Нетрадиционные возобновляемые источники энергии

К нетрадиционным возобновляемым источникам энергии (НВИЭ) относятся солнечная энергия, энергия ветра, геотермальная энергия, энергия биомассы отходов, приливная и волновая энергия океана. В настоящее время доля использования НВИЭ в мировой энергетике ничтожно мала, она составляет менее одного процента.

Необходимость более активного использования этих источников объясняется следующими причинами: Обеспеченность мировой энергетики основными видами топлива составляет по нефти 100 лет, природному газу - 65. Стоимость всех видов топлива будет возрастать, что связано с необходимостью обновления существующих предприятий топливного комплекса, вовлечением в эксплуатацию удаленных месторождений, с более сложными и дорогими способами добычи. Использование традиционных источников энергии показало, что они наносят существенный ущерб окружающей среде. Для ее оздоровления необходимо применение более экологически чистых источников энергии. Дальнейшее развитие ядерной и гидроэнергетики связано с существенными экономическими затратами, удорожанием стоимости энергии, производимой на АЭС и ГЭС.
Потенциал НВИЭ чрезвычайно велик. Тепло, получаемое Землей от Солнца за год, примерно в 20 000 раз превосходит годовое потребление энергии всем человечеством. Велики потенциалы ветровой энергии и энергии биомассы. Основным недостатком НВИЭ является малая плотность потоков энергии, поэтому для получения сколько-нибудь заметных мощностей необходимо собирать энергию с весьма больших площадей, что требует создания громоздких и дорогостоящих установок. Кроме того, солнце и ветер - источники энергии, очень непостоянны во времени, что вызывает необходимость запасать (аккумулировать) энергию. Солнечная энергия пригодна как для производства низкопотенциального тепла, так и для производства электроэнергии. В ряде стран, расположенных в низких широтах, солнечные коллекторы почти полностью покрывают потребности в горячей воде.
Электроэнергия от светового потока может производиться двумя путями: Путем прямого преобразования в фотоэлектрических установках (ФЭУ). Фотоэлектрические преобразователи изготавливаются из кремния. Их КПД составляет 13-14%. В установках башенного типа солнечная энергия собирается с помощью зеркальных гелиостатов, установленных на Земле и следящих за Солнцем по двум координатам. Отраженные солнечные лучи направляются на приемник, теплоноситель нагревается до t = 400-550°С, затем используется в термодинамическом цикле.

Использование ветра - один из самых древних способов производства энергии. Ветровая энергия используется для производства механической или электрической энергии. Наиболее распространены ВЭУ мощностью 100-500 кВт при среднегодовой скорости ветра около 9 м/с и среднем числе часов работы на полной мощности 2500 ч/год. ВЭУ оказывают воздействие на окружающую среду, создавая дополнительные шумы и вибрации, а также электромагнитные излучения, способные вызвать теле- и радиопомехи, поэтому ветроэлектростанции должны быть окружены санитарной зоной, что требует отчуждения земель.
Геотермальная энергия, используемая для получения тепла или производства электроэнергии, представлена термальными водами или па- рогидротермами. Если температура геотермального носителя ниже 100°С, его целесообразно использовать для теплоснабжения жилищ, теплиц, для бальнеологических целей. Высокотемпературные источники пригодны для производства электроэнергии. Полуостров Камчатка и Курильские острова располагают значительными геотермальными ресурсами. Первая построенная геотермальная станция (Паужетская) имеет мощность 11 МВт.
Биомасса отходов может быть использована в качестве энергоресурса, она включает древесину, отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Энергетическое использование возможно путем сжигания, газификации, пиролиза, биохимической переработки с получением спиртов или биогаза.
Перспективно использование энергии приливов. Система плотин и водоемов во время прилива накопляет (аккумулирует) воду и направляет ее в гидравлические турбины, вращающие электрические генераторы.
Основной трудностью внедрения в энергетику станций, использующих нетрадиционные источники энергии, являются в первую очередь высокие удельные капиталовложения и себестоимость 1 кВт • ч энергии.
Воздействие на окружающую среду оказывают не только электростанции, но и высоковольтные линии электропередачи. Известно, что сильное электромагнитное поле, образующееся около ЛЭП-750, оказывает значительное воздействие на насекомых - они не могут находиться в зоне влияния ЛЭП. ЛЭП-1150, проходящие через реки, сильно изменяют традиционные пути рыб на нерест. Медицинские исследования показывают, что имеется вероятность заболевания раком и лейкемией детей, проживающих вблизи высоковольтных линий электропередачи.

<< | >>

↑

Источник: В. А. Праг, О. Н. Балакшина, Н. Б. Розова. Изучение вопросов экологии в школьном курсе физики. 2005

Еще по теме Нетрадиционные возобновляемые источники энергии:

- Детская психология - Общая экология - Природопользование - Социальная экология - Экологический мониторинг - Экология города и региона - Экология человека -