Alternatív energiaforrások. Az energiaforrások fajtái és felhasználásuk. Alternatív hőenergia-források: hol és hogyan lehet hőt szerezni

Tehát először is határozzuk meg, mi az alternatív energia. A meghatározás pedig a következő. alternatív energiaígéretes energiatermelési módszerek összessége, amelyek nem annyira elterjedtek, mint a hagyományosak, de nagy érdeklődésre tartanak számot, mert nyereségesek és alacsony káros környezeti következmények kockázatával alkalmazhatók. Ennek alapján az alternatív energiaforrások ez az alternatív energia üzemanyaga.

A legtöbben egyetértenek abban, hogy egyszer le kell mondanunk a szokásos üzemanyagról. Ez az oka a háborúknak, a környezetszennyezésnek és a klímaváltozásnak. A tudósok azonban évek óta kutatnak olyan alternatív forrásokat, mint a nap, a szél és a víz.

A szélenergia rendszerek és a napelemek azonban még mindig drágábbak a szén- és olajfeldolgozáshoz képest, és nem minden területen alkalmasak.

Emiatt a kutatók nem hagyják abba az új megoldások keresését, fokozatosan a kevésbé népszerű módszerek felé fordítják figyelmüket. Némelyik egészen szokatlan, van, amelyik buta, irreális, és néha undorító.

Az alternatív energiaforrások felkutatásának kreatív megközelítése közelebb visz bennünket az energiabiztonsági kérdések megoldásához. És ezeknek nem kell nagyszabású projekteknek lenniük. Nincs semmi baj azokkal a megoldásokkal, amelyeket kis szinten – a fejlődő országok falvaiban vagy településein – való használatra terveztek.

10 Alternatív energiaforrások

A jövő energiája. A jövő alternatív energiaforrásai

1) A cukrot egy autótartályba tenni egy régi és korántsem ártalmatlan vicc, ami motorkárosodáshoz vezethet. De a cukor kiváló üzemanyag lehet az autójához. A Virginia Institute of Technology szakemberei azon dolgoznak, hogy cukorból hidrogént állítsanak elő, amely tiszta, olcsó üzemanyagként használható, amely nem bocsát ki mérgező anyagokat vagy szagot. A tudósok a cukrot vízben oldják fel tizenhárom erős enzim segítségével egy reaktorban, amely a keverékből hidrogént állít elő.

A hidrogént felfogják és az akkumulátorba pumpálják, hogy energiát állítsanak elő. Ennek eredményeként 3-szor több hidrogén keletkezik, mint a hagyományos módszerekkel, ami befolyásolja a technológia költségeit.

Sajnos újabb tucat évnek kell eltelnie, mire a fogyasztók cukorral tölthetik meg autóikat. A közeljövőben a legreálisabb a laptopok, mobiltelefonok és egyéb elektromos berendezések cukorelemeinek tervezése lesz. Ezek az akkumulátorok tovább és megbízhatóbban működnek, mint a mai analógok.

Andrej Voronin. Alternatív energia források

2) Az energia, amely 100 milliárdszor több, mint amennyit az egész bolygó emberisége jelenleg elfogyaszt, szó szerint karnyújtásnyira van. Ez napszélenergia– töltött részecskék áramlata, amelyet a Nap bocsát ki. Brooke Harrop, a pullmani Washingtoni Állami Egyetem fizikusa és Dirk Schulze-Makuch, a Washingtoni Állami Környezeti és Természeti Erőforrások Kutatóintézetének fizikusa úgy véli, hogy ezeket a részecskéket a Nap körül a Föld pályáján keringő műhold rögzítheti.

A projekt szerint a műhold egy rézhuzallal rendelkezik, amelyet egy itt található akkumulátor tölt fel, hogy mágneses mezőt hozzon létre, amely felveszi az elektronokat ebből a szélből. Az elektronenergiát infravörös lézer segítségével továbbítják innen a Földre, és nem befolyásolja a Föld légköre.

A projekt megvalósítása előtt is vannak akadályok. Először is meg kell oldanunk a műhold űrszeméttől való védelmének kérdését. Másodszor, a Föld légköre képes elnyelni bizonyos energiát, amelyet nagy távolságból továbbítanak. Az infrasugarat a kiválasztott helyre irányítani pedig nem egyszerű feladat.

Ez a fejlesztés kilátásba helyezi az űrhajók energiaellátását.

3) Sokan úgy gondolják, hogy a vizeletet és a székletet azonnal meg kell semmisíteni. Az emberek és állatok által termelt ürülék azonban tartalmaz metán, aminek se színe, se szaga nincs, de a földgáznál jobban tud energiát termelni.

A kutyaürülék átalakításának ötletét legalább két kutatócsoport dolgozza ki – az egyik Cambridge-ben (Massachusetts), a másik pedig a San Francisco-i NorcalWaste cég szakemberei. Két csoport azt javasolja, hogy az állattartók használjanak hulladékgyűjtő zsákokat kedvenceik sétáltatásakor. Ezt követően a zsákokat „reaktorokba” dobják, ahol metán keletkezik, amivel utcákat lehet megvilágítani.

A pennsylvaniai farmok új energiaforrásként keresik a trágyát. 600 tehén körülbelül 70 000 kg trágyát termel naponta, ami - felhasználva - körülbelül 60 000 dollárt takarít meg a gazdaságnak évente. Ez a hulladék felhasználható műtrágyaként, valamint otthonok megvilágítására és fűtésére. Az amerikai Hewlett-Packard cég pedig azt írta le, hogy a gazdálkodók hogyan növelhetik bevételeiket azzal, hogy bérbe adják a sajátjukat internetszolgáltatóknak, hogy a metánenergiát a számítógépekhez használják fel.

Az emberi hulladék nem kevésbé értékes. Ausztráliában van egy Volkswagen Beetle, amely szennyvízkezelésből származó metánnal működik. A brit WessexWater cég mérnökei szerint pedig 70 ház hulladékából annyi metán keletkezik, hogy egy autó 16 000 km-t megállás nélkül megtenne.

Ne feledkezzünk meg a vizeletről sem. A Heriot-Watt Egyetem Fizikai Tudományok és Mérnöki Karának kutatói megpróbálják megalkotni a világ első vizelet akkumulátorát. Ezt a technológiát az űriparban és a hadiiparban egyaránt alkalmazhatják, lehetővé téve energiatermelést útközben. A karbamid egy hozzáférhető és nem mérgező szerves anyag, amely nitrogénben gazdag. Tehát az emberek szó szerint hordoznak magukban egy kémiai vegyületet, amely energiaforrás lehet.

Emberi test

4) Amikor egy forró napon metrókocsiban ül, próbálja meg átgondolni, hogy mit a tested által termelt hő, elég egy egész épület fűtéséhez. Ezt gondolják Stockholmban és Párizsban. A Jernhuset ingatlankezelő cég tervet dolgoz ki a stockholmi központi pályaudvaron áthaladó metró utasai által termelt hő hasznosítására. A hő felmelegíti a csöveken átfolyó és az épületek szellőzőrendszereibe belépő vizet. Párizsban pedig egy párizsi lakókomplexum tulajdonosa 17 lakást akar felfűteni a Pompidou Központ közelében a metróutasok segítségével.

Bármilyen furcsán is hangzik, nem kevésbé valószínű egy olyan projekt, amely holttestek energiáját használja fel egy épület fűtésére. Ezt a módszert Nagy-Britanniában egy krematórium alkalmazza, amelyet „ügyfelei” fűtenek. A halottak testének elégetése során keletkező hőt korábban higanyeltávolító rendszer fogta fel, most azonban a hőt csöveken vezetik át az épületek fűtésére.

5) Szakíts el és segíts a természetnek – ezzel a szlogennel új stratégiát hirdethetsz. A Rotterdami Club Watt a sétáló és táncoló vásárlók rezgéseit használja fel egy fényshow indításához. Lehetséges piezoelektromos anyagok használatának köszönhetően, amely nyomás hatására a rezgéseket .

Az amerikai hadsereg is érdekelt a piezoelektromos eszközök energiatermelésében. Piezoelektromos elemeket helyeznek a katonák csizmájába, hogy biztosítsák a rádiók és más elektromos eszközök áramellátását. Óriási potenciálja ellenére ez a technológia nem túl elterjedt. Főleg a magas ára miatt. Ilyen padló felszereléséhez 2500 nm. a Watt klub 257 000 dollárt költött, ami soha nem térült meg. A jövőben azonban ezt a bevonatot továbbfejlesztjük, hogy növeljük a termelt energia mennyiségét - a tánc valóban energikus lesz!

6) Csak Kaliforniában minden évben több mint 700 000 tonna iszapot termelnek– gőzkazánok oldhatatlan lerakódásai iszapként vagy szilárd formában. De nem mindenki veszi észre, hogy ez az anyag elegendő napi 10 000 000 kilowattóra villamos energia előállításához. A Nevadai Egyetem kutatói szárítják az iszapot, hogy üzemanyaggá alakítsák a további elgázosításhoz, ami villamosenergia-termeléshez vezet. A tudósok egy olyan berendezéssel álltak elő, amely alacsony hőmérsékleten „forr” homok segítségével a viszkózus üledéket porrá alakítja. Ennek eredményeként olcsó, de jó minőségű üzemanyagot kapunk.

Ez a technológia a hulladékot üzemanyaggá alakítja, és közvetlenül a termelésben működhet, így pénzt takaríthat meg az iszap szállítására és ártalmatlanítására. Ezek a tanulmányok még nem fejeződtek be, de az előzetes becslések szerint a teljes kapacitással működő rendszer elméletileg napi 25 000 kilowattóra energiát tudna termelni.

7) A mélyben élő medúzák, és olyan anyagokat tartalmaznak, amelyek energiaforrássá válhatnak. Zöld fluoreszcens fehérjének köszönhetően ragyognak. A Chalmers Egyetem csapata ezt a fehérjét elektródákra helyezte és UV-sugárzással besugározta, és az anyag elektronokat kezdett kibocsátani.

Ezt a fehérjét olyan biológiai tüzelőanyag előállítására használták, amely fényforrás nélkül villamos energiát termel, helyette anyagok keverékét - magnéziumot a szentjánosbogarakban található luciferáz biokatalizátorral.

8) Három "robbanó tó" van, amelyek a víz hőmérséklet- és sűrűségkülönbsége miatt a mélyben felhalmozódó nagy mennyiségű szén-dioxid és metán miatt kapták nevüket.

Ha változik a hőmérséklet, a gázok úgy szöknek ki a tóból, mint a dugó a szódásüvegből, és minden elérhető életet megölnek. Egy ilyen tragédia 1984-ben történt Kamerunban, amikor a Nyos-tó nagy szén-dioxid-felhőt bocsátott ki, amely több száz ember és állat halálát okozta.

Hasonló tó (Kivu) található Ruandában. Az önkormányzat azonban úgy döntött, hogy végleg felhasználja ezt a halálos gázt, és épített ide egy erőművet, amely a tóból szivattyúzza a gázokat és 3 generátort hajt meg, amelyek 3,6 MW energiát termelnek. A kormány előrejelzése szerint ez az erőmű hamarosan elegendő energiát tud termelni az ország egyharmadának szükségleteinek kielégítésére.

9) Baktériumok milliárdjai élnek a természetben, és mint minden élőlénynek, nekik is megvan a saját túlélési stratégiájuk, ha nincs elég élelem. Például az E. coli baktérium zsírsavtartalékkal rendelkezik, amelynek összetétele hasonlít a poliészterre. Ugyanezeket a zsírsavakat használják fel a biodízel üzemanyagok előállításához. A baktériumok ezen tulajdonságának észlelése után a tudósok nagy kilátásokat látnak arra, hogy genetikailag javítsák őket hatalmas mennyiségű savak előállítására.

Először a tudósok enzimeket távolítottak el a baktériumokból, majd dehidratálták a zsírsavakat, hogy eltávolítsák az oxigént. Ennek eredményeként a baktériumokat dízel üzemanyaggá alakították át.

10) üres csövek, amelyek szénatomokból állnak. Alkalmazási körük nagyon széles: a páncéloktól a „liftek” létrehozásáig, amelyek különféle rakományokat szállítanak a Holdra. A közelmúltban pedig a Massachusetts Institute tudósainak egy csoportja találta meg a nanocsövek felhasználásának lehetőségét napenergia gyűjtésére, és ezeknek a csöveknek a hatásfoka 100-szor jobb, mint az általunk ma ismert fotovoltaikus celláké. Ez a hatás annak a ténynek köszönhető, hogy a nanocsövek antennaként működnek a napfény rögzítésére és a napelemekre való átirányítására, amelyek napfénnyel alakítják át őket. Így ahelyett, hogy háza teljes tetejét napelemekkel borítaná be, az a személy, aki a napenergiát szén nanocsövek felhasználásával akarja hasznosítani, a terület töredékét elfoglalva.

Az energia mindig is a legfontosabb tényező volt az emberi civilizáció létezésében és fejlődésében. Enélkül minden emberi tevékenység elképzelhetetlen, az országok gazdasága és végső soron az emberi jólét döntően függ tőle. Az átlagember annyira megszokta és alkalmazkodott annak különféle megnyilvánulásaihoz, hogy egyszerűen nem veszi észre a problémát, esztelenül fogyasztja a végtelennek tűnő erőforrásokat.

A hagyományos energiaforrások korlátai és lehetőségei azonban nem kimeríthetetlenek. Ezt ékesen bizonyítja a bolygó legtöbb gazdaságilag fejlett országának energiapolitikája, az ENSZ és más vezető világszervezetek. Minden érdekelt fél több mint fél évszázada aktívan keres és fejleszt más, alternatív villamosenergia- és hőtermelési módszereket.

Az alternatív energia fejlesztése szorosan összefügg a nagyszabású környezeti problémákkal. A környezet globális szennyezése, a világ óceánjai, rémisztő statisztikák a káros vegyületek légkörbe történő kibocsátásáról – mindez egyértelműen azt jelzi, hogy a 21. században az alternatív energia és az ökológia elválaszthatatlanul összekapcsolódik majd.

A nem szokványos energiaforrások fejlesztése és felkutatása a globális tudományos közösség egyik legfontosabb feladata. Megoldásától függ a bolygó ökológiája, a közelgő teljes energiaválság helyzete, az országok további gazdasági fejlődése és ennek következtében lakosságuk életszínvonala.

Az emberiség már régóta felismerte az energia megszerzésének szükségességét, és megtanulta használni azt, kézzelfogható előnyökkel járva.

A szélenergia felhasználása vitorlák, hadihajók és kereskedelmi hajók megjelenéséhez vezetett. Katonai flották jöttek létre, és a tengeri kereskedelem fejlődésnek indult.

A kenyér előállítására szolgáló malmok feltalálása a vízikerék mozgásával előállított vízenergia felhasználásán alapult. Megjelenésük pozitív hatással volt az ókori világ országainak demográfiai helyzetére, az emberek várható élettartama meredeken emelkedett.

Ősidők óta a háztartási hulladék és a kihalt növények maradványainak tüzelőanyagként való felhasználása segítette az élelmiszerek elkészítését, és a korai kohászat kialakulásának alapjául szolgált.

Aztán fontos geológiai felfedezések jöttek az emberiség segítségére. A tudományos és technológiai fejlődés és az ipari forradalom oda vezetett, hogy már a 19. század végén a szénhidrogének váltak az energia fő forrásává. A vitorlákat, evezőket, valamint a lovak és más állatok izomerejét felváltották a fosszilis tüzelőanyagokat égető olcsó motorok.

Az államok túlnyomó többségének gazdasága átállt szénhidrogénekre, közben fejlődött a vízenergia, és a 20. század közepétől az atomenergia is színre lépett.

Az ilyen progresszív fejlődés tovább folytatódhatott volna, ha a 20. század 60-70-es éveire a civilizáció nem szembesült volna a Föld globális szennyezésének problémájával, amely szorosan összefügg az antropogén klímaváltozással.

A modern energia magabiztosan tartja a tenyeret a vegyi, radioaktív, aeroszolos és más típusú környezetszennyezésben. Lényeges problémáinak megoldása közvetlenül befolyásolja a környezeti problémák kiküszöbölésének pozitív lehetőségét.

A modern energiaprobléma fő nehézsége abban rejlik, hogy ez a feldolgozóipar nagyon gyorsan terjeszkedik. Összehasonlításképpen: ha a Föld népessége átlagosan fél évszázadonként megduplázódik, akkor az emberiség energiafogyasztása 15 évente megduplázódik.

Így az energiaszektorban a népességnövekedés és -növekedés ütemének szuperpozíciója lavinahatáshoz vezet: az egy főre jutó energiaszükséglet és -szükséglet folyamatosan nő.

Jelenleg nincs jele a fogyasztás csökkenésének. Ahhoz, hogy a közeljövőben folyamatosan megfeleljen ezeknek a követelményeknek, az emberiségnek gyorsan meg kell válaszolnia magának néhány fontos kérdést:

• milyen valós hatást gyakorolnak a kulcsfontosságú energiafajták a nooszférára (az emberi tevékenység szférájára), hogyan változik az energiamérleghez való hozzájárulásuk a közeli és távoli jövőben;
• hogyan lehet semlegesíteni a hagyományos energiatermelési módszerek alkalmazásának és annak kiaknázásának negatív hatását;
• milyen lehetőségek vannak, léteznek-e alternatív energiatermelési technológiák, milyen erőforrások használhatók erre, van-e jövője az alternatív energiaforrásoknak.

Az alternatív energia, mint az emberiség alternatív jövője

Mi az alternatív energia? Ez a koncepció egy teljesen új iparágat rejt, amely mindenféle ígéretes fejlesztést egyesít, amelyek célja az alternatív energiaforrások felkutatása és felhasználása.

Az alternatív energiaforrásokra való gyors átállásra a következő tényezők miatt van szükség:

Az alternatív energiafajtákat használó államok felbecsülhetetlen értékű bónuszt kapnak – gyakorlatilag kimeríthetetlen, korlátlan ellátást, mivel ezeknek a forrásoknak az oroszlánrésze megújuló.

Az alternatív energiaforrások fő típusai

Az utóbbi időben sok nem szokványos energiatermelési lehetőséget próbáltak ki a gyakorlatban. A statisztikák szerint még mindig a potenciális felhasználás ezred százalékáról beszélünk.

Tipikus nehézségek, amelyekkel az alternatív energiaforrások fejlesztése során elkerülhetetlenül szembesül, a legtöbb országban a természeti erőforrások állami tulajdonként való kiaknázására vonatkozó törvények teljes hiányosságai. A jogi fejlődés hiányával szorosan összefügg az alternatív energia elkerülhetetlen megadóztatásának problémája.

Nézzük a 10 legszélesebb körben használt alternatív energiaforrást.

Szél

A szélenergiát mindig is az ember használta. A modern technológiák fejlettségi szintje lehetővé teszi, hogy szinte zavartalan legyen.

Az áramot a malmokhoz hasonló szélmalmok és speciális berendezések segítségével állítják elő. A szélmalom propeller forgó lapátjain keresztül a szél kinetikus energiáját egy áramfejlesztő generátornak adja át.

Az ilyen szélerőművek különösen elterjedtek Kínában, Indiában, az USA-ban és a nyugat-európai országokban. Ezen a területen a kétségtelenül éllovas Dánia, amely egyébként a szélenergia úttörője: itt jelentek meg az első létesítmények a 19. század végén. Dánia teljes villamosenergia-szükségletének 25%-át fedezi így.

A 20. század végén Kína csak szélgenerátorok segítségével tudta biztosítani a hegyvidéki és sivatagi területek áramellátását.

A szélenergia felhasználása az energiatermelés talán legfejlettebb módja. Ez egy ideális szintézis lehetőség, amely ötvözi az alternatív energiát és az ökológiát. A világ számos fejlett országa folyamatosan növeli az ezzel a módszerrel nyert villamos energia arányát teljes energiamérlegében.

Nap

A napsugárzás energiatermelésére is régóta próbálkoznak, jelenleg ez az egyik legígéretesebb módja az alternatív energia fejlesztésének. Már maga az a tény, hogy a Nap egész évben süt a bolygó számos szélességi fokán, és több tízezerszer több energiát továbbít a Földre, mint amennyit az egész emberiség egy év alatt elfogyaszt, inspirálja a napelemes állomások aktív használatát.

A legnagyobb állomások többsége az Egyesült Államokban található, de a napenergia csaknem száz országban elterjedt. Az alap a fotocellák (napsugárzás konverterek), amelyeket nagyméretű napelemekké kombinálnak.

A Föld melege

A föld mélyének hőjét a világ számos országában energiává alakítják, és emberi szükségletekre használják fel. A hőenergia nagyon hatékony a vulkáni aktivitású területeken, olyan helyeken, ahol sok gejzír található.

Ezen a területen a vezetők Izland (az ország fővárosa, Reykjavik teljes mértékben ellátott geotermikus energiával), a Fülöp-szigetek (részesedés a teljes egyenlegből - 20%), Mexikó (4%) és az USA (1%). .

Az ilyen típusú források felhasználásának korlátja a geotermikus energia távoli szállításának lehetetlensége (tipikus helyi energiaforrás).

Oroszországban jelenleg csak egy hasonló állomás működik (teljesítménye - 11 MW), Kamcsatkán. Itt egy új állomás építése zajlik (teljesítménye - 200 MW).

A közeljövő tíz legígéretesebb energiaforrása a következők:

• űrben működő napelemes állomások (a projekt fő hátránya a hatalmas pénzügyi költségek);
• emberi izomerő (elsősorban a mikroelektronikára van igény);
• apályok és áramlások energiapotenciálja (hátrány - magas építési költségek, óriási napi teljesítményingadozások);
• üzemanyag (hidrogén) tartályok (új benzinkutak építésének szükségessége, a velük tankolt autók magas költsége);
• gyors atomreaktorok (folyékony Na-ba merített üzemanyagrudak) – a technológia rendkívül ígéretes (a kiégett hulladék újrahasznosításának lehetősége);
• bioüzemanyag - már széles körben használják a fejlődő országok (India, Kína), előnyök - megújuló képesség, környezetbarát, hátrány - erőforrások felhasználása, növénytermesztésre szánt földterület, állattartás (áremelkedés, élelmiszerhiány);
• légköri elektromosság (villámenergia-potenciál felhalmozódása), fő hátránya a légköri frontok mobilitása, a kisülési sebesség (akkumulációs nehézség).

Az alternatív energia az energia megszerzésének, továbbításának és felhasználásának nem hagyományos módja. Más néven "zöld" energia. Az alternatív források a megújuló erőforrásokra utalnak (például víz, napfény, szél, hullámenergia, geotermikus források, megújuló tüzelőanyagok nem hagyományos elégetése).

Három alapelv alapján:

1. Megújulóképesség.
2. Környezetbarátság.
3. Gazdaságos.

Az alternatív energiának számos égető problémát kell megoldania a világon: az ásványi erőforrások pazarlását és a szén-dioxid légkörbe jutását (ez a gáz, olaj stb. általi energiatermelés szokásos módszereinél fordul elő), ami globális felmelegedéssel, visszafordíthatatlan változásokkal jár. a környezetben és az üvegházhatásban.

Alternatív energia fejlesztése

Az irány újnak számít, bár a szél-, víz- és napenergia felhasználására már a 18. században tettek kísérleteket. 1774-ben jelent meg az első vízépítési tudományos munka, a „Hidraulikus építészet”. A mű szerzője Bernard Forest de Belidor francia mérnök. A mű megjelenése után közel 50 évre megfagyott a zöld irány fejlődése.

• 1846 - az első szélturbina, tervező - Paul la Cour.
• 1861 - szabadalom a naperőmű feltalálására.
• 1881 - vízerőmű építése a Niagara-vízesésnél.
• 1913 - az első geotermikus állomás építése, mérnök - olasz Piero Ginori Conti.
• 1931 - az első ipari szélerőműpark építése a Krím-félszigeten.
• 1957 - egy nagy teljesítményű szélturbina (200 kW) telepítése Hollandiában, az állami hálózathoz csatlakoztatva.
• 1966 - az első hullámokon alapuló energiát termelő állomás építése (Franciaország).

Az alternatív energia az 1970-es évek súlyos válsága során kapott új lendületet a fejlődéshez. A 90-es évektől a 21. század elejéig kritikus számú erőművi balesetet regisztráltak a világon, ami további ösztönzővé vált a zöldenergia fejlesztésében.

Alternatív energia Oroszországban

Az alternatív energia részaránya hazánkban megközelítőleg 1% (az Energiaügyi Minisztérium szerint). 2020-ra ezt a számot 4,5%-ra tervezik emelni. A zöldenergia fejlesztése nem csak állami forrásból valósul meg. Az Orosz Föderáció vonzza a magánvállalkozókat, és csekély visszatérítést (2,5 kopecket / 1 kW / óra) ígér azoknak az üzletembereknek, akik szorosan részt vesznek az alternatív fejlesztésekben.

A zöld energia fejlesztésének lehetőségei az Orosz Föderációban óriásiak:

• az óceánok és a tengerek partjai, Szahalin, Kamcsatka, Csukotka és más területek alacsony népességük és fejlettségük miatt szélenergia forrásként használhatók;
• A napenergia-források összességében meghaladják az olaj és a gáz feldolgozásával előállított erőforrások mennyiségét - a legkedvezőbbek ebben a tekintetben a Krasznodar és Sztavropol területek, a Távol-Kelet, az Észak-Kaukázus stb.

(A legnagyobb naperőmű Altajban, Oroszországban)

Az elmúlt években ennek az iparágnak a finanszírozása csökkent: a 333 milliárd rubeles szint 700 millióra esett, ezt a gazdasági világválság és a sürgető problémák jelenléte magyarázza. Jelenleg az alternatív energia nem prioritás az orosz iparban.

Alternatív energia a világ országaiban

(Szélgenerátorok Dániában)

A vízenergia fejlődik a legdinamikusabban (a vízkészletek rendelkezésre állása miatt). A szél- és napenergia jelentős lemaradásban van, bár egyes országok úgy döntenek, hogy ebbe az irányba mozdulnak el.

Így a szélturbinák segítségével energiát állítanak elő (az összesből):

• 28% Dániában;
• 19% Portugáliában;
• 16% Spanyolországban;
• Írországban 15%.

A napenergia iránti kereslet alacsonyabb, mint a kínálat: a termelők által szállítható források fele telepítve van.

(Naperőmű Németországban)

TOP-5 vezető a zöld energia előállításában (adatok a Vesti.ru portálról):

1. USA (24,7%) - (minden típusú erőforrás, a napfény a leginkább érintett).
2. Németország - 11,7% (valamennyi alternatív forrás).
3. Spanyolország - 7,8% (szélforrások).
4. Kína - 7,6% (minden típusú forrás, fele szélenergia).
5. Brazília - 5% (bioüzemanyagok, nap- és szélforrások).

(Spanyolország legnagyobb naperőműve)

Az egyik legnehezebben megoldható probléma a pénzügyek. Gyakran olcsóbb hagyományos energiaforrásokat használni, mint új berendezéseket telepíteni. Ennek a problémának az egyik potenciálisan pozitív megoldása a villamos energia, a gáz stb. árának meredek emelése annak érdekében, hogy az embereket megtakarításra kényszerítsék, és idővel teljesen alternatív forrásokra váltsanak.

A fejlesztési előrejelzések igen eltérőek. Így a Wind Energy Association azt ígéri, hogy 2020-ra a zöldenergia részaránya 12%-ra emelkedik, az EREC pedig azt feltételezi, hogy 2030-ban a világ energiafogyasztásának már 35%-át megújuló forrásokból biztosítják majd.

Az energia nagyon fontos része az emberi életnek. Energia nélkül lehetetlen mind az emberi test, mind a Földön létező bármely eszköz létezése. Ezért az emberek mindenkor igyekeztek olyan energiaforrásokat találni, amelyek minden termelési igényt kielégítenek.

A lakosság igényei napról napra nőnek, ezért új, energiaigényesebb erőforrásokra van szükség, amelyek kielégítik az emberek szükségleteit. Ha korábban elég volt a szén és az olaj, most a készletek kimerültek, és a szükséglet napról napra nő. Ezért jelenleg aktívan fejlesztenek új alternatív energiatípusokat.

Alternatív energiafajták lehetőségei – képesek-e biztosítani a kényelmes emberi létet?

Az alternatív energia már régóta a tudományos-fantasztikus irodalom kategóriájából egy széles körben használt formátumba került számos vállalkozás és település energiaellátásának megszervezésére. A kutatás és fejlesztés nem megy kárba. És ha pár évtizeddel ezelőtt az alternatív energiaforrások típusai a szélerőművekre és a napelemek használatára korlátozódtak, most ez a lista bővült és jelentősen kiegészült.

Milyen alternatív energiaforrások léteznek jelenleg?

A napelemeket elég régen találták fel, és ma már nem valószínű, hogy bárkit is igazán meg lehet lepni rajtuk. Napjainkban sok területen aktívan használják ezt az energiaforrást. Ipari célokra és magánterületek energiaellátására egyaránt használják. Az ilyen berendezések kialakítása és működési elve meglehetősen egyszerű. Költsége azonban továbbra sem teszi lehetővé, hogy bárki is használja ezt a fajta autonóm energiaellátást.

Az éghajlat nagyon fontos a napelemek produktív működéséhez. Azon a területen, ahol ezt a rendszert telepíteni kívánják, évente sok meleg napsütéses napnak kell lennie. Az ilyen berendezések esős és hidegebb területeken történő felszerelése kevésbé praktikus.

Egy másik meglehetősen népszerű alternatív energiaforrás a szél. A legjövedelmezőbb ilyen erőműveket vidéken, mezők közelében, síkságon telepíteni. A mechanikus szélenergiát speciális generátorok alakítják át elektromos árammá. A szélturbinák lapátjai forognak, hogy megkapják a szélenergiát, amely aztán az általunk használt elektromossággá alakul.

Ennek a berendezésnek az ára szintén nem nyilvános, mivel meglehetősen magas. A szükséges éghajlati viszonyok azonban nagyobb területen találhatók, és elfogadhatóbbak.

Ez a fajta energiaellátás kevésbé népszerű, mint a korábbiak. Ez annak köszönhető, hogy a meleg források meglehetősen ritkák, és nincs is belőlük sok. Létezik azonban ilyen forrás is. Az ilyen energia előállítására szolgáló berendezések működési elve az, hogy a turbinákat gőz hajtja meg, majd az elektromos generátorok működni kezdenek.

Azokon a területeken, ahol elérhető a tenger vagy az óceán, gyakran sikeresen használják fel a vízenergiát. A víz mechanikai ereje dagály és apály idején az állomáson elhelyezett speciális turbinák forogását okozza. Így elektromos árammá alakul.

Az ilyen típusú erőművek nem olyan gyakoriak. Megtérülésük nem mindig elég magas, így hatékonyságuk néha nem hoz valódi hasznot.

A hidrogénreakció alternatív energiaforrás is lehet. A folyamat során víz és hő szabadulhat fel, és elektromos áram keletkezhet. Ugyanakkor ez az energiatermelési mód környezetbarát és nagy hatásfokú.

Minden tudományos fejlesztés és kutatás elsősorban az emberek életének javítását célozza. Az egyik ilyen terület, amely jelentősen megváltoztathatja az emberi létet, a jövő energiaszektorának fejlesztése. Ezért az energiatermelés új módszereinek felkutatása és üzembe helyezése nagyon fontos a társadalom fejlődése szempontjából.

A geotermikus energia és felhasználása. Vízenergia erőforrások alkalmazása. Ígéretes napenergia technológiák. A szélturbinák működési elve. Hullámok és áramlatok energiája. Az alternatív energia helyzete és kilátásai Oroszországban.

Permi Állami Egyetem

Filozófiai és Szociológiai Kar

Alternatív energia források

és felhasználásuk lehetőségei Oroszországban

Szociológiai Tanszék és

politológia

Diák: Uvarov P.A.

Csoport: STSG-2 tanfolyam

Perm, 2009

Bevezetés

1 Az alternatív energia fogalma és főbb típusai

1.1 Geotermikus energia (földhő)

1.2 Napenergia

1.3 Szélenergia

1.4 Vízenergia

1.5 Hullámenergia

1.6 Az áramok energiája

2. Az alternatív energiaforrások helyzete és fejlesztési kilátásai Oroszországban

Következtetés

A felhasznált források listája

Bevezetés

Nem hiába mondják: „Az energia az ipar kenyere”. Minél fejlettebb az ipar és a technológia, annál több energiára van szükségük. Még egy speciális koncepció is létezik - „az energia fejlett fejlesztése”. Ez azt jelenti, hogy egyetlen ipari vállalkozás, egyetlen új város vagy csak ház sem épülhet addig, amíg az általuk fogyasztani kívánt energiaforrást azonosították vagy újból létrehozták. Éppen ezért a megtermelt és felhasznált energia mennyisége alapján elég pontosan meg lehet ítélni bármely állam műszaki-gazdasági erejét, vagy egyszerűbben gazdagságát.

A természetben az energiatartalékok óriásiak. A napsugarak, a szelek és a mozgó víztömegek hordozzák; fa-, gáz-, olaj- és szénlelőhelyekben raktározódik. Az anyag atommagjaiban „lezárt” energia gyakorlatilag határtalan. De nem minden formája alkalmas közvetlen használatra.

Az energia hosszú története során számos technikai eszköz és módszer halmozódott fel az energia előállítására és az emberek számára szükséges formákká való átalakítására. Valójában az ember csak akkor vált emberré, amikor megtanulta fogadni és használni a hőenergiát. A máglyák tüzét az első emberek gyújtották meg, akik még nem értették annak természetét, de a kémiai energia hővé alakításának ezt a módszerét évezredek óta megőrizték és fejlesztették.

Az emberek az állatok izomenergiáját hozzáadták saját izmaik és tüzeik energiájához. Feltaláltak egy technikát a kémiailag megkötött víz eltávolítására az agyagból a tűz - fazekas kemencék hőenergiájával, amelyben tartós kerámiatermékeket állítottak elő. Természetesen az ember csak évezredekkel később értesült az e folyamat során lezajló folyamatokról.

Aztán az emberek előálltak a malmokkal - egy olyan technikával, amellyel a széláramok és a szél energiáját egy forgó tengely mechanikai energiájává alakítják. De csak a gőzgép, a belső égésű motor, a hidraulika, a gőz- és a gázturbinák, az elektromos generátor és a motor feltalálásával állt az emberiség rendelkezésére kellően erős technikai eszközök. Képesek a természetes energiát más típusúvá alakítani, amelyek kényelmesek és nagy mennyiségű munkát végeznek. Az új energiaforrások keresése ezzel nem ért véget: feltalálták az akkumulátorokat, az üzemanyagcellákat, a napenergia-elektromos átalakítókat és már a huszadik század közepén az atomreaktorokat.

A világgazdaság számos ágazatának elektromos energiával való ellátásának problémája, a Földön élő több mint hatmilliárd ember folyamatosan növekvő szükséglete egyre sürgetőbbé válik.

A modern világenergia alapja a hő- és vízerőművek. Fejlődésüket azonban számos tényező hátráltatja. A szén, olaj és gáz ára, amelyen a hőerőművek működnek, emelkedik, és az ilyen típusú tüzelőanyagok természeti erőforrásai csökkennek. Ezen túlmenően sok ország nem rendelkezik saját tüzelőanyag-forrással, vagy hiányzik belőle. A hőerőművek villamosenergia-termelése során káros anyagok kerülnek a légkörbe. Ezen túlmenően, ha az üzemanyag szén, különösen barnaszén, amely más felhasználási módoknál csekély értékű, és nagy mennyiségben tartalmaz szükségtelen szennyeződéseket, a kibocsátás kolosszális méreteket ölt. Végül pedig a hőerőművekben bekövetkezett balesetek nagy károkat okoznak a természetben, akármilyen nagy tűz esetén is. A legrosszabb esetben egy ilyen tüzet egy robbanás kísérhet, amely szénpor- vagy koromfelhőt eredményezhet.

A fejlett országok vízenergia-forrásait szinte teljes mértékben kihasználják: a vízépítésre alkalmas folyószakaszok többsége már kiépült. És milyen károkat okoznak a vízerőművek a természetben! A vízi erőművekből nincs kibocsátás a levegőbe, de a vízi környezetben igen nagy károkat okoznak. Először is a halak szenvednek azért, mert nem tudják legyőzni a vízerőművek gátait. Azokon a folyókon, ahol vízierőműveket építenek, különösen, ha több van belőlük - az úgynevezett vízerőmű-zuhatagok - a gátak előtti és utáni vízmennyiség drámaian megváltozik. Hatalmas víztározók áradnak ki az alföldi folyókon, és az elöntött területek helyrehozhatatlanul elvesznek a mezőgazdaság, az erdők, a rétek és az emberi települések számára. Ami a vízierőművekben bekövetkezett baleseteket illeti, bármely vízerőmű áttörése esetén hatalmas hullám képződik, amely elsöpör minden alatta található vízerőmű-gátat. De ezeknek a gátaknak a többsége több százezer lakosú nagyvárosok közelében található.

Ebből a helyzetből az atomenergia fejlesztésében látták a kiutat. 1989 végén több mint 400 atomerőmű (Atomerőmű) épült és működött a világon. Az atomerőműveket azonban ma már nem tekintik olcsó és környezetbarát energiaforrásnak. Az atomerőművek üzemanyaga az uránérc – drága és nehezen kitermelhető nyersanyag, amelynek készletei korlátozottak. Emellett az atomerőművek építése és üzemeltetése nagy nehézségekkel és költségekkel jár. Már csak néhány ország folytatja az új atomerőművek építését. Az atomenergia továbbfejlesztésének komoly akadálya a környezetszennyezés problémája. Mindez tovább bonyolítja az atomenergiához való hozzáállást. Egyre több felszólítás hangzik el a nukleáris üzemanyag használatának teljes elhagyására, az összes atomerőmű bezárására és a hőerőművek és vízerőművek villamosenergia-termelésének visszaállítására, valamint az ún. megújuló – kis, ill. „nem hagyományos” – az energiatermelés típusai. Ez utóbbiak közé elsősorban a szél, a víz, a nap, a geotermikus energia, valamint a víz, a levegő és a föld hőjét hasznosító létesítmények és berendezések tartoznak.

1. RÓL RŐLAz alternatív energia fő típusai

1.1 Geotermikus energia (föld hője)

A geotermikus energia szó szerint azt jelenti: a Föld hőenergiája. A Föld térfogata hozzávetőlegesen 1085 milliárd köbkilométer, és a földkéreg egy vékony rétegét kivéve az egésznek nagyon magas a hőmérséklete.

Ha a Föld kőzeteinek hőkapacitását is figyelembe vesszük, világossá válik, hogy a geotermikus hő kétségtelenül a legnagyobb energiaforrás, amellyel az ember jelenleg rendelkezésére áll. Ráadásul ez tiszta formájában energia, hiszen hőként már létezik, ezért nem szükséges tüzelőanyag elégetése vagy reaktorok létrehozása a megszerzéséhez.

Egyes területeken a természet gőz vagy túlhevített víz formájában juttatja a felszínre a geotermikus energiát, amely felforr, és a felszínre érve gőzzé alakul. A természetes gőz közvetlenül felhasználható elektromos áram előállítására. Vannak olyan területek is, ahol a forrásokból és kutakból származó geotermikus vizek otthonok és üvegházak fűtésére használhatók (szigetállam az Atlanti-óceán északi részén – Izland; valamint Kamcsatka- és Kuril-szigeteink).

Általánosságban azonban, különösen a Föld mélyhőjének nagyságát figyelembe véve, a geotermikus energia felhasználása a világon rendkívül korlátozott.

A geotermikus gőz felhasználásával történő villamos energia előállításához a szilárd anyagokat elválasztják a gőztől egy szeparátoron átvezetve, majd egy turbinába küldik. Egy ilyen erőmű „üzemanyagköltségét” a termelő kutak és a gőzgyűjtő rendszer tőkeköltsége határozza meg, és viszonylag alacsony. Maga az erőmű költsége is alacsony, mivel az utóbbiban nincs tűztér, kazánház vagy kémény. Ebben a kényelmes, természetes formában a geotermikus energia költséghatékony elektromos energiaforrás. Sajnos a Földön ritkán vannak olyan felszíni kivezetések természetes gőznek vagy túlhevített (vagyis 100 o C-nál jóval magasabb hőmérsékletű) vizeknek, amelyek forrásban elegendő mennyiségű gőzt képeznek.

A geotermikus energia bruttó globális potenciálját a földkéregben 10 km mélységig 18 000 billióra becsülik. t konv. üzemanyag, ami 1700-szor több, mint a világ szerves üzemanyag-készletei. Oroszországban egyedül a földkéreg felső rétegében 3 km mélyen a geotermikus energiaforrások elérik a 180 billió értéket. t konv. üzemanyag. Ennek a potenciálnak csak mintegy 0,2%-ának felhasználásával lehetne fedezni az ország energiaszükségletét. A kérdés csak ezen erőforrások ésszerű, költséghatékony és környezetbarát felhasználása. Pontosan azért, mert ezek a feltételek még nem teljesültek, amikor kísérletet teszünk az országban geotermikus energia hasznosítására szolgáló kísérleti létesítmények létrehozására, ma már nem tudunk ilyen számtalan energiatartalékot iparilag kialakítani.

A geotermikus energia a felhasználás idejét tekintve a legrégebbi alternatív energiaforrás. 1994-ben a világon 330 ilyen állomás tömbje működött és itt az USA dominált (168 blokk a Gejzírek Völgyében, Imperial Valley stb. a Gejzír „mezőknél”). Második helyezést ért el. Olaszország, de az elmúlt években Kína és Mexikó megelőzte. A geotermikus energia legnagyobb részét Latin-Amerikában használják fel, de még mindig valamivel több, mint 1%.

Oroszországban ebben az értelemben ígéretes területek Kamcsatka és a Kuril-szigetek. A 60-as évek óta sikeresen működik a 11 MW teljesítményű, teljesen automatizált Pauzhetskaya Geotermikus Erőmű Kamcsatkán, a Kuril-szigeteken, a sziget egyik állomásán. Kunashir. Az ilyen állomások csak azokon a területeken lehetnek versenyképesek, ahol magas a villamos energia eladási ára, Kamcsatkán és a Kuril-szigeteken pedig az üzemanyag-szállítás nagy távolsága és a vasút hiánya miatt igen magas.

1.2 A nap energiája

A Föld felszínét elérő napenergia teljes mennyisége 6,7-szerese a fosszilis tüzelőanyagok globális potenciáljának. Ennek a tartaléknak mindössze 0,5%-ának felhasználásával teljes mértékben fedezni lehetne a világ évezredekre tartó energiaszükségletét. Északra Az oroszországi napenergia technikai lehetőségei (2,3 milliárd tonna hagyományos üzemanyag évente) körülbelül kétszerese a mai üzemanyag-fogyasztásnak.

A Föld felszínét egy hét alatt elérő teljes napenergia mennyisége meghaladja a világ összes olaj-, gáz-, szén- és uránkészletének energiáját. Oroszországban pedig a napenergia rendelkezik a legnagyobb elméleti potenciállal, több mint 2000 milliárd tonna üzemanyag-egyenértékkel (toe). Annak ellenére, hogy Oroszország új energiaprogramjában rejlik ilyen nagy potenciál, a megújuló energiaforrások hozzájárulását 2005-re nagyon kis mennyiségben határozzák meg - 17-21 millió tonna. Széles körben elterjedt az a hiedelem, hogy a napenergia egzotikus, gyakorlati felhasználása a távoli jövő kérdése (2020 után). Ebben a cikkben megmutatom, hogy ez nem így van, és hogy a napenergia már jelenleg is komoly alternatíva a hagyományos energiával szemben.

Ismeretes, hogy a világ minden évben annyi olajat fogyaszt, amennyi természetes körülmények között képződik 2 millió év alatt. A nem megújuló energiaforrások relatíve alacsony áron történő felhasználásának óriási mértéke, amely nem tükrözi a társadalom valós összköltségét, lényegében hitelből való megélhetést jelent, olyan jövő nemzedékek hiteléből, akik ilyen alacsony áron nem jutnak energiához. A napelemes ház energiatakarékos technológiái a legelfogadhatóbbak használatuk gazdasági hatékonysága szempontjából. Használatuk akár 60%-kal csökkenti az otthoni energiafogyasztást. E technológiák sikeres alkalmazására példa a németországi „2000 napelemes tető” projekt. Az Egyesült Államokban 1,5 millió otthonban szerelnek fel 1400 MW összteljesítményű napelemes vízmelegítőket.

A naperőmű (SPP) 12%-os hatásfokával Oroszországban az összes modern villamosenergia-fogyasztás egy körülbelül 4000 négyzetméter aktív területű SPP-ből nyerhető, ami a terület 0,024%-a.

A világon a legpraktikusabb alkalmazások a hibrid napelemes erőművek, amelyek a következő paraméterekkel rendelkeznek: hatásfok 13,9%, gőz hőmérséklete 371 °C, gőznyomás 100 bar, előállított villamos energia költsége 0,08-0,12 dollár/kWh, összteljesítmény az USA-ban 400 MW 3 dollár/W áron. A naperőmű csúcsüzemmódban üzemel 1 kWh villamos energia eladási áron a villamosenergia-rendszerben: 8-12 óráig - 0,066 USD és 12-18 óráig - 0,353 USD A naperőmű hatásfoka 23-ra növelhető % - az átlagos hatásfokú rendszerű erőművek, és a villamos energia költsége csökken a villamos energia és hő együttes termelése miatt.

A projekt fő technológiai eredménye, hogy a német Flachglass Solartechnik GMBH egy 100 m hosszú, 5,76 m-es nyílású, 81%-os optikai hatásfokkal és élettartammal rendelkező üvegparabolikus-hengeres koncentrátor gyártására szolgáló technológiát hozott létre a német Flachglass Solartechnik GMBH által. 30 éves. Tekintettel az ilyen tükörtechnológia elérhetőségére Oroszországban, célszerű a napelemes erőművek tömeggyártása a déli régiókban, ahol gázvezetékek vagy kis gázlelőhelyek vannak, és a közvetlen napsugárzás meghaladja a teljes napsugárzás 50%-át.

A VIESKh alapvetően új típusú, holografikus technológiát alkalmazó napelem-koncentrátumokat javasolt.

Fő jellemzői a naperőművek pozitív tulajdonságainak kombinációja egy moduláris központi vevővel, valamint a hagyományos gőzfűtők és a szilícium alapú napelemek vevőként való használatának képessége.

Az egyik legígéretesebb napenergia-technológia a szilícium alapú napelemekkel ellátott fotovoltaikus állomások létrehozása, amelyek a napsugárzás közvetlen és diffúz összetevőit 12-15%-os hatásfokkal alakítják át elektromos energiává. A laboratóriumi minták hatékonysága 23%. A napelemek globális termelése meghaladja az évi 50 MW-ot, és évente 30%-kal növekszik. A napelemek jelenlegi gyártási szintje megfelel a világításra, vízemelésre, telekommunikációs állomásokra, háztartási készülékek bizonyos területeken és járművekben történő táplálására való használatuk kezdeti szakaszának. A napelemek ára 2,5-3 dollár/W, míg az áram ára 0,25-0,56 dollár/kWh. A napelemes rendszerek helyettesítik a petróleumlámpákat, gyertyákat, szárazelemeket és akkumulátorokat, valamint az energiarendszertől jelentős távolságra és az alacsony terhelésű teljesítménytől a dízel elektromos generátorokat és vezetékeket.

1.3 Szélenergia

Nagyon sokáig, látva, milyen pusztítást hozhatnak a viharok és hurrikánok, az emberek azon gondolkodtak, hogy lehet-e szélenergiát hasznosítani.

Az ókori perzsák voltak az elsők, akik több mint 1,5 ezer évvel ezelőtt építettek szövetből készült szárnyas-vitorlás szélmalmokat. Később a szélmalmokat javították. Európában nemcsak lisztet őröltek, hanem vizet is szivattyúztak és vajat kavartak, mint például Hollandiában. Az első elektromos generátort 1890-ben Dániában tervezték. 20 év után már több száz hasonló berendezés működött az országban.

A szélenergia nagyon erős. Tartalékai a Meteorológiai Világszervezet becslései szerint évi 170 billió kWh-t tesznek ki. Ez az energia a környezet szennyezése nélkül nyerhető. A szélnek azonban van két jelentős hátránya: energiája erősen szétszórt az űrben, és kiszámíthatatlan - gyakran változtat irányt, hirtelen alábbhagy a földgolyó legszelesebb részein is, és olykor olyan erősségű, hogy a szélmalmok összetörnek.

A szabad ég alatt, minden időben éjjel-nappal üzemelő szélturbinák építése, karbantartása, javítása nem olcsó. A vízerőművel, hőerőművel vagy atomerőművel azonos teljesítményű szélerőműnek azokhoz képest nagyobb területet kell foglalnia. A szélerőművek ráadásul nem veszélytelenek: zavarják a madarak és rovarok repülését, zajt keltenek, forgó lapátokkal verik vissza a rádióhullámokat, zavarják a televíziós műsorok vételét a közeli lakott területeken.

A szélturbinák működési elve nagyon egyszerű: a szél erejétől forgó lapátok mechanikai energiát adnak át a tengelyen keresztül egy elektromos generátornak. Ez viszont elektromos energiát termel. Kiderült, hogy a szélerőművek úgy működnek, mint az akkumulátoros játékautók, csak a működési elve az ellenkezője. Ahelyett, hogy az elektromos energiát mechanikai energiává alakítaná, a szélenergia elektromos árammá alakul.

A szélenergia megszerzéséhez különböző kiviteleket használnak: többlapátos „margaréták”; légcsavarok, mint a három, kettő vagy akár egy lapáttal rendelkező repülőgépcsavarok (akkor van ellensúlya); függőleges forgórészek, amelyek hordóra emlékeztetnek, hosszában vágva és tengelyre szerelve; egyfajta „álló” helikopter légcsavar: lapátjainak külső végei felfelé hajlottak és össze vannak kötve. A függőleges szerkezetek jók, mert bármilyen irányból felfogják a szelet. A többinek a széllel kell fordulnia.

A szél ingadozásának valahogy kompenzálására hatalmas „szélparkokat” építenek. A szélturbinák hatalmas területen sorakoznak, és egyetlen hálózaton működnek. Lehet, hogy a „tanya” egyik szélén fúj a szél, a másikon viszont csendes. A szélturbinákat nem szabad túl közel elhelyezni, hogy ne takarják el egymást. Ezért a farm sok helyet foglal el. Vannak ilyen farmok az USA-ban, Franciaországban, Angliában, Dániában pedig az Északi-tenger sekély part menti vizeiben helyeztek el „szélfarmot”: ott nem zavar senkit, és stabilabb a szél, mint a szárazföldön.

A változó széliránytól és erősségtől való függés csökkentése érdekében a rendszer lendkereket tartalmaz, amelyek részben elsimítják a széllökéseket, és különféle típusú akkumulátorokat. Leggyakrabban elektromosak. De használnak levegőt is (a szélmalom hengerekbe pumpálja a levegőt; onnan kilépve egyenletes folyama egy turbinát forgat egy elektromos generátorral) és hidraulikát (a szél erejével a víz egy bizonyos magasságra emelkedik, majd leesik , forgatja a turbinát). Elektrolízis akkumulátorok is be vannak szerelve. A szélmalom elektromos áramot termel, amely a vizet oxigénre és hidrogénre bontja. Hengerekben tárolják, és szükség szerint tüzelőanyag-cellában (vagyis vegyi reaktorban, ahol a tüzelőanyag energiáját elektromossággá alakítják) vagy gázturbinában elégetik, ismét kapnak áramot, de az ezzel járó éles feszültségingadozások nélkül a szél szeszélyeivel.

Jelenleg több mint 30 ezer különböző teljesítményű szélturbina üzemel a világon. Németország villamos energiájának 10%-át szélből nyeri, és Nyugat-Európában a szél 2500 MW áramot szolgáltat. Ahogy a szélerőművek megtérülnek és a tervezésük javul, a rezsiáram ára csökken. Így Franciaországban 1993-ban 1 kWh szélerőműben termelt villamos energia költsége 40 centi volt, 2000-re pedig másfélszeresére csökkent. Igaz, az atomerőművi energia mindössze 12 centime-be kerül 1 kWh-ként.

1.4 Víz energia

A tenger partjain a vízszint háromszor változik a nap folyamán. Az ilyen ingadozások különösen a tengerbe ömlő folyók öbleiben és torkolataiban figyelhetők meg. Az ókori görögök a vízszint ingadozását a tengerek uralkodójának, Poszeidónnak az akaratával magyarázták. A 18. században Isaac Newton angol fizikus megfejtette a tengeri árapály titkát: a világ óceánjaiban a hatalmas víztömegeket a Hold és a Nap gravitációs ereje mozgatja. 6 óra 12 percenként apályra változik az apály. Az árapály maximális amplitúdója bolygónk különböző helyein nem azonos, és 4 és 20 m között mozog.

Egy egyszerű árapály-erőmű (TPP) felállításához szükség van egy medencére – egy duzzasztott öbölre vagy egy folyótorkolatra. A gát átereszekkel és beépített turbinákkal rendelkezik. Dagálykor víz folyik a medencébe. Amikor a medence és a tenger vízszintje egyenlő, az átereszek kapui bezáródnak. Az apály beálltával a tenger vízszintje csökken, és amikor a nyomás elegendő lesz, a hozzá kapcsolódó turbinák és elektromos generátorok működni kezdenek, és a víz fokozatosan elhagyja a medencét. Gazdaságilag megvalósíthatónak tekinthető árapály-erőmű építése olyan területeken, ahol a tengerszint legalább 4 m-es árapály-ingadozása. Az árapály-erőmű tervezési kapacitása az árapály jellegétől függ azon a területen, ahol az állomás épül, az árapály-medence térfogatáról és területéről, valamint a gáttestbe telepített turbinák számáról.

A kettős működésű árapály-erőművekben a turbinák úgy működnek, hogy a vizet a tengerből a medencébe és vissza mozgatják. A kettős működésű PES naponta négyszer 1-2 órás szünetekkel 4-5 órán keresztül képes folyamatosan áramot termelni. A turbinák működési idejének növelésére összetettebb rendszerek léteznek - két, három vagy több medencével, de az ilyen projektek költsége nagyon magas.

Az első 240 MW teljesítményű árapály-erőművet 1966-ban indították el Franciaországban a La Manche csatornába torkolló Rance folyó torkolatánál, ahol az átlagos árapály-amplitúdó 8,4 m. 24 TPP vízerőmű átlagosan 502 millió kW évente. óra villany. Ehhez az állomáshoz egy árapály-kapszula egységet fejlesztettek ki, amely három közvetlen és három fordított üzemmódot tesz lehetővé: generátorként, szivattyúként és átereszként, amely biztosítja a TPP hatékony működését. Szakértők szerint a Rance folyón lévő hőerőmű gazdaságilag indokolt, az éves működési költségek alacsonyabbak, mint a vízerőműveknél, és a tőkebefektetések 4%-át teszik ki. Az erőmű a francia energiarendszer része, és hatékonyan használják fel.

1968-ban a Barents-tengeren, Murmanszktól nem messze, egy 800 kW tervezési teljesítményű kísérleti ipari erőmű állt üzembe. Építésének helye, Kislaya Guba egy 150 m széles és 450 m hosszú keskeny öböl, a Kislogubskaya TPP teljesítménye kicsi ugyan, de építése fontos volt a további kutatás-fejlesztési munkák szempontjából az árapály-energia felhasználása terén.

320 MW (Kola) és 4000 MW (Mezenszkaja) nagy hőerőművek projektjei vannak a Fehér-tengeren, ahol az árapály amplitúdója 7-10 m. A tervek szerint a tengerben rejlő hatalmas potenciált is kihasználják. Okhotsk, ahol egyes helyeken, például a Penzhinskaya-öbölben az árapály magassága 12,9 m, a Gizhiginskaya-öbölben pedig 12-14 m.

Ezen a területen külföldön is folynak munkák. 1985-ben a kanadai Fundy-öbölben 20 MW teljesítményű árapályerőművet helyeztek üzembe (az árapály amplitúdója itt 19,6 m). Három kis árapály-erőművet építettek Kínában. Az Egyesült Királyságban egy 1000 MW-os árapály-erőmű projektet fejlesztenek ki a Severn-torkolatban, ahol az átlagos árapály-amplitúdó 16,3 m

Környezetvédelmi szempontból a PES tagadhatatlan előnnyel rendelkezik az olajat és szenet égető hőerőművekkel szemben. Az árapályenergia szélesebb körű felhasználásának kedvező előfeltételeihez kapcsolódik a nemrégiben létrehozott Gorlov-cső alkalmazásának lehetősége, amely lehetővé teszi az árapály-erőművek gátak nélküli építését, csökkentve azok építési költségeit. Az első gát nélküli hőerőműveket a következő években tervezik megépíteni Dél-Koreában.

1.5. Hullámenergia

A tengeri hullámokból villamos energia előállításának ötletét még 1935-ben vázolta fel egy szovjet tudós, K.E. Ciolkovszkij.

A hullámenergia állomások működése a hullámoknak a munkatestekre gyakorolt ​​hatásán alapul, amelyek úszók, ingák, pengék, héjak stb. A mozgásuk mechanikai energiáját elektromos generátorok segítségével alakítják át elektromos energiává. Ahogy a bója a hullám mentén leng, a benne lévő vízszint megváltozik. Ennek eredményeként a levegő vagy elhagyja, vagy belép. De a légmozgás csak a felső lyukon keresztül lehetséges (ez a bója kialakítása). És ott van egy turbina telepítve, ami mindig egy irányba forog, függetlenül attól, hogy a levegő melyik irányban mozog. Még a meglehetősen kicsi, 35 cm magas hullámok is több mint 2000 ford./perc sebességet okoznak a turbinának. A telepítés másik típusa olyan, mint egy helyhez kötött mikroerőmű. Külsőleg úgy néz ki, mint egy kis mélységben tartókra szerelt doboz. A hullámok behatolnak a dobozba és meghajtják a turbinát. És itt egy nagyon enyhe tengeri hullámzás is elég a működéshez. Az egyenletes 20 cm magasan világító, 200 W összteljesítményű izzók hullámzása.

Jelenleg hullámenergia-berendezéseket használnak autonóm bóják, jeladók és tudományos műszerek táplálására. Útközben a nagy hullámállomások tengeri fúróplatformok, nyílt utakon és tengeri kultúrfarmok hullámvédelmére használhatók. Megkezdődött a hullámenergia ipari felhasználása. Világszerte körülbelül 400 világítótorony és navigációs bója működik hullámberendezésekkel. Indiában Madras kikötőjének úszó világítótornya hullámenergiából működik. 1985 óta működik Norvégiában a világ első, 850 kW teljesítményű ipari hullámállomása.

A hullámerőművek létrehozását meghatározza az óceán vízterületének optimális megválasztása, stabil hullámenergia-ellátással, az állomás hatékony kialakítása, amely magában foglalja az egyenetlen hullámzás kisimítására szolgáló beépített eszközöket. Úgy gondolják, hogy a hullámállomások hatékonyan működhetnek körülbelül 80 kW/m teljesítmény mellett. A meglévő létesítmények üzemeltetésének tapasztalatai azt mutatják, hogy az általuk termelt villamos energia még mindig 2-3-szor drágább a hagyományosnál, de a jövőben jelentős költségcsökkenés várható.

A pneumatikus átalakítóval ellátott hullámberendezésekben a hullámok hatására a légáramlás időszakosan az ellenkező irányba változtatja irányát. Ezekre a feltételekre egy Wells-turbinát fejlesztettek ki, melynek forgórésze egyenirányító hatású, forgásirányát változatlanul tartja a légáramlás irányának megváltoztatásakor, így a generátor forgásiránya is változatlan marad. A turbinát széles körben alkalmazzák különféle hullámerőművekben.

A "Kaimei" ("Sea Light") hullámerőmű - a legerősebb, pneumatikus átalakítókkal működő erőmű - 1976-ban épült Japánban. Munkájában 6-10 m magas hullámokat használ. Egy uszályon 80 m hosszú, 12 m széles és 500 tonna vízkiszorítással 22 alul nyitott légkamra van beépítve. Minden kamrapár egy Wells-turbinát hajt meg. A berendezés teljes teljesítménye 1000 kW. Az első teszteket 1978-1979-ben végezték. Tsuruoka városa közelében. Az energiát egy körülbelül 3 km hosszú víz alatti kábelen továbbították a partra. 1985-ben egy két létesítményből álló ipari hullámállomás épült Norvégiában, Bergen városától 46 km-re északnyugatra. Az első telepítés Toftestallen szigetén pneumatikus elven működött. A sziklába temetett vasbeton kamra volt; fölé 12,3 mm magas, 3,6 m átmérőjű acéltornyot építettek, melyben a kamrába belépő hullámok légtérfogat-változást idéztek elő. Az így létrejövő áramlás a szeleprendszeren keresztül 500 kW teljesítménnyel forgatta a turbinát és a hozzá tartozó generátort, az éves teljesítmény 1,2 millió kW volt. h) 1988 végén egy téli vihar során az állomás tornya megsemmisült. Kidolgozás alatt van egy új vasbeton torony projektje.

A második installáció kialakítása egy kb. 170 m hosszú, a tengertől gátakkal elválasztott, szigetek közötti tározóba belépő, 15 m magas és 55 m széles betonfalakkal ellátott, mintegy 170 m hosszú szurdokban lévő kúp alakú csatornából áll. gát egy erőművel. A beszűkülő csatornán áthaladó hullámok 1,1-ről 15 m-re növelik magasságukat, és a tározóba ömlenek, melynek szintje 3 m tengerszint feletti magasságban van. A tározóból a víz 350 kW teljesítményű alacsony nyomású hidraulikus turbinákon halad át. Az állomás évente akár 2 millió kWh villamos energiát is termel.

Az Egyesült Királyságban pedig egy „kagyló” típusú hullámenergia-erőmű eredeti kialakítását fejlesztik ki, amelyben lágy héjakat - kamrákat - használnak munkaalkatrészként. A légköri nyomásnál valamivel nagyobb nyomású levegőt tartalmaznak. A hullámok felgördülésekor a kamrák összenyomódnak, zárt légáramot képezve a kamrákból a beépítőkeretbe és vissza. Az áramlási útvonal mentén kútlégturbinák vannak felszerelve elektromos generátorral. Jelenleg egy 6 kamrából álló, 120 m hosszú és 8 m magas keretre szerelt kísérleti úszó berendezés készül, melynek várható teljesítménye 500 kW. A további fejlesztések azt mutatták, hogy a legnagyobb hatást a kamerák körbe helyezésével érik el. Skóciában egy 12 kamrából és 8 turbinából álló létesítményt teszteltek a Loch Ness-on. Egy ilyen berendezés elméleti teljesítménye legfeljebb 1200 kW.

A hullámtutaj kialakítását először 1926-ban szabadalmazták a Szovjetunióban. 1978-ban az Egyesült Királyságban tesztelték az óceáni erőművek hasonló megoldáson alapuló kísérleti modelljeit. A Kokkerel hullámtutaj csuklós szakaszokból áll, amelyek egymáshoz viszonyított mozgását a villamos generátorral ellátott szivattyúkhoz továbbítják. Az egész szerkezetet horgonyok tartják a helyén. A három szakaszból álló, 100 m hosszú, 50 m széles és 10 m magas Kokkerel hullámtutaj akár 2 ezer kW teljesítményt is biztosíthat.

A Szovjetunióban a hullámtutaj modellt a 70-es években tesztelték. a Fekete-tengernél. Hossza 12 m volt, az úszók szélessége 0,4 m. A 0,5 m magas és 10-15 m hosszú hullámokon a berendezés 150 kW teljesítményt fejlesztett ki.

A Salter kacsa néven ismert projekt egy hullámenergia átalakító. A munkaszerkezet egy úszó („kacsa”), amelynek profilját a hidrodinamika törvényei szerint számítják ki. A projekt nagyszámú nagy úszó felszerelését írja elő, egymás után egy közös tengelyre szerelve. A hullámok hatására az úszók mozogni kezdenek, és saját súlyuk erejével visszatérnek eredeti helyzetükbe. Ebben az esetben a szivattyúkat egy speciálisan előkészített vízzel töltött aknában aktiválják. Különböző átmérőjű csőrendszeren keresztül nyomáskülönbség jön létre, az úszók közé beépített és a tenger felszíne fölé emelt turbinákat hajtva. A megtermelt áramot tenger alatti kábelen továbbítják. A terhelés hatékonyabb elosztása érdekében 20-30 úszót kell felszerelni az aknára. 1978-ban tesztelték a berendezés modelljét, amely 20 db 1 m átmérőjű úszóból állt, a termelt teljesítmény 10 kW volt. 20 - 30 db 15 m átmérőjű, aknára szerelt, 1200 m hosszú úszóból álló nagyobb teljesítményű, 1200 m hosszú úszóból álló projektet dolgoztunk ki, a berendezés becsült teljesítménye 45 ezer kW. A Brit-szigetek nyugati partjainál telepített hasonló rendszerek kielégíthetik az Egyesült Királyság villamosenergia-szükségletét.

1.6 Az áramok energiája

A legerősebb óceáni áramlatok potenciális energiaforrást jelentenek. A technológia jelenlegi szintje lehetővé teszi az 1 m/s-nál nagyobb áramlási sebességű áramok energiájának kinyerését. Ebben az esetben az 1 m 2 áramlási keresztmetszet teljesítménye körülbelül 1 kW. Ígéretesnek tűnik olyan erős áramlatok alkalmazása, mint a Golf-áramlat és a Kuroshio, amelyek 83, illetve 55 millió köbméter vizet szállítanak akár 2 m/s sebességgel, illetve a Florida-áramlat (30 millió köbméter/s, felgyorsul) 1,8 m/s-ig).

Az óceáni energia szempontjából a Gibraltári-szorosban, a La Manche-csatornában és a Kuril-szorosban folyó áramlatok érdekesek. Az áramlatok energiáját felhasználó óceáni erőművek létrehozása azonban továbbra is számos technikai nehézséggel jár, elsősorban a hajózást veszélyeztető nagy erőművek létrehozásával.

A Coriolis-program 242 darab, 168 m átmérőjű, ellentétes irányba forgó járókerekes turbina telepítését irányozza elő a Floridai-szorosban, Miami városától 30 km-re keletre. Egy pár járókerék egy üreges alumíniumkamrában van elhelyezve, amely felhajtóerőt biztosít a turbinának. A hatékonyság növelése érdekében a keréklapátokat meglehetősen rugalmassá kell tenni. A teljes Coriolis rendszer, összesen 60 km hosszúságban, a főáramlás mentén irányul; szélessége 22 sorban, egyenként 11 turbinából álló turbinákkal 30 km lesz. Az egységeket a telepítés helyére kell vontatni, és 30 m-re el kell temetni, hogy ne zavarják a navigációt.

Miután a déli kereskedelmi széláram nagy része belép a Karib-tengerbe és a Mexikói-öbölbe, a víz onnan a Floridai-öbölön keresztül visszatér az Atlanti-óceánba. Az áram szélessége minimális lesz - 80 km. Ugyanakkor 2 m/s-ra gyorsítja a mozgását. Amikor a Florida-áramot megerősíti az Antillák-áramlat, a vízhozam eléri a maximumát. Olyan erőt fejlesztenek ki, amely teljesen elegendő egy seprőlapátokkal ellátott turbina mozgásba hozásához, amelynek tengelye egy elektromos generátorhoz van csatlakoztatva. A következő lépés az áram átvitele egy víz alatti kábelen keresztül a partra.

A turbina anyaga alumínium. Élettartam - 80 év. Állandó helye a víz alatt van. A víz felszínére emelés csak megelőző javítás céljából történik. Működése gyakorlatilag független a merülési mélységtől és a víz hőmérsékletétől. A pengék lassan forognak, így a kis halak szabadon úszhatnak a turbinán. De a nagy bejárat védőhálóval van lezárva.

Az amerikai mérnökök úgy vélik, hogy egy ilyen szerkezet építése még olcsóbb, mint a hőerőművek építése. Nem szükséges épületet építeni, utakat fektetni vagy raktárakat rendezni. Az üzemeltetési költségek pedig lényegesen alacsonyabbak.

Az egyes turbinák nettó teljesítménye, figyelembe véve az üzemeltetési költségeket és a partra átvitel során keletkező veszteségeket, 43 MW lesz, ami 10%-ban kielégíti Florida állam (USA) igényeit.

Az ilyen, 1,5 m átmérőjű turbina első prototípusát a Floridai-szorosban tesztelték. Kidolgozásra került egy 12 m átmérőjű, 400 kW teljesítményű járókerekes turbina kialakítása is.

2 Az alternatív energia helyzete és kilátásai Oroszországban

A hagyományos tüzelőanyag-energia részaránya a globális energiamérlegben folyamatosan csökkenni fog, és felváltja a nem hagyományos – megújuló energiaforrások felhasználásán alapuló alternatív energia. És nemcsak a gazdasági jóléte, hanem a függetlensége, nemzetbiztonsága is attól függ, hogy ez egy adott országban milyen ütemben történik.

A megújuló energiaforrások helyzete Oroszországban, mint nálunk szinte mindenben, egyedülállónak mondható. Ezen, a mai technikai színvonalon már felhasználható források készletei óriásiak. Íme az egyik becslés: napsugárzási energia - 2300 milliárd TUT (tonna szabványos üzemanyag); szél – 26,7 milliárd TOE, biomassza – 10 milliárd TOE; a Föld hője - 40 000 milliárd TU; kis folyók - 360 milliárd; tengerek és óceánok - 30 milliárd. Ezek a források messze meghaladják az oroszországi energiafogyasztás jelenlegi szintjét (évi 1,2 milliárd TEU). Azonban ebből az elképzelhetetlen bőségből még csak nem is lehet azt mondani, hogy morzsát használnak - mikroszkopikus mennyiségben. Akárcsak a világ egészében, Oroszországban a szélenergia a megújuló energia legfejlettebb típusa. Még az 1930-as években. Hazánkban többféle, 3-4 kW teljesítményű szélturbinát gyártottak tömegesen, de az 1960-as években. gyártásukat leállították. A Szovjetunió utolsó éveiben a kormány ismét figyelmet fordított erre a területre, de nem volt ideje megvalósítani terveit. 1980-tól 2006-ig azonban. Oroszország nagy tudományos és műszaki tartalékot fejlesztett ki (de Oroszországnak komoly lemaradása van a megújuló energiaforrások gyakorlati felhasználásában). Ma az Oroszországban működő, épülő és üzembe helyezni tervezett szélturbinák és szélerőművek összteljesítménye 200 MW. Az orosz vállalatok által gyártott egyedi szélturbinák teljesítménye 0,04 és 1000,0 kW között van. Példaként említünk több szélturbina és szélerőmű fejlesztőt és gyártót. Moszkvában az LLC SKTB Iskra 250 W teljesítményű M-250 szélerőműveket gyárt. A moszkvai régióbeli Dubnában az Állami Tervező Iroda "Raduga" vállalkozása könnyen telepíthető, 750 W, 1 kW és 8 kW teljesítményű szélerőműveket gyárt; A szentpétervári Elektropribor kutatóintézet 500 W-os szélturbinákat gyárt.

1999 óta Kijevben A WindElectric kutató-gyártó csoport WE-1000-es hazai szélerőműveket gyárt 1 kW kapacitással. A csoport szakemberei egy egyedülálló többlapátos, univerzálisan nagy sebességű és abszolút hangtalan kis méretű turbinát fejlesztettek ki, amely bármilyen légáramot hatékonyan használ.

A Khabarovsk "Company LMV Wind Energy" 0,25-10 kW teljesítményű szélerőműveket gyárt, ez utóbbiak akár 100 kW teljesítményű rendszerekbe is kombinálhatók. 1993 óta Ez a vállalkozás 640 szélerőművet fejlesztett és gyártott. A legtöbbet Szibériában, a Távol-Keleten, Kamcsatkában, Chukotkában telepítik. A szélerőművek élettartama bármely éghajlati övezetben eléri a 20 évet. A cég szélerőművekkel együtt működő napelemeket is szállít (az ilyen szél-naperőművek teljesítménye 50 W-tól 100 kW-ig terjed).

Az oroszországi szélenergia-források szempontjából a legígéretesebb területek a Jeges-tenger partvidéke, Kamcsatka, Szahalin, Csukotka, Jakutia, valamint a Finn-öböl partvidéke, a Fekete- és a Kaszpi-tenger. A magas átlagos éves szélsebesség, a központi villamosenergia-hálózatok alacsony rendelkezésre állása és a rengeteg kihasználatlan terület szinte ideálissá teszi ezeket a területeket a szélenergia fejlesztésére. Hasonló a helyzet a napenergiával is. Az országunk területére hetente szállított napenergia meghaladja az összes orosz olaj-, szén-, gáz- és uránforrás energiáját. Vannak érdekes hazai fejlesztések ezen a területen, de ezekhez nincs állami támogatás, így nincs fotovoltaikus piac sem. A napelemek gyártási mennyiségét azonban megawattban mérik. 2006-ban mintegy 400 MW-ot gyártottak. Némi növekedés mutatkozik. A külföldről érkező vásárlók azonban nagyobb érdeklődést mutatnak a napelemeket gyártó különböző kutató- és gyártó egyesületek termékei iránt, az oroszoknak még mindig drágák; különösen azért, mert a kristályos fóliaelemek gyártásához szükséges alapanyagokat külföldről kell behozni (a szovjet időkben a szilíciumgyártó üzemek Kirgizisztánban és Ukrajnában működtek) A napenergia felhasználásának legkedvezőbb területei Oroszországban az Észak-Kaukázus , Sztavropol és Krasznodar területek, Asztrahán régió, Kalmykia, Tuva, Burjátia, Chita régió, Távol-Kelet.

A napenergia felhasználásában a legnagyobb eredményeket a síklapos napkollektorokat használó hőellátó rendszerek létrehozása terén tapasztalták. Oroszországban az első helyet az ilyen rendszerek megvalósításában a Krasznodar Terület foglalja el, ahol az elmúlt években a jelenlegi regionális energiatakarékossági programnak megfelelően mintegy száz nagy napenergiás melegvíz-ellátó rendszer és számos kis egyedi felhasználású létesítmény épült. épült. A helyiségek fűtésére szolgáló napelemes berendezések a Krasznodar Területen és a Burját Köztársaságban a legnagyobb fejlődésen mentek keresztül. Burjátországban különféle ipari és szociális létesítmények - kórházak, iskolák, az Elektromashina üzem stb., valamint magánlakóépületek vannak felszerelve napkollektorokkal, amelyek kapacitása 500-3000 liter melegvíz (90-100 Celsius fok) nap. Viszonylag fokozott figyelmet fordítanak a geotermikus erőművek fejlesztésére, amelyek az energiagazdálkodóink számára láthatóan jobban ismertek, nagyobb kapacitást érnek el, így jobban illeszkednek az energetikai gigantizmus megszokott koncepciójába. A szakértők úgy vélik, hogy a kamcsatkai és a Kuril-szigetek geotermikus energiakészletei akár 1000 MW teljesítményű erőműveket is biztosíthatnak.

Még 1967-ben Kamcsatkán 11,5 MW teljesítményű Pauzhetskaya Geotermikus Erőmű épült. Ez volt a világ ötödik geotermikus erőműve. 1967-ben Üzembe helyezték a Paratunkai Geotermikus Erőművet - a világon elsőként bináris Rankine ciklussal. Jelenleg a 200 MW teljesítményű Mutnovszkaja Geotermikus Erőmű épül a Kaluga Turbinagyár által gyártott hazai berendezések felhasználásával. Ez az üzem megkezdte a geotermikus villamosenergia- és hőszolgáltatás moduláris blokkok sorozatgyártását is. Az ilyen blokkok segítségével Kamcsatka és Szahalin szinte teljesen ellátható geotermikus forrásokból származó villamos energiával és hővel. Meglehetősen nagy energiapotenciállal rendelkező geotermikus források állnak rendelkezésre Sztavropol és Krasznodar területén. Ma a geotermikus hőellátó rendszerek hozzájárulása ott 3 millió Gcal/év.

Szakértők szerint az ilyen típusú energia számtalan készlete mellett nem oldódott meg a geotermikus erőforrások ésszerű, költséghatékony és környezetbarát felhasználásának kérdése, ami megakadályozza ipari fejlesztésük megalapozását. Például a kitermelt geotermikus vizeket barbár módon használják fel: számos veszélyes anyagot (higany, arzén, fenol, kén stb.) tartalmazó, kezeletlen szennyvizet engednek a környező víztestekbe, helyrehozhatatlan károkat okozva a természetben. Ezenkívül a geotermikus fűtési rendszerek minden csővezetéke gyorsan meghibásodik a geotermikus vizek magas mineralizációja miatt. Ezért a geotermikus energia felhasználási technológiájának radikális felülvizsgálatára van szükség.

Jelenleg Oroszországban a geotermikus erőművek gyártásának vezető vállalata a Kaluga Turbine Plant és a JSC Nauka, amelyek 0,5 és 25 MW közötti kapacitású moduláris geotermikus erőműveket fejlesztettek és gyártanak. Kidolgozták és megkezdték a Kamcsatka geotermikus energiaellátásának létrehozására irányuló programot, amelynek eredményeként évente mintegy 900 ezret takarítanak meg. ITT. Kubanban 10 geotermikus vízlelőhelyet aknáznak ki. 1999-2000 között A térségben a hőerőmű víztermelése mintegy 9 millió m3 volt, amivel akár 65 ezer TEU megtakarítást is lehetővé tettek. A kalugai turbinagyárban létrehozott Turbocon vállalkozás egy rendkívül ígéretes technológiát fejlesztett ki, amely lehetővé teszi, hogy a nyomás alatt elpárolgó forró vízből áramot nyerjenek, és a szokásos lapátok helyett speciális tölcsérekkel - ún. Laval fúvókák. Az ilyen, hidro-gőzturbináknak nevezett berendezések előnyei legalább kétszeresek. Először is lehetővé teszik a geotermikus energia teljesebb felhasználását. Jellemzően csak geotermikus gőzt vagy geotermikus vízben oldott éghető gázokat használnak energia előállítására, míg a hidrogőzturbinával a forró víz közvetlenül is felhasználható energiatermelésre. Az új turbina másik lehetséges felhasználási területe a városi fűtési hálózatokban történő villamos energia előállítása a hőfogyasztóktól visszafolyó vízből. Most ennek a víznek a hője veszendőbe megy, míg a kazánházakat önálló áramforrással látná el.

A Föld belsejéből származó hő nemcsak gejzírek szökőkútjait bocsáthatja ki a levegőbe, hanem otthonokat is felmelegíthet és áramot termelhet. Kamcsatka, Chukotka, a Kuril-szigetek, a Primorszkij Terület, Nyugat-Szibéria, az Észak-Kaukázus, a Krasznodar és Sztavropol terület, valamint a Kalinyingrádi régió jelentős geotermikus erőforrásokkal rendelkezik. A kiváló minőségű termikus hő (100 Celsius fok feletti gőz-víz keverék) lehetővé teszi a közvetlen villamosenergia-termelést.

A gőz-víz termikus keveréket jellemzően 2-5 km mélységig fúrt kutakból nyerik ki. Egy-egy kút 4-8 MW villamos teljesítmény biztosítására képes mintegy 1 km 2 geotermikus mezőről. Ugyanakkor környezetvédelmi okokból szükség van a geotermikus szennyvíz tározóba szivattyúzására szolgáló kutakra is.

Jelenleg 3 geotermikus erőmű működik Kamcsatkán: Pauzhetskaya GeoPP, Verkhne-Mutnovskaya GeoPP és Mutnovskaya GeoPP. Ezen geotermikus erőművek összteljesítménye több mint 70 MW. Ez lehetővé teszi a régió villamosenergia-szükségletének 25%-ának kielégítését, és csökkenti a drága importfűtőolaj-ellátástól való függőséget.

A Szahalin régióban a szigeten. Kunashir üzembe helyezte a Mendelejevszkaja Geotermikus Erőmű első 1,8 MW teljesítményű blokkját és a 17 Gcal/h kapacitású GTS-700 geotermikus hőerőművet. Az alacsony minőségű geotermikus energia nagy részét hő formájában használják fel a lakásépítésben, a kommunális szolgáltatásokban és a mezőgazdaságban. Így a Kaukázusban a geotermikus vízzel fűtött üvegházak összterülete meghaladja a 70 hektárt. Felépült és sikeresen működik egy kísérleti többszintes épület Moszkvában, amelyben a háztartási szükségletekhez szükséges meleg vizet melegítik a Föld alacsony hőfokával.

Végül meg kell említeni a kis vízierőműveket is. A helyzet velük viszonylag jó a tervezési fejlesztések szempontjából: a kis vízerőművek berendezéseit az energetikai ipar számos vállalkozásában gyártják vagy készen állnak a gyártásra, különféle kivitelű hidraulikus turbinákkal - axiális, radiális-axiális, propeller , átlós, vödör. Ugyanakkor a hazai vállalatoknál gyártott berendezések ára továbbra is jelentősen alacsonyabb a világpiaci árszintnél. Kubanban két kis vízerőmű (SHPP) építése folyik a folyón. Beshenka a szocsi Krasnaya Polyana falu területén és a Krasznodari Hőerőmű műszaki vízellátásának keringtető rendszerének kiürítése. A tervek szerint a krasznodari víztározó ürítésére egy 50 MW teljesítményű kis vízerőművet építenek. Megkezdődtek a munkálatok a leningrádi régióban található kis vízerőművek rendszerének helyreállítására. Az 1970-es években ott a régió áramellátásának konszolidációját célzó kampány eredményeként több mint 40 ilyen állomás állt le. A rövidlátó gigantománia gyümölcseit korrigálni kell most, amikor nyilvánvalóvá vált a kis energiaforrások iránti igény.

Következtetés

Meg kell jegyezni, hogy Oroszországban még nincsenek olyan törvények, amelyek szabályoznák az alternatív energiát és ösztönöznék annak fejlődését. Mint ahogy nincs olyan szerkezet sem, amely az alternatív energia érdekeit védené. Például az Atomenergia Minisztérium külön foglalkozik az atomenergiával. A tervek szerint jelentés készül a kormánynak a „Megújuló energiaforrások fejlesztéséről” szóló szövetségi törvénytervezet szükségességének és koncepciójának kidolgozásáról. A jelentés elkészítése négy minisztérium: az Energiaügyi Minisztérium, a Gazdaságfejlesztési Minisztérium, az Ipari és Tudományos Minisztérium és az Igazságügyi Minisztérium. Nem tudni, mikor fognak megegyezni.

Az ipar gyors és teljes körű fejlődése érdekében a törvénynek adókedvezményt kell biztosítania a megújuló energiaforrásból energiatermelő berendezéseket gyártó vállalkozások számára (például az áfakulcs legalább 10%-ra csökkentése). A tanúsítás és az engedélyezés kérdései is fontosak (elsősorban a berendezésekkel kapcsolatban), mert a megújuló energia prioritása is meg kell, hogy feleljen a minőségi követelményeknek.

Az alternatív energiatermelési módok kifejlesztését a hagyományos energiaforrások termelői és bányászai hátráltatják: erős hatalmi pozíciókkal rendelkeznek, lehetőségük van érdekvédelmet szerezni. Az alternatív energia még mindig meglehetősen költséges a hagyományos energiához képest, mivel szinte minden gyártó vállalkozás kísérleti tételekben állít elő berendezéseket nagyon kis mennyiségben, és ennek megfelelően nagyon drága. A tömeggyártás megszervezése és a létesítmények tanúsítása jelentős beruházásokat igényel, amelyek teljesen hiányoznak. Az állami támogatás hozzájárulhat a költségek csökkentéséhez. Ez azonban ellentmond azoknak az érdekeinek, akiknek üzleti tevékenysége a hagyományos szénhidrogén üzemanyagok előállításán alapul. Senkinek nincs szüksége extra versenyre.

Ennek eredményeként a megújuló források elsődleges felhasználása és az alternatív energiaforrások fejlesztése elsősorban azokban a régiókban részesül előnyben, ahol ez a legkézenfekvőbb megoldás a meglévő energiaproblémákra. Oroszország jelentős szélenergia-forrásokkal rendelkezik, többek között azokban a régiókban, ahol nincs központosított áramellátás - a Jeges-tenger partja, Jakutia, Kamcsatka, Chukotka, Szahalin, de még ezeken a területeken is szinte nincs kísérlet az energiaproblémák megoldására. út.

Az alternatív energia további fejlesztését az „Oroszország energiastratégiája a 2020-ig tartó időszakra” tárgyalja. Nagyon alacsonyak a számok, amelyeket alternatív energiaiparunknak el kell érnie, a feladatok minimálisak, így nem számíthatunk fordulópontra az orosz energiaszektorban. 2020-ra a tervek szerint az összes tüzelőanyag-forrás kevesebb mint 1%-át takarítják meg alternatív energiákkal. Oroszország „energiastratégiájában” az atomipart választja prioritásként, mint „az ország energiaszektorának legfontosabb részét”.

Az utóbbi időben néhány lépés történt az alternatív megújuló energiaforrások fejlesztése felé. Az energiaügyi minisztérium tárgyalásokat kezdett a franciákkal az alternatív energia területén való együttműködés kilátásairól. Általánosságban elmondható, hogy az alternatív energiaforrások helyzete és kilátásai a következő 10-15 évre általában siralmasnak tűnnek.

A felhasznált források listája

1. Kopylov V.A. Az ipar földrajza Oroszországban és a FÁK-országokban. oktatóanyag. – M.: Marketing, 2001 – 184 p.

2. Vidyapin M.V., Stepanov M.V. Oroszország gazdaságföldrajza. – M.: Infra – M., 2002 – 533 p.

3. Morozova T.G. Oroszország gazdaságföldrajza - 2. kiadás, szerk. - M.: UNITI, 2002 - 471 p.

4. Arustamov E.A. Levakova I.V. Barkalova N.V. A környezetgazdálkodás ökológiai alapjai. M. Szerk. – Dashkov és K. 2002.

5. V. Volodin, P. Khazanovsky Energy, huszonegyedik század.-M 1998

6. A. Goldin „Az energia óceánjai”. M: EGYSÉG 2000

7. Popov V. Bioszféra és védelmének problémái. Kazan. 1981.

8. Rahilin V. társadalom és élővilág. M. Science. 1989.

9. Lavrus V.S. Energiaforrások K: NiT, 1997

10. E. Berman. Geotermikus energia - Moszkva: Mir, 1978.

11. L. S. Yudasin. Energia: problémák és remények. M: EGYSÉG. 1999.