Размещено на http://www.allbest.ru/

«Витебский государственный ордена Дружбы народов

медицинский университет»

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Основы энергосбережения»

Альтернатиные источники энергии

Студент гр. № 10

В.В.Белюсь

Витебск, 2013

Введение

В современном мире энергетика базируется на не возобновляемых источниках энергии. В качестве главных энергоносителей выступают нефть, газ и уголь. Большие надежды в мире возлагаются на так называемые альтернативные источники энергии. Преимущество альтернативные источники энергии заключается в их возобновляемости и экологичности. Развитие альтернативных источников энергии одно из самых важных направлений электроэнергетике. Запасы традиционных источников энергии постепенно уменьшаются. Газ и нефть становятся дороже, их потребление растет и экологическая ситуация остается напряженной. Все эти факторы заставляют искать альтернативные пути.

альтернативный энергетика биотопливный геотермальный

1. Альтернативная энергетика. Основные понятия

Альтернативная энергетика - это энергия, получаемая из возобновляемых и неисчерпаемых источников энергии (ветра, солнца, биомассы, внутреннего тепла земли и т.д.). Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных источников энергии.

Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом, он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, вызывающий парниковый эффект и глобальное потепление. [1]

На данный момент на долю альтернативных источников энергии приходиться 19% от общего уровня производства энергии и эта доля постоянно растёт. Самыми быстро развивающимися считаются ветроэнергетика и гелиоэнергетика. [2]

2. Основные виды альтернативной энергетики

2.1 Ветроэнергетика

Ветроэнергетика -- отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.

Крупные ветряные электростанции включаются в общую сеть, более мелкие используются для снабжения электричеством удалённых районов. В отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, повсеместно доступна и более экологична. Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности Солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью, так в конце 2012 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 282,6 гигаватт. [4] Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику, в частности, на 2011 год в Дании с помощью ветрогенераторов производится 28 % всего электричества, в Португалии -- 19 %, в Ирландии -- 14 %, в Испании -- 16 % и в Германии -- 8 %. [6]

Однако ветроэлектростанции не безвредны: они мешают полетам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями, создавая помехи приему телепередач в близлежащих населенных пунктах.

2.2 Гелиоэнергетика

Гелиоэнергетика -- направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой. Среди достоинств выделяют: общедоступность и неисчерпаемость источника и полная безопасность для окружающей среды (хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить характеристику отражательной способности земной поверхности и привести к изменению климата). Однако существуют и недостатки, и их не мало: зависимость от погоды и времени суток, высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур), необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли и нагрев атмосферы над электростанцией.

На данный момент гелиоэнергетика сильнее всего развита в Германии (более 17000 МВт).

Суммарные мощности гелиостанций в разных странах мира (МВт): [7]Германия 17320

Испания 3892

Япония 3617

Италия 3502

США 2519

Чехия 1953

Франция 1025

Китай 893

Бельгия 803

Ю. Корея 573

Австралия 504

2.3 Геотермальная энергетика

Геотермальная энергетика -- направление энергетики, основанное на производстве электрической энергии за счёт энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы. В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин.

Хозяйственное применение геотермальных источников распространено в Исландии и Новой Зеландии, Италии и Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Японии, Кении. [5]

Главным достоинством геотермальной энергии является её практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года. Существуют следующие принципиальные возможности использования тепла земных глубин. Воду или смесь воды и пара в зависимости от их температуры можно направлять для горячего водоснабжения и теплоснабжения, для выработки электроэнергии либо одновременно для всех этих целей. Высокотемпературное тепло околовулканического района и сухих горных пород предпочтительно использовать для выработки электроэнергии и теплоснабжения.

Главная из проблем, которые возникают при использовании подземных термальных вод, заключается в необходимости закачки отработанной воды в подземный водоносный горизонт. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, бора, свинца, цинка, кадмия, мышьяка) и химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.

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 10,5 тысяч МВт. [6]

2.4 Биотопливная энергетика

Биотопливная энергетика базируется на биотопливе. Биотопливо -- топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов.

Биотоплива разделяют на твердые, жидкие и газообразные.

Твердые -- это традиционные дрова (часто в виде отходов деревообработки) и топливные гранулы (прессованные мелкие остатки деревообработки).

Жидкие топлива -- это спирты (метанол, этанол, бутанол), эфиры, биодизель и биомазут.

Газообразные топлива -- различные газовые смеси с угарным газом, метаном, водородом получаемые при термическом разложении сырья в присутствии кислорода (газификация), без кислорода (пиролиз) или при сбраживании под воздействием бактерий. [8]

В 2007 году во всём мире было произведено 54 миллиарда литров биотоплив, что составляет 1,5 % от мирового потребления жидких топлив. Производство этанола составило 46 миллиардов литров. США и Бразилия производят 95 % мирового объёма этанола.

В 2010 году мировое производство жидких биотоплив выросло до 105 миллиардов литров, что составляет 2,7 % от мирового потребления топлива на дорожном транспорте. В 2010 году было произведено 86 миллиардов литров этанола и 19 миллиардов литров биодизеля. Доля США и Бразилии в мировом производстве этанола снизилась до 90 %. [9]

2.5 Приливная энергетика

Приливная энергетика - особый вид энергетики, специализирующейся на приливных электростанциях (ПЭС), использующих энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые работают в режиме генератора. Преимуществами ПЭС является экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Недостатками -- высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов . [10]

Существует мнение, что работа приливных электростанций тормозит вращение Земли, что может привести к негативным экологическим последствиям. Однако ввиду колоссальной массы Земли влияние приливных электростанций пренебрежимо мало. Кинетическая энергия вращения Земли (~1029 Дж) настолько велика, что работа приливных станций суммарной мощностью 1000 ГВт будет увеличивать длительность суток лишь на ~10?14 секунды в год, что на 9 порядков меньше естественного приливного торможения (~2·10?5 с в год). [12]

Крупнейшая приливная электростанция расположена в Южной Корее. [11]

2.6 Волновая энергетика

Энергия волн океана -- энергия, переносимая волнами на поверхности океана. Может использоваться для совершения полезной работы -- генерации электроэнергии, опреснения воды и перекачки воды в резервуары. Энергия волн -- неисчерпаемый источник энергии.

Мощность волнения оценивают в кВт на погонный метр, то есть в кВт/м. По сравнению с ветровой и солнечной энергией энергия волн обладает гораздо большей удельной мощностью. Так, средняя мощность волнения морей и океанов, как правило, превышает 15 кВт/м. При высоте волн в 2 м мощность достигает 80 кВт/м. То есть, при освоении поверхности океанов не может быть нехватки энергии. Конечно, в механическую и электрическую энергию можно использовать только часть мощности волнения, но для воды коэффициент преобразования выше, чем для воздуха -- до 85 %.

Волновая энергия представляет собой сконцентрированную энергию ветра и, в конечном итоге, солнечной энергии. Мощность, полученная от волнения всех океанов планеты, не может быть больше мощности, получаемой от Солнца. Но удельная мощность электрогенераторов, работающих от волн, может быть гораздо большей, чем для других альтернативных источников энергии.

Несмотря на схожую природу, энергию волн принято отличать от энергии приливов и океанских течений. Выработка электроэнергии с использованием энергии волн не является распространённой практикой, в настоящее время в этой сфере проводятся только экспериментальные исследования.

Волновая электростанция -- установка, расположенная в водной среде, целью которой является получение электричества из кинетической энергии волн. Существует проблема, связанная с тем, что при создании волновых электростанций штормовые волны гнут и сминают даже стальные лопасти водяных турбин. Поэтому приходится применять методы искусственного снижения мощности, отбираемой от волн.

Основные плюсы волновой энергетики:

1. Волновые электростанции могут выполнять роль волногасителей, защищая порты, гавани и берега от разрушения.

2. Маломощные волновые электрогенераторы некоторых типов могут устанавливаться на стенках причалов, опорах мостов, уменьшая воздействие волн на них.

3. Поскольку удельная мощность волнения на 1-2 порядка превышает удельную мощность ветра, волновая энергетика может оказаться более выгодной, чем ветровая.

Однако существуют и недостатки, а именно: точки зрения социально-экономических проблем, волновая энергетика может привести к вытеснению рыбаков из продуктивных рыбопромышленных районов и может представлять опасность для безопасного плавания.

2.7 Грозовая энергетика

Грозовая энергетика -- это способ получения энергии путём поимки и перенаправления энергии молний в электросеть. Данный вид энергетики использует возобновляемый источник энергии и относится к альтернативным источникам энергии. Молнии являются очень ненадёжным источником энергии, так как заранее нельзя предугадать, где и когда случится гроза. [14]

Ещё одна проблема грозовой энергетики состоит в том, что разряд молнии длится доли секунд и, как следствие, его энергию нужно запасать очень быстро. Для этого потребуются мощные и дорогостоящие конденсаторы. Также могут применяться различные колебательные системы с контурами второго и третьего рода, где можно согласовывать нагрузку с внутренним сопротивлением генератора. Молния является сложным электрическим процессом и делится на несколько разновидностей: отрицательные -- накапливающиеся в нижней части облака и положительные -- собирающиеся в верхней части облака. Это тоже надо учитывать при создании молниевой фермы.

Заключение

В обозримом будущем природное топливо по-прежнему будет важным источником энергии. Однако природные ресурсы ограничены, и в конце концов человечество будет вынуждено перейти на использование альтернативных источников энергии. Несмотря на внешнюю привлекательность «нетрадиционных» видов получения электроэнергии, иногда называемых «малой энергетикой», у них есть ряд недостатков. Само это второе название говорит, прежде всего, о том, что с их помощью пока, на современном уровне развития техники и экономики, невозможно получить так же много электроэнергии, как с помощью тепловой, гидро- или атомной энергетики. Но, возможно, этот недостаток преодолим в ближайшие десятилетия.

Список использованной литературы

1. «Основы энергосбережения» - Ольшанский А.И.

2. http://en.wikipedia.org/wiki/Renewable_energy - свободная online энциклопедия, статья «Renewable energy»

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/электроэнергетика - свободная online энциклопедия, статья «Электроэнергетика»

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/ветроэнергетика - свободная online энциклопедия, статья «Ветроэнергетика»

5. http://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_energy - свободная online энциклопедия, статья «Geothermal_energy»

6.http://www.renewableenergyworld.com - англоязычный сайт о возобновляемяемых источниках энергии.

7. http://ru.wikipedia.org/wiki/гелиоэнергетика - свободная online энциклопедия, статья «Гелиоэнергетика»

8. http://ru.wikipedia.org/wiki/Биотопливо - свободная online энциклопедия, статья «Биотопливо»

9. http://www.greencarcongress.com/2011/08/wwi-20110831.html - статья о распространении и производстве биотоплива.

10. http://ru.wikipedia.org/wiki/Приливная_электростанция - свободная online энциклопедия, статья «Приливная_электростанция»

11. http://aenergy.ru/3520 -информация о приливной электростанции в Южной Корее.

12.http://web.archive.org/web/20051026224621/http://www.lgz.ru/archives/html_arch/lg042003/Tetrad/art11_10.htm - статья о торможении Земли приливными электростанциями.

13. http://ru.wikipedia.org/wiki/Волновая_электростанция - свободная online энциклопедия, статья «Волновая_электростанция»

14. http://ru.wikipedia.org/wiki/Грозовая_энергетика свободная online энциклопедия, статья «Грозовая_энергетика»

15. http://peswiki.com/index.php/Directory:Lightning_Power - большая статья о грозовой энергетике.

Размещено на Allbest.ru