Альтернативные источники энергии

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Ноября 2013 в 12:05, реферат

Краткое описание

Цель данной работы – изучить существующие на данное время альтернативные источники энергии и оценить их достоинства и недостатки.

Содержание

Введение 3
Альтернативная энергетика 5
Направления альтернативной энергетики 5
Ветроэнергетика 7
Гелиоэнергетика 10
Достоинства гелиоэнергетики 12
Недостатки гелиоэнергетики 12
Биотопливо 14
Классификация видов биотоплива по агрегатному состоянию 14
Классификация видов биотоплива по поколениям 18
Альтернативная гидроэнергетика 20
Геотермальная энергетика 23
Петротермальная энергетика 23
Гидротермальная энергетика 23
Водородная энергетика 25
Факторы, сдерживающие внедрение водородных технологий 26
Заключение 28
Список литературы 29

Прикрепленные файлы: 1 файл

Альтернативные источники энергии.docx

— 69.76 Кб (Скачать документ)

Одним из основных достоинств объектов малой гидроэнергетики  является экологическая безопасность. В процессе их сооружения и последующей  эксплуатации вредных воздействий  на свойства и качество воды нет. Водоемы  можно использовать и для рыбохозяйственной  деятельности, и как источники  водоснабжения населения. Однако и  помимо этого у микро- и малых  ГЭС немало достоинств. Современные  станции просты в конструкции  и полностью автоматизированы, то есть не требуют присутствия человека при эксплуатации. Полный ресурс работы станции - не менее 40 лет (не менее 5 лет  до капитального ремонта). Ну а главное - объекты малой энергетики не требуют  организации больших водохранилищ с соответствующим затоплением  территории и колоссальным материальным ущербом. [17]

 

Геотермальная энергетика

Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической энергии за счёт энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях.

Геотермальная энергетика подразделяется на два направления: петротермальная  энергетика и гидротермальная энергетика.

В вулканических районах  циркулирующая вода перегревается  выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. Более чем такие паротермы  распространены сухие высокотемпературные  породы, энергия которых доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие  горизонты пород с температурой менее 100 °C распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, потому наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.

Петротермальная энергетика.  Еще не налажено практическое использование залежей "сухого" тепла, аккумулированных в горячих горных породах, так называемых залежей петротермальной энергии. Между тем это наиболее крупные и широко распространенные источники энергии, потому что горячие скальные породы, залегающие, правда, на разных глубинах, есть повсюду.

Утилизация "сухого" глубинного тепла могла бы открыть для  энергетики поистине неисчерпаемые  возможности. Когда бурение на 8-10 км станет делом технологически освоенным  и экономичным, ГеоТЭС можно будет  сооружать в любой географической точке, где возникнет надобность в энергетике. Особенно нужной петротермальная  энергия может оказаться в  районах освоения Сибири и Севера. Но для этого требуется тщательно  изучить массу вопросов, прежде всего  выяснить, не вызовет ли столь активная деятельность нежелательных изменений  в тектонике земной коры. [3]

Гидротермальная энергетика. В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. Гидротермальная энергия уже нашла применение в современном мире, в геохимических районах используется в отопительной системе и системе водоснабжения, но воду из гейзеров подавать в систему водоснабжения нельзя из-за высокой степени содержания минеральных веществ, поэтому ее используют только для нагревания. [18]

Главным достоинством геотермальной  энергии является ее практическая неиссякаемость и полная независимость от условий  окружающей среды, времени суток  и года.

Существуют следующие  принципиальные возможности использования  тепла земных глубин. Воду или смесь  воды и пара в зависимости от их температуры можно направлять для  горячего водоснабжения и теплоснабжения, для выработки электроэнергии либо одновременно для всех этих целей. Высокотемпературное  тепло околовулканического района и сухих горных пород предпочтительно  использовать для выработки электроэнергии и теплоснабжения. От того, какой  источник геотермальной энергии  используется, зависит устройство станции.

Главная из проблем, которые  возникают при использовании  подземных термальных вод, заключается  в необходимости возобновляемого цикла поступления воды (обычно отработанной) в подземный водоносный горизонт. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов и химических соединений, что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.

Наибольший интерес представляют высокотемпературные термальные воды или выходы пара, которые можно  использовать для производства электроэнергии и теплоснабжения.

 

Водородная энергетика

Водородная энергетика — развивающаяся отрасль энергетики, направление выработки и потребления энергии человечеством, основанное на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки и потребления энергии людьми, транспортной инфраструктурой и различными производственными направлениями. Водород выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики).

Промышленное  производство водорода — неотъемлемая часть водородной энергетики, первое звено в жизненном цикле употребления водорода. Водород практически не встречается в природе в чистой форме и должен извлекаться из других соединений с помощью различных химических методов.

Разнообразие способов получения  водорода является одним из главных  преимуществ водородной энергетики, так как повышает энергетическую безопасность и снижает зависимость  от отдельных видов сырья.

К ним относятся:

  • паровая конверсия метана и природного газа;
  • газификация угля;
  • электролиз воды;
  • пиролиз;
  • частичное окисление;
  • биотехнологии.

Водород при смеси с  воздухом образует взрывоопасную смесь — так называемый гремучий газ. Наибольшую взрывоопасность этот газ имеет при объёмном отношении водорода и кислорода 2:1, или водорода и воздуха приближённо 2:5, так как в воздухе кислорода содержится примерно 21 %. Также водород пожароопасен. Жидкий водород при попадании на кожу может вызвать сильное обморожение.

Основным устройством  для использования водорода предполагаются топливные элементы, в которых  происходит процесс, обратный электролизу. Распространение источников энергии, основанных на топливных элементах  мощностью 15-200 кВт создаст основу для развития так называемой распределённой системы производства электроэнергии, когда производитель энергии  является и её потребителем. Тем  самым можно будет избавиться от многокилометровых электрических сетей и гигантских электростанций. [19]

Водород используют в качестве ракетного топлива.

Ведутся исследования по применению водорода как топлива для легковых и грузовых автомобилей. Водород может использоваться в качестве топлива в обычном — поршневом — двигателе внутреннего сгорания. В этом случае снижается мощность двигателя до 82%-65% в сравнении с бензиновым вариантом. Но если внести небольшие изменения в систему зажигания, мощность двигателя увеличивается до 117% в сравнении с бензиновым вариантом, но тогда значительно увеличится выход окислов азота из-за более высокой температуры в камере сгорания и возрастает вероятность подгорания клапанов и поршней при длительной работе на большой мощности. Кроме того, водород при температурах и давлениях, которые создаются в двигателе, способен вступать в реакцию с конструкционными материалами двигателя и смазкой, приводя к более быстрому износу. Обычный — поршневой — ДВС для работы на водороде не подходит еще и потому, что водород легко воспламеняется от высокой температуры выпускного коллектора. Обычно для работы на водороде используется роторный ДВС, так как в нём выпускной коллектор значительно удалён от впускного. [20]

Факторы, сдерживающие внедрение водородных технологий:

  • отсутствие водородной инфраструктуры;
  • несовершенные технологии хранения водорода;
  • отсутствие стандартов безопасности, хранения, транспортировки, применения;
  • распространённые современные способы безопасного хранения водорода требуют большего объёма топливных баков, чем для бензина. Поэтому в разработанных на сегодняшний день автомобилях замена топлива на водород приводит к значительному уменьшению объёма багажника.

Критика водородного  транспорта:

  • Смесь водорода с воздухом — взрывчатое вещество. Для транспорта разрабатываются специальные безопасные системы хранения водорода — баки с несколькими стенками, из специальных материалов и так далее
  • Водородная силовая установка на базе традиционного ДВС значительно сложнее и дороже в обслуживании, чем обычный ДВС.
  • Пока нет достаточного опыта эксплуатации водородного транспорта.
  • Нет возможности быстрой дозаправки в пути из канистры или от другого автомобиля.
  • Для заправки водородом требуется построить сеть заправочных станций. Для заправочных станций, заправляющих автомобили жидким водородом стоимость оборудования больше, чем для бензиновых заправочных станций .
  • Летучесть водорода самая высокая среди газов, таким образом, водород трудно сохранить в жидком виде, это затрудняет хранение водорода, транспортировку, и использование в баке, так как топливо испарится из бака полностью за короткое время.
  • В настоящий момент водород производится либо путём расхода значительного количества электроэнергии , либо из углеводородов. В первом случае используется та же электроэнергия, которая может производиться на тепловых, атомных и других электростанциях. К сожалению альтернативными источниками производится довольно небольшое количество энергии , и её не хватит на развитие транспорта. Во втором случае наблюдается использование тех же видов топлива и выделение CO2, а также требуется очистка от соединений серы и других примесей, которые в случае применения топливных элементов значительно сокращают срок их службы. [21]

 

Заключение

Несмотря на внешнюю привлекательность  «нетрадиционных» видов получения  электроэнергии, у них есть ряд  недостатков. Прежде всего, с их помощью  пока, на современном уровне развития техники и экономики, невозможно получить так же много электроэнергии, как с помощью тепловой, гидро- или атомной энергетики. Но, возможно, этот недостаток преодолим в ближайшие  десятилетия. Но возможны и вредные  последствия от развития такой энергетики. А главный их недостаток на сегодня  – это дороговизна, потребность  в  большом количестве материалов и в очень обширной территории.

 

Список литературы

  1. Kiehl, J. T., Kevin E. Trenberth, 1997: Earth's Annual Global Mean Energy Budget. Bull. Amer. Meteor. Soc., 78, 197–208.
  2. Концепция использования ветровой энергии в России. Под ред. Безруких П.П. – М.: Книга – Пента, 2005.
  3. Магомедов А. М. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. — Махачакала: Юпитер, 1996. 
  4. Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. — Л.: Наука, 1989. 
  5. http://www.1kz.biz/battery/statyi_foto.shtml
  6. http://energyland.info/analitic-show-90573
  7. http://himves2000.com.ua/index.php?option=com_content&view=article&id=356&Itemid=344
  8. http://www.builditsolar.com/Experimental/PEXCollector/SmallPanelTests.htm
  9. http://www.bfm.ru/news/2010/05/19/solnechnye-tehnologii-obespechat-chetvert-elektrichestva.html
  10. http://forum.gravicappa.com.ua/index.php?showtopic=8
  11. http://biowatt.ru/index.php/biotoplivo/klassifykatsya.html
  12. http://www.ethanol.org/pdf/contentmgmt/ACE_Optimal_Ethanol_Blend_Level_Study_final_12507.pdf
  13. M. Wang, M. Wu, H. Huo: Life-cycle energy and greenhouse gas emission impacts of different corn ethanol plant types. Environmental Research Letters., 2007, 2, 13. 
  14. http://www.zagaes.rushydro.ru/press/news-materials/presskit/company/
  15. http://www.membrana.ru/particle/13186
  16. http://www.membrana.ru/particle/2933
  17. http://www.solarhome.ru/hydro/index.htm
  18. Кириллин В.А. Энергетика. Главные проблемы. — М.: Знание, 1990.
  19. В. Болдырев. Водородная энергетика // Промышленные ведомости. — № 5. — 2006.
  20. http://www.greencarcongress.com/2006/02/hydrogen_intern.html
  21. http://ru.wikipedia.org/wiki/Водородный_транспорт

 


Информация о работе Альтернативные источники энергии