Публикация материалов

Темы исследований

Наш баннер

Мы будем благодарны, если Вы установите наш баннер!
Баннер сайта Обучонок
Код баннера:
<a href="https://obuchonok.ru/" target="_blank"> <img src="https://obuchonok.ru/banners/banob2.gif" width="88" height="31" alt="Обучонок. Исследовательские работы и проекты учащихся"></a>
Все баннеры...
Исследовательская работа: 
Нетрадиционные источники энергии

Что такое альтернативные источники энергии?


Альтернативная энергетика – совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены, не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.

В связи с развитием производственных технологий и значительным ухудшением экологической ситуации во многих регионах земного шара, человечество столкнулось с проблемой поиска источников энергии. С одной стороны, количество добываемой энергии должно быть достаточным для развития производства, науки и коммунально-бытовой сферы, с другой стороны, добыча энергии не должна отрицательно сказываться на окружающей среде.

Данная постановка вопроса привела к поиску так называемых альтернативных источников энергии – источников, соответствующих вышеуказанным требованиям. Усилиями мировой науки было обнаружено множество таких источников, на данный момент большинство из них уже используется более или менее широко.

Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование нетрадиционных источников энергии.

Источники энергии – «встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию». Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом, он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, способствующий росту парникового эффекта и глобальному потеплению. Причина поиска альтернативных источников энергии – потребность получать ее из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.

Альтернативные источники энергии – это приборы, способы, устройства, или сооружения, позволяющие получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющие собой традиционные источники энергии. К таким источникам энергии относят: энергию Солнца, ветра, энергию морей и океана, биомассу, тепло Земли, новые виды жидкого и газообразного топлива, представленные синтетической нефтью на основе угля, органической составляющей горючих сланцев и битуминозных пород, а также некоторые виды топливных спиртов и водород.

Многие из нетрадиционных источников энергии являются сложными энергоресурсами, компоненты которых позволяют получать и нетопливную продукцию, широко применяемую в химии, строительной индустрии, сельском хозяйстве, металлургии и т.д.

Основное преимущество альтернативных источников энергии является неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет экологический баланс планеты. Такие источники энергии играют значительную роль в решении трех глобальных проблем, стоящих перед человечеством: энергетики, экологии, продовольствия.

Солнечная энергетика

Солнечная энергетика – направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде.

Солнечная энергетика использует возобновленный источник энергии и является «экологически чистой», то есть не производящей вредных отходов во время активной фазы использования. Солнце является основным источником всех видов энергии, которые человек имеет в своем распоряжении. Этот резервуар неисчерпаем.

История развития солнечной энергетики


Для большинства людей индустрия производства солнечной энергии по-прежнему выглядит, как некий прорыв, совершенный в последние полтора десятилетия. Однако сама идея и начало развития солнечной энергетики уходит вглубь истории почти на двести лет.

Использование линз и зеркал для фокусировки солнечных лучей, например, для нагрева воды, использовалось с древних времен, но в 1839 году французский ученый Эдмонд Беккерель начал экспериментировать с электролитическими ячейками, генерирующими электричество под воздействием солнечного света. Беккерелю было всего 19 лет, когда он создал на базе хлорида серебра и кислотного раствора ячейку, генерирующую электроэнергию под воздействием солнечных лучей.

На сегодняшний день для получения электроэнергии разрабатываются и используются различные методы, такие как термодинамический и фотоэлектрический.

Солнечная энергия представляет собой, возможно, один из наиболее перспективных источников энергии. Подумать только, что всего за восемнадцать солнечных дней Солнце поставляет, нам энергию, равную количеству энергии, которая хранится в недрах земли. Одним из наиболее распространенных устройств, которых преобразует солнечную энергию считается солнечная батарея.

Солнечные электростанции активно используются более чем в 80 странах, они преобразуют солнечную энергию в электрическую. [Топ стран по выработке электроэнергии приведены в Таблице 1], [Данные о крупных СЭС в России представлены в Таблице 2] Существуют разные способы такого преобразования и, соответственно, различные типы солнечных электростанций. Наиболее распространены станции, использующие фотоэлектрические преобразователи, объединенные в солнечные батареи.

Солнечные батареи массово применяются во многих отраслях за счет своей многофункциональности и простоты.

В современной архитектуре все чаще планируют строить дома с встроенными аккумуляторными источниками солнечной энергии. Солнечные батареи устанавливают на крышах зданий или на специальных опорах. Эти здания используют тихий, надежный и безопасный источник энергии — Солнце. Многие мировые производители электроники и бытовых приборов уже начинают внедрять солнечные панели в свою продукцию.

К примеру, каждый в своей жизни сталкивался с обычным калькулятором, работающим от солнечной энергии. Помимо этого, в современном мире существует масса полезных приборов, которые оснащены небольшой солнечной панелью. Это различные зарядные устройства для мобильных телефонов и аккумуляторов, фонарики, мобильные телефоны и так далее. Потенциал огромен и не имеет границ.

Весьма распространено применение солнечных батарей в качестве уличного освещения. Светильники, работающие на солнечных батареях, довольно часто применяются в качестве украшения к ландшафтному дизайну.

В космонавтике солнечные батареи играют существенную роль. Эти устройства являются автономными источниками электричества, снабжающие электроэнергией все системы и установки жизнеобеспечения космических станций, а также обеспечивают бесперебойную и четкую работу всей аппаратуры. Одна из важнейших отраслей использования энергии Солнца – автомобилестроение.

Таблица 1. Топ стран, которые вырабатывают солнечную энергию

1. Бельгия 2.98ГВт
2. Австралия 31ГВт
3. Великобритания 3,4ГВт
4. Франция 4.67ГВт
5. Испания 5.34ГВт
6. США 12ГВт
7. Япония 13.5ГВт
8. Италия 17.9ГВт
9. КНР 18.3ГВт
10. Германия 36.3ГВт

Преимущества солнечной энергии:

  • возобновляемость;
  • обильность;
  • постоянство;
  • доступность;
  • экологическая чистота;
  • бесшумность;
  • экономичность.

Недостатки солнечных источников энергии:

  • высокая стоимость;
  • непостоянство;
  • высокая стоимость аккумулирования энергии;
  • незначительное загрязнение окружающей среды;
  • применение дорогостоящих и редких компонентов;
  • малая плотность мощности.

Таблица 2. Самые крупные СЭС России

1. Перово-Республика Крым 105.6МВт
2. Самарская СЭС – Самарская область 75.0МВт
3. Николаевка- Республика Крым 69.7МВт

В Краснодарском крае планируется строительство 18 солнечных электростанций. Первым проектом, запланированным к реализации на территории Крымского района, предусмотрено строительство тепловой электростанции «Ударная ТЭС».

Ветроэнергетика


Ветроэнергетика – один из самых перспективных способов получения энергии. Этот источник не только экологически чистый (ветровые генераторы в процессе эксплуатации не потребляют ископаемого топлива), но и возобновляемый. Затраты на получение энергии от ветра сводятся главным образом к установке необходимого оборудования. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.

Помимо этого, запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Поэтому правительства разных стран считают развитие ветроэнергетики одной из стратегических государственных задач. Например, Дания планирует к 2020 году 50 % потребности страны в электроэнергии обеспечивать за счет ветроэнергетики. А ученые находятся в постоянном поиске решений, способных усовершенствовать современные ветрогенераторы.

История ветроэнергетики начинается с незапамятных времён. Энергия ветра вот уже более 6000 лет надежно и верно служит людям. Первые простейшие ветродвигатели применяли в глубокой древности в Египте и Китае. В Египте (около Александрии) сохранились остатки каменных ветряных мельниц барабанного типа, построенных ещё во II-I вв. до н. э. В 7 в. н. э. персы строили ветряные мельницы уже более совершенной конструкции - крыльчатые. Ветряные мельницы, производящие электричество, были изобретены в 19-м веке в Дании.

Там в 1890-м году была построена первая ветроэлектростанция, а к 1908-му году насчитывалось уже 72 станции мощностью от 5 до 25 кВт. Крупнейшие из них имели высоту башни 24 м и четырехлопастные роторы диаметром 23 м. В России ветряные установки использовались в основном для помола зерна. В начале ХХ века в России насчитывалось около 250 тысяч ветряных мельниц, которые перерабатывали почти половину урожая зерновых.

В настоящий момент ветроэнергетика является быстро развивающейся и перспективной отраслью. В 2007 г. общая мощность ВЭС в мире составила 94 млн. кВт с выработкой около 200 млрд. [Данные о крупных ВЭС в России приведены в Таблице 3 ]Ветроэнергетика ХХI века Россия имеет самый большой в мире ветропотенциал, ресурсы ее ветровой энергии определены в 10,7 ГВт. На сегодня в России насчитывается около 13 МВт установленной мощности (0,1% всей вырабатываемой в стране энергии).

Таблица 3. Крупные ВЭС в России

1.Калининградская ВЭС 5.1МВт
2.Воркутинская ВЭС 1.5МВт
3.Камчатская ВЭС (о. Беринга) 250кВт
4.Тюпкельды ВЭС (Башкирия) 550 кВт
5.Ростовская ВЭС 30кВт
6.Мурманская ВЭС 200кВт
7.Чукотская ВЭС 250кВт

В Краснодарским крае планируется строительство ВЭС. Ейская ВЭС — проект сети ветровых электростанций в Ейском районе Краснодарского края. Проект предусматривает строительство трёх ВЭС суммарной установленной мощностью 72 МВт.

Преимущества ВЭС:

  • полное отсутствие загрязнения окружающей среды;
  • ветровая энергия изобильна, чиста, безопасна и надежда в качестве ресурса для производства электроэнергии;
  • цена производства электричества на ветровых станциях постоянно снижается;
  • ветроэнергетика производит электроэнергию гораздо ближе к потребителю, что снижает ее потери и стоимость строительства линий электропередач.

Недостатки ВЭС:

  • распространение ветрогенераторов может затруднить прием телепередач и создавать мощные звуковые колебания;
  • ветер дует почти всегда неравномерно, поэтому и генератор будет работать неравномерно, отдавая то большую, то меньшую мощность;
  • возможные изменения в ландшафте;
  • энергия ветра не сможет сама по себе удовлетворить потребности в электричестве города, региона или государства целиком

.

Перейти к разделу: 3. Геотермальная энергетика

Партнеры и статистика