Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Федеральне державне автономне освітня установа
вищої професійної освіти В«Уральський федеральний університет імені першого Президента Росії Б.М. Єльцина В»
Кафедра В«ЕнергозбереженняВ»
РЕФЕРАТ
З дисципліни В«Основи енергозбереженняВ»
Тема: «³дновлювані джерела енергії. Енергія сонця. Можливості використання в Росії і на Уралі В»
Студент Ларін А. І.
Група М-56011
Викладач Сілін В. Є.
Єкатеринбург
2010
Нетрадиційні і поновлювані джерела енергії. Їх плюси і мінуси
В останні роки як в науково-технічній літературі, так і в популярних виданнях з'являються численні публікації про нетрадиційних поновлюваних джерелах енергії (НВДЕ). Оцінки можливостей їх широкого застосування коливаються від захоплених до помірно песимістичних. В«ЗеленіВ» закликають взагалі замінити всю традиційну паливну та атомну енергетику на використання НВДЕ. Думки фахівців набагато більш обережні.
Які ж ці нетрадиційні та відновлювані джерела енергії? До них зазвичай відносять сонячну, вітрову та геотермальну енергію, енергію морських припливів і хвиль, біомаси (рослини, різні види органічних відходів), низькопотенційну енергію навколишнього середовища. До НВДЕ також прийнято відносити малі ГЕС (потужністю до 30 МВт при потужності одиничного агрегату не більше 10 МВт), які відрізняються від традиційних - більших - ГЕС тільки масштабом.
Зазначені джерела енергії мають як позитивні, так і негативні властивості. До позитивних відносяться повсюдна поширеність більшості їх видів, екологічна чистота. Експлуатаційні витрати по використанню нетрадиційних джерел не містять паливної складової, так як енергія цих джерел як би безкоштовна.
Негативні якості - Це мала щільність потоку (питома потужність) і мінливість у часі більшості НВДЕ. Перша обставина змушує створювати великі площі енергоустановок, В«перехоплюючіВ» потік використовуваної енергії (прийомні поверхні сонячних установок, площа вітроколеса, протяжні греблі приливних електростанцій і т.п.). Це призводить до великої матеріалоємності подібних пристроїв, а, отже, до збільшення питомих капіталовкладень по порівнянні з традиційними енергоустановки. Правда, підвищені капіталовкладення згодом окупаються за рахунок низьких експлуатаційних витрат, але на початковій стадії вони чутливо В«б'ють по кишеніВ» тих, хто хоче використовувати НВДЕ.
Більше неприємностей доставляє мінливість в часі таких джерел енергії, як сонячне випромінювання, вітер, припливи, стік малих річок, тепло навколишнього середовища. Якщо, наприклад, зміна енергії припливів суворо циклічно, то процес надходження сонячної енергії, хоча в цілому і закономірний, містить, тим не менш, значний елемент випадковості, пов'язаний з погодними умовами. Ще більш мінлива і непередбачувана енергія вітру. Зате геотермальні установки при незмінному дебіте геотермального флюїду в свердловинах гарантують постійну вироблення енергії (електричної або теплової). Крім того, стабільний виробництво енергії можуть забезпечити установки, що використовують біомасу, якщо вони забезпечуються необхідною кількістю цього В«енергетичної сировиниВ».
Говорячи про виробництво електроенергії, слід зауважити, що вона являє собою досить специфічний вид продукції, який повинен бути спожитий в той же момент, що і проведений. Її не можна відправити В«на складВ», як вугілля, нафта або будь-який інший продукт або товар, оскільки фундаментальна науково-технічна проблема акумулювання електроенергії у великих кількостях поки не вирішена, і немає підстав вважати, що вона буде вирішена в найближчому майбутньому.
Що ж стосується В«БезкоштовністьВ» більшості видів НВДЕ, то цей фактор нівелюється значними витратами на придбання відповідного обладнання. В Відтак виникає певний парадокс, який полягає в тому, що безкоштовну енергію здатні використовувати, головним чином, багаті країни. В той же час найбільш зацікавлені в експлуатації НВДЕ розвиваються держави, не мають сучасної енергетичної інфраструктури, тобто розвиненої мережі централізованого енергопостачання. Для них створення автономного енергозабезпечення шляхом застосування нетрадиційних джерел могло б стати вирішенням проблеми, але в силу своєї бідності вони не мають коштів на закупівлю в достатній кількості відповідного обладнання. Багаті ж країни енергетичного голоду не відчувають і проявляють інтерес до альтернативної енергетики в основному по міркувань екології, енергозбереження та диверсифікації джерел енергії.
У цілому використання НВДЕ в світі набуло відчутних масштабів і стійку тенденцію до зростання. В деяких країнах частка нетрадиційних джерел в енергобалансі становить одиниці відсотків. За різними прогнозними оцінками, в яких в даний час немає недоліку, ця частка до 2010-2015 рр.. у багатьох державах досягне або перевершить 10%. Тут можна дискутувати лише про темпи зростання даного показника, але сам факт зростання не піддається сумніву.
Енергія сонця. Можливості використання в Росії і на Уралі
З моменту появи на землі людина почала використовувати енергію сонця. За археологічними даними відомо, що для житла перевагу віддавали тихим, закритим від холодних вітрів і відкритих сонячним променям місцях. Навколо світила створювалися міфи, його обожнювали. У Стародавньому Єгипті верховним божеством вважався Ра - бог Сонця. Мабуть, першою відомою геліосистемою можна вважати статую Аменхотепа III, що відноситься до XV століття до н.е. Усередині статуї розташовувалася система повітряних і водяних камер, які під сонячними променями приводили в рух захований музичний інструмент. У Стародавній Греції поклонялися Геліосу. Ім'я цього бога сьогодні лягло в основу багатьох термінів, пов'язаних із сонячною енергетикою. У стародавніх слов'ян особливо шанувався Даждьбог - сонце, джерело тепла і світла. У стародавніх інків були загадкові споруди, за яким сьогодні ми можемо запропонувати версію, що вони могли використовуватися як геліоколектори. Солярна символіка була оберегом для людини і його житла (Див. малюнок). Такі зображення і сьогодні можна зустріти в орнаментах традиційного житла. Зрозумілі нам тепер сонячні затемнення в давнину сприймалися простими людьми як катастрофи. Навколо цього явища складалися легенди. Поява вогню, що підтримує своє життя деревиною та зігріваючого людини, не змінило таку прихильність. А що таке деревина? Це практично та ж сонячна енергія, акумульована за допомогою фотосинтезу. А газ, вугілля, нафта? Це також результат діяльності сонця.
Як видно, такий природний і воістину безцінний джерело, як сонячна радіація, був завжди поряд з людиною, його намагалися використовувати, приручити стихію. З незапам'ятних часів просторову структуру свого житла людина організовував з урахуванням орієнтації на Сонце. Фактично те, що ми зараз називаємо енергозберігаючими будівельними прийомами, є ніщо інше, як спроба грамотного використання і збереження тепла, що дає нашим світилом, в будівлях.
Ще на початку минулого століття людина з успіхом користувався цим явищем. На рубежі XIX і XX століть робилися спроби створення різних технічних пристроїв приборкання і використання енергії сонця.
Але за останні 100 років, незважаючи на інтенсивний розвиток технології, цей енергоносій, так вірно служив людині, був незаслужено забутий. Результати такої забудькуватості не забарилися позначитися: нам загрожує енергетична кризу, не за горами екологічна катастрофа. І тільки в два останні десятиліття інтерес до використання енергії сонця став рости.
Більш ніж у 70 країнах світу розроблені і діють геліоенергетичні програми. Так в Німеччині реалізований проект В«Тисяча дахівВ», д...
