77393

Общие сведения о возобновляемых источниках энергии

Реферат

Энергетика

Общие сведения о возобновляемых источниках энергии. В отличие от традиционной энергетики энергетика возобновляемых источников базируется не на запасах вещества а на природных потоках энергии. Классификация возобновляемых источников энергии.

Русский

2015-02-02

81.5 KB

2 чел.

3. НЕТРАДИЦИОННЫЕ и ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

03. Общие сведения о возобновляемых источниках энергии [1, С. 33–43]

В отличие от традиционной энергетики, энергетика возобновляемых источников базируется не на запасах вещества, а на природных потоках энергии. К ним относятся потоки солнечной радиации, потоки ветра, волны.

Классификация возобновляемых источников энергии [1, С. 34–37], [2, 3, 4, 5]

Структура рассматриваемых первичных возобновляемых источников энергии и методов (устройств) их преобразования в электрическую и тепловую энергию приведена на рис. 3.1.

Солнечная энергетика основана на поглощении солнечной радиации либо непосредственно, либо после оптической концентрации светового потока на малом приемнике. Солнечная энергия может быть преобразована в электрическую энергию с использованием фотоэлектрических солнечных электростанций (фотоэлектрические СЭС), солнечных электростанций башенного типа, работающих по термодинамическому циклу (гелиостатные ЭС), солнечных прудов, либо в тепловую с применением солнечных коллекторов для нагрева теплоносителя (вода, воздух и др.).

Ветроэнергетика основана на преобразовании в электроэнергию части кинетической энергии потока воздуха в атмосфере. Здесь рассматриваются автономные ветроэнергоустановки (ВЭУ) небольшой мощности для энергоснабжения индивидуальных потребителей; системные ветроэлектростанции (ВЭС) средней и большой мощности, предусматривающие работу нескольких агрегатов в одной электроэнергетической системе, а также возможности использования струйных течений в тропосфере (на высотах около 3…12 км от поверхности Земли), где скорости ветра составляют от 30 до 200 км/ч.

Геотермальная энергетика основана на использовании потоков горячей воды и пара из недр Земли. Геотермальная энергия может применяться как для целей теплоснабжения, так и для выработки электроэнергии на геотермальных электростанциях (ГеоТЭС). ГеоТЭС могут работать на естественных парогидротермах (типа гейзеров) или искусственных – при нагреве воды, закачиваемой в разрывы сухих горячих горных пород.

Биоэнергетика основана на использовании энергии биомассы растительного происхождения, а также органических отходов промышленного и сельскохозяйственного производства. Накопление энергии биомассы осуществляется путем преобразования солнечного излучения в химическую энергию растительного топлива при протекании биологических процессов (фотосинтез). Биомасса растительного происхождения, а также органические отходы находят применение при получении энергоносителей: путем прямого сжигания в различных топочных устройствах; в результате биогазификации, т.е. анаэробного разложения биомассы (процесс биотермического распада органического вещества бытовых отходов под воздействием микрофлоры без доступа воздуха) с выделением универсального топлива – биогаза; с использованием различных процессов переработки (пиролиза – разложение органических природных соединений при недостатке кислорода [3], гидрогенизации – реакция присоединения водорода к ненасыщенным соединениям по месту непредельных связей (напр., этилен CH2 = CH2 + H2 ® этан СН3—СН3) [4], биоконверсии – процесс превращения веществ с участием живых организмов, точнее процесс превращения одних соединений в другие при участии ферментных систем живых организмов [5]) для получения твердого, жидкого, газообразного топлива – угля, спиртов, синтетической нефти и газа.

Энергетика океана. Океан – колоссальный аккумулятор солнечной тепловой энергии, а также механической энергии в виде приливов (вызванных притяжением Луны и Солнца), волн, течений. Преобразование энергии океана в электроэнергию возможно с использованием тропических океанских ТЭС (ОТЭС), извлекающих энергию из перепада температур между теплыми (поверхностными) и холодными (глубинными) слоями океана, или арктических ОТЭС, использующих разность температур морской воды и холодного воздуха в арктических (антарктических) районах земного шара. В стадии разработок и практического применения находятся различные типы приливных ЭС, волновых ЭС, а также ЭС, использующих градиент солености (различий в концентрации соли).

Водородная энергетика. Водород – универсальное энергетическое топливо и энергоноситель.


Возобновляемые источники и методы преобразования их энергии

Солнечная

энергетика

Ветро-энергетика

Геотермальная энергетика

Био-энергетика

Энергетика океана

Водородная

энергетика

Низкопотенциальное тепло окружающей среды

Фотоэлектрические СЭС

Гелиостатные ЭС

Солнечные пруды

Солнечные тепловые коллекторы

Автономные ВЭУ

Системные ВЭС

Тропосферные ВЭС

ГеоТЭС. Парогидротермы

ГеоТЭС. Циркуляционные системы

Теплоснабжение

Биогаз

Переработка растений и водорослей

Переработка промышленных и сельскохозяйственных отходов

Термоградиентные ОТЭС

Приливные ЭС

ЭС волновые и морских течений

ЭС, использующие градиент солености

Получение водорода (электролиз воды)

Водородные ЭХГ

Энергетическое и моторное топливо

Накопители (аккумуляторы) энергии

Тепловые насосы

Рис. 3.1. Структура возобновляемых источников энергии


Водород может использоваться для выработки электроэнергии в различных масштабах (в том числе промышленных) с использованием высокоэффективных электрохимических генераторов (ЭХГ) либо путем сжигания его в качестве энергетического топлива на обычных ТЭС или в котельных (для получения тепла). Водород является универсальным моторным топливом для автомобилей, самолетов, ракетоносителей. При сгорании водорода в воздухе образуется в основном водяной пар, не загрязняющий атмосферу, хотя и являющийся парниковообразующим газом. Особенности водорода как энергоносителя позволяют использовать его для аккумулирования энергии. Водород может быть добыт из воды путем ее электролиза. Однако для извлечения водорода в чистом виде из химических соединений первоначально требуется затратить энергию.

Тепловые насосы (ТН) основаны на использовании теплоты окружающей среды (воздуха, грунта, воды), а также сбросных потоков низкопотенциальной теплоты с повышением их температурного потенциала до требуемого уровня путем затраты электрической или химической энергии. Применение теплонасосных систем для целей отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования воздуха, а также в ряде технологических процессов дает значительный энергосберегающий эффект. Разрабатываются и применяются различные типы тепловых насосов – электроприводные, газомоторные, гидротурбинные.

Также к нетрадиционным возобновляемым источникам энергии могут быть отнесены малые ГЭС – гидравлические энергоустановки мощностью менее 25 МВт, создаваемые на малых и средних реках.

Потенциальные ресурсы возобновляемых источников энергии [1, С. 37–38]

Из различных видов возобновляемых источников три источника – солнечной, ветровой и геотермальной энергии – достаточно велики для возможности конкурирования с нынешней традиционной энергетикой.

Возможное использование других возобновляемых источников энергии (включая энергию рек) не составит большой доли в мировой энергетике. Однако они могут быть успешно реализованы для решения локальных, региональных энергетических задач.

Из сопоставления годовых пределов возобновляемых источников энергии с запасами энергии в нефти, газе, угле и уране-235 видно, что солнечная, геотермальная и ветровая энергии способны влиять на экономное расходование этих запасов.

Литература

  1.  Баранов, Н.Н. Нетрадиционные источники и методы преобразования энергии: учебное пособие для вузов / Н.Н. Баранов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2012. – 384 с.
  2.  http://greenevolution.ru/enc/wiki/anaerobnoe-razlozhenie-sbrazhivanie/
  3.  https://ru.wikipedia.org/wiki/%CF%E8%F0%EE%EB%E8%E7
  4.  http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/1327/%D0%93%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F
  5.  http://bio-x.ru/articles/biokonversiya
  6.  

5


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3533. Исследования внешнего фотоэффекта на вакуумном фотоэлементе 49 KB
  Исследования внешнего фотоэффекта на вакуумном фотоэлементе. 1.Цель работы. Экспериментальная проверка основных законов внешнего фотоэффекта, определения постоянной Планка. 1. Указания по организации самостоятельной работы. Внешний фотоэффект принадлежит ...
3534. Определение потенциалов возбуждения и понизации атомов методом Франка и Герца 51.5 KB
  Определение потенциалов возбуждения и понизации атомов методом Франка и Герца. Цель работы. Опытное подтверждение дискретности уровней энергии атомов, определения потенциалов возбуждения и понизации. Указания по организации самостоятельной работы....
3535. Основные признаки политических прав и свобод человека в Российской Федерации 122.84 KB
  Институт прав и свобод является центральным в конституционном праве. Он закрепляет свободу народа и каждого человека от произвола государственной власти. Это сердцевина конституционного строя. Каждый индивид вправе требовать от государства ...
3537. Проблема рассказчика у А.С. Пушкина и Н.В. Гоголя, признанных мастеров слова 477 KB
  Для ценителя и исследователя литературы различие категорий "автор", "образ автора", "лирический герой", "образ рассказчика" очевидно. И все же в нашей работе важно сразу определить данные понятия. Действительно, категории "образ автора", "л...
3538. Изучение аналого-цифрового преобразователя 417.5 KB
  Изучение аналого-цифрового преобразователя Изучить функционирование встроенного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) микроконтроллера АТmega8535, получить практические навыки программирования микроконтроллера для обработки аналоговых сигналов. По...
3539. Информационные технологии в социально-культурном сервисе и туризме. 1.53 MB
  Информационные технологии в социально-культурном сервисе и туризме. Рассмотрены и проанализированы основные направления использования современных компьютерных технологий в социально-культурном сервисе и туризме. Показаны роль и влияние информационны...
3540. Рынок земли 435.5 KB
  Термин «земля» охватывает все блага, данные природой в определенном объеме, регулировать который человек не властен, будь то сама земля, водные ресурсы или полезные ископаемые. Для фермера участок земли служит средством для возделывания сельскохозяйственных культур, для горожанина – территориальной площадкой для размещения жилых и производственных зданий