Презентация на тему Использование возобновляемых источников энергии

источники энергии, образующиеся на основе постоянно существующих или периодически

возникающих процессов в природе, а также жизненном цикле растительного и животного мира и жизнедеятельности человеческого общества
Выделяют три глобальных источника энергии:
энергия Солнца;
тепло Земли;
энергия орбитального движения планет
Примечание: солнечное излучение по мощности превосходит остальные более чем в 1000 раз.

энергия солнечной радиации
Гидравлическая энергия рек
Энергия ветра
Энергия

биомассы
Энергия океана (разность температур воды, волны, разность соленостей морской и пресной воды)

К несолнечным ВИЭ относятся:
геотермальная энергия,
энергия приливов

Кроме того, к ВИЭ относят различные отходы и источники низкопотенциального тепла в сочетании с тепловыми насосами

нужды человечества, на возобновляемых источниках энергии? (без природного газа,

нефти, угля)

Солнечная энергия,
Энергия ветра,
Биомасса,
Мини и микро-ГЭС,
Геотермальная энергия,
Энергия океана

Солнечная энергия,
Биомасса,
Геотермальная энергия,
Природное и сбросное тепло с помощью тепловых насосов

ОТВЕТ: Принципиально, ДА! Но есть много но…!

Водород, получаемый электролизом из воды с использованием различных ВИЭ и из биомассы (термохимическая переработка)
Биотопливо из биомассы

ВИЭ, во много раз превышающие обозримые потребности человечества
Доступность

в любой точке земного шара того или иного ВИЭ или их комбинации
Экологическая чистота
Доказанная, по крайней мере на демонстрационном уровне, жизненность технологий, а в ряде случаев высокая конкурентоспособность
Возможность построения на основе ВИЭ как централизованных, так и децентрализованных (автономных) систем энергоснабжения

ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ШИРОКОЙ КОММЕРЦИАЛИЗАЦИИ ВИЭ (временные и связанные в основном с необходимостью конкурировать с традиционными энергетическими технологиями, базирующимися на пока еще относительно дешевых ископаемых топливах):
Высокая стоимость производства энергоносителей (электричество, тепло, моторное топливо), несмотря на исходную «дармовую» энергию
Неотработанность некоторых технологий в связи с недостаточным финансированием НИОКР

конкуренцией достоинств и недостатков.

Для развивающихся стран ВИЭ имеют

социальную значимость

БОЛЬШИНСТВЕ СЛУЧАЕВ ДОРОГОЙ?
Основная фундаментальная физическая причина – низкая плотность

потоков энергии и их нерегулярность (суточная, сезонная, погодная и др.)

ПЛОТНОСТИ ПОТОКОВ НЕКОТОРЫХ ВИЭ

Солнечное излучение:
ясный полдень – 1000 Вт/м2
в среднем за год – 150–250 Вт/м2

Ветровой поток:
при v=10 м/с – 500 Вт/м2
при v= 5 м/с – 60 Вт/м2

N ~ v3

Водный поток:
при v= 1 м/с – 500 Вт/м2

В традиционных энергоустановках плотность энергетических потоков достигает сотен кВт или даже нескольких МВт/м2

Результат: потребность в больших поверхностях для сбора энергии и необходимость использования больших аккумуляторов энергии, что обусловливает рост стоимости

ВЭ

- обогрева зданий
- сушки с/х продукции

(СЭС)

параллельно или последовательно соединённые полупроводниковые элементы (фотоэлементы), в которых

под влиянием солнечного излучения возникает фотоэлектрический эффект.

(ФЭП))

рубеже третьего тысячелетия привлекло внимание многих экологических служб и

общественности с целью выявления тех отрицательных факторов, которые связаны с работой крупных ВЭУ.
Основные формы воздействия ветроэнергетики на окружающую среду сводятся к следующему:
воздействие на животный и растительный мир;
помехи теле- , радиосвязи;
изменение природного ландшафта;
отчуждения земель.
В настоящее время экологические исследования ВЭС продолжаются в части более глубокого изучения влияния на окружающую среду, особенно в связи с планами освоения прибрежных акваторий. Однако можно считать доказанным, что экологические проблемы ветроэнергетики в своем комплексе не могут служить препятствием для развития этой отрасли, которая уже в настоящее время вносит значительный вклад по отдельным странам в замещение ископаемых видов топлив. А с учетом того, что общий годовой потенциал ветровой энергии Земли оценивается в огромную цифру – 17,1 тыс. ТВт.ч и значительно превышает энергетические потребности человечества, можно говорить о неограниченных возможностях использования энергии ветра в обозримом будущем.

Ермоленко Б.В., Ермоленко Г.В, Рыженков М.А. Экологические аспекты ветроэнергетики//

Теплоэнергетика, № 11, 2011

Негативный внешний эффект (евроцент/кВтч)

и расположение мировых высокопотенциальных геотермальных ресурсов (б).

изобретение и реализована на опытно-промышленной Паратунской ГеоЭС (Камчатка) с

бинарным циклом технология получения электрической энергии на основе использования геотермальной горячей воды. К настоящему времени более 500 подобных геотермальных энергетических установок с бинарным циклом работают во всем мире.
Двухконтурные ГеоЭС с бинарным циклом позволяют реализовать технологию получения электроэнергии из горячей геотермальной воды. Геотермальный теплоноситель в таких ГеоЭС используется для подогрева и испарения в теплообменнике рабочего низкокипящего тела (например, изопентан) второго контура (см. рис. 2,б), которое в парообразном состоянии совершает работу в бинарной турбине. Затем происходит его конденсация в конденсаторе и весь рабочий цикл повторяется вновь.
Для обеспечения конденсации пара в конденсаторе применяются различные системы охлаждения, в том числе воздушные градирни (см. рис. 2, а,б).
Рис. 2 Принципиальные схемы технологий выработки электроэнергии на традиционных ГеоЭС (а) и на ГеоЭС с бинарным циклом (б).

кW to several MW

30 МВт
в Европе (ESHA) – до 10 МВт
ООН:
микроГЭС -

до 0,1 МВТ
мини-ГЭС - от 0,1 до 1 МВТ
малые ГЭС - от 1 до 10 МВт



По способу создания напора:
плотинные;
деривационные;
смешанные (плотинно-дервационные);
малые ГЭС при готовом напорном фронте (на перепадах каналов, в системах водоснабжения и др.).

По типу водотока :
малых реках;
ручьях;
озерных водосбросах;
оросительных водоводах;
питьевых водоводах;
технологических водотоках и продуктопроводах предприятий;
водосбросах ТЭЦ и АЭС;
промышленных и канализационных стоках.

(русловые МГЭС)
Подтопление и переработка берегов присутствует в меньших масштабах
Улучшение

гидрологических условий реки
Минимальное климатическое воздействие
Минимальное ландшафтное преобразование
Не препятствуют процессам водообмена, способствуют аэрации воды
Не могут спровоцировать землетрясения
Повышают кормность водоемов, благоприятно влияют на ихтиофауну
Дают минимальный вклад в эмиссию газов по сравнению со всеми способами производства энергии (по полному циклу производства)

с 1919 по 1980 гг.

«Концепции развития и схемы размещения объектов малой гидроэнергетики»
для

Республик
Тыва (18 малых ГЭС)
Алтай (35 малых ГЭС)
Бурятия (12 малых ГЭС)
Северная Осетия – Алания
(17 малых ГЭС)
общей мощностью более 370 МВт

лесохозяйственных и строительных компаний);
лесосечные отходы
лесные массивы с коротким циклом
травяные

лигноцеллюлозные культуры (мискантус)
сахарные культуры (сахарная свекла, сахарный тростник, сорго)
крахмальные культуры (кукуруза, пшеница, зерно, ячмень)
масляные культуры (рапс, подсолнечники)
сельскохозяйственные субпродукты и отходы (солома, навоз, компост и т.д.)
органические фракции коммунально-бытовых твердых отходов и осадки сточных вод
промышленные отходы (например, от пищевой и бумажно-целлюлозной промышленности)

V. Направления биоэнергетики

следует отнести:
- биодизельное топливо (биодизель) (способ получения: переэтерификация

триацилглицеридов (ТАГ) растительных масел и животных жиров; в качестве сопутствующего продукта получается глицерин);
- возобновляемый дизель (способы получения: 1) гидропроцессинг ТАГ; 2) газификация биомассы или продуктов ее пиролиза с последующей каталитической конверсией синтез-газа, в том числе по технологиям Фишера-Тропша (английская аббревиатура процесса - BTL (biomass to liquid));
- биоэтанол первого поколения из пищевого сырья (способ получения: спиртовое брожение углеводсодержащего сырья дрожжами);
- биобутанол первого поколения из пищевого сырья (способ получения: ацетоно-бутиловое сбраживание растворенных сахаров анаэробными клостридиями. В этом процессе образуется бутанол, ацетон и этанол в соотношении 60:30:10, соответственно; побочным продуктом является водород);
- биоэтанол второго поколения из целлюлозного сырья (способы получения: 1) слабокислотный или энзиматический гидролиз лигноцеллюлозной биомассы, делигнификация, брожение и осушка полученного этанола; 2) газификация биомассы с последующей переработкой синтез-газа в этанол; 3) каталитический синтез этанола);
- биобутанол второго поколения из целлюлозного сырья (способы получения: производство основано на ацетоно-бутиловом сбраживании анаэробными клостридиями растворенных сахаров, полученных из целлюлозы;
- жидкое пиролизное биотопливо (бионефть) (способ получения: быстрый пиролиз). Бионефть широко используется как альтернативное топливо малой и коммунальной энергетики, а также в качестве химического сырья и сырья для дорожного строительства
*Гидропроцессинг включает гидрокрекинг, гидрогенизацию и гидроочистку.

получения:
биосинтез этанола и водорода водорослями;
биосинтез
а) углеводов

(с последующим спиртовым или ацетоно-бутиловым сбраживанием до биоэтанола и биобутанола),
б) углеводородов (с последующим гидрокрекингом до керосина, бензина, дизеля, мазута и др.),
в) ТАГов (с получением переэтерификацией биодизеля и гидропроцессингом - авиационного топлива) и др.
При этом сама биомасса микроводорослей или отходы ее переработки могут служить сырьем для производства биотоплива (метана, бионефти, жидких биотоплив) технологиями второй генерации (рис.1).