Альтернативная энергетика

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУРГАНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Кафедра «Экология и  безопасность жизнедеятельности» 
 

РЕФЕРАТ 

по дисциплине Экология 
 

на тему: “Альтернативная энергетика ” 
 

Выполнила:  студентка. группа 375(9) 

Проверил:       Коновалов Максим Николаевич      
 
 
 

Курган 2011

Содержание 

1.Введение

2.Альтернативная энергетика. Определение. Виды.

3.Проблемы и перспективы развития альтернативной энергетики.

4. Альтернативная энергетика в России

5.Выводы

6.Список литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

«Только наше невежество заставляет нас пользоваться ископаемым топливом» 1928 г. Циолковский 
 

     Все хорошее когда-нибудь заканчивается. Нефть и газ кончатся не скоро, но вот дешевые нефть и газ уже на исходе. А экономика не стоит на месте, огромными шагами развивается экономика таких стран как Китай и Индия.  Да и население Земли растет, и к середине нынешнего столетия составит 9 миллиардов человек.  И всю эту массу народа необходимо обеспечить комфортными условиями жизни, теплым жилищем, удобными средствами передвижения, образованием, медицинской помощью. Вследствие этого топливные ресурсы становятся в дефиците, поэтому она растут в цене, за ними дорожает все и в первую очередь электроэнергия.

Так где же взять энергию, необходимую  для нормального существования  человечества, без снижения материального  благосостояния, если дешевых углеводородных источников топлива по самым оптимистичным  прогнозам осталось на полвека, а  по самым удручающим еще лет на 10-15?

     Последние десятилетия у людей возник острый интерес к альтернативной энергетике. Этот острый интерес основывается на идее: если ничего не взять от возобновляемых энергоресурсов (солнце, ветер, биомасса, геотермальная энергия), то если не для нас, то для наших детей, ну для внуков-то уж точно земля превратиться в кошмар, с непрекращающимися войнами за ресурсы, с недоеданием.

     Конечно в развитых странах правительство да и сами люди понимают, что эксплуатация собственной энергетической установки позволяет существовать автономно и независимо от тепловых и электрических сетей и их технического состояния. Также они прекрасно понимают, что альтернативная энергетика не приносит вреда окружающей среде. А вследствие применение альтернативных источников энергии воздух, вода становятся чище - что полезно для здоровья. 

1.Альтернативная  энергетика. Определение. Виды. 

       В девяностые проблема энергосбережения и энергоэффективности встала как никогда остро. Ядерная энергетика еще не исчерпала свой потенциал, но стало очевидно, что ядерная энергетика не способна решить все нужды человечества в дешевой энергии. Сейчас человечество пытается делать ставку на альтернативную энергетику  в общем и на энергосберегающие технологии в частности. Сильна и надежда оттянуть энергетический коллапс при помощи альтернативных источников энергии. Разработок в области альтернативной энергетики огромное количество. И все ради энергосбережения и энергоэффективности. Уже в 1957 году Советский Союз вывел на орбиту искусственный спутник на солнечных батареях, что сократило стоимость одного киловатт-часа энергии. В середине восьмидесятых гг. прошлого века в Калифорнии устанавливались уличные фонари, которые в течение дня аккумулировали солнечную энергию, на которой работали в вечерние и ночные часы.

Под термином альтернативная энергетика понимается – энергия, получаемая из возобновляемых, неисчерпаемых источников энергии – ветра, солнца, биомассы, внутреннего тепла земли.

Виды альтернативных источников энергии:

• ветряные (энергия ветра);
• солнечные (электромагнитное солнечное излучение);
• энергия Земли или геотермальная (тепло нашей планеты);
• энергия воды или гидроэнергетическая (энергия воды в водных ресурсах);
• биоэнергетическая (энергия топлива, которое можно возобновить).

   Ветроустановка, ветряк, ветрогенератор – установка, используемая для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию. С одной стороны, постройка и содержание таких ветряных установок довольно дешевы, с другой – эти электростанции маломощны, а в безветренные дни от них и вовсе мало толку. Огромные поля, «засеянные» крутящимися лопастями вентиляторов, возможно, способствуют энергосбережению (ведь электричество производится не от органических источников топлива). Но назвать их энергоэффективными тоже пока нельзя, так как наиболее эффективной ветроустановка является при среднегодовой скорости ветра в 5м/с. Но ученые считают, что Россия может получать от этого ресурса около 10% энергии для всей страны.

   Второй  источник альтернативной энергии - это солнечное излучение, которое является первичным и основным источником энергии для нашей планеты Оно греет всю Землю, приводит в движение реки и сообщает силу ветру. Под его лучами вырастает 1 квадриллион тонн растений, питающих, в свою очередь, 10 триллионов тонн животных и бактерий. Благодаря тому же Солнцу на 3емле накоплены запасы углеводородов, то есть нефти, угля, торфа и пр., которые мы сейчас активно сжигаем. Для того чтобы сегодня человечество смогло удовлетворить свои потребности в энергоресурсах, требуется в год около 10 миллиардов тонн условного топлива. (Теплота сгорания условного топлива - 7 000 ккал/кг). Такой ресурс не производит вредных отходов и не наносит вред окружающей среде. Большой недостаток солнечной энергии высокая стоимость внедрения и следовательно медленная окупаемость.

Достоинства солнечной энергии

• Общедоступность и неисчерпаемость источника.
• Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо(характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

Недостатки

• Зависимость от погоды и времени суток.
• Как следствие необходимость аккумуляции энергии.
• Высокая стоимость конструкции.
• Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.
• Нагрев атмосферы над электростанцией.

Как же мы можем применять солнечную  энергию:

1 . Солнечная архитектура - специальный элемент конструкции дома и решения, позволяющие максимально использовать солнечную энергию для обогрева дома (особенность ориентации дома относительно сторон света, использование солнечных коллекторов, пристроенные теплицы)

2. Солнечная  водонагревательная установка- предназначена  для эффективного нагрева воды  путем преобразования солнечной  энергии в тепловую и сохранения  нагретой воды длительное время  для последующего ее использования  в хозяйственных нуждах.

3.солнечные  коллекторы - преобразуют энергию  солнечного излучения в тепловую. Зачерненная поверхность коллектора  поглощает солнечную энергию,  нагревает теплоноситель(воздух ,вода). Полученное тепло используется  для обогрева помещений или  других хозяйственных нужд.

4.Солнечные  фотоэлектрические установки, солнечные  батареи - преобразуют энергию,  излучаемую солнцем в электрическую.  Наиболее распространены среди  других видов

     Следующий альтернативный источник энергии - это геотермальная энергия. В недрах Земли скрыт огромный потенциал энергетических ресурсов для всего человечества. Земное ядро имеет температуру около 3000 градусов, а давление в этой области может достигать 361 ГПа. Как можно это использовать? Например, отапливать помещения за счет горячих подземных вод. Также ученые разработали систему применения сухого и влажного пара. Земную энергию используют и тепловые насосы, которые приобретают все большую популярность. Существуют геотермальные электростанции, работающие на преобразование внутреннего тепла Земли, перерабатывающие энергию горячих водных источников. Да, энергоэффективность этого источника уступает многим другим, но это нужно учитывать, что это восполняемый источник энергии. Для постройки подобной станции необходимы определенные геологические условия, так что геотермальные электростанции не могут быть повсеместными. Один из серьезных минусов при использовании геотермальных источников в целях получения энергии – возможная просадка грунта и даже землетрясения. 

Четвертый источник -  вода, которая считается уникальным явлением, источником жизни и существования не только самого человека, но любых живых существ и растений. Итак, энергия воды, пожалуй, одна из первых энергий, которую люди научились использовать в своих целях. Вспомнить хотя бы первые речные мельницы. Принцип их работы прост и в то же время гениален: движущийся поток воды вращает колесо, преобразуя кинетическую энергию воды в механическую работу колеса. По сути все современные гидроэлектростанции работают именно так же.У нас есть возможность получать от воды еще и энергию, никак не влияя на ее количество или качество. Ученые научились добывать энергию морских волн, приливов и отливов, а также сооружать гидроэлектростанции.

   Энергию воды грубо можно разделить на три типа по ее виду, в котором она преобразовывается:

     1. Энергия приливов/отливов. Во время прилива заполняются специальные резервуары, располагающиеся на береговой линии. Резервуары образуются благодаря дамбам. Во время отлива вода начинает свое обратное движение, которое и используется для вращения турбин и преобразования энергии. Важно, чтобы разница высот во время прилива и отлива была как можно больше, иначе подобная станция просто не сможет себя оправдывать. Поэтому приливные электростанции создаются, как правило, в узких местах, где высота приливов достигает хотя бы 10 метров. Но такие станции имеют и свои минусы: создание дамбы приводит к увеличению амплитуды приливов со стороны океана, а это влечет за собой затопление суши соленой водой. Как следствие – изменение флоры и фауны биологической системы, причем не в самую лучшую сторону.

2. Энергия морских волн. Несмотря на то, что природа этой энергии весьма схожа с вышеописанной, ее все же принято выделять в отдельную ветвь. Данный вид энергии обладает довольно высокой удельной мощностью (приблизительная мощность волнения океанов достигает 15 кВт/м). Если высота волны будет около двух метров, то это значение может увеличиться до 80 кВт/м.  Разумеется, это идеализированные данные, потому что перевести всю энергию волнения в электрическую не удастся, но все же коэффициент преобразования довольно высок – 85%.  
На сегодняшний день использование энергии морских волн не особо распространено из-за ряда сложностей, возникающих при создании установок. Пока эта сфера находится только на стадии экспериментальных исследований. 
      3. Гидроэлектростанции. А этот вид энергии стал доступным для человека благодаря совместной «работе» трех стихий: воды, воздуха и, конечно же, солнца. Солнце испаряет с поверхности озер, морей и океанов воду, образуя облака. Ветер перемещает газообразную воду к возвышенным областям, где она конденсируется и, выпадая в виде осадков, начинает стекать обратно к своим первоисточникам. На пути этих потоков ставятся гидроэлектростанции, которые перехватывают энергию падающей воды и преобразуют ее в электрическую. Мощность, вырабатываемая станцией, зависит от высоты падения воды, поэтому на ГЭС стали создаваться дамбы. Они так же позволяют регулировать величину потока. Разумеется создание такого огромного сооружения стоит очень дорого, но ГЭС полностью себя окупает благодаря неисчерпаемости используемого ресурса и свободного доступа к нему. У данного типа энергии, по аналогии с остальными, имеются как плюсы, так и минусы. Так же как в случае использования энергии приливов, создание ГЭС приводит к затоплению большой площади и нанесению непоправимого ущерба местной фауне. Но даже с учетом этого обстоятельства можно говорить о высокой экологичности ГЭС: они наносят только локальный ущерб, не загрязняя атмосферу Земли. На сегодняшний день гидроэнергетика уже весьма развита и составляет 25% от мирового производства электроэнергии, а учитывая темпы ее развития можно смело говорить, что она является весьма перспективным направлением.

     И последняя это биоэнергия, которая представлена:

1.Боигаз- это смесь газов. Его основным компонентом является: метан (СН4) 55-71% и углекислый газ (СО2)- 28-43%, а также в очень малых долях другие газы как сероводород (Н2S). Этот газ получается в процессе разложения продуктов органики как растительного так и животного происхождения.

2.Биоэтанол – вид топлива, спирт, получаемый  в процессе переработки растительного сырья: сахарного тростника,  свеклы, пшеницы, картофеля. Соломы, опилок, кукурузы. Он является заменителем бензина или моторного топлива, широко используется в Бразилии.

3.Биодизель – вид биотоплива, может производиться из любого натурального жира, растительного или животного. Очищенный от глицерина с помощью этилового спирта продукт аналогичен обычному дизелю.

Но  и тут не все просто. Для того чтобы выращивать необходимое количество продуктов для биотолива, при условии, что и людям должно что-то остаться для прокормления, придется потратить в несколько раз больше драгоценной энергии, чем тратиться теперь. Более выгодным кажется предложение использовать вместо бензина в двигателях жидкий водород. При разложении воды электролитическим способом высвобождается кислород и водород. Последний, сжигаясь в двигателе, соединяется с кислородом из атмосферного воздуха и вновь получается вода.  Водорода много на планете, перекачать этот газ к месту сжигания в десять раз дешевле, чем транспортировать электричество.

     Но  в общем биогаз является чрезвычайно важным ресурсом, в производстве которого не только утилизируются различные отходы, но и производятся органические удобрения и электроэнергия. Такие значительные преимущества, как экологичность и достаточно низкая себестоимость позволяют устанавливать такие станции на многих производствах без ущерба для его финансового состояния. 

3.Проблемы и перспективы развития альтернативной энергетики. 

     Лидеры ведущих государств пока не слишком рассчитывают, что скоро откроется неиссякаемый источник дешевой энергии. Но политики поняли важность темы, и вопрос о международной энергетической безопасности уже был поставлен в рамках мероприятий Большой восьмерки. В мировом сообществе появился целый ряд специализированных организаций (институты, технические общества, клубы) поддерживающих и продвигающих передовую технологию производства и использования биотоплива и топливных брикетов и пеллет в частности. Ими за последнее время проведено несколько международных конференций и симпозиумов посвященных топливным брикетам и пеллетам.  Представленные результаты обзора сделаны на основе проведенных опросов около 200 директоров мировых энергетических компаний. Ключевые выводы исследования: 
• Проекты в альтернативной энергетике остаются экономически выгодными. В этом убеждены 78% респондентов.

• Ожидается рост правительственных субсидий в альтернативной энергетике. В этом убеждены 63% респондентов (в сравнении с 37% респондентов в прошлом году).

• Ветровая и солнечная энергия останутся основными видами альтернативной энергии. Свыше 60% респондентов уверены, что потребление этих видов энергии вырастет более чем на 5% в 2009 г. 
• Основные инвестиции в альтернативную энергетику будут сконцентрированы в США (42%) , Индии (24%), Китае (22%) и Канаде (21%). 
• Существенный прорыв в развитии альтернативной энергии может произойти на Копенгагенском саммите, который может стать преемником Киотского протокола. С этим согласны 44% респондентов.

     Основными негативными факторами, влияющими на альтернативную энергетику, являются существенное снижение цен на традиционные виды энергоресурсов, уменьшение кредитных ресурсов и увеличение их стоимости. В результате повышается порог безубыточности проектов в альтернативной энергетике, и многие проекты становятся нерентабельными. Дополнительным негативным фактором является неопределенность, связанная с перспективами государственной поддержки отрасли.

     Перспективы развития альтернативной энергетики:  исследование сообщает, что стремительное развитие сектора альтернативной энергетики создаст 1,1 миллион новых рабочих мест и снизит выбросы парниковых газов на 13% к 2030 году (информация актуальна для США). В случае же государственной поддержки (выпуска соответствующих федеральных мандатов и открытия займов на развитие возобновляемой энергетики) рабочих мест будет до 1,9 миллионов, а выбросы снизятся на 21%.

К 2050 году объем выделяемых парниковых газов снизится на 55%, с государственной поддержкой и активной пропагандой отрасли – на 63%. ВВП страны при этом должен вырасти на впечатляющие 2,3-3,2 триллиона долларов. 
Можно выделить  два основных способа поддержки проектов альтернативных источников энергии. 

Первая модель предполагает энергичные действия правительства США, как то: более действенные указы в области чистой энергетики и наращивание мощностей атомных электростанции в купе с противодействием CO2-выбросам по всей стране.

Вторая, менее результативная модель, рассматривает новые нормы по налогообложению для предприятий, чьи мощности выделают слишком много углекислого газа. В отчете говорится о 30 долларах за каждую тонну CO2. Такой шаг увеличит себестоимость услуг тех предприятий, что работают на угле, природном газе и других ископаемых ресурсах. Цена, полученной таким образом энергии, также возрастет, увеличив рентабельность возобновляемых ресурсов – солнечных лучей и ветра. 

4. Альтернативная  энергетика в России

     Российская  Федерация располагает одним  из самых больших в мире техническим  потенциалом повышения энергоэффективности, который составляет более 40% от уровня потребления энергии, в абсолютных объемах это 403 млн. т.у.т.. В среднесрочной перспективе альтернативная энергетика способна обеспечить ежегодные энергетические потребности российской экономики на треть, что уже сейчас вызывает колоссальный интерес как со стороны представителей государственных структур, так и со стороны руководителей предприятий и специалистов отрасли. Вместе с тем, ситуация, сложившаяся в традиционной централизованной энергетике: рост стоимости электроэнергии, неоднозначное состояние газовой отрасли и снижение качества и надежности поставок, - ведет к быстрому становлению рынка возобновляемых источников энергии в России.

В 2011 году, как сообщает Государственное агентство по энергоэффективности и энергосбережению, на реализацию проектов по альтернативной энергетике в 2011 году инвесторы планируют направить около 400 миллионов евро. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5.Выводы

Дешевые электричество и тепло долгое время приучили нас тратить эти  драгоценные ресурсы попусту. Но это счастливое время на исходе. Цены на энергоносители  растут, что  заставляет нас заново учится экономить, использовать бережно электроэнергию. «Топить улицу» зимой – непозволительная роскошь во всем мире.

Для того чтобы сократить потребление электроэнергии нужно применять технологии энергосбережения?:

1.Рекуперация  тепла- метод сокращения потерь  тепла через систему вентиляции. Для сокращения тепловых потерь  используются теплообменники, в  которых теплый воздух, выходящий  из помещения, нагревает входящий  холодный воздух. Рекуперация позволяет  возвращать до 70% выходящего тепла.

2.Система  управления и контроля дома- автоматизированная  система управления оборудованием  дома, оптимизирующая работу систем  дома в зависимости от изменения  внешних погодных условий. Экономит  до 20% энергоресурсов.

3.Эффективные  теплоизоляционные материалы- материалы  с низким объемным весом. Наиболее  эффективными являются пенопласт,  различные виды минеральной ваты. Из естественных эффективных  утеплителей наилучшими в условиях  России являются солома и камыш.

     Использование альтернативных источников энергии  являет очень важным и перспективным  занятием. С помощью них мы сможем не только получить неиссякаемый энергетический источник, но и значительно уменьшим негативное влияние на нашу планету  вредных выбросов производства. Альтернативные источники энергии - это и значительное снижение воздействия на окружающую среду. Низкая стоимость эксплуатации, экологическая безопасность устройств и приближающийся дефицит традиционного топлива свидетельствуют о том, что альтернативная энергетика - не только перспективна, но и практически необходима.

Список  литературы:

1.http://aenergy.ru/ Компания ООО «АЭнерджи»о возможностях использования возобновляемых источников энергии и технологиях

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

3 http://alternativenergy.ru/ Альтернативная энергетика, возобновляемые источники энергии, энергетические ресурсы планеты

4.http://www.apkvvc.ru/alt-energy/ Энергоэффективность, энергосбережение, альтернативная энергетика 2011

5. http://innosfera.org/alt_energy Наука и инновации. Научно практический журнал. Реальные перспективы альтернативной энергетики

6. http://energysafe.ru/energy_conservation/energy_saving/109/Google: перспективы альтернативной энергетики в цифрах

7. http://novostienergetiki.ru/?tag=perspektivy-alternativnoj-energetiki Новости энергетики