Основные направления и перспективы развития альтернативной энергетики

 

7. Радиопомехи

Металлические сооружения ветроустановки, особенно элементы в лопастях, могут вызвать значительные помехи в приёме радиосигнала. Чем крупнее ветроустановка, тем большие помехи она может создавать. В ряде случаев для решения проблемы приходится устанавливать дополнительные ретрансляторы. 

 

8. Вред, наносимый животным и птицам

 

9. Использование водных ресурсов

В отличие от традиционных тепловых электростанций, ветряные электростанции не используют воду, что позволяет  существенно снизить нагрузку на водные ресурсы.

 

4.Гелиоэнергетика

 

получение энергии от Солнца. 

 

Имеется несколько технологий солнечной  энергетики. Получение электроэнергии от лучей Солнца не даёт вредных  выбросов в атмосферу, производство стандартных силиконовых батарей  также причиняет мало вреда. Но производство в широких масштабах многослойных элементов с использованием таких  экзотических материалов, как арсенид  галлия или сульфид кадмия, сопровождается вредными выбросами. 

 

Солнечные батареи имеют ряд  преимуществ: они могут помещаться на крышах домов, вдоль шоссейных  дорог, легко трансформируются, используются в отдалённых районах. 

 

Главной причиной, сдерживающей использование  солнечных батарей, является их высокая  стоимость. Нынешняя стоимость солнечной  электроэнергии равняется 4,5 дол. за 1 Вт мощности и, как результат, цена 1кВтчас электроэнергии в 6 раз дороже энергии, полученной традиционным путём сжигания топлива. Возможно использование солнечной энергии для отопления жилищ. 

 

Однако в условиях нашей страны 80% энергии Солнца приходится на летний период, когда нет необходимости  отапливать жильё, кроме того, солнечных  дней в году недостаточно, чтобы  использование солнечных батарей  стало экономически целесообразно.  

 

Гидроэнергетика

- это использование энергии  естественного движения, т.е. течения,  водных масс в русловых водотоках  и приливных движениях. Чаще  всего используется энергия падающей  воды. 

 

Гидроэлектростанция  

 

Плотина образует водохранилище, обеспечивая  постоянный напор воды. Вода входит в водоприемник и, пройдя по напорному  водоводу, вращает гидротурбину, которая  приводит в действие гидрогенератор. Выходное напряжение гидрогенераторов повышается трансформаторами для передачи на распределительные подстанции и  затем потребителям. 

 

5. Геотермальная энергетика 

 

– производство электроэнергии, а  также тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, возобновляемым энергетическим ресурсам. 

 

вулканических районах циркулирующая  вода перегревается выше температур кипения на относительно небольших  глубинах и по трещинам поднимается  к поверхности иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. Более чем паротермы распространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие горизонты пород с температурой менее 100°C распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, потому наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла. 

 

 

 

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:

мощные — вырабатывают от 25 МВТ  до 250 МВт и выше;

средние — до 25 МВт;

малые гидроэлектростанции — до 5 МВт.

Мощность ГЭС напрямую зависит  от напора воды, а также от КПД  используемого генератора. Из-за того, что по природным законам уровень  воды постоянно меняется, в зависимости  от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято  брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный  или суточный циклы работы гидроэлектростанции.  

 

Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:

высоконапорные — более 60 м;

средненапорные — от 25 м;

низконапорные — от 3 до 25 м.

В зависимости от напора воды, в  гидроэлектростанциях применяются  различные виды турбин. Для высоконапорных – ковшовые и радиально осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных – поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах. Принцип работы всех видов турбин схож — вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины различаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — железными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.  

 

 

 

Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:

 

Русловые и приплотинные ГЭС. Это наиболее распространенные виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое. 

 

Плотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС. 

 

Деривационные гидроэлектростанции. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида безнапорные, или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина, и создается водохранилище — такая схема еще называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды. 

 

Гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные моменты (времена не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы, и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и, соответственно, приводит в действие дополнительные турбины.  

 

В гидроэлектрические станции, в зависимости  от их назначения, также могут входить  дополнительные сооружения, такие как  шлюзы или судоподъемники, способствующие навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации и многое другое.  

 

Ценность гидроэлектрической станции  состоит в том, что для производства электрической энергии, они используют возобновляемые природные ресурсы. Ввиду того, что потребности в  дополнительном топливе для ГЭС  нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем  при использовании других видов  электростанций. 

 

Основные сферы применения и достоинства новых космических энергетических систем  

 

6. Космическая энергетика 

 

Бестопливная космонавтика и освоение космического пространства.

Существует реальная возможность  использования этих устройств в  ионосферах иных планет и их спутников, поскольку уже установлено, что  во многих околопланетных пространствах  уже сконцентрирована и непрерывно восполняется от Солнца огромная не используемая до сих пор возобновляемая электроэнергия движущихся заряженных частиц природной  плазмы в магнитосфере планет, например, на Марсе, Сатурне, Юпитере, Ио. Такая  новая энергетика вполне реальна  и такая бестопливная пилотируемая орбитальная космонавтика существенно удешевит освоение космического пространства.  

 

Решение экологических глобальных проблем.

Применение возобновляемой энергии  природного электричества и магнетизма в нуждах космонавтики и энергетики существенно улучшит глобальную экологию планеты и снизит ее влияние  от космонавтики и планетарной энергетики в целом, поскольку тогда не надо будет осуществлять частые запуски  ракетоносителей и сжигать сырье  и топлива на планете. 

 

Дешевая и быстродействующая всемирная космическая связь.

Бестопливная орбитальная космонавтика позволяет резко удешевить и повысить быстродействие всех систем космической связи и телекоммуникаций. 

 

Управление погодой и многими природными планетарными явлениями.

Устранение и снижение мощности многих планетарных стихийных явлений.  

 

Благодаря полезному использованию  мизерной части непрерывно возобновляемой от Солнца энергии природных источников электроэнергии околоземного пространства становится возможным и перспективным  создание новой экологически чистой бестопливной энергетики и бестопливной орбитальной космонавтики. В результате экология планеты существенно улучшится. На основе такой космической энергетики и бестопливной космонавтики произойдет революция во всех системах передачи информации. Они станут полностью беспроводными и дешевыми в эксплуатации. А именно, произойдет резкое удешевление и увеличение их быстродействия и пропускной способности, поскольку сейчас именно телефонные линии связи тормозят прогресс в системах связи. Бестопливная космическая энергетика позволит предотвращать многие природные аномальные и стихийные явления и катаклизмы. Таким образом, новая космическая энергетика и бестопливная космонавтика открывают новые горизонты прогресса человечества. 

 

7. Водородная энергетика и сероводородная энергетика

– направление выработки и потребления  энергии человечеством, основанное на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки  и потребления энергии людьми, транспортной инфраструктурой и  различными производственными направлениями. Водород выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли  и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом  сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики). 

 

Производство водорода

В настоящее время существует множество  методов промышленного производства водорода. Все цены приведены для  США, 2004 год. 

 

Паровая конверсия природного газа / метана

В настоящее время данным способом производится примерно половина всего  водорода. Водяной пар при температуре 700–1000 °С смешивается с метаном под давлением в присутствии катализатора. Себестоимость процесса $2-5 за килограмм водорода. В будущем возможно снижение цены до $2-2,50, включая доставку и хранение. 

 

Газификация угля.

Старейший способ получения водорода. Уголь нагревают с водяным  паром при температуре 800–1300 °С без доступа воздуха. Первый газогенератор был построен в Великобритании в 40-х годах XIX века. Электричество будут вырабатывать топливные элементы, используя в качестве горючего водород, получающийся в процессе газификации угля. 

 

В декабре 2007 года была определена площадка для строительства первой пилотной электростанции проекта FutureGen. В Иллинойсе будет построена электростанция мощностью 275 МВт. Общая стоимость проекта $1,2 млрд. На электростанции будет улавливаться и храниться до 90 % СО2. 

 

Из атомной энергии

Использование атомной энергии  для производства водорода возможно в различных процессах: химических, электролиз воды, высокотемпературный  электролиз. 

 

Себестоимость процесса $2,33 за килограмм  водорода. Ведутся работы по созданию атомных электростанций следующего поколения. Исследовательская лаборатория INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) (США) прогнозирует, что один энергоблок атомной электростанции следующего поколения будет производить ежедневно водород, эквивалентный 750 тыс. литров бензина. 

 

Электролиз воды 

 

H2O+энергия = 2H2+O2

Обратная реакция происходит в  топливном элементе. Себестоимость  процесса $6-7 за килограмм водорода при использовании электричества  из промышленной сети