Применение возобновляемых источников энергии в промышленности

 

Федеральное агентство по образованию РФ

ФГБОУ ВПО «Челябинский Государственный Университет»

Институт экономики отраслей, бизнеса и администрирования.

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

По дисциплине «Возобновляемые источники энергии»

На тему «Применение возобновляемых источников энергии в промышленности»

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Кудряшова Н.С

гр 29ПЗ-601

Проверил: Нестерова Л.Г..

 

 

 

 

 

 

Челябинск

2014 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...........................................................................................................3

1. НАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ОБОРУДОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ ............................4

2. ТЕНДЕНЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В РОССИИ........................................................................................6

3 БОЛЬШАЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКА  ……………………………...................7

4.МАЛАЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКА………………………………......................9

5 ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА ………………………………....…....10

6.БОМАССА ………………………..…............................................................12

7. ВЕТЕР……………………..…........................................................................12

8. СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ ……......................................................................13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................................14

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………….……………..……..….............16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                     ВВЕДЕНИЕ 

 
Русская поговорка «Новое - это хорошо забытое старое» точно характеризует ситуацию с возобновляемой энергетикой в России. С начала двадцатого века в России существовало множество установок, использовавших возобновляемые источники энергии. Исследования в области современных ветровых турбин были начаты в России в 20-х годах в Кушино под Москвой. В начале 30-х годов Советский Союз первым в мире начал строительство промышленных ветровых турбин (например, Балаклавская ветровая турбина). Первый «Атлас ресурсов ветровой энергии» был выпущен в 1935 году. За шесть лет после окончания Второй мировой войны Россия увеличила мощности малых гидроэлектростанций на 1500 МВт, построив 7000 станций. Разработки в области солнечных элементов, благодаря Советской космической программе, были одной из самых высоко развитых технологий в России . Первый спутник, питавшийся от солнечных батарей -- Спутник-3, был выведен на орбиту в 1958 году. Паужетская геотермальная станция с установленной мощностью 5 МВт была построена на юге Камчатки в 1967 году. Позже ее мощность была доведена до 11 МВт. Станция работает и в настоящее время. 450-киловатная приливная станция была пущена в 1968 году на Кольском полуострове. 10-киловатная солнечная фотоэлектрическая устано вка на пластмассовых параболических концентраторах была установлена в 1984 году в Ашхабаде. «Солнечная деревня» с мощность генерации 40 кВт была построена в Краснодарском крае в 1984 году. Когда централизованное планирование заняло главенствующие позиции в энергетике в 50- 60-е годы, и стали широко эксплуатироваться запасы ископаемого топлива, интерес к ВИЭ ослаб. Во второй половине двадцатого века научные знания по возобновляемой энергетике сохранялись, в основном, в исследовательских институтах и связанных с ними предприятиях. Однако в отсутствие рынков сбыта, промышленное производство и коммерческое применение технологий ВИЭ развивалось медленно. Промышленность возобновляемых источников энергии имеет в России долгую историю. Она нуждается в поддержке со стороны правительства в форме выработки национальных целей и законодательной базы, а также в сотрудничестве с международными промышленными кругами для запуска механизмов жизнеспособного рынка.

 
              1.НАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ И   ПРОИЗВОДСТВО ОБОРУДОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ.

 
В России были разработаны почти все технологии возобновляемых источников энергии, за исключением мощных ветровых турбин. Российские компании имеют особенно ценный опыт в создании крупных гидроэнергетических и геотермальных установок. Российские технологии близки к иностранным по своим функциональным и научно-техническим параметрам, но стоимость их производства гораздо ниже. Стоимость и заготовления оборудования возобновляемой энергетики в России в среднем на 30-50 % ниже, чем за рубежом. Качество и надежность большей части российского оборудования ВЭ, тем не менее, часто хуже, чем у западного. По данным российского министерства энергетики, во многих случаях российское оборудование ВИЭ отвечает мировым техническим стандартам. Например, фотоэлектропреобразователи из поли- и монокристаллического кремния российского производства имеют КПД 16 % при стоимости пятидесятиваттного модуля около 5 долларов за ватт (пик). Это соответствует средней цене подобных приборов на мировом рынке. Дальнейшие научно-технические разработки, вероятно, снизят стоимость до 2-3 долларов за ватт. Российские предприятия имеют достаточный инженерно-технический уровень для массового производства оборудования возобновляемой энергетики. Вслед за падением промышленного производства в 90-х годах, многие простаивающие предприятия, особенно в военном секторе, перешли на производство более современной техники, включая технологии возобновляемой энергетики. В настоящее время в России существуют от 100 до 150 предприятий, которые разрабатывают или производят малые и крупные установки ВЭ. Среди них много бывших военных заводов, таких как «Электроприбор» (С.-Петербург), Тушинский машиностроительный завод, Ковровский механический завод, Калужский турбинный завод. Эти предприятия могут производить: 
- ветроэнергетические установки мощностью от 0,04 до 16 кВт;  
- ветроэнергетические установки для перекачки воды;  
- системы автономного солнечного питания мощностью от 0,06 до 1 кВт;  
- солнечные коллекторы и водо нагревательные солнечные системы;  
- микро-гидроэлектростанции мощностью от 4 до 100 кВт;  
- агрегаты малых гидроэлектростанций;  
- индивидуальные биогазовые модули; 
- тепловые насосы. (См. Приложение 2). 
Тем не менее, очень немногие предприятия коммерчески активны из-за низкого спроса на возобновляемые источники на российском внутреннем рынке. Многие разработки остаются на уровне исследовательских или демонстрационных установок, в то время как западные аналоги уже в большей или меньшей степени продаются на коммерческой основе. Низкий спрос на технологии возобновляемых источников в России объясняется, в частности, относительно низкими ценами на энергию от традиционных источников и недостатком информации, неосведомленностью о возобновляемых источниках. При возрастании спроса, российские производители улучшат качество и надежность своей продукции на основе опыта, полученного на внутреннем рынке. Другим препятствием распространению технологий возобновляемых источников энергии является недостаток навыков и умений российских производителей в области управления, финансов и особенно маркетинга и рыночной стратегии, что мешает им успешно рекламировать и продавать свою продукцию. Недостаток коммерческого опыта в совокупности с низким качеством и ненадежностью снижает конкурентоспособность российского оборудования возобновляемой энергетики по сравнению с более «старыми» технологиями. Оборудование иностранного производства, как правило, более дорогое, и поэтому недоступно российским потребителям. Техническое партнерство между российскими и иностранными компаниями могло бы снизить этот барьер. (см. Главу 5) В России существует значительный потенциал развития рынка технологий возобновляемых источников энергии, однако необходима поддержка государства для облегчения коммерческого освоения этих технологий. Приобретя коммерческий опыт и улучшив качество своих продуктов, российские производители оборудования ВИЭ смогли бы конкурировать с иностранными компаниями как внутри России, так и на мировом рынке. Однако, ясно, что промышленное освоение возобновляемых источников в России будет зависеть от характера и темпов продвижения реформ российских рынков традиционных источников энергии и сопутствующих преобразований. 

 
2.ТЕНДЕНЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В РОССИИ

 
Несмотря на наличие технологий и промышленной базы для массового производства оборудования возобновляемой энергетики, возобновляемые источники энергии (за исключением крупных гидроэнергетических систем) используются в России совсем мало. По данным статистики МЭА, энергия от таких источников составляет немногим более 1 % Общей первичной поставки энергоресурсов (ОППЭ). По данным официальной российской статистики, генерация электроэнергии с применением возобновляемых источников (кроме крупных гидростанций) составила 0,5 % от общего про изводства в 2000 и 2001 годах. Российские специалисты считают, что примерно 4 % тепла в России получено на базе возобновляемых источников энергии. Использование возобновляемых источников энергии в России растет. К моменту подготовки данного доклада, официальная статистика 2002 года еще не была опубликована, но ожидалось, что производство электроэнергии на базе возобновляемых источников возрастет в 2002 году на 10 % по сравнению с уровнем 2001 года . Учитывая наличие в России богатых ресурсов и большого потенциального спроса на оборудование возобновляемой энергетики, возобновляемые источники энергии могли бы использоваться значительно шире, если бы необходимые для этого меры были бы предприняты в ходе реструктуризации энергетического сектора. В странах ОЭСР, где ВЭ пользуется политической поддержкой, установленная мощность возобновляемых источников возросла на 1,7 % в период с 1990 по 2000 год, а полная генерация электроэнергии ото всех возобновляемых источников возросла на 4,5 % в период между 1995 и 2000 годами. Наибольшим был рост мощности ветровых установок и солнечных батарей. Полная генерация электричества солнечными фотоэлектрическими установками выросла с 1990 по 2000 год на 28,9 % (хотя и с низкого начального значения), а для ветровых генераторов - на 22,4 % за тот же период.

 
3. БОЛЬШАЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКА

 
По сравнению с другими видами ВИЭ, гидроресурсы - наиболее широко используемый возобновляемый источник энергии в России, дающий 18 % всей генерации электричества (2000 год). В России есть 98 крупных электростанций с полной установленной мощностью около 44000 МВт. Эти системы генерируют в среднем 156-170 кВт-час электроэнергии в год. Россия использует лишь около 23 % своего экономического гидроэнергетического потенциала (см. Таблица 11). Соединенные штаты и Канада используют 50-55 %, а некоторые европейские страны и Япония - 60-90 % экономического потенциала. В европейской части России освоено около половины гидроэнергетических ресурсов, в Сибири только пятая часть, а на Дальнем Востоке всего 3,3 % ресурсов. В основном, ресурсы освоены в густо населенных районах. В наибольшей степени используется Волга. Как видно из Таблицы 11, освоение гидроэнергетических ресурсов (включая работающие и строящиеся крупные гидроэлектростанции) составляет 68-74 % экономического потенциала в Волго-Вятском регионе и в Поволжье, в то время как в Западной Сибири освоено лишь 2 % экономического потенциала.

Многие российские гидроэлектростанции стары, и их оборудование находится в плохом состоянии. По российским источникам, в 2000 году около 56 % всех действующих гидроэнергетических установок (45 % полной установленной мощности) использовали оборудование, проектный срок эксплуатации которого, был значительно превышен. Всемирная комиссия по плотинам еще пессимистичнее: в 2000 году комиссия обнаружила, что 70 % установок находилось в эксплуатации дольше проектного срока. Такая ситуация связана с недостатком финансирования гидроэлектростанций. При существующей структуре тарифов и неэффективном централизованном финансировании, гидроэлектростанции испытывают недостаток средств для замены устаревшего оборудования, снижая, таким образом, надежность своей работы. В 2001 году РАО ЕЭС вело строительство 16 гидроэлектростанций в Сибири, на Дальнем Востоке и на севере и юге европейской части России. Эти станции имеют проектную мощность 9000 МВт и должны будут генерировать 36 миллиардов кВт-час электроэнергии в год. Недостаток финансирования замедлил или приостановил сооружение многих станций. Экологические и социальные проблемы также стали играть заметную роль в реализации гидроэнергетических проектов . Например, строительство Катунской ГЭС на Алтае было отвергнуто по экологическим соображениям. Были попытки заморозить строительство Белопорожской ГЭС в Карелии из-за необходимости переселения коренного населения. Крупнейший на сегодняшний день проект - Бурейская ГЭС (Амурский край, Дальний Восток) с про ектной мощностью 2000 МВт и годовой генерацией более 7000 миллионов кВт-час. Завершение строительства планировалось на 2008 год, первый блок был введен в эксплуатацию в июне 2003 года.154 Строительство станции началось в 1983, но было приостановлено из-за недо статка финансирования. В России существуют серьезные стимулы для развития средних и крупных гидроэнергетических проектов. Крупные ГЭС повышают надежность электроснабжения, давая относительно дешевый, возобновляемый, экологически чистый источник энергии. Они могут также быть важным элементом международного обмена, производя энергию на экспорт. Тем не менее, социальное и экологическое воздействие крупных гидроэнергетических систем может становиться препятствием их развитию. Поэтому, России следовало бы сосредоточить усилия на модернизации существующих ГЭС и, возможно, на окончании строительства уже сооружаемых. Строительство новых ГЭС на существующих плотинах (природных или искусственных) также могло бы быть оправданным. В любом случае, до начала осуществления проекта необходимо проведение предварительных исследований его возможных экологических и других последствий.

 
4.МАЛАЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКА

 
В настоящее время эксплуатируется лишь около 1 % российского потенциала малой гидроэнергетики. По оценке Европейского банка реконструкции и развития, в России существуют 89 малых гидроэлектростанций с суммарной мощностью 550 МВт. В Китае, для сравнения, суммарная мощность малых станций приближается к 20000 МВт. Россия интенсивно развивала малую гидроэнергетику после Второй мировой войны. В 50-е и 60-е годы акцент был смещен в пользу строительства крупных ГЭС. Тысячи малых станций были закрыты, а проектирование и изготовление оборудования и запасных частей для них прекращено. В результате, в настоящее время в России оказалось множество  
брошенных малых гидроэлектростанций. Они не производят электроэнергию, но их здания и сооружения целы. По оценкам российских специалистов, восстановление таких брошенных станций обходится в два раза дешевле, чем строительство новых.

 
5. ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

 
Во всем мире в настоящее время существует более 8000 МВт генерирующих мощностей на геотермальных ресурсах (включая почти 3000 МВт в США и почти 2000 МВт на Филиппинах). Кроме того, в мире имеется примерно 12000 МВт установленных мощностей для прямого использования геотермального тепла. В России геотермальная энергия используется сравнительно в небольших масштабах как непосредственно для получения тепла, так и для генерации электроэнергии. В январе 2000 установленная мощность геотермальных электростанций в России была, по оценкам, 34,8 МВт:  
- 12 MВт на Верхнемутновской;  
- 11,3 MВт на Паужетской;  
- 8 MВт на Океанской (остров Итуруп);  
- 2 МВт на Эбеко (остров Парамушир);  
- 800 kВт на Паратунской;  
- 700 kВт на Горячем пляже (остров Кунашир).  
Станции Эбеко, Океанская, Горячий пляж и Паратунка не работали, таким образом действующая мощность была лишь несколько больше 23 МВт. В 2001 и 2002 годах на Мутновской геотермальной станции были введены в строй две установки по 25 МВт, увеличив, таким образом, общую мощность действующих геотермальных установок России до 73 МВт. Все эти генерирующие мощности расположены на Камчатке. На конец 1999 года Россия располагала установленными мощностями прямого использования в 307 МВт, вырабатывавшими 6132 ТДж энергии в год. Прямое использование включает отопление помещений, сельскохозяйственные нужды (например, теплицы, подогрев почвы, разведение рыбы и животных, крупного рогатого скота), промышленные применения (например, выделка, стирка и сушка шерсти, производство бумаги, добыча нефти и т.д.) Прямое использование геотермальной энергии широко распространено на Курилах, Камчатке, Северном Кавказе, в Западной Сибири, Восточной Сибири и в районе Байкала.

Координируют исследования в области геотермальной энергии Российская академия наук и Специальный научный совет по геотермальным проблемам. Исследования проводятся в 14 научных центрах, которые объединяют 26 исследовательских лабораторий, три университета и пять конструкторских бюро. Несколько частных компаний, такие как Геотермнефтегаз, Геотерм, Нефтегазгеотерм, Энергия-М, участвуют в эксплуатации и использовании геотермальных ресурсов.