Возобновляемые источники энергии

СОДЕРЖАНИЕ-_______________________________________________________________3
ВВЕДЕНИЕ___________________________________________________________________5
1. ТРАДИЦИОННЫЕ И НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ___________8
1.1 Состояние, структура и динамика потребления нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в России.___________________________ 8
1.2. Понятие энергии и энергоносителя______________________________13
1.3. Традиционные источники энергии_______________________________16
1.4 Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии_____________18
1.5. Вопросы для самопроверки к разделу 1. __________________________22
1.6. Практическое задание к разделу 1.________________________________22
2 . ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА _______________________________________________________27
2.1. Источник солнечного излучения и перспективы использования энергии Солнца._______________________________________________________27
2.2. Использование энергии солнца для получения тепловой энергии_ ___29
2.3. Использование энергии солнца для получения электрической энергии __ ____________________________________________________________34
2.4. Вопросы для самопроверки к разделу 2 _ ________________________39
2.5. Практическое задание к разделу 2. ______________________________40
3. ЭНЕРГИЯ ВЕТРА __________________________________________________________44
3.1 Происхождение ветра _________________________________________45
3.2 Ветровой кадастр России ______________________________________48
3.3 Классификация ветроэнергетических установок (ВЭУ)______________50
3.4 Использование энергии ветра для производства электрической энергии и механической работы __________________________________________52
3.5. Конструкции и основные типы ветряных турбин __________________55
3.6. Экономические и экологические недостатки ветроэнергетики_______59
3.7. Вопросы для самопроверки к разделу3___________________________61
3.8.Практическое задание к разделу 3_______________________________ 62
4. ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА __________________________________________65
4.1. Тепловой режим земной коры __________________________________65
4.2.Внутренняя структура Земли и поток геотермальной энергии ________68
4.3. Области и распространение термальных вод______________________ 71
4.4 Технологии добычи и использования геотермальной энергии________ 74
4.5. Использование геотермального тепла в Российской Федерации______ 80
4.6. Вопросы для самопроверки к разделу 4. __________________________84
4.7. Практическое задание к разделу 4 _______________________________85
5. ЭНЕРГИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ____________________________________________ 88
5.1. Водные ресурсы ______________________________________________88
5.2 Гидроэнергетические установки и их типы________________________96
5.3. Вопросы для самопроверки к разделу 5._________________________ 102
5.4. Практическое задание к разделу 5 ______________________________103
6. БИОЭНЕРГЕТИКА ________________________________________________________109
6.1 Основные источники биомассы________________________________ 109
6.2. Классификация процессов переработки биотоплива. ______________112
6.3 Получение биогаза путем анаэробного сбраживания ______________114
6.4. Вопросы для самопроверки к разделу 6._________________________118
6.5.Практическое задание к разделу 6 ______________________________119
ЗАКЛЮЧЕНИЕ _____________________________________________________________123
СПИСОК ИСПОЛЬЗКЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ _________________________________125
ПРИЛОЖЕНИЕ1 Исходные данные для решения задачи по теме 1 _________122
Таблица П1.1 ___________________________________________________122
ПРИЛОЖЕНИЕ2 Исходные данные для решения задачи по теме 2 _________129
Таблица П2.1___________________________________________________ 129
Таблица П2.2___________________________________________________ 129
Таблица П2.3___________________________________________________ 130
Рисунок П2.1___________________________________________________ 130
ПРИЛОЖЕНИЕ3 Исходные данные для решения задачи по теме 3 _________131
Таблица П3.1___________________________________________________ 131
Таблица П3.2___________________________________________________ 131
ПРИЛОЖЕНИЕ4 Исходные данные для решения задачи по теме 4_________135
Таблица П4.1 ___________________________________________________135
Таблица П4.2 ___________________________________________________135
ПРИЛОЖЕНИЕ5 Исходные данные для решения задачи по теме 5 ________136
Таблица П5.1 ___________________________________________________136
Рисунок П5.1___________________________________________________ 136
ПРИЛОЖЕНИЕ6, Исходные данные для решения задачи по теме 6 ________137
Таблица П6.1 ___________________________________________________137
Таблица П6.2 ___________________________________________________ 137

Весь текст будет доступен после покупки

Человечеству нужна энергия, причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Хозяйственная деятельность человека сопряжена с расходованием громадного количества органического топлива, накопленного природой за миллионы лет эволюции. Значительную часть потребляемых в мире топливно-энергетических ресурсов использует энергетика – базовая отрасль современной экономики.
Структура потребления энергоресурсов в мире и в России различаются. Основа нашей энергетики – газ (52%), тогда как в мировой системе этот сектор более чем вдвое меньше за счет использования нефти, углей и ядерной энергии.
Сжигание органического топлива приводит к опасным экологическим последствиям: загрязнению атмосферы диоксидом серы, оксидами азота, несгоревшими углеводородами, золой и сажей. Выбросы углекислоты или диоксида углерода СО2 приводят к парниковому эффекту, потеплению климата планеты и повышению уровня Мирового океана с затоплением прибрежных участков суши. Проблема усугубляется вырубкой леса – основного переработчика углекислого газа в атмосфере Земли.
Только электростанции, работающие на традиционных видах топлива, вносят до 30 % объема вредных выбросов атмосферы, загрязняют землю и воду продуктами сгорания и сточными водами.
Альтернативой сжиганию органического топлива считается атомная энергетика. Ядерное топливо, применяемое в широко распространенных реакторах на тепловых нейтронах, – это уран. Но он тоже исчерпаем. Кроме этого, не до конца решена проблема хранения и переработки радиоактивного отработавшего ядерного топлива.

Весь текст будет доступен после покупки

ТРАДИЦИОННЫЕ И НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
1.1 Состояние, структура и динамика потребления нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в России.
Подсчитано, что к 2030 году потребление энергии мире вырастет на 69 % по сравнению с уровнем 2010 года. Темп роста в среднем составят 0,2 % в год до 2030 года. Динамика структуры энергопотребления по видам источников энергии представлена в таблице 1.1.
Расхождения в структуре энергопотребления и энергогенерации свидетельствуют о значительном изменении энергоэффективности некоторых видов топлива. Энергоэффективность нефти значительно сократилась, энергоэффективность угля и атомной энергии сохранила прежний уровень, при этом повысилась энергоэффективность газа и других видов топлива.
Таблица 1.1 – Динамика структуры энергопотребления по источникам энергии, %
№
пп/п Источник энергии 1973 г. 2019 г.
1 Уголь 24,6 29,0
2 Нефть 46,1 31,4
3 Природный газ 16,0 21,3
4 Биотопливо 10,5 10
5 Гидроэнергия 1,8 2,4
6 Атомная энергия 0,9 4,8
7 Остальное 0,1 1,1

При этом следует отметить, что эксперты прогнозируют рост всех источников энергии (за исключением нефти), однако уголь к 2030 году по-прежнему останется доминирующим направлением как по объему установленной мощности – 26 %, так и по уровню генерации – 34 %.
Твердые виды топлива (уголь, твердая биомасса и др.) являются одной из основ мирового энергообеспечения благодаря своей экономической и технологической доступности. Самый быстрый рост в мировом энергопотреблении демонстрируют возобновляемые виды топлива – прогнозируется, что они будут достигнуты значения 8,2 % в год к 2030 г. Среди ископаемого топлива быстрее всего будет увеличиваться газ (2,1 % в год), медленнее всего – нефть (0,7 % в год). Сравнительно низкий темп изменений связан в первую очередь с большими вложениями, требующимися для перевооружения отрасли, а также с длительными сроками ранее существующих активов.
Потенциальные возможности нетрадиционных и возобновляемых источников энергии составляют в год:
? энергии Солнца – 2300 млрд т усл. топл;
? энергии ветра – 26,7 млрд т усл. топл;
? энергии биомассы – 10 млрд т усл. топл;
? тепла Земли – 40000 млрд т усл. топл;
? энергии малых рек – 360 млрд т усл. топл;
? энергии морей и океанов – 30 млрд т усл. топл;
? энергии вторичных низкопотенциальных источников тепла –530 млрд т усл. топл.
Тогда как разведанные запасы местных месторождений угля, нефти и газа в России составляют 8,7 млрд т усл. топл, торфа – 10 млрд т усл. топл.
Одним из положений новой энергетической стратегии стало всемирное развитие нетрадиционных направлений. Во многих странах оно превратилось в предмет государственной технической политики. Появились солидно финансируемые государственные программы в данной области. Ежегодные расходы на программы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) в сфере нетрадиционной энергетики составляют в мире не менее 1 млрд долларов.
Российская энергетика сегодня – это около 600 ЭС и ТДГ, порядка 100 ГЭС, 10 АЭС, общая мощность которых составляет более 247600 МВт, из них 60,73% приходится на ТЭС, 19,94% на АЭС , 18,8% на ГЭС и 0,53% на ВЭС и СЭС .

Весь текст будет доступен после покупки

1. Ахмедов, Р. Б. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии / Р. Б. Ахмедов. – Москва : Знание, 1988. – 44 с.
2. Калашников, Н. П. Альтернативные источники энергии / Н. П. Калашников. – Москва : Знание, 1987. – 46 с.
3. Лабунцов, Д. А. Физические основы энергетики /Д. А. Лабунцов. – Москва : МЭИ, 2000. – 386 с.
4. Богословский, В. Н. Отопление : учебник для вузов / В. Н. Богословский, А. Н. Сканави. – Москва : Стройиздат, 1991. – 735 с.
5. Раушенбах, Г. Справочник по проектированию солнечных батарей : перевод с анлийского / Г. Раушенбах. – Москва : Энергоатомиздат, 1983. – 360 с.
6. Кривцов, В. С. Неисчерпаемая энергия. Книга 1. Ветроэлектрогенераторы : учебник / В. С. Кривцов, А. М. Олейников, А. И. Яковлев. – Харьков : Национальный аэрокосмический университет «Харьковский авиационный институт» ; Севастополь : Севастопольский национальный технический университет, 2003. – 400 с.
7. Алхасов, А. Б. Геотермальная энергетика: проблемы, ресурсы, технологии / А. Б. Алхасов. – Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 376 с.
8. Сичкарев, В. И. Волновые энергетические станции в океане / В. И. Сичкарев, В. А. Акуличев. – Москва : Наука, 1989. – 132 с.
9. Приливные электростанции / Л. Б. Бернштейн, В. Н Силаков, С. Л. Гельфер [и др.] ; под редакцией Л. Б. Бернштейна. – Москва : Энергоатомиздат, 1987. – 296 с.
10. Безруких, П. П. Возобновляемая энергетика: сегодня – реальность, завтра необходимость / П. П. Безруких. – Москва : Лесная страна, 2007. – 120 с.
11. Бойлс, Д. Биоэнергия: технология, термодинамика, издержки /Д. Бойлс. – Моска : Агро-промиздат, 1987. – 151 с.

Весь текст будет доступен после покупки