуострове. Продумана даже стратегия оптимальной эксплуатации приливной электростанции (ПЭС): накапливать воду в водохранилище за плотиной во время приливов и расходовать ее на производство электроэнергии, когда наступает “пик потребления” в единых энергосистемах, ослабляя тем самым нагрузку на другие электростанции.

Для сооружения ПЭС даже в наиболее благоприятных для этого точках морского побережья, где перепад уровней воды колеблется от 1-2 до 10-16 метров, потребуются десятилетия, или даже столетия. И все же процент за процентом в мировой энергобаланс ПЭС могут и должны начать давать уже на протяжении этого столетия.

Первая приливная электростанция мощностью 240 МВт была пущена в 1966 г. во Франции в устье реки Ранс, впадающей в пролив Ла-Манш, где средняя амплитуда приливов составляет 8.4 м. Открывая станцию, президент Франции Шарль де Голль назвал ее выдающимся сооружением века. Несмотря на высокую стоимость строительства, которая почти в 2.5 раза превосходит расходы на возведение речной ГЭС такой же мощности, первый опыт эксплуатации приливной ГЭС оказался экономически оправданным. ПЭС на реке Ранс входит в энергосистему Франции и в настоящее время эффективно используется.

В России построена ПЭС на Кольском полуострове, где амплитуда приливов составляет 7-10 м. Планируется использовать также огромный энергетический потенциал Охотского моря, где местами, например в Пенжинской губе, высота приливов достигает 12.9 м.

1.3 Энергия солнца. Солнечные батареи

Солнечное тепло также можно преобразовывать в энергию. Устанавливаемые на крыше солнечные коллекторы могут обеспечить достаточное количество энергии для бесперебойной подачи горячей воды и обогрева здания. Кремниевые топливные элементы вырабатывают энергию на космических кораблях. Выпуск солнечных фотоэлектрических преобразователей (СФАП) достиг в мире 300 мВт в год, из них 40% приходится на долю США. В настоящее время в мире работает более 2 млн. гелиоустановок горячего водоснабжения. Площадь солнечных коллекторов в США составляет 10, а в Японии - 8 млн. м2. Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли, в 6,7 раз больше мирового потенциала ресурсов органического топлива. Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения:

Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.

Преобразование солнечной энергии в электричество с помощью тепловых машин: паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны; двигатель Стирлинга и т.д.

Гелиотермальная энергетика - нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение, и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах).

Термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор).

Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием). Преимущество -- запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.

Принцип действия солнечных батарей состоит в прямом преобразовании солнечного света в электрический ток. При этом генерируется постоянный ток. Энергия может использоваться как напрямую различными нагрузками постоянного тока, так и запасаться в аккумуляторных батареях для последующего использования при необходимости. Также, аккумуляторные батареи обеспечивают питание пиковой нагрузки, т.е. ток нагрузки обеспечивается суммой токов от солнечной батареи и от аккумулятора. Если необходимо получить 220В переменного тока, то необходимо использовать преобразователи постоянного тока в переменный ток - инверторы.

1.4 Геотермальная электроэнергия

Геотермальная электроэнергия вырабатывается с помощью тепла недр Земли. Проще всего использовать геотермальную энергию горячих источников и гейзеров. Установленная мощность геотермальных электростанций в мире на начало 1990-х составляла около 5 тысяч МВт, на начало 2000-х -- около 6 тысяч МВт. В конце 2008 года суммарная мощность геотермальных электростанций во всём мире выросла до 10500 МВт. Сегодня в мире действует 233 геотермальные электростанции суммарной мощностью 5136 мВт, строятся 117 ГеоТЭС мощностью 2017 мВт.

Потенциальная суммарная рабочая мощность геотермальных электростанций в мире уступает большинству станций на иных возобновимых источниках энергии. Однако направление получило развитие в силу высокой энергетической плотности в отдельных заселённых географических районах, в которых отсутствуют или относительно дороги горючие полезные ископаемые, а также благодаря правительственным программам.

Ведущее место в мире по ГеоТЭС занимают США (более 40% действующих мощностей в мире). Там работает 8 крупных солнечных ЭС модульного типа общей мощностью около 450 мВт, энергия поступает в общую энергосистему страны. геотермальных электростанций в США составляли почти 3000 МВт. До 2013 года планируется строительство более 4400 МВт. Все российские геотермальные электростанции расположены на Камчатке и Курилах, суммарный электропотенциал пароводных терм одной Камчатки оценивается в 1 ГВт рабочей электрической мощности.

2. Использование солнечных батарей в Казахстане

Солнечная энергетика признается одним из самых перспективных видов альтернативной энергетики, и наибольшее свое развитие энергетика получила в США, Японии, Германии и Израиле. Недавно началось строительство завода в Астане, и уже в конце декабря 2012 года будут выпускаться солнечные батареи в Казахстане. Производство фотоэлектрических пластин в Казахстане сможет полностью обеспечить электроэнергией всю страну, в том числе и самые отдаленные регионы страны.

По данным метеорологов, в Казахстане около 300 дней в году являются солнечными, что и привело задуматься о строительстве предприятия по производству солнечных батарей. Ученые полагают, что за солнечными технологиями большое будущее. Ведь в Казахстане есть все необходимые условия для развития альтернативной энергетики на основе использования энергии солнца. Только запасы кварцевого сырья примерно составляют 267 млн. тонн.

Также есть источники месторождения других минералов, в их числе и редкоземельных, которые необходимы для производства таких фотоэлементов, как галлия, мышьяка, германия, кадмия. На основании этого уже на протяжении более 20 лет развиваются фототехнологии, а Казахстанские солнечные арсенид - галиевые антенны применялись на советских космических спутниках. КПД этих антенн составлял 24%, что делал их одними из самых лучших в мире. Но, тем не менее, все передовые разработки применялись только в военно-промышленных целях и оставались совершенно закрытыми для остальной науки. Открытые разработки не были между собой связаны, что и останавливало их внедрение на практике.

Выпускаемые солнечные батареи в Казахстане будут значительно дешевле зарубежных аналогов, при этом они также будут экологически чистыми и обладать всеми важными характеристиками. В Казахстане достаточно объектов, где уже довольно много лет применяются солнечные установки и теперь, когда собственные технические решения найдены, а гелиотехника значительно удешевлена, позволяет начать производство солнечных батарей и в этой стране.

В Казахстане проводятся работы по всем направлениям солнечной энергетики, при этом уровень их практически не отстает от мирового. Было собрано примерно 300 научных проектов: по получению полупроводников, производству аккумуляторов, фотоэлементов, опреснению соленой воды, строительству солнечных станций и использованию гелиоэнергии в жилых домах.

3. Экологические проблемы, связанные с энергией

Основные формы влияния энергетики на окружающую среду состоят в следующем:

1. Основной объем энергии человечество пока получает за счет использования невозобновимых ресурсов.

2. Загрязнение атмосферы: тепловой эффект, выделение в атмосферу газов и пыли.

3. 3. Загрязнение гидросферы: тепловое загрязнение водоемов, выбросы загрязняющих веществ.

4. Загрязнение литосферы при транспортировке энергоносителей и захоронении отходов, при производстве энергии.

5. Загрязнение радиоактивными и токсичными отходами окружающей среды.

6. Изменение гидрологического режима рек гидроэлектростанциями и как следствие загрязнение на территории водотока.

7. Создание электромагнитных полей вокруг линий электропередач.

Согласовать постоянный рост энергопотребления с ростом отрицательных последствий энергетики, учитывая, что в ближайшее время человечество ощутит ограниченность ископаемого топлива, можно, по-видимому, двумя способами.

1. Экономия энергии. Степень влияния прогресса на экономию энергии можно продемонстрировать на примере паровых машин. Как известно, КПД паровых машин 100 лет назад составлял 3-5%, а сейчас достигает 40%. Развитие мировой экономики после энергетического кризиса 70 годов также показало, что на этом пути у человечества есть значительные резервы. Применение ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий обеспечило значительное сокращение потребления топлива и материалов в развитых странах.

2. Развитие экологически более чистых видов производства энергии. Решить проблему, вероятно, способно развитие альтернативных видов энергетики, особенно базирующихся на использовании возобновляемых источников. Однако пути реализации данного направления пока не очевидны. Пока возобновимые источники дают не более 20 % общемирового потребления энергии. Основной вклад в эти 20% дают использование биомассы и гидроэнергетика.

Заключение

Дальнейшее развитие энергетики в Казахстане и мире будет смещаться в сторону развития альтернативных источников энергии и так называемой малой энергетики. И вызвано это, в первую очередь, дефицитом энергии и ограниченностью топливных ресурсов. Альтернативные источники энергии экологичны, возобновляемы, к тому же они распределены относительно равномерно, поэтому лидерство в их использовании завоюют регионы с квалифицированной рабочей силой, восприимчивостью к нововведениям и стратегическим предвидением. Это нескончаемый запас энергии и максимально дешевое сырье.

Солнечная энергия может быть легко преобразована в электричество, которым в последствии можно будет обеспечивать дома. За счет солнечной энергии могут работать многая бытовая техника.

Использованная литература

1. http://ru.wikipedia.org/wiki.

2. http://xreferat.ru/102/1398-1-al-ternativnye-istochniki-energii.html.

3. http://www.alterelectro.ru.

4. http://electrik.info/main/news/614-alternativnye-istochniki-energii.html.

5. http://nsportal.ru/ap/drugoe/library/alternativnye-istochniki-energiiispolzovanie-v-nastoyashchee-vremya-i-perspektivy-.

6. http://solarhome.ru/pv.

7. http://nuclphys.sinp.msu.ru/ecology/ecol/ecol05.htm.

8. «Энциклопедия для детей».

9. Энциклопедия для детей. Том 23. Универсальный иллюстрированный энциклопедический словарь / Глав. редактор Е.А. Хлебалина, отв. Ред. Д.И. Люри. М.: Аванта, 2003. 688 с.

Размещено на Allbest.ru