Электростанции

Увеличивающееся загрязнение окружающей среды, нарушение  теплового баланса атмосферы  постепенно приводят к глобальным изменением климата. Дефицит энергии и ограниченность топливных ресурсов с всё нарастающей остротой показывают неизбежность перехода к нетрадиционным, альтернативным источникам энергии. Они экологичны, возобновляемы, основой их служит энергия Солнца и Земли. 

 Основные  причины, указывающие на важность  скорейшего перехода к АИЭ: 

• Глобально-экологический: сегодня общеизвестен и доказан  факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI веке.

 

• Политический: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные  ресурсы;

 

• Экономический: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить  топливные ресурсы страны для  переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими  альтернативными источниками, уже  сегодня ниже стоимости энергии  из традиционных источников, да и сроки  окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, на традиционную - постоянно растут;

 

• Социальный: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными  ГЭС, - всё это увеличивает социальную напряженность.

 

• Эволюционно-исторический: в связи с ограниченностью  топливных ресурсов на Земле, а также  экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный  переход на альтернативные источники  энергии.

 
 

Альтернативный  источник энергии — способ, устройство или сооружение, позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Цель поиска альтернативных источников энергии  — потребность получать её из энергии  возобновляемых или практически  неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. 
 

Ветряные  электростанции —  ветроэнергетические  установки (ВЭУ)

Ветряные  электростанции —  принцип работы

Ветряные  электростанции производят электричество за счет энергии перемещающихся воздушных масс — ветра. Для ветряных электростанций с горизонтальной осью вращения минимальная скорость ветра составляет:

• 4-5 м/сек — при мощности >= 200 кВт
• 2-3 м/сек — если мощность <= 100 кВт.

Ветроэлектростанция  -  это  мачта, наверху которой размещается контейнер с генератором и редуктором. К оси редуктора ветряной электростанции прикреплены лопасти. Контейнер электростанции поворачивается в зависимости от направления ветра.

Ветряные электростанции с вертикальной осью вращения менее  популярны. Сам генератор находится  под мачтой, и главное, необходимость  ориентации на ветер отсутствует. Ветряные электростанции с вертикальной осью вращения требуют для стабильной работы более высоких скоростей  ветра и предварительного запуска  от внешнего источника энергии.

Ветряные  электростанции —  основные проблемы

Основную проблему ветряных электростанций вызывает непостоянная природа ветра. При этом мощность ветряных электростанций в каждый момент времени переменна. Невозможно иметь  от одной ветроэлектростанции стабильное поступление определенных объемов электроэнергии.

Ветряные электростанции имеют аккумуляторы для накопления электроэнергии,  для более равномерной и стабильной работы системы. По этой же причине возникает необходимость объединения ветряных электростанций в энергосистемы и комплексы с иными способами получения электроэнергии. Это, прежде всего газовые генераторы, микротурбины, солнечные электростанции — батареи на фотоэлементах.

Ветряные  электростанции —  преимущества

• Ветряные электростанции не загрязняют окружающую среду вредными выбросами.
• Ветровая энергия, при определенных условиях может конкурировать с невозобновляемыми энергоисточниками.
• Источник энергии ветра — природа — неисчерпаема.

Ветряные  электростанции —  недостатки

• Ветер от природы нестабилен, с усилениями и ослаблениями. Это затрудняет использование ветровой энергии. Поиск технических решений, которые позволили бы компенсировать этот недостаток — главная задача при создании ветряных электростанций.
• Ветряные электростанции создают вредные шумы в различных звуковых спектрах. Обычно ветряные установки строятся на таком расстоянии от жилых зданий, чтобы шум не превышал 35-45 децибел.
• Ветряные электростанции создают помехи телевидению и различным системам связи. Применение ветряных установок — в Европе их более 26 000, позволяет считать, что это явление не имеет определяющего значения в развитии электроэнергетики.
• Ветряные электростанции причиняют вред птицам, если размещаются на путях миграции и гнездования.

Ветряные  электростанции —  производители —  мировые лидеры

• VESTAS
• NORDEX
• PANASONIC
• VERGNET
• ECOTECNIA
• SUPERWIND

Ветряные  электростанции —  география применения

Ветроэлектростанции применяются в странах, имеющих подходящие скорости ветра, невысокий рельеф местности и испытывающих дефицит природных ресурсов. Мировым лидером в использовании ветряных электростанций является Германия, в которой за небольшой промежуток времени построено ~9000 МВт мощности.

Единичная мощность ветроэлектрических станций увеличилась  до 3 МВт. В Германии продолжается интенсивное  строительство ветряных электростанций. Производство ветряных электростанций стало значительной частью экспорта Дании и Германии.

Производство  ветряных электростанций обеспечило работой  в Европе 60 000 человек. За рубежом  приняты постановления на государственном  уровне, содействующие внедрению  возобновляемых источников энергии.

Ветряные  электростанции в  России

В России, за последние  десятилетие, построено и пущено в эксплуатацию лишь несколько ветряных электростанций.

В Башкортостане  установлены четыре ветряных электростанции мощностью по 550 кВт.

В Калининградской  области, смонтировано 19 установок. Мощность парка ветряных электростанций составляет ~5 МВт.

На Командорских островах возведены две ветротурбины по 250 кВт.

В Мурманске  вошла в строй ветроустановка мощностью 200 кВт.

Но совокупная мощность ветроэлектростанций России не превысила в 2004 году 12 МВт. 

Российская Федерация  — это страна с большой территорией, расположенной в разных климатических  зонах, что определяет высокий потенциал  использования ветряных электростанций. Технический потенциал составляет более 6200 миллиардов киловатт часов, или  в 6 раз превышает всё современное  производство электроэнергии в нашей  стране. 

http://www.manbw.ru/analitycs/wind-stations.html 
 
 

Геотермальные электростанции

Геотермальные электростанции или  что такое геотермальная  энергия?

Геотермальная энергия – это энергия, получаемая из природного тепла Земли. Достичь  этого тепла можно с помощью  скважин. Геотермический градиент в  скважине возрастает на 1 0С каждые 36 метров. Это тепло доставляется на поверхность в виде пара или горячей  воды. Такое тепло может использоваться как непосредственно как для  обогрева домов и зданий, так и  для производства электроэнергии. Термальные регионы имеются во многих частях мира.

По различным  подсчетам, температура в центре Земли составляет, минимум, 6 650 0С. Скорость остывания Земля примерно равна 300-350 0С в миллиард лет. Земля содержит 42 х 1012 Вт тепла, из которых 2% содержится в коре и 98% - в мантии и ядре. Современные технологии не позволяют достичь тепла, которое находится слишком глубоко, но и 840 000 000 000 Вт (2%) доступной геотермальной энергии могут обеспечить нужды человечества на долгое время. Области вокруг краев континентальных плит являются наилучшим местом для строительства геотермальных станций, потому что кора в таких зонах намного тоньше.

Геотермальные электростанции и  геотермальные ресурсы

Чем глубже скважина, тем выше температура, но в некоторых  местах геотермальная температура  поднимается быстрее. Такие места  обычно находятся в зонах повышенной сейсмической активности, где сталкиваются или разрываются тектонические  плиты. Именно поэтому наиболее перспективные  геотермальные ресурсы находятся  в зонах вулканической активности. Чем выше геотермический градиент, тем дешевле обходится добыча тепла, за счет уменьшения расходов на бурение и качание. В наиболее благоприятных случаях, градиент может  быть настолько высок, что поверхностные  воды нагреваются до нужной температуры. Примером таких случаев служат гейзеры  и горячие источники.

Ниже земной коры находится слой горячего и расплавленного камня называемый магмой. Тепло возникает  там, прежде всего, за счет распада природных  радиоактивных элементов, таких  как уран и калий. Энергетический потенциал тепла на глубине 10 000 метров в 50 000 раз больше энергии, чем все мировые запасы нефти и газа.

Зоны наивысших  подземных температур находятся  в регионах с активными и молодыми вулканами. Такие «горячие точки» находятся  на границах тектонических плит или  в местах, где кора настолько тонка, что пропускает тепло магмы. Множество  горячих точек находится в  зоне Тихоокеанского кольца, которое  еще называют «огненное кольцо»  из-за большого количества вулканов.

Геотермальные электростанции -  способы использования геотермальной энергии

Существует два  основных способа использования  геотермальной энергии: прямое использование  тепла и производство электроэнергии. Прямое использование тепла является наиболее простым и поэтому наиболее распространенным способом. Практика прямого использования тепла  широко распространенна в высоких широтах на границах тектонических плит, например в Исландии и Японии. Водопровод в таких случаях монтируется непосредственно в глубинные скважины. Получаемая горячая вода применяется для подогрева дорог, сушки одежды и обогрева теплиц и жилых строений. Способ производства электричества из геотермальной энергии очень похож на способ прямого использования. Единственным отличием является необходимость в более высокой температуре (более 150 0С).

В Калифорнии, Неваде и некоторых других местах геотермальная  энергия используется на больших  электростанциях, Так, в Калифорнии около 5% электричества вырабатывается за счет геотермальной энергии, в  Сальвадоре геотермальная энергия  производит около 1/3 электроэнергии. В  Айдахо и Исландии геотермальное  тепло используется в различных  сферах, в том числе и для  обогрева жилья. В тысячах домах  геотермальные тепловые насосы используются для получения экологически чистого  и недорогого тепла.

Геотермальные электростанции -  источники геотермальной энергии.

Сухая нагретая порода – Для того, чтобы использовать энергию в геотермальных электростанциях, содержащуюся в сухой скальной породе, воду при высоком давлении закачивают в породу. Таким образом, расширяются  существующие в породе изломы, и  создается подземный резервуар  пара или горячей воды.

Магма – расплавленная  масса, образующаяся под корой Земли. Температура магмы достигает 1 200 0С. Несмотря на то, что небольшие объемы магмы находятся на доступных глубинах, практические методы получения энергии из магмы находятся на стадии разработки.