Возобновляемые источники энергии: понятие и их роль в сфере энергетики

Другая идея использования энергии воды, называемая «водородной энергетикой», подразумевает производства водорода из воды путем её разложения, который затем сжигается в кислороде без отходов, давая лишь воду и требуемое тепло [32]. Технология развивается во всем мире и находится на стадии решения проблемы хранения и транспортировки водорода, обеспечивающих его взрывоопасность. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГИБРИДНЫХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК ТИПА «Ветер – Солнце»Гибридная система электроснабжения накопительного инверторного типа представляет собой суперпозицию описанных выше солнечных и ветряных генераторов, работающих на общий накопитель и выходной инвертор [33]. Для условий, когда количество ветряных (пасмурных) и солнечных дней в году примерно одинаково, применение таких гибридных ветросолнечных электростанций небольшой мощности обосновано и широко применяется для небольших потребителей. Аккумуляция энергии от обоих источников гибридной энергосистемы производится в аккумуляторных батареях, которая затем посредством инвертора преобразуется в напряжение 220В, 50Гц. Оба источника постоянно подключены и одновременно либо по-очереди заряжают накопительные аккумуляторы. Станция может питать также и потребителей постоянного тока. Использоваться такие электростанции могут как в стационарных условиях при их подключении к существующим электросетям, а также и для условий возникновения аварийных или чрезвычайных ситуаций – в качестве аварийно-резервного источника энергоснабжения. Существуют отечественные аналоги электростанций такого рода [34]. Внешний вид одной и таких гибридный электростанции класса «солнце – ветер» приведен на рисунке 14. Станция обеспечивает мобильность и оперативность развертывания, возможность стабильности поступления электроэнергии потребителям, обеспечение постоянства выходного напряжения, обеспечение экологических нормативов по охране окружающей среды, минимальное обслуживание при длительном сроке эксплуатации станции. Рис. 14. Внешний вид гибридной электростанции малой мощности. Основным недостатком таких электростанций на данном этапе является их сравнительно небольшие мощности. Гибридные электростанции указанного типа, работающие в автономном режиме, оптимальны для применения в районах, в которых отсутствуют иные источники электроснабжения, а также как дополнительные источники к существующим энергосистемам. Таким образом, как сказано выше, существует обширный рынок ветрогенераторов на нормальные скорости ветра vN = (911) м/с, мощностью до 8 МВт, с двойным преобразованием энергии – 220 В, 50 Гц на выходе с накопителями на аккумуляторах, включающих в себя все необходимые компоненты для стабильной, долговременной работы. Солнечные батареи различной мощности также широко представлены на современном рынке. Отсюда следует реально имеющаяся возможность компоновать гибридную электростанцию типа «ветер – солнце» на обоснованную требуемую мощность, превышающую уровень бытового применения. У поставщиков для этого есть полный комплект оборудования, не требующий доработки. РУКОТВОРНЫЕ ВИЭВ стремлении к дешевой и «воспроизводимой», в известном смысле, энергии - человечество не прекращает попытки воспроизвести на Земле энергетические процессы, происходящие на Солнце, по крайней мере последние полвека. Еще советский академик Л.Б.Арцимович в рамках послевоенного «атомного» проекта [35] выдвинул идею «токамака», которая до сих пор не дет покоя учёному миру планеты, как предполагаемый способ получения термоядерной реакции в земных условиях. Расшифровка этой аббревиатуры весьма проста – «ТОк – Камера – Магнитные – Катушки». Установка представляет собой классический трансформатор больших размеров, где в качестве вторичной обмотки служит замкнутый виток плазмы в тороидальной вакуумной камере – разреженного газа, который всеми методами пытаются нагреть и удержать от соприкосновения со стенками камеры. При слиянии – синтезе двух относительно тяжелых ядер водорода получается легкий атом гелия и дополнительная энергия, которая и представляет интерес для человечества. Таким образом, управляемый термоядерный синтез (УТС) - это способ получения энергии из реакции синтеза нагретых ядер исходного вещества. Такая реакция происходит на Солнце. Именно синтез элементов обеспечивает планету энергией солнечного тепла. Таким образом, можно сказать, что строительство Токамака преследует целью создать в земных условиях такой же процесс, который происходит на Солнце, только в уменьшенном виде.Схема Токамака приведена на рисунке 15.Вакуумная камера, находящаяся в центре установки, заполнена газом, который необходимо нагреть до десятком миллионов градусов, требуемых для начала реакции слияния ядер водорода. Рис. 15. Схема токамака ИТЭР.Камера находится внутри тороидальной магнитной системы, удерживающей плазму от соприкосновения с её стенками. Индуктор в центре тора (вертикальный цилиндр на рисунке) представляет собой первичную обмотку трансформатора Токамака, которая инициирует пробой и ток в плазменном витке, образующем вторичную обмотку. Именно такая установка строится в настоящее время в ядерном центре Кадараш (Франция) совместными усилиями многих стран, объединенных в международный проект ИТЭР (Интернациональный Термоядерный Экспериментальный Реактор) [36]. Полувековой опыт человечества в области управляемого термоядерного синтеза пока не увенчался успехом в земных условиях, несмотря на большое количество действующих токамаков в разных странах. ИТЭР, запуск которого ожидается в районе 2025-года, даст очередное приближение к решению проблемы УТС, хотя одно из научных мнений гласит, что термоядерный синтез подвержен размерному эффекту и возможен в полной мере лишь на объектах, сравнимых с Солнцем. Посмотрим, ждать осталось не так долго…ЗаключениеУже в 2006 году около 18 % мирового потребления энергии было удовлетворено из возобновляемых источников энергии, причем 13 % из традиционной биомассы, таких, как сжигание древесины. В 2010 году 16,7 % мирового потребления энергии поступало из возобновляемых источников. В 2015 году около 19,3 % мирового энергопотребления было удовлетворено из возобновляемых источников энергии [37].Причем, доля традиционной биомассы постепенно сокращается, в то время как доля современной возобновляемой энергии растёт. Текущее соотношение традиционной и воспроизводимой энергетики приведено на рисунке 16, где видно пока еще преобладание органических энергоносителей. Рис. 16. Вклад ВИЭ в мировое производство электроэнергии в 2012 г[38]. Однако, основные тенденции в развитии ВИЭ за последние годы можно почерпнуть из таблицы 1 [37], где приведен рост вкладов различных направлений ВИЭ в общее энергопроизводство планеты. Глобальные показатели возобновляемой энергии200820092010201120122013201420152016 Ежегодные инвестиции в возобновляемую энергию (109 доллар США)130160211257244232270286241 Суммарные установленные мощности возобновляемой электроэнергии (ГВт)1,1401,2301,3201,3601,4701,5781,7121,8492,017 Гидроэлектроэнергия (ГВт)8859159459709901,0181,0551,0641,096 Ветроэнергетика (ГВт)121159198238283319370433487 Фотоэлектричество (ГВт)16234070100138177227303 Нагрев воды тепловой энергией Солнца130160185232255373406435456 Производство этанола (109 литры)677686868387949899 Производство биодизеля (109 литры)1217.818.521.422.52629.730.330.8 Количество стран, имеющих цели развития возобновляемой энергии79899811813814416417317Виден существенный прогресс, особенно по направлению использования солнечной энергии и энергии ветра. В то же время происходит существенное, качественное падения стоимости возобновляемой энергии, как показано на рисунке 17, что также определяет её коммерческую привлекательность. Рис. 17. Тенденции изменения стоимости энергии от различных ВИЭ[39]. К сожалению, в России практически никакого внимания не уделяется развитию собственной нетрадиционной энергетики и в особенности ВИЭ. Выполняются в основном инициативные проекты. В частности, по программе энергосбережения СО РАН на 2005 год из 42 финансируемых проектов 13 посвящены непосредственно нетрадиционной энергетике, включая тепловые насосы, переработку биомассы, глубокую переработку угля, газификацию, солнечную энергетику и т. д. В этих проектах участвуют почти все соответствующие институты СО РАН, однако целевая направленность на развитие исследований по нетрадиционной энергетике отсутствует.Литература:http://wiki.org/Возобновляемые_источники_энергииЭлектронный ресурс – Природа ветра: http://referatwork.ru/refs/source/ref-114272.htmlЭлектронный ресурс – Информация по ветрогенераторам: http://vetrogenerator.com.ua/base/draw/69-raschet-moschnosti-vetrogeneratora-vetryaka-i-energiya-vetra.htmlЭлектронный ресурс – Информация по ветрогенераторам:http://electricavdome.ru/ustrojstvo-i-princip-raboty-vetrogeneratora.htmlЭлектронный ресурс – Информация по ветрогенераторам:https://tcip.ru/blog/wind/printsip-dejstviya-i-raboty-vetrogeneratora.htmlЭлектронный ресурс – Информация по ветрогенераторам: http://wiki.org/ВетрогенераторЭлектронный ресурс – Информация по ветрогенераторам: http://wiki.org/Закон_БецаЭлектронный ресурс – Информация по ветрогенераторам: https://www.rlocman.ru/review/article.html?di=152095Электронный ресурс – Информация по ветрогенераторам: https://russian.alibaba.com/product-detail/wind-solar-hybrid-power-system-of-1000w-windmill-turbine-generator-60628470361.html?spm=a2700.8698675.29.17.716b53b9Q0cLuh&s=pЭлектронный ресурс – Информация по ветрогенераторам: http://energy-ds.ru/development/gorizontalno-osevye-vetrogeneratory.htmlЭлектронный ресурс – Информация по ветрогенераторам: https://tcip.ru/blog/wind/primenenie-promyshlennyh-vetrogeneratorov.htmlЭлектронный ресурс – Информация по ветрогенераторам: http://wiki.org/АмдермаЭлектронный ресурс – Информация по солнечным генераторам:https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=550871Электронный ресурс – Информация по солнечным генераторам:http://topor.info/hi-tech/solnechnaya-energetikaЭлектронный ресурс – Информация по солнечным генераторам:http://sovet-ingenera.com/eco-energy/sun/vidy-solnechnyx-batarej.htmlЭлектронный ресурс – Информация по солнечным генераторам:http://sovet-ingenera.com/eco-energy/sun/vidy-solnechnyx-batarej.htmlЭлектронный ресурс – Информация по солнечным генераторам:http://electricavdome.ru/xarakteristiki-solnechnyx-batarej.htmlЭлектронный ресурс – Информация по солнечным генераторам:http://220-on.ru/catalog/solnechnye_moduli/solnechnyy_modul_delta_fsm_30p/Электронный ресурс – Информация по солнечным генераторам:https://www.apple.com/newsroom/2018/04/apple-now-globally-powered-by-100-percent-renewable-energy/Электронный ресурс – Информация по солнечным генераторам:http://topor.info/hi-tech/solnechnaya-energetikaЭлектронный ресурс – Топливо: http://wiki.org/Условное_топливоПопель О.С., Туманов В.Л. Возобновляемые источники энергии: состояние и перспективы развития// Альтернативная энергетика и экология No. 2 (46), 2007 г. Электронный ресурс – Топливо: https://knowledge.allbest.ru/physics/3c0b65635a2bc78b4d53a88421216c26_0.html]Электронный ресурс – Лес: http://ukhtoma.ru/expedit23_yakutia2.htmЭлектронный ресурс – Информация по тепловым насосам:http://homemyhome.ru/teplovojj-nasos-dlya-otopleniya-doma-ceny.html, Электронный ресурс – Информация по тепловым насосам:http://energystock.ru/novosti/alternativnye-istochniki-energii-dlya-doma,Электронный ресурс – Информация по тепловым насосам:http://www.stiebel-heatpump.ru/Электронный ресурс – Информация по тепловым насосам:https://altenergiya.ru/termal/effektivnost-primeneniya-teplovyx-nasosov.htmlЭлектронный ресурс – Энергия воды: http://wiki.org/Энергия_волн_океанаЭлектронный ресурс – Энергия воды: http://meridian12.ru/reka-lena/Электронный ресурс – Энергия воды: http://wiki.org/Нижнеленская_ГЭСЭлектронный ресурс – Энергия воды: http://wiki.org/водородная_энергетикаЭлектронный ресурс – Информация по гибридным электростанциям:http://electricalschool.info/energy/1046-vetrosolnechnye-gibridnye.htmlЭлектронный ресурс – Информация по гибридным электростанциям:https://econet.ru/articles/68607-rossiyskaya-avtonomnaya-gibridnaya-elektrostantsiyaКузнецов В.Н. «Леонид Поляков. Летопись жизни». ИИА УО РАН (Институт Истории и Археологии Уральского Отделения РАН) УГЭУ. 2018. http://iter.ruhttp://wiki.org/Вклад_возобновляемых_источниковhttp://www.reenfor.org/upload/files/77f24b05ec0fe4d2d44dbb6e666f1c7f.pdfhttp://www.gigavat.com/netradicionnaya_energetika_i_energosberejenie.php