meni kategorije

Široka uporaba obnovljivih virov energije. Obnovljivi viri energije: Nova revolucija ali še en balon. Vrste obnovljivih virov energije

Študijsko leto

Predavanje 20

Energijsko varčne tehnologije in razvoj novih virov energije

Običajno lahko vire energije razdelimo na dve vrsti: neobnovljiv in obnovljiva. Med prve spadajo plin, nafta, premog, uran itd. Tehnologija za pridobivanje in pretvorbo energije iz teh virov je sicer razvita, vendar praviloma ni okolju prijazna, številni med njimi pa so izčrpani.

Obnovljivi viri energije- to so viri, ki so v človeškem merilu neizčrpni. Osnovno načelo uporabe obnovljive energije je pridobivanje iz naravnih virov – kot so sončna svetloba, veter, gibanje vode v rekah ali morjih, plimovanje, biogoriva in geotermalna toplota – ki so obnovljivi, tj. naravno dopolnjena.

Obeti za uporabo obnovljivih virov energije so povezani z njihovo okolju prijaznostjo, nizkimi obratovalnimi stroški in pričakovanim pomanjkanjem goriv v tradicionalni energiji.

Primeri uporabe obnovljivih virov energije.

1.Vetrna energija je panoga v razcvetu. Moč vetrnega generatorja je odvisna od površine, ki jo pometajo lopatice generatorja. Na primer, turbine s 3 MW (V90), ki jih proizvaja dansko podjetje Vestas, imajo skupno višino 115 metrov, višino stolpa 70 metrov in premer lopatic 90 metrov. Najbolj obetavna mesta za proizvodnjo energije iz vetra so obalna območja. Na morju, na razdalji 10-12 km od obale (in včasih dlje), se gradijo vetrne elektrarne na morju. Stolpi vetrnih turbin so nameščeni na temeljih iz pilotov, zabitih do globine 30 metrov. Poraba vetrne energije narašča za približno 30 odstotkov na leto in je zelo razširjena v Evropi in ZDA.

2. Vklopljeno hidroelektrarne(HE) se kot vir energije uporablja potencialna energija vodnega toka, katerega primarni vir je Sonce, izpareva voda, ki nato v obliki padavin pade na hribe in teče navzdol ter tvori reke. Hidroelektrarne se običajno gradijo na rekah z jezovi in ​​akumulacijami. Izkoriščanje kinetične energije vodnega toka je možno tudi pri tako imenovanih prostotočnih (brezjezovih) HE.

Lastnosti tega vira energije:

Strošek električne energije v hidroelektrarnah je bistveno nižji kot v vseh drugih vrstah elektrarn;

Hidroelektrične generatorje je mogoče dokaj hitro vklopiti in izklopiti glede na porabo energije;

Obnovljivi vir energije;

Bistveno manjši vpliv na zrak kot druge vrste elektrarn;


Gradnja hidroelektrarn je običajno bolj kapitalsko intenzivna;

Pogosto so učinkovite HE oddaljene od porabnikov;

Rezervoarji pogosto pokrivajo velika območja;

Vodilne v proizvodnji hidroenergije na prebivalca so Norveška, Islandija in Kanada. Najbolj aktivno hidrogradnjo izvaja Kitajska, za katero je hidroenergija glavni potencialni vir energije, do polovica malih hidroelektrarn na svetu se nahaja v isti državi.

3.sončna energija- smer netradicionalne energije, ki temelji na neposredni rabi sončno sevanje za pridobivanje energije v kakršni koli obliki. Sončna energija izkorišča neizčrpen vir energije in je okolju prijazna, torej ne proizvaja škodljivih odpadkov.

Metode za pridobivanje električne energije in toplote iz sončnega sevanja:

Pridobivanje električne energije s pomočjo fotocelic;

transformacija sončna energija v elektriko z uporabo toplotnih motorjev: parni stroji (batni ali turbinski) na vodno paro, ogljikov dioksid, propan-butan, freone;

Sončna toplotna energija - segrevanje površine, ki absorbira sončne žarke, ter poznejša distribucija in uporaba toplote (usmerjanje sončnega sevanja na posodo z vodo za kasnejšo uporabo segrete vode pri ogrevanju ali v parnih generatorjih);

Toplozračne elektrarne (pretvorba sončne energije v energijo zračnega toka, usmerjenega v turbogenerator);

Sončne balonske elektrarne (nastajanje vodne pare v balonu zaradi sončnega sevanja segreva površino balona prekrito s selektivno vpojnim premazom), prednost je v tem, da zaloga pare v balonu zadostuje za delovanje elektrarne pri ponoči in v slabem vremenu.

Prednosti sončne energije:

Javna dostopnost in neizčrpnost vira;

Teoretično popolna varnost za okolju, čeprav obstaja možnost, da lahko razširjena uvedba sončne energije spremeni albedo (karakteristiko odbojnosti) zemeljskega površja in povzroči podnebne spremembe.

Slabosti sončne energije:

Odvisnost od vremena in časa dneva;

Posledično potreba po shranjevanju energije;

Visoki stroški gradnje;

Potreba po rednem čiščenju odsevne površine pred prahom;

Ogrevanje ozračja nad elektrarno.

4.Plimske elektrarne. Tovrstne elektrarne so posebna vrsta hidroelektrarn, ki uporabljajo energijo plimovanja, a dejansko kinetična energija vrtenje zemlje. Elektrarne na plimovanje so zgrajene na obalah morij, kjer gravitacijske sile Lune in Sonca dvakrat na dan spremenijo gladino vode.

Za pridobivanje energije je zaliv ali ustje reke blokiran z jezom, v katerem so nameščene hidroelektrarne, ki lahko delujejo tako v načinu generatorja kot v načinu črpalke (za črpanje vode v rezervoar za nadaljnje delovanje v odsotnosti plimovanja ). V slednjem primeru jih imenujemo črpalna elektrarna.

Prednosti PES so okolju prijaznost in nizki stroški proizvodnje energije. Slabosti so visoki stroški gradnje in menjava moči čez dan, zaradi česar lahko PES deluje le v enotnem elektroenergetskem sistemu z drugimi vrstami elektrarn.

5.geotermalna energija- usmeritev energije, ki temelji na proizvodnji električne in toplotne energije na račun toplotne energije, ki je v zemeljskem drobovju, v geotermalnih postajah. V vulkanskih območjih se krožeča voda pregreje nad temperaturo vrelišča na razmeroma majhnih globinah in se skozi razpoke dvigne na površje, včasih pa se kaže v obliki gejzirjev. Dostop do podzemne tople vode je možen s pomočjo globokih vrtin. Pogostejše so suhe visokotemperaturne kamnine, katerih energija je na voljo z vbrizgavanjem in kasnejšim odvzemom pregrete vode iz njih. Visoki skalni horizonti s temperaturami pod 100 °C so pogosti tudi na številnih geološko neaktivnih območjih, zato je najbolj obetavna uporaba geoterm kot vira toplote. Gospodarska uporaba geotermalni viri so razširjeni na Islandiji in Novi Zelandiji, v Italiji in Franciji, Litvi, Mehiki, Nikaragvi, Kostariki, Filipinih, Indoneziji, Kitajskem, Japonskem, Keniji. Največja geotermalna elektrarna na svetu je Kalifornijska elektrarna gejzirjev z nazivno močjo 750 MW.

6.biogorivo- to je gorivo iz bioloških surovin, pridobljeno praviloma kot posledica predelave bioloških odpadkov. Obstajajo tudi projekti različnih stopenj sofisticiranosti, namenjeni pridobivanju biogoriv iz celuloze in različne vrste organskih odpadkov, vendar so te tehnologije v v zgodnji fazi razvoj ali komercializacija. Različno tekoče biogorivo(za motorje z notranjim zgorevanjem, npr. etanol, metanol, biodizel), trdno biogorivo(drva, briketi, kurilni peleti, sekanci, slama, luščenje) in plinasto(bioplin, vodik).

ZDA in Brazilija proizvedejo 95 % svetovnega bioetanola. Etanol v Braziliji proizvajajo predvsem iz sladkornega trsa, v ZDA pa iz koruze. Merrill Lynch ocenjuje, da bo opustitev proizvodnje biogoriv povzročila 15-odstotno zvišanje cen nafte in bencina.

Etanol je manj "energetsko gost" vir energije kot bencin; kilometrina delujočih strojev E85(mešanica 85% etanola in 15% bencina; črka "E" iz angleškega Ethanol), na enoto prostornine goriva znaša približno 75% prevoženih kilometrov standardnih avtomobilov. Običajni avtomobili ne morejo voziti z E85, čeprav motorji z notranjim zgorevanjem dobro delujejo E10(nekateri viri trdijo, da se lahko uporablja celo E15). Na "pravem" etanolu je samo t.i. "Flex-Fuel" stroji ("flex-fuel" stroji). Ta vozila lahko poganjajo tudi običajen bencin (še vedno je potreben majhen dodatek etanola) ali poljubno mešanico obeh. Brazilija je vodilna v proizvodnji in uporabi bioetanola iz sladkornega trsa kot goriva.

Kritiki razvoja industrije biogoriv pravijo, da vse večje povpraševanje po biogorivih sili kmete v zmanjševanje površin za pridelavo hrane in njihovo prerazporeditev v korist goriva. Ekonomisti z Univerze v Minnesoti ocenjujejo, da bo razmah biogoriv do leta 2025 povečal število lačnih ljudi na planetu na 1,2 milijarde.

Po drugi strani pa Organizacija Združenih narodov za prehrano in kmetijstvo (FAO) v svojem poročilu pravi, da lahko rast porabe biogoriv pripomore k diverzifikaciji kmetijskih in gozdarskih dejavnosti, kar prispeva h gospodarskemu razvoju. Proizvodnja biogoriv bo ustvarila nova delovna mesta v državah v razvoju in zmanjšala odvisnost držav v razvoju od uvoza nafte. Poleg tega bo proizvodnja biogoriv omogočila uporabo trenutno neizkoriščenih zemljišč. Na primer, v Mozambiku se kmetijstvo izvaja na 4,3 milijona hektarjev od 63,5 milijona hektarjev potencialno primernih zemljišč. Po ocenah univerze Stanford je bilo po vsem svetu iz kmetijskega obtoka izločenih 385–472 milijonov hektarjev zemlje. Gojenje surovin za proizvodnjo biogoriv na teh območjih bo povečalo delež biogoriv na 8 % v svetovni energetski bilanci. V prometu lahko delež biogoriv znaša od 10 do 25 %.

7.Vodikova energija- razvijajoča se energetska industrija, smer proizvodnje in porabe energije s strani človeštva, ki temelji na uporabi vodika kot sredstva za kopičenje, transport in porabo energije s strani ljudi, prometne infrastrukture in različnih proizvodnih področij. Kot najpogostejši element na zemeljskem površju in v vesolju je izbran vodik, zgorevalna toplota vodika je največja, produkt zgorevanja v kisiku pa je voda (ki se ponovno vnaša v kroženje vodikove energije).

gorivne celice- elektrokemična naprava, podobna galvanskemu členu, vendar se od njega razlikuje po tem, da se vanjo dovajajo snovi za elektrokemijsko reakcijo od zunaj - v nasprotju z omejeno količino energije, shranjene v galvanskem členu ali bateriji. Gorivne celice so elektrokemične naprave, ki imajo lahko zelo visoko stopnjo pretvorbe kemične energije v električno energijo (~80 %). Običajno nizkotemperaturne gorivne celice uporabljajo: vodik na anodni strani in kisik na katodni strani (vodikova celica). Za razliko od gorivnih celic elektrokemične celice za enkratno uporabo vsebujejo trdne reaktante in ko se elektrokemična reakcija ustavi, jih je treba zamenjati, električno napolniti, da se začne obratna kemična reakcija, ali pa jih je teoretično mogoče zamenjati z elektrodami. V gorivni celici reaktanti tečejo noter, reakcijski produkti tečejo ven in reakcija lahko poteka, dokler reaktanti vstopajo vanjo in element sam ostane operativen. Gorivne celice ne morejo shranjevati električne energije kot elektrokemične baterije ali baterije, vendar se za nekatere aplikacije, kot so elektrarne, ki delujejo ločeno od električnega sistema in uporabljajo intermitentne vire energije (sonce, veter), kombinirajo z elektrolizerji, kompresorji in rezervoarji za gorivo. (vodikove jeklenke) tvorijo napravo za shranjevanje energije. Skupni izkoristek takšne naprave (pretvorba električne energije v vodik in nazaj v električno energijo) je 30-40 %.

Gorivne celice imajo številne dragocene lastnosti, vključno z:

7.1 Visoka učinkovitost: gorivne celice nimajo stroge omejitve učinkovitosti, kot toplotni motorji. Visoka učinkovitost je dosežena zaradi neposredne pretvorbe energije goriva v električno energijo. Če se gorivo najprej sežge v dizelskih agregatih, nastala para ali plin zavrti turbino ali gred motorja z notranjim zgorevanjem, ta pa električni generator. Rezultat je učinkovitost največ 42%, pogosteje je približno 35-38%. Še več, zaradi številnih povezav, pa tudi zaradi termodinamičnih omejitev maksimalnega izkoristka toplotnih strojev, obstoječega izkoristka verjetno ne bomo dvignili višje. Obstoječe gorivne celice imajo izkoristek 60-80%.

7.2Prijaznost do okolja. V zrak se sprošča samo vodna para, ki je okolju neškodljiva. A to je samo v lokalnem merilu. Treba je upoštevati okolju prijaznost na mestih, kjer se te gorivne celice proizvajajo, saj njihova proizvodnja že sama po sebi predstavlja določeno grožnjo.

7.3 Kompaktne dimenzije. Gorivne celice so lažje in zavzamejo manj prostora kot tradicionalni napajalniki. Gorivne celice proizvajajo manj hrupa, proizvajajo manj toplote in so učinkovitejše pri porabi goriva. To postane še posebej pomembno v vojaških aplikacijah.

Težave z gorivnimi celicami.

Uvedbo gorivnih celic v prometu ovira pomanjkanje vodikove infrastrukture. Obstaja problem "kokoš in jajce" - zakaj proizvajati avtomobile na vodik, če ni infrastrukture? Zakaj graditi vodikovo infrastrukturo, če ni transporta vodika? Gorivne celice imajo zaradi nizke hitrosti kemijskih reakcij precejšnjo vztrajnost in zahtevajo določeno rezervo moči ali uporabo drugih tehničnih rešitev (superkondenzatorji, baterije) za delovanje pri koničnih ali impulznih obremenitvah. Obstaja tudi problem proizvodnje in shranjevanja vodika. Prvič, biti mora dovolj čist, da prepreči hitro zastrupitev katalizatorja, in drugič, biti mora dovolj poceni, da je njegova cena dobičkonosna za končnega uporabnika.

Obstaja veliko načinov za proizvodnjo vodika, vendar trenutno približno 50 % vodika, proizvedenega po vsem svetu, prihaja iz zemeljskega plina. Vse druge metode so še vedno drage. Obstaja mnenje, da z dvigom cen energije rastejo tudi stroški vodika, saj je sekundarni nosilec energije. Toda stroški energije, proizvedene iz obnovljivih virov, se nenehno znižujejo.

Po zveznem zakonu o elektroenergetiki med obnovljive vire energije (OVE) sodijo: sončna energija, energija vetra, energija vode, vključno z energijo odpadnih voda (razen če se ta energija uporablja v črpalnih elektrarnah), energija plimovanja, valovanja. energija vodnih teles, vključno z rezervoarji, rekami, morji, oceani; geotermalna energija z uporabo naravnih podzemnih nosilcev toplote, nizek potencial termalna energija zemlja, zrak, voda z uporabo posebnih toplotnih nosilcev; biomasa, kamor sodijo rastline, posebej vzgojene za pridobivanje energije, vključno z drevesi, ter odpadki iz proizvodnje in porabe, razen odpadkov, pridobljenih pri uporabi ogljikovodikovih surovin in goriv; bioplin, plin, ki ga sproščajo odpadki iz proizvodnje in porabe na odlagališčih teh odpadkov, plin, ki nastaja v premogovnikih.

Količine energije iz obnovljivih virov in obstoječe tehnologije že danes omogočajo, da človeštvu v celoti zagotovimo potrebno energijo.

Na žalost danes vse možne tehnologije niso ekonomsko upravičene. Zato za oceno možnosti obnovljivih virov energije uporablja tak koncept kot gospodarski potencial. Tako je v Rusiji gospodarski potencial OVE približno 25 %. Z drugimi besedami, do četrtine vse energije, ki jo potrebujemo, bi lahko pridobili iz obnovljivih virov na ekonomsko dostopne načine.

OVE ali jedrska energija?

Vodstvo naše države še vedno stavi na razvoj jedrske, premogovne in velike hidroelektrarne. Kljub dejstvu, da je sektor obnovljivih virov energije eden najbolj dinamično razvijajočih se sektorjev gospodarstva na svetu, ruska vlada načrtuje, da bo do leta 2020 le 4,5 % energije prejela iz OVE.

Hkrati se vlada zaveda, da bodo poceni surovine ogljikovodikov - osnova trenutnega energetskega sektorja v državi - sčasoma izčrpane. Država dolgoročno stavi na plutonij in termonuklearno energijo.

Toda tehnologija plutonija ni razvita z inženirskega vidika in je izjemno nevarna.

Enako velja za termonuklearno energijo. Leta 2007 se je v raziskovalnem središču Cadarache v južni Franciji začela gradnja mednarodnega fuzijskega eksperimentalnega reaktorja. Projekt ITER (ITER) vključuje več držav, vključno z Rusijo. Cilj projekta je dokazati možnost komercialne uporabe fuzijske energije za pridobivanje električne energije. Do sedaj ta problem ni bil rešen. Toda tudi če bo poskus uspešen, bo zmogljivost vseh termonuklearnih naprav do leta 2100 po besedah ​​enega od vodij projekta E.P. Velihov, verjetno ne bo presegla 100 GW, kar je zanemarljivo za reševanje energetskega problema človeštva. Za primerjavo: trenutna instalirana moč elektrarn v svetu je okoli 4000 GW.

Človeštvo ima edini pravi način za rešitev problema energetske varnosti in ohranjanje podnebja - prehod na obnovljive vire energije z aktivno uporabo tehnologij za varčevanje z energijo. Za tak prehod obstajajo tehnologije in finančni viri.

Kazalniki uporabe OVE v Rusiji

Danes je celotna instalirana električna moč ruske elektroenergetike 200 GW. Do leta 2020 se lahko v Rusiji zmogljivost elektrarn na OVE¹ po scenariju Greenpeaceove energetske revolucije poveča s skoraj nič na 40 GW². Od tega vetrne elektrarne - 20 GW, termoelektrarne (TE) na biomaso - 13 GW, ostalo - sončne, geotermalne in male hidroelektrarne.

Predvideva se tudi, da bodo do leta 2020 elektrarne na OVE proizvedle 13 % električne energije.

Greenpeaceov scenarij je povsem mogoče uresničiti. Na primer, Kitajska namerava do leta 2020 povečati delež obnovljive energije na 15%, Egipt - 20%, Evropska unija - do 30%. Žal so načrti ruskih oblasti precej skromnejši - 4,5%.

Hkrati lahko v trenutnih gospodarskih razmerah obnovljivi viri energije proizvedejo vsaj 25 % primarne energije. To pomeni, da so cilji Greenpeacea (delež obnovljivih virov energije do leta 2020 v proizvodnji primarne energije - 14 % in v elektroenergetiki - 13 %) povsem dosegljivi.

¹ Tukaj velika nižinska hidroelektrarna ni OVE.

² Od tega vetrne elektrarne - 20 GW, termoelektrarne (TE) na biomaso - 13 GW, ostalo - sončne, geotermalne in male hidroelektrarne.

V zadnjih desetletjih je v svetovnem energetskem sektorju opaziti kvalitativne spremembe zaradi ekonomskih, političnih in tehnoloških razlogov. Eden glavnih trendov je zmanjševanje porabe goriv - njihov delež v svetovni proizvodnji električne energije se je v zadnjih 30 letih zmanjšal s 75 % na 68 % v korist uporabe obnovljivih virov (rast z 0,6 % na 3,0 %). %).

Vodilne države v razvoju proizvodnje energije iz netradicionalnih virov so Islandija (obnovljivi viri energije predstavljajo približno 5 % energije, uporabljajo se predvsem geotermalni viri), Danska (20,6 %, glavni vir je vetrna energija), Portugalska ( 18,0 %, glavni viri so energija valov, sonca in vetra), Španija (17,7 %, glavni vir je sončna energija) in Nova Zelandija (15,1 %, uporablja se predvsem geotermalna in vetrna energija).

Največji svetovni porabniki obnovljive energije so Evropa, Severna Amerika in azijske države.

Kitajska, ZDA, Nemčija, Španija in Indija imajo skoraj tri četrtine vetrnih elektrarn na svetu. Med državami, za katere je značilen najboljši razvoj malih hidroelektrarn, je Kitajska vodilna, na drugem mestu je Japonska, na tretjem pa ZDA. Prvo peterico zaključujeta Italija in Brazilija.

V skupni strukturi nameščenih zmogljivosti sončnih energetskih objektov prednjači Evropa, sledita ji Japonska in ZDA. Velik potencial za razvoj sončne energije imajo Indija, Kanada, Avstralija, pa tudi Južna Afrika, Brazilija, Mehika, Egipt, Izrael in Maroko.

ZDA so vodilne v industriji geotermalne energije. Sledijo Filipini in Indonezija, Italija, Japonska in Nova Zelandija. Geotermalna energija se aktivno razvija v Mehiki, v državah Srednje Amerike in na Islandiji - tam 99% vseh stroškov energije pokrivajo geotermalni viri. Več vulkanskih območij ima obetavne vire pregrete vode, vključno s Kamčatko, Kurilskimi, Japonskimi in Filipinskimi otoki, obsežnimi ozemlji Kordiljerov in Andov.

Po številnih strokovnih ocenah se bo svetovni trg obnovljive energije še naprej uspešno razvijal in do leta 2020 bo delež obnovljivih virov energije v proizvodnji električne energije v Evropi približno 20-odstoten, delež vetrne energije v proizvodnji električne energije v svetu pa bo biti približno 10%.

  1. Uporaba obnovljivih virov energije v Rusiji

Rusija zaseda eno od vodilnih mest v svetovnem sistemu prometa z energetskimi viri, aktivno sodeluje v svetovni trgovini z njimi in v mednarodnem sodelovanju na tem področju. Posebno pomemben je položaj države na svetovnem trgu ogljikovodikov. Hkrati pa država praktično ni zastopana na svetovnem energetskem trgu, ki temelji na obnovljivih virih energije.

Skupna instalirana moč elektrarn in elektrarn, ki uporabljajo obnovljive vire energije v Rusiji, trenutno ne presega 2200 MW.

Z uporabo obnovljivih virov energije se letno proizvede največ 8,5 milijarde kWh električne energije, kar je manj kot 1 % celotne proizvodnje električne energije. Delež obnovljivih virov energije v skupni količini dobavljene toplotne energije ne presega 3,9 %.

Struktura proizvodnje energije iz obnovljivih virov energije v Rusiji se bistveno razlikuje od svetovne. V Rusiji se najbolj aktivno uporabljajo viri termoelektrarn na biomaso (delež v proizvodnji električne energije - 62,1%, v proizvodnji toplote - najmanj 23% za termoelektrarne in 76,1% za kotlovnice), medtem ko je svetovna raven uporabe biotermalnih elektrarn je 12 %. Hkrati se viri vetrne in sončne energije v Rusiji skoraj ne uporabljajo, vendar približno tretjina proizvodnje električne energije prihaja iz malih hidroelektrarn (v primerjavi s 6% v svetu).

Svetovne izkušnje kažejo, da mora začetni zagon razvoju obnovljivih virov energije, zlasti v državah, bogatih s tradicionalnimi viri, dati država. V Rusiji ta sektor energetske industrije praktično ni podpore.

Obnovljivi viri energije (OVE) so tisti viri, ki jih človek lahko uporablja brez škode za okolje.

Energija iz obnovljivih virov se imenuje "alternativna energija" (v primerjavi s tradicionalnimi viri - plin, naftni derivati, premog), kar kaže na minimalno škodo za okolje.

Prednosti uporabe obnovljivih virov energije (OVE) so povezane z okoljem, obnovljivostjo (neizčrpnostjo) virov, pa tudi z možnostjo pridobivanja energije na težko dostopnih mestih, kjer živi prebivalstvo.

Slabosti energije iz OVE pogosto vključujejo nizko učinkovitost tehnologij za pridobivanje energije, ki temeljijo na takšnih virih (trenutno), pomanjkanje zmogljivosti za industrijsko porabo energije, potrebo po velikih površinah za setev "zelenih rastlin", prisotnost povečanih raven hrupa in vibracij (pri vetrni energiji), pa tudi težave pri pridobivanju redkih zemeljskih kovin (pri sončni energiji).

Uporaba obnovljivih virov energije je povezana z lokalnimi obnovljivimi viri in vladnimi politikami.

Uspešni primeri so geotermalne elektrarne, ki zagotavljajo energijo, ogrevanje in toplo vodo mestom na Islandiji; "farme" solarnih panelov v Kaliforniji (ZDA) in ZAE; vetrnih elektrarn v Nemčiji, ZDA in na Portugalskem.

Za proizvodnjo električne energije v Rusiji, ob upoštevanju izkušenj z uporabo, ozemlja, podnebja in razpoložljivosti obnovljivih virov energije, so najbolj obetavne: hidroelektrarne z nizko zmogljivostjo, sončna energija (še posebej obetavna v južnem zveznem okrožju) in vetrna energija ( Baltska obala, južno zvezno okrožje).

Obetaven vir obnovljive energije, ki pa zahteva strokovni tehnološki razvoj, so gospodinjski odpadki in metan, pridobljen na mestih njihovega skladiščenja.

Do nedavnega se je zaradi številnih razlogov, predvsem zaradi ogromnih zalog tradicionalnih energetskih surovin, v energetski politiki Rusije posvečalo relativno malo pozornosti razvoju uporabe obnovljivih virov energije. V zadnjih letih se je situacija izrazito spremenila. Potreba po boju za boljše okolje, nove priložnosti za izboljšanje kakovosti življenja ljudi, sodelovanje v globalnem razvoju naprednih tehnologij, želja po izboljšanju energetske učinkovitosti gospodarskega razvoja, logika mednarodnega sodelovanja – ti in drugi premisleki prispeval h okrepitvi nacionalnih prizadevanj za ustvarjanje bolj zelene energije, ki se premika proti nizkoogljičnemu gospodarstvu.

Obseg tehnično razpoložljivih virov obnovljivih virov energije v Ruski federaciji je najmanj 24 milijard ton standardnega goriva.

V zadnjih desetletjih je raba obnovljivih virov energije vedno bolj tema različnih znanstvenih raziskav, srečanj, zborovanj. Ljudje začnejo razumeti, da s črpanjem virov zase povzročamo nepopravljivo škodo planetu. In z razvojem tehnološkega napredka človeštvo potrebuje vedno več energije. Če so pred nekaj desetletji eksperimentalne naprave, ki pretvarjajo vetrno ali sončno energijo v električno in toplotno energijo, povzročale sarkastične nasmehe, so zdaj ti viri že zelo razširjeni in postali precej pogosti.

Toda daleč od vseh ve, da zasnove številnih sodobnih naprav uporabljajo tehnologije, ki uporabljajo netradicionalne in obnovljive vire energije. Na primer, proizvajalci Bosh proizvajajo kotle za ogrevanje in toplo vodo, ustvarili so več modelov, ki so povezani s sončnimi kolektorji. Zaradi tega koraka se je učinkovitost kotlov povečala za 110 %. Izkazalo se je, da ozračje prejme veliko manj škode v obliki produktov zgorevanja zemeljskega plina, ljudje pa zaradi zmanjšanja porabe plina in s tem plačila zanj prejmejo znatne prihranke.

Prednosti varčnih naprav, ki jih poganjajo obnovljivi viri energije, so jasne, zdaj pa se znanstveniki in industrijalci soočajo z glavno nalogo - izvesti najobsežnejšo informacijsko kampanjo, ki bi človeštvo pripeljala do izbire okolju prijaznih tehnologij.

Kaj je obnovljiva energija

Obnovljiva energija ima še več imen. To sta »regenerativna energija« in »zelena energija«, torej energija, ki je proizvedena iz naravnih virov in njena proizvodnja prav nič ne škodi okolju. Zaloge takšne energije so neizčrpne, njihove razsežnosti so neomejene, sodeč po merilih človeštva.

Popolnoma nemogoče je povezati predvidljivo prihodnost ljudi in na primer življenjsko dobo sonca. Ravno pred kratkim so znanstveniki objavili število let, ki so jih izpeljali, po katerem bo sonce popolnoma ugasnilo. To je 5 milijard let. Resnično želim verjeti, da bo življenje na Zemlji ves ta čas cvetelo in da bodo ljudje živeli in bili zdravi. Toda že zdaj je mogoče domnevati, da bo število ljudi na planetu raslo, kot je zdaj. Potrebovali bodo poceni energente. Tehnologije obnovljivih virov energije bodo edini izhod v tej zadevi, pod pogojem, da se ohrani planet, njegovo bogastvo flore in favne, podnebna raznolikost, lepota pokrajine, čist zrak, voda, zemlja in podtalje.

Zato so že sedaj zelo dobrodošle tehnologije za pridobivanje energije z uporabo vetra, sonca, dežja, geotermalnih virov, rek, morij in oceanov ... Vse to so obnovljivi viri energije. Ne glede na to, koliko človek porabi takšne energije, je nikoli ne bo zmanjkalo. Vedno bo pihal veter, ki bo povzročal oseke in oseke, reke bodo s svojo močjo vedno obračale lopatice hidroturbin, sončni kolektorji bodo zagotavljali toploto v stanovanjskih stavbah in velikih ustanovah.

Energetska učinkovitost in varčevanje z energijo v Rusiji

Ti dve smeri sta vključeni v splošni strateški načrt za razvoj Rusije, ki sta bili opredeljeni že leta 2010. Za državo je resnično koristno, da se v Rusiji dejansko uporabljajo obnovljivi viri energije. Če obrat porabi poceni in enostavno pridobljeno energijo, se bodo stroški proizvodnje zmanjšali. Hkrati se bo cena blaga v trgovini znižala, kar bo povzročilo zmanjšanje socialne napetosti, skupni dobiček podjetja pa se bo povečal. In to pomeni, da bodo ustvarjena nova delovna mesta, nove tehnologije se bodo razvile in raven sredstev, ki jih podjetje prenese v obliki davkov, se bo znatno povečala.

Če lastnik zasebne hiše preide na rabo obnovljivih virov energije, potem bo država spet imela veliko korist od tega koraka. Najprej bo pridobil najnovejšo opremo, ki trenutno ni poceni. Drugič, oseba ne bo zahtevala, da v svoje stanovanje pripelje centralne komunikacije. In tretjič, vpliv na okolje bo zmanjšan na minimum, zato bo država porabila veliko manj sredstev za ukrepe varstva okolja.

Motivi v obsegu celotne Rusije so jasni, najtežje ostaja - naučiti ruske državljane sklepati ne le na podlagi lastnih stroškov, ampak tudi z vidika ohranjanja naravnih virov. Prebivalcem je treba sporočiti, da lahko obnovljivi in ​​neobnovljivi viri energije različno vplivajo ne le na počutje, temveč tudi na zdravje in pričakovano življenjsko dobo naroda.

Nafta, plin, šota, premog - vsi ti viri so znani, učinkoviti, a neobnovljivi. Da, če pogledamo na vprašanje z vidika živih in celo njihovih otrok in vnukov, bo vsega tega dovolj za naše stoletje. A onesnaženje zraka večinoma nastane prav s produkti zgorevanja teh virov in bolezni zaradi onesnaženega zraka (astma, alergije, imunska pomanjkljivost, srčne bolezni, rak itd.) so že problem današnjih živečih.

Uporaba obnovljivih virov energije ne le znižuje stroške proizvodnje in porabe, temveč tudi čisti ozračje in izboljšuje naše zdravje. In to je tudi velika korist za državo, saj je zdrava družba porok za visoko gospodarsko uspešnost, dosežke v znanosti, kulturi in umetnosti itd.

Znanstveniki ugotavljajo, da v naši državi obstaja velik potencial za razvoj uporabe energetsko varčnih tehnologij. Lahko dosežemo indikator 40% celotne količine porabe energije. To pomeni, da bo 40 % energije proizvedene iz obnovljivih virov. To je 400 milijonov toe. Za referenco: 1 tce je zgorevalna toplota 1 kilograma standardnega goriva. To pomeni, da lahko zamenjamo alternativnih virov 400 milijonov kilogramov goriva na leto, ki je drago in povzroča škodljive emisije. To je obnovljiva energija v Rusiji, in če govorimo o svetu kot celoti, potem je ta številka 20 milijard toe. v letu! To je več kot polovica vseh virov goriva in energije.

Ruska vlada je razvila številne dokumente, ki določajo pravila dela za uvedbo energetsko učinkovitih tehnologij v naši državi. Njihovo delovanje je izračunano do leta 2030.

Zelo zanimivo je mnenje ekonomskih analitikov na temo uvajanja tehnologij, ki uporabljajo obnovljive vire energije v Rusiji. Opazili so, da ima razlog za uporabo najnovejšega razvoja velikih gospodarskih subjektov, proizvodnjo okolju prijaznih naprav, dva motiva. Glavni motiv je ekonomski. Če tehnologija proizvajalcu ali uporabniku prinaša dobiček, se jo uporabi in implementira. Izboljševanje okolja pa je vedno drugotni motiv, nanj se spomnimo šele ob uspešnem ustvarjanju dobička. Mentaliteta, kaj storiti!

Obnovljivi viri energije: svetovni trendi


V tej smeri se kaže zelo zanimiv trend - vse vrste obnovljivih virov energije se najmočneje razvijajo in uporabljajo v državah v razvoju in revnih državah. Seveda se niso približali stroškovnim številkam naprednih držav, vendar so po tempu razvoja pred nami in precej samozavestni.

Leta 2012 so bili projekti obnovljivih tehnologij ustvarjeni in razviti v 138 državah. In dve tretjini tega števila sta države v razvoju. Nesporni vodja med njimi je Kitajska, v letu 2012 je povečala proizvodnjo električne energije iz sončne energije za 22%, po državnih stopnjah "od sonca" je bilo prejetih 67 milijard dolarjev! Enako strmo rast razvoja energetsko učinkovitih in okolju prijaznih tehnologij so zabeležili v Maroku, Južni Afriki, Čilu, Mehiki in Keniji. Bližnji vzhod in Afrika sta v svojih regijah dosegla sijajne rezultate.

ZN je opozoril, da zahvaljujoč temu učinkovita rast vsem državam je omogočen dostop do sodobnih energetskih storitev, stopnja povečanja učinkovitosti rabe alternativne energije na Zemlji se je podvojila in obstaja velika verjetnost, da bo do leta 2030 alternativna energija prehitela standardno energijo.

V razvitih državah izvajajo vrsto ukrepov za pospešitev gradnje naprav za obnovljive vire energije. Na Japonskem so na primer tisti, ki namestijo sončne celice, upravičeni do odkupnih cen in subvencij za gradnjo in namestitev.

hidroelektrarne

V teh strukturah se električna energija proizvaja z energijo padajoče vode. Zato so takšni objekti zgrajeni na rekah z velikim tokom in razlikami v nivoju na tleh. Poleg tega, da reka nikoli ne preneha teči, pridobivanje energije ne povzroča škode okolici. Svetovna skupnost na ta način prejme do 20% vse električne energije. Vodilne v tej panogi so države, kjer veliko število visokovodne reke: Rusija, Norveška, Kanada, Kitajska, Brazilija, ZDA.

biogorivo

Biogoriva so najrazličnejši obnovljivi viri energije. To so odpadki različnih industrij: lesarstva, kmetijstva. In prav gospodinjski odpadki so dragocen vir energije. Tudi pri razvoju alternativne energije se uporabljajo odpadki iz gradbeništva, iz krčenja gozdov, iz proizvodnje papirja, s kmetij, smeti z mestnih smetišč in naravno proizvedeni metan.

V zadnjem času se v tisku pojavlja vse več informacij, da viri, ki prej niti domnevno niso mogli biti gorivo, postajajo gorivo. To je gnoj s kmetij, to je gnila trava, to je rastlinsko in živalsko olje. Nekaj ​​dizelskega goriva se doda predelanim izdelkom teh virov, nato pa se uporabi za predvideni namen - za polnjenje avtomobilov! Emisije takšnega goriva so velikokrat manj strupene, kar je še posebej pomembno v velemestih. Zdaj znanstveniki razvijajo recept in tehnologijo za proizvodnjo biogoriv brez dodajanja dizla.

Veter

Tehnologija mlinov na veter je znana že od antičnih časov. In šele v 70. letih prejšnjega stoletja so ljudje začeli izumljati vetrnice kot vire alternativne energije. Zgrajene so bile prve vetrne elektrarne. Že v 80. letih 20. stoletja so se v vaseh začele pojavljati cele vrste generatorjev, ki so pretvarjali veter v električno energijo. Zdaj Nemčija, Danska, Španija, ZDA, Indija in ista napredna Kitajska vodijo po številu takšnih elektrarn. Posebnost namestitev takšnih struktur - njihovi stroški sploh niso nizki. Vetrnica se ne povrne prav hitro, gradnja vetrnih elektrarn pa zahteva začetna vlaganja.

geotermalna energija

Geotermalne elektrarne delujejo na toploto naravnih toplih vrelcev, jo pretvarjajo v električno energijo in oskrbujejo bivalne prostore bližnjih naselij s toplo vodo. Prva tovrstna elektrarna je leta 1904 začela obratovati v Italiji. In še vedno deluje in dokaj uspešno! Zdaj so takšne postaje zgrajene v 72 državah sveta, vodilne tukaj so ZDA, Filipini, Islandija, Kenija in Rusija.

Ocean

Plima in oseka v obalnih območjih oceana je tako močna, da lahko pri svojem toku ustvari precej veliko energije. Jez ločuje zgornji in spodnji bazen, ko se voda premika, se vrtijo lopatice turbine, ki poganja generator električne energije. Shema je preprosta, kot vse, kar je povezano z obnovljivimi viri energije. Na planetu je le 40 takšnih postaj, saj je le malokje narava izpolnjena osnovni zahtevi - višinska razlika v bazenih je 5 metrov. Postaje za plimovanje so bile zgrajene v Franciji, Kanadi, na Kitajskem, v Indiji in Rusiji.

V zadnjem času postaja vse bolj priljubljena tehnologija »pasivnega hlajenja in ogrevanja«. Zahvaljujoč njej ni potrebe po ogrevanju ali hlajenju bivalnega prostora, zato je na voljo okolju prijazna proizvodnja energije iz notranjih virov same hiše. Tehnologija vključuje pravilno arhitekturno zasnovo, upoštevanje velikosti oken in naklona nadstreškov, strukturo sten in stropov ter uporabo notranjih ventilatorjev in dreves, zasajenih ob hiši. Zelo zanimiva in preudarna tehnologija, preizkušena že v več kot enem stanovanjskem objektu.

Nekaj ​​besed o prihodnosti

Prihodnost se danes zdi nekoliko naivna, tako kot so se nekoč zdeli smešni sončni kolektorji in vetrne elektrarne. Danes znanstveniki napovedujejo razvoj tehnologije vodikovega goriva, energijo fuzije vodikovih atomov v atom helija z ogromnim sproščanjem energije, načrtujejo pa tudi sprejemanje sončne energije s pomočjo zemeljskih satelitov in uporabo energije črnih lukenj. Z eno besedo, vse teorije so izredno zanimive. Kdo ve, morda bodo čez 5-10 let vse črne luknje v naši galaksiji ogrevale naše domove. Glavna stvar je, da naš planet živi, ​​​​čist in varen!

Nemčija: Stavite na obnovljivo energijo

Izraz "obnovljiva energija" ali regenerativna, torej "zelena energija", pomeni vire energije, ki so po človeških merilih neizčrpni. V okolju je zastopana v širokem razponu - sonce, veter, voda, vključno z morskimi valovi in ​​tokovi, sile plimovanja oceanov, biomasa, geotermalna toplota.

Obnovljivi naravni viri v človekovem življenju

AT Zadnja leta alternativna energija je močno razvita. Največ je zastopano različne vrste OVE, ki se nenehno obnavljajo.

Besedilo »obnovljivi viri energije« se nanaša na določene oblike energije, ki nastanejo v naravnih razmerah zaradi naravnih procesov, ki se odvijajo na površju Zemlje.

Običajno so razdeljeni v razrede - obnovljive in neobnovljive:

  • v prvi razred spadajo viri, ki imajo po človeških merilih neusahljive vire energije. Nenehno se obnavljajo na naraven način med prehodom določenega cikla s strani planeta;
  • drugi razred pa predstavljajo neobnovljivi naravni viri, kamor sodijo plin, nafta, premog, uran. Nanašajo se na energetske vire, ki se sčasoma zmanjšajo brez obnavljanja na prejšnjo velikost.

Obnovljivo energijo zagotavljajo viri, ki vključujejo sončno svetlobo, vodni tok, plimovanje in geotermalno toploto. Njihovo obnavljanje pospešuje kroženje vode v naravi, njegovo cikličnost določa letni čas. Pojav prispeva k stalnemu obnavljanju energije na naraven način.

OVE delimo na skupine - tradicionalni in netradicionalni viri

Prva skupina vključuje:

  • hidravlična energija vode, ki se pretvarja v električno energijo. Vsaka elektrarna ga ustvari z delovanjem hidravlične opreme, nameščene na njej;
  • energija biomase, pridobljena pri zgorevanju oglja, drv, šote. Uporablja se predvsem za pridobivanje toplote za ogrevalni sistem stanovanjskih in nestanovanjskih stavb;
  • geotermalna energija, ki je posledica naravnega razpada in absorpcije sončne energije s strani mineralov, ki se nahajajo v zemeljskem drobovju. V bistvu je sonce neusahljiv vir energije. Njegovo toplotno sevanje se pretvori v električno energijo s pomočjo fotocelic, toplotnih motorjev.

Drugo skupino sestavlja energija, ki obstaja v naravi, ki obkroža človeka:

  • sončna;
  • veter;
  • morski valovi in ​​tokovi;
  • plimovanje oceana;
  • biogoriva;
  • toplotni nizek potencial.

Načelo uporabe obnovljive energije je pridobivanje le-te iz geoloških procesov, ki se nenehno dogajajo v okolju. Zagotovljen je potrošniku, ki z njim rešuje tehnične težave in zadovoljuje svoje potrebe.

Značilnosti posameznih OVE

Veliko netradicionalnih in obnovljivih virov energije je enostavno vgraditi v stanovanjske zgradbe. Nekatere njegove vrste se lahko uporabljajo pri hudih in lahka industrija z vgradnjo v industrijske zgradbe. Sem sodijo obnovljivi viri, ki jih človeku zagotavlja narava sama.

Največjo popularnost je pridobila energija biomase, ki je ena od vrst »zelene energije«. Omogoča racionalno uporabo naravnih virov planeta. Viri so odpadki iz lesnopredelovalne in papirne industrije, kmetijske industrije, vključno z gospodinjskimi in gradbenimi odpadki, iz katerih naravno nastaja metan.

Zračne mase ozračja so nekakšen večen neizčrpen vir, saj imajo ogromno kinetično energijo. Premikajo se pod vplivom geološke aktivnosti vetra. Njegova moč se pretvori v električno energijo s pomočjo vetrnih turbin. Kljub precej visokim stroškom se uspešno uporabljajo na območjih z mirno pokrajino.

Še en večni vir energije je sonce. Sončna energija je eno od področij obnovljivih virov energije, ki temelji na neposredni uporabi sončnega sevanja za pridobivanje energije. Je brezplačen vir, ki je obnovljiv. Poleg tega je razvrščena kot "čista energija", ki ne proizvaja nevarnih odpadkov. Toda sončne naprave so uporabne le na tistih zemljepisnih širinah planeta, kjer je dovolj sončne svetlobe za proizvodnjo električne energije.

Vodni tok je neusahljiv vir potencialne in kinetične energije. Med delovanjem se pretvori v električni tok. Izrazit primer izrabe hidravlične energije rek in vode je gradnja malih in mikro hidroelektrarn ter velikih hidroelektrarn z velikimi zmogljivostmi.

Male in mikro hidroelektrarne so postale priljubljene v mnogih državah, saj za proizvodnjo električne energije uporabljajo obnovljivo energijo iz majhnih vodotokov. Treba je opozoriti, da je bila v zadnjih letih gradnja velikih hidroelektrarn zmanjšana na minimum.

»Zeleno energijo« predstavlja energija plim in tokov oceanov, morskih valov in tokov. Za njihovo uporabo se na obalah morij in oceanov gradijo postaje za merjenje plime in oseke. Pretvarjajo kinetično energijo vrtenja Zemlje, ki nastane zaradi gravitacijskih sil Lune in Sonca, ki dvakrat na dan spremenita gladino vode.

Prednosti in slabosti OVE

Glavna prednost je, da so obnovljivi viri poceni vir energije. Je neizčrpen vir energije, ki se v neomejenih količinah zagotavlja v okolju, ne da bi bila rezultat namenskega delovanja človeka.

Treba je opozoriti da imajo obnovljivi viri energije eno slabost. Sestoji iz nizke stopnje koncentracije, zato nastale energije ni mogoče prenašati na velike razdalje. Praviloma se OVE uporablja v bližini odjemalca.

Obnovljiva energija prihodnosti

Znanstveniki na planetu še naprej razvijajo tehnologijo vodikovega goriva, ki sprošča energijo s spajanjem atomov vodika v atom helija. V prihodnosti nameravajo pridobiti obnovljive vire ne le z uporabo zemeljskih struktur, temveč tudi zemeljskih satelitov, da bi izkoristili vesoljsko energijo, ki se nahaja v črnih luknjah.

Glavni predpogoji za razvoj OVE v Ruski federaciji:

  • zagotavljanje energetske varnosti države;
  • ohranjanje okolja, ki bo zagotavljalo okoljsko varnost;
  • doseganje nove ravni na svetovnem trgu obnovljivih virov energije, ki je navedena v splošnem strateškem načrtu razvoja države;
  • izvajanje ukrepov, ki vodijo k ohranjanju lastnih obnovljivih virov za prihodnje generacije;
  • povečanje porabe surovin, ki se uporabljajo kot gorivo.

V prihodnosti bo uporaba obnovljivih virov energije človeštvu omogočila zapolnitev primanjkljaja goriva, zmanjšanje stroškov proizvodnje goriva, toplote in motornega olja. Poleg tega njihova uporaba čisti ozračje, kar bo nedvomno pripomoglo k izboljšanju ekološke situacije na planetu.

Na koncu je treba poudariti, da imajo obnovljivi viri energije nesporno prednost. Leži v njihovi neizčrpnosti in okoljski čistosti. Človek jih lahko uporablja brez strahu, saj ne porušijo energetskega ravnovesja planeta. Poleg tega so obnovljivi viri povsod okoli njega.

➤