Реферат: Энергообеспечение человечества
энергия приливов и отливов.
Солнечная энергетика - непосредственное использование солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.
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.
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).
Солнечная энергия широко используется как для нагрева воды, так и для производства электроэнергии. Фотоэлектрические элементы могут устанавливаться на различных транспортных средствах: лодках, электромобилях и гибридных автомобилях, самолётах, дирижаблях и т.д.
Ветроэнергетика - отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра - кинетической энергии воздушных масс в атмосфере. Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. Ветроэнергетика является нерегулируемым источником энергии. Выработка ветроэлектростанции зависит от силы ветра - фактора, отличающегося большим непостоянством. Соответственно, выдача электроэнергии с ветрогенератора в энергосистему отличается большой неравномерностью как в суточном, так и в недельном, месячном, годовом и многолетнем разрезе. Учитывая, что энергосистема сама имеет неоднородности нагрузки (пики и провалы энергопотребления), регулировать которые ветроэнергетика, естественно, не может, введение значительной доли ветроэнергетики в энергосистему способствует её дестабилизации. Понятно, что ветроэнергетика требует резерва мощности в энергосистеме (например, в виде газотурбинных электростанций), а также механизмов сглаживания неоднородности их выработки (в виде ГЭС или ГАЭС). Данная особенность ветроэнергетики существенно удорожает получаемую от них электроэнергию. Энергосистемы с большой неохотой подключают ветрогенераторы к энергосетям, что привело к появлению законодательных актов, обязующих их это делать.
В сентябре 2007 года в Якутии была запущена ветровая электроустановка мощностью в 250 кВт.
Биотопливо - это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород).
Критики развития биотопливной индустрии заявляют, что растущий спрос на биотопливо вынуждает сельхозпроизводителей сокращать посевные площади под продовольственными культурами и перераспределять их в пользу топливных. Сторонники говорят, что биотоплива меньше загрязняют атмосферу, а противники возражают, что при сгорании биотоплив выделяются те же продукты, что и при сжигании ископаемых топлив.
Геотермальная энергетика - производство электроэнергии, а также тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, возобновляемым энергетическим ресурсам.
В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температур 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. Более чем паротермы распространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие горизонты пород с температурой менее 100°C распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, потому наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.
Основными достоинствами геотермальной энергии можно считать практическую неисчерпаемость ресурсов, независимость от внешних условий, времени суток и года, возможность комплексного использования термальных вод для нужд теплоэлектроэнергетики и медицины. Недостатками ее являются высокая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных соединений и металлов, что исключает в большинстве случаев сброс термальных вод в природные водоемы.
Как пример - на Камчатке успешно работают две геотермальные электростанции. Их строительство было обусловлено тем, что Камчатка - вулканическая зона. В таких зонах циркулирующая вода перегревается выше температур кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, часто выходя на поверхность в виде гейзеров. Геотермальными называются воды, выделяющиеся из недр Земли с температурой выше 20°C. Из-за активной вулканической деятельности строить атомные электростанции на Камчатке опасно. А реки полуострова не обладают большим энергопотенциалом. Строительство геотермальных электростанций позволило решить энергетическую проблему полуострова и снизить затраты на электроэнергию.
Использование энергии приливов и отливов реализуется с помощью приливных электростанций (ПЭС). Приливная электростанция - особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Электростанциями этого типа являются особым видом гидроэлектростанции. Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов). В последнем случае они называются гидроаккумулирующая электростанция.
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.
Первая приливная электростанция в России начала работать в 1968 г. в Кислой губе на Белом море. Мощность электростанции 400кВт. Сейчас разрабатываются проекты строительства приливных электростанций в Белом и Охотском морях.
2. Энергосбережение
Энергосбережение - реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии (источник определения (с небольшими изменениями). Энергосбережение - важная задача по сохранению природных ресурсов.
В настоящее время наиболее насущным является бытовое энергосбережение (энергосбережение в быту), а также энергосбережение в сфере ЖКХ. Препятствием к его осуществлению является сдерживание роста тарифов для населения на отдельные виды ресурсов (электроэнергия, газ), отсутствие средств у предприятий ЖКХ на реализацию энергосберегающих программ, а также отсутствие массовой бытовой культуры энергосбережения. Актуальным так же является обеспечение энергосбережения в АПК.
Эффекты от мероприятий энергосбережения можно разделить на несколько групп:
экономические эффекты у потребителей (снижение стоимости приобретаемых энергоресурсов);
эффекты повышения конкурентоспособности (снижение потребления энергоресурсов на единицу производимой продукции, энергоэффективность производимой продукции при ее использовании);
эффекты для электрической, тепловой, газовой сети (снижение пиковых нагрузок, минимизация инвестиций в расширение сети);
экологические эффекты;
связанные эффекты (внимание к проблемам энергосбережения приводит к повышению озабоченности проблемами общей эффективности системы - технологии, организации, логистики на производстве, системы взаимоотношений, платежей и ответственности в ЖКХ, отношения к домашнему бюджету у граждан).
В результате проведенных исследований выяснилось, что только за счет экономии количество потребляемой энергии можно сократить на 40%, т.е. в России впустую тратится почти половина потребляемой энергии. Потенциал энергосбережения в нашей стране сравним по масштабам с объемом всех экспортируемых нефтепродуктов.
Из-за низкой энергоэффективности, низкого КПД установок, утечки происходят в самом топливно-энергетическом комплексе, по причине износа оборудования - в промышленности, в ЖКХ. На сектор ЖКХ приходится почти одна треть всех потерь (110 млн. т. топлива). Также очень значительное количество потерь энергии в ЖКХ происходит из-за пренебрежительного отношения к энергии потребителей. Через окна и двери зданий происходит до 70% теплопотерь. Также тепло теряется и через неутепленные окна. В результате энергоэффективность ЖКХ в России в 5 раз ниже, чем в Швеции. Зачастую мы сами не выключаем свет, из-за чего в городах остаются работать сотни тысяч световых приборов. Всего лишь за один день набегает десятки и сотни тонн напрасно потраченного топлива. Такая же ситуация образуется и из-за незакрытых кранов в системе водоснабжения.