Использование альтернативных источников энергии. 2

Калининградская область 

МБОУ СОШ города Нестерова

РЕФЕРАТ

Тема: Использование альтернативных источников энергии.

Работу выполнил

 ученик 10А класса Семёнов Р.А.

Проверила Смирнова С.Н.

г.. Нестеров

2013 г.

Введение

Во второй половине ХХ столетия перед человечеством восстала глобальное проблема – это загрязнение окружающей среды продуктами сгорания органического топлива. Даже если рассматривать отдельно каждую отрасль этой проблемы, то картина будет складываться ужасная. К примеру, вот данные статистики по выбросам в окружающую среду вредных веществ автомобилями: с выхлопными газами автомобилей в атмосферу попало 14,7 миллиона тонн оксида углерода, 3,4 миллиона тонн углеводородов, около одного миллиона тонн оксидов азота, более 5,5 тысячи тонн высокотоксичных соединений свинца. И это данные на далекий 1993 год и если учесть, что каждый год с конвейеров автомобильных заводов сходит свыше 40 миллионов машин, и темпы производства растут, то можно сказать, что уже через десять лет все крупные города мира увязнут в смоге. К этому еще необходимо добавить продукты сгорания топлива на тепловых электростанциях, затопление огромных территорий гидроэлектростанциями и постоянная опасность в районах АЭС. Но у этой проблемы есть и вторая сторона медали: все ныне используемые источники энергии являются исчерпаемыми ресурсами. То есть через столетие при таких темпах потребления угля, нефти и газа население Земли увязнет в энергетическом кризисе.  Потому ныне перед всеми учеными мира стоит проблема нахождения и разработки новых альтернативных источников энергии. В данной работе будут рассмотрены проблемы нахождения новых видов топлива, которые можно было бы назвать безотходными и неисчерпаемыми; также проблемы использования различных материалов для солнечной энергетики. Отдельно будут рассмотрены два самых перспективных источника энергии: водород и солнечная энергия.

Альтернативные  источники энергии. Важность использования.

Солнечная энергия

Солнечная энергетика — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источни энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.

Всевозможные гелиоустановки используют солнечное излучение  как альтернативный источник энергии. Излучение Солнца можно использовать как для нужд теплоснабжения, так и для получения электричества (используя фотоэлектрические элементы).

К преимуществам солнечной  энергии можно отнести возобновляемость данного источника энергии, бесшумность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу при переработке солнечного излучения в другие виды энергии.

Недостатками солнечной  энергии являются зависимость интенсивности солнечного излучения от суточного и сезонного ритма, а также, необходимость больших площадей для строительства солнечных электростанций. Также серьёзной экологической проблемой является использование при изготовлении фотоэлектрических элементов для гелиосистем ядовитых и токсичных веществ, что создаёт проблему их утилизации.

Достоинства и  недостатки

Достоинства

• 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.
• При промышленном производстве -- необходимость дублирования солнечных ЭС маневренными ЭС сопоставимой мощности.
• Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).
• Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.
• Нагрев атмосферы над электростанцией.

Ветровая энергия

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.

Одним их перспективнейших источников энергии является ветер. Принцип работы ветрогенераторы  элементарен. Сила ветра, используется для того, чтобы привести в движение ветряное колесо. Это вращение в свою очередь передаётся ротору электрического генератора.

Преимуществом ветряного  генератора является, прежде всего, то, что в ветряных местах, ветер можно  считать неисчерпаемым источником энергии. Кроме того, ветрогенераторы, производя энергию, не загрязняют атмосферу вредными выбросами.

К недостаткам устройств  по производству ветряной энергии можно  отнести непостоянство силы ветра и малую мощность единичного ветрогенератора. Также ветрогенераторы известны тем, что производят много шума, вследствие чего их стараются строить вдали от мест проживания людей.

ДОСТОИНСТВА:  

Экологически-чистый вид энергии: 
Производство электроэнергии с помощью "ветряков" не сопровождается выбросами CO₂ и каких-либо других газов. 
Эргономика: 
Ветровые электростанции занимают мало места и легко вписываются в любой ландшафт, а также отлично сочетаются с другими видами хозяйственного использования территорий. 
Возобновимая энергия: 
Энергия ветра, в отличие от ископаемого топлива, неистощима. 
Ветровая энергетика - лучшее решение для труднодоступных мест: 
Для удалённых мест установка ветровых электрогенераторов может быть лучшим и наиболее дешёвым решением.

НЕДОСТАТКИ:  

Нестабильность: 
Нестабильность заключается в не гарантированности получения необходимого количества электроэнергии. На некоторых участках суши силы ветра может оказаться недостаточно для выработки необходимого количества электроэнергии.

 Относительно невысокий выход электроэнергии: Ветровые генераторы значительно уступают в выработке электроэнергии дизельным генераторам, что приводит к необходимости установки сразу нескольких турбин. Кроме того, ветровые турбины неэффективны при пиковых нагрузках.

 Высокая стоимость: Стоимость установки, производящей 1 мега-ватт электроэнергии, составляет 1 миллион долларов.

 Опасность для дикой природы: Вращающиеся лопасти турбины представляют потенциальную опасность для некоторых видов живых организмов. Согласно статистике, лопасти каждой установленной турбины являются причиной гибели не менее 4 особей птиц в год

Шумовое загрязнение: Шум, производимый "ветряками", может причинять беспокойство, как диким животным, так и людям, проживающим поблизости.

Геотермальная энергия

Огромное количество тепловой энергии  хранится в глубинах Земли. Это обусловлено тем, что температура ядра Земли чрезвычайно высока. В некоторых местах земного шара происходит прямой выход высокотемпературной магмы на поверхность Земли: вулканические области, горячие источники воды или пара. Энергию этих геотермальных источников и предлагают использовать в качестве альтернативного источника сторонники геотермальной энергетики.

Используют геотермальные  источники по-разному. Одни источники  служат для теплоснабжения, другие – для получения электричества  из тепловой энергии.

К преимуществам геотермальных  источников энергии можно отнести  неисчерпаемость и независимость  от времени суток и времени года.

К негативным сторонам можно  отнести тот факт, что термальные воды сильно минерализованы, а зачастую ещё и насыщены токсичными соединениями. Это делает невозможным сброс отработанных термальных вод в поверхностные водоёмы. Поэтому для отработанную воду необходимо закачивать обратно в подземный водоносный горизонт. Кроме того, некоторые учёные-сейсмологи выступают против любого вмешательства в глубокие слои Земли, утверждая, что это может спровоцировать землетрясения.

Преимущества 

• Запасы геотермальной энергии велики, хотя и не бесконечны. Ее можно считать 
• Возобновляемым источником энергии — во всяком случае, при условии, что в нагнетательную скважину не закачивается слишком много воды за слишком короткое время.
• Геотермальная электростанция для работы не требует поставок топлива из внешних источников.
• Работа геотермальных электростанций не сопровождается вредными или токсичными выбросами (см., однако, третий недостаток геотермальных электростанций ниже).
• Помимо необходимого для первого старта насоса (или насосов) внешнего источника энергии, геотермальным электростанциям для дальнейшей работы внешняя энергия (топливо) не нужна. С началом работы геотермальной электростанции ее насосы можно запитывать электричеством, которое вырабатывается на самой станции.
• Эксплуатация геотермальной электростанции не требует дополнительных расходов, кроме расходов на профилактическое техобслуживание или ремонт.
• Геотермальные электростанции не портят пейзаж и не требуют значительного землеотвода.
• Обычная геотермальная электростанция, расположенная на берегу моря или океана, может применяться и для опреснения воды, которую затем можно использовать для питья или ирригации. Опреснение происходит естественным путем в результате дистилляции — разогрева воды и охлаждения водяного пара в процессе работы электростанции.

Недостатки геотермальных  электростанций

• Найти подходящее место для строительства геотермальной электростанции и получить разрешение местных властей и согласие жителей на ее возведение может быть проблематичным.
• Иногда действующая геотермальная электростанция может остановиться в результате естественных изменений в земной коре. Кроме того, причиной ее остановки может стать плохой выбор места или чрезмерная закачка воды в породу через нагнетательную скважину.
• Через эксплуатационную скважину могут выделяться горючие или токсичные газы или минералы, содержащиеся в породах земной коры. Избавиться от них достаточно сложно. Правда, в некоторых случаях их можно сифонировать (собрать) и переработать в горючее (нефть-сырец или природный газ, например).

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика — область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования энергии водного потока в электрическую энергию.

Гидроэнергетика в мире:

На 2006 год гидроэнергетика  обеспечивает производство до 88 % возобновляемой и до 20 % всей электроэнергии в мире, установленная гидроэнергетическая мощность достигает 777 ГВт.

Абсолютным лидером по выработке гидроэнергии на душу населения  является Исландия. Кроме неё этот показатель наиболее высок в Норвегии (доля ГЭС в суммарной выработке — 98 %), Канаде и Швеции. В Парагвае 100 % производимой энергии вырабатывается на гидроэлектростанциях.

Наиболее активное гидростроительство на начало 2000-х ведёт Китай, для которого гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии. В этой стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира, а также крупнейшая ГЭС мира «Три ущелья» на реке Янцзы и строящийся крупнейший по мощности каскад ГЭС. Ещё более крупная ГЭС «Гранд Инга» мощностью 39ГВт планируется к сооружению международным консорциумом на реке Конго в Демократической Республике Конго (бывший Заир).

Преимущества

• использование возобновляемой энергии.
• очень дешевая электроэнергия.
• работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу.
• быстрый (относительно ТЭЦ/ТЭС) выход на режим выдачи рабочей мощности после включения станции.

Недостатки

• затопление пахотных земель
• строительство ведется там, где есть большие запасы энергии воды
• на горных реках опасны из-за высокой сейсмичности районов
• сокращенные и нерегулируемые попуски воды из водохранилищ по 10-15 дней приводят к перестройке уникальных пойменных экосистем по всему руслу рек, как следствие, загрязнение рек, сокращение трофических цепей, снижение численности рыб, элиминация беспозвоночных водных животных, повышение агрессивности компонентов гнуса (мошки) из-за недоедания на личиночных стадиях, исчезновение мест гнездования многих видов перелетных птиц, недостаточное увлажнение пойменной почвы, негативные растительные сукцессии (обеднение фитомассы), сокращение потока биогенных веществ в океаны.

Выше мною были указаны  все альтернативные источники энергии, которые открыло человечество за время своего существования. Следует отметить, что в последнее время возобновляемая энергетика стремительно развивается во многих странах, которые уже сейчас задумываются о завтрашнем дне и чётко понимают, что традиционные энергетические ресурсы не бесконечны. Для стимуляции этого развития компаниям и частным лицам, которые внедряют альтернативные источники энергии, предоставляются льготы и выдаются всяческие дотации.

На сегодняшний день можно с полной уверенностью утверждать, что энергетических систем и технологических достижений, которые ежедневно разрабатываются во всем мире, не достаточно для того, чтобы сделать планету свободной от углекислого газа, выделяемых от этих ресурсов. Для решения этой проблемы, существуют возможности для создания инновационных технологий, которые в совокупности с уже существующими, позволят получать максимальную выгоду от всей энергетической системы, включая производство энергии, её трансформацию, и распределение. Работы в этом направлении должны осуществляться как на макро, так и на микроуровне.

Важность возобновляемых источников энергии

Мы будем вынуждены перейти на возобновляемые источники энергии очень быстро, так как, даже, несмотря на наличие альтернативных источников энергии, большая часть нашего мира по-прежнему зависит от традиционных источников энергии, среди которых самыми популярными являются уголь и газ. Чрезмерная зависимость от этих традиционных ресурсов приведет к тому, что к концу 21-го века без них наш мир окажется перед угрозой катастрофы. Таким образом, постоянные усилия должны быть предприняты для того, чтобы перейти на возобновляемые источники энергии, которые помогут многим странам уменьшить потребление импорта нефти и газа.

Использование альтернативных источников энергии на макроуровне

Если верить докладу Национальной Датской лаборатории по устойчивой энергетике, то можно прийти к выводу, что к 2050 году, мир сможет использовать источники энергии с очень низким или нулевым уровнем выбросов углерода. Глобальные энергетические системы с низким уровнем выбросов смогут использовать инновационные технологии таким образом, что затраты на использование этих ресурсов также уменьшаться. Вышеуказанная организация в своём докладе также предоставляет список, состоящий из энергетических технологий, которые будут коммерчески доступны для использования в будущем. Эти технологии без каких-либо выбросов парниковых газов будут способствовать снижению загрязнения окружающей среды.

Доклад, который был подготовлен  совместными усилиями датских и международных экспертов, позволяет смотреть на энергетические вопросы с точки зрения потребностей целого мира. Следует отметить, что эти доклады на основе научных материалов контролируются независимой группой международных экспертов, что является международно-признанной гарантией правильности информации, предоставленной в них.

Использование альтернативных источников энергии на микроуровне

Новые технологии в энергетике должны ориентироваться на конечного пользователя. Производитель должен иметь в виду, что пользователи хотят получить на местном уровне и учитывать их пожелания в своих технологических достижениях. Новые технологии используются в таких сферах, как: электронное оборудование, тепловые насосы, местные источники энергии ( солнечные батареи, солнечные коллекторы и т.д.)

Политика России в области альтернативных источников энергии

Положительным фактором для  развития АИЭ в России является создание законодательной базы. Так, федеральным законом РФ от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" установлена правовая основа применения электрогенерирующих установок на АИЭ, состоящая в праве независимых производителей этой электроэнергии на подсоединение к сетям энергоснабжающих организаций. Государственной Думой и Советом Федерации принят Закон "О государственной политике в сфере использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии". Этот правовой акт устанавливает минимально допустимые в современных условиях экономические и организационные основы развития. Ведется разработка федеральной программы по использованию АИЭ. Правительством России в 2003г. принята "Энергетическая стратегия России на период до 2020 г.". (Российская Газета от 07.10.2003г.). Одним из направлений данного документа является рассмотрение возможностей использования возобновляемых источников энергии.

Стратегическими целями использования  возобновляемых источников энергии  и местных видов топлива являются:

.сокращение потребления  не возобновляемых топливно-энергетических  ресурсов;

2.снижение экологической  нагрузки от деятельности топливно-энергетического комплекса;

.обеспечение децентрализованных  потребителей и регионов с  дальним и сезонным завозом топлива;

.снижение расходов на  дальнепривозное топливо.

При проведении региональной энергетической политики важное значение имеет оптимальное использование возобновляемых источников энергии и местных видов топлива.

Необходимость использования  указанных видов энергии определяется их существенной ролью при решении  следующих проблем:

.обеспечение устойчивого  тепло - и электроснабжения населения  и производства в зонах децентрализованного энергоснабжения, в первую очередь в районах Крайнего Севера и приравненных к ним территориях. Объем завоза топлива в эти районы составляет около 7 млн. т нефтепродуктов и свыше 23 млн. т угля;

2.обеспечение гарантированного  минимума энергоснабжения населения и производства в зонах централизованного энергоснабжения, испытывающих дефицит энергии, предотвращение ущерба от аварийных и ограничительных отключений;

.снижение вредных выбросов  от энергетических установок  в городах и населенных пунктах  со сложной экологической обстановкой,  а также в местах массового  отдыха населения.

Не истощаемость и экологическая  чистота этих ресурсов обусловливают  необходимость их интенсивного использования.

Для преодоления отставания России в использовании возобновляемых источников энергии, сохранения запасов  истощаемого органического топлива  для будущих поколений, существенного  улучшения энергоснабжения удаленных от электросетей населенных пунктов, а также улучшения экологической обстановки в экологически напряженных районах необходимо разработать и принять федеральный закон "О возобновляемых источниках энергии" и соответствующий акт Правительства Российской Федерации.

Заключение

Несмотря на внешнюю привлекательность  АИЭ, 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, гидра - или атомной энергетики. Но, возможно, этот недостаток преодолим в ближайшие десятилетия.

А главный их недостаток на сегодня - это дороговизна, в большой  потребности количества материалов и в очень обширной территории, которая тоже не везде может быть найдена. Строят солнечные станции на крышах домов и в космосе, на орбитальных станциях. При этом используют самые современные солнечные батареи. Но, к сожалению, заменить собой традиционные виды получения электроэнергии в нужном количестве они пока не могут.

На данный момент АИЭ играют ничтожно малую роль в энергетическом балансе России, несмотря на их огромный потенциал.

Независимо от того, что  сегодня электроэнергия, получаемая от АИЭ, зачастую более дорогостоящая, чем от не возобновляемых источников энергии, существует огромный рынок, где АИЭ конкурентоспособны. Во-первых, это касается регионов, использующих дорогое привозное топливо, во-вторых, реакционных зон, где в первую очередь важна экология местности. Также строительство электростанций, использующих АИЭ, оправданно в ряде случаев, когда уже имеющиеся объекты и сооружения позволяют сильно сократить расходы на само строительство АИЭ (огромное количество отходов, подлежащих утилизации, гидротехнические сооружения для малых ГЭС, пробуренные скважины для геотермального теплоснабжения).

Состояние базы по производству оборудования для различных АИЭ  в России различно. Значительных успехов в создании крупных геотермальных электростанций достигли на Камчатке. Сегодня отечественные предприятия производят небольшими партиями конкурентоспособное оборудование для малых ГЭС, биогазовых установок небольшой мощности, фотопреобразователи, солнечные водонагревательные установки, малые ветроэнергетические установки, тепловые насосы средней мощности. На данный момент, в силу ограниченного платежеспособного спроса, объем этих производств достаточен. Но с ростом экономики потребуется расширение производственной базы по выпуску оборудования для АИЭ.

К сожалению, в разработке и выпуске крупных ветроэнергетических  агрегатов Россия существенно отстает от Запада. При нынешнем состоянии экономики, сокращение этого отставания возможно за счет совместного с западными предприятиями производства с дальнейшим увеличением доли России. Подобные решения также целесообразны и в других сферах (оборудование для брикетирования древесных отходов и изготовления пелеток, тепловые насосы и т.д.)

Энергетическая стратегия  страны предусматривает рост использования  АИЭ в России. Стимулировать увеличение доли АИЭ в энергобалансе страны может создание законодательной базы, которая делала бы выгодным производство и потребление АИЭ.

Энергетика очень быстро аккумулирует, ассимилирует, вбирает  в себя самые новейшие идеи, изобретения, достижения науки. Это и понятно: энергетика связана буквально со всем, и все тянется к энергетике, зависит от нее. Поэтому энергохимия, водородная энергетика, космические электростанции, энергия, находящаяся в кварках, "черных дырах", вакууме, - это всего лишь наиболее яркие вехи, штрихи того сценария, который пишется на наших глазах и который можно назвать Завтрашним Днем Энергетики.

Источники информации данного реферата:

http://www.coolreferat.com/%D0%98%D1%81%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B2_%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D0%B8

http://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=550529

http://aqua-comfort.com.ua/page54.html

http://electrik.info/main/news/614-alternativnye-istochniki-energii.html

http://www.energosovet.ru/bul_stat.php?idd=210

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B5%D1%87%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0

http://images.yandex.ru/?uinfo=ww-1263-wh-932-fw-0-fh-598-pd-1

http://www.alisen.ru/

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BE%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0