מקורות אנרגיה מתחדשים: מהפכה חדשה או בועה אחרת. סוגי תחנות כוח על מקורות אנרגיה מתחדשים
מתחדשנהוג למנות את אותם משאבים של הפלנטה שניתן לשחזר בדרך טבעית. לדוגמה: רוח, אור שמש, גאות ושפל, חום גיאותרמי. ראוי לציין כי מקורות אלו נקראים מתחדשים, בהתבסס על קנה המידה של הזמן האנושי. הרי אפילו השמש תפסיק יום אחד לזרוח, אבל זה יקרה רק לאחר כמה מיליארדי שנים.
כיום יש כבר יותר מ-20 מדינות, שחלקן של מקורות האנרגיה המתחדשים במאזן האנרגיה הכולל עולה על 20%. ביניהן: איסלנד, נורבגיה, סקוטלנד, דנמרק, גרמניה ואחרות. יש גם .
ניתן להשתמש בחשמל ממקורות מתחדשים הן בקנה מידה תעשייתי בכל הארץ והן באזורים כפריים בודדים. מזכ"ל האו"ם, באן קי-מון, אמר זאת מקורות אנרגיה מתחדשיםלעזור למדינות עניות ברחבי העולם להיות משגשגות.
המקורות המתחדשים העיקריים של כדור הארץ כוללים:
- נהרות ואוקיינוסים
- רוּחַ
- שמש
- מעיינות גיאותרמיים
- ביומסה
אנרגיית מים
תעשיית האנרגיה הממירה אנרגיית מים לחשמל נקראת אנרגיה הידרומית.
ישנם מספר סוגים של מקורות אנרגיה למים:
אנרגיית הנהר
אנרגיית גל
אנרגיית גאות ושפל
טורבינות רוח מותקנות גם באוקיינוס, שם אנרגיית הרוח בדרך כלל גבוהה יותר בגלל היעדר מחסומים.
טורבינות רוח יבשתיות
אנרגיה סולארית
ניתן להמיר אנרגיה סולארית ישירות לחשמל באמצעות פאנלים סולאריים. או לשמש לחימום מים, הקיטור המתקבל מניע טורבינות.אור השמש יכול ליפול ישירות על פאנלים סולאריים, או שהוא יכול להיות מרוכז מראש באמצעות עדשות.
תחנת כוח סולארית מרוכזת (CSP)
תחנת כוח סולארית פוטו-וולטאית
ניתן להשתמש באנרגיה של השמש לפוטוסינתזה מלאכותית. זה כאשר כתוצאה מפעולת השמש, מים מתפצלים לחמצן ומימן.
עַל הרגע הזההמכשול הגדול ביותר לפיתוח אנרגיה סולארית נותר המחיר הגבוה של פאנלים סולאריים. מדענים ממשיכים לחפש חומרים חדשים שיכולים להוזיל את המחיר של פאנלים סולאריים.
אנרגיה גיאותרמית
כדור הארץ שלנו הוא מקור עצום של אנרגיה תרמית. אנרגיה זו מגיעה מהגרעין והיא גם תוצאה של ריקבון של חומר אורגני.
מים המחוממים בבטן האדמה יכולים לשמש לחימום בתים או להמיר אותם לחשמל. קרא כיצד להשיג חשמל ממקורות גיאותרמיים
בעשורים האחרונים נצפו שינויים איכותיים במגזר האנרגיה העולמי עקב סיבות כלכליות, פוליטיות וטכנולוגיות. אחת המגמות המרכזיות היא ירידה בצריכת משאבי הדלק - חלקם בייצור החשמל העולמי ב-30 השנים האחרונות ירד מ-75% ל-68% לטובת שימוש במשאבים מתחדשים (צמיחה מ-0.6% ל-3.0 אחוזים.
המדינות המובילות בפיתוח הפקת אנרגיה ממקורות לא מסורתיים הן איסלנד (מקורות אנרגיה מתחדשים מהווים כ-5% מהאנרגיה, נעשה שימוש בעיקר במקורות גיאותרמיים), דנמרק (20.6%, המקור העיקרי הוא אנרגיית רוח), פורטוגל ( 18.0%, המקורות העיקריים הם אנרגיית גלים, שמש ורוח), ספרד (17.7%, המקור העיקרי הוא אנרגיה סולארית) וניו זילנד (15.1%, אנרגיה גיאותרמית ורוח משמשת בעיקר).
הצרכנים הגדולים בעולם של אנרגיה מתחדשת הם אירופה, צפון אמריקה ומדינות אסיה.
לסין, ארה"ב, גרמניה, ספרד והודו יש כמעט שלושה רבעים מחוות הרוח בעולם. בין המדינות המאופיינות בפיתוח הטוב ביותר של כוח מים קטן, סין תופסת עמדה מובילה, יפן במקום השני, וארצות הברית במקום השלישי. את החמישייה הראשונה מסיימים איטליה וברזיל.
במבנה הכולל של היכולות המותקנות של מתקני אנרגיה סולארית, אירופה מובילה, ואחריה יפן וארצות הברית. להודו, קנדה, אוסטרליה, כמו גם לדרום אפריקה, ברזיל, מקסיקו, מצרים, ישראל ומרוקו יש פוטנציאל גבוה לפיתוח אנרגיה סולארית.
ארה"ב היא המובילה בתעשיית החשמל הגיאותרמית. אחר כך מגיעים הפיליפינים ואינדונזיה, איטליה, יפן וניו זילנד. אנרגיה גיאותרמית מתפתחת באופן פעיל במקסיקו, במדינות מרכז אמריקה ובאיסלנד - שם, 99% מכל עלויות האנרגיה מכוסות על ידי מקורות גיאותרמיים. באזורים געשיים מרובים יש מקורות מבטיחים של מים מחוממים, כולל קמצ'טקה, האיים הקורילים, היפנים והפיליפינים, השטחים העצומים של הקורדילר והאנדים.
על פי חוות דעת רבות של מומחים, שוק האנרגיה המתחדשת העולמי ימשיך להתפתח בהצלחה, ועד שנת 2020 חלקם של מקורות האנרגיה המתחדשים בייצור החשמל באירופה יהיה כ-20%, וחלקה של אנרגיית הרוח בייצור החשמל בעולם להיות בערך 10%.
שימוש במקורות אנרגיה מתחדשים ברוסיה
רוסיה תופסת את אחד המקומות המובילים במערכת העולמית של מחזור משאבי אנרגיה, משתתפת באופן פעיל בסחר העולמי בהם ובשיתוף פעולה בינלאומי בתחום זה. מעמדה של המדינה בשוק הפחמימנים העולמי משמעותי במיוחד. יחד עם זאת, המדינה למעשה אינה מיוצגת בשוק האנרגיה העולמי המבוסס על מקורות אנרגיה מתחדשים.
הקיבולת הכוללת המותקנת של תחנות ייצור חשמל ותחנות כוח המשתמשות במקורות אנרגיה מתחדשים ברוסיה אינה עולה כיום על 2,200 מגוואט.
באמצעות מקורות אנרגיה מתחדשים, לא יותר מ-8.5 מיליארד קוט"ש של אנרגיה חשמלית מופקת מדי שנה, שהם פחות מ-1% מסך ייצור החשמל. חלקם של מקורות אנרגיה מתחדשים בהיקף הכולל של האנרגיה התרמית המסופקת אינו עולה על 3.9%.
מבנה ייצור האנרגיה המבוסס על מקורות אנרגיה מתחדשים ברוסיה שונה באופן משמעותי מזה העולמי. ברוסיה, המשאבים של תחנות כוח תרמיות ביומסה נמצאים בשימוש הפעיל ביותר (נתח בייצור חשמל - 62.1%, בייצור חום - לפחות 23% עבור תחנות כוח תרמיות ו-76.1% עבור בתי דוודים), בעוד שרמת השימוש העולמית של תחנות כוח ביו-תרמיות הוא 12%. יחד עם זאת, משאבי אנרגיית רוח ושמש כמעט ואינם נמצאים בשימוש ברוסיה, אך כשליש מייצור החשמל מגיע מתחנות כוח מים קטנות (לעומת 6% בעולם).
הניסיון העולמי מלמד שהדחיפה הראשונית לפיתוח אנרגיה מתחדשת, במיוחד במדינות עשירות במקורות מסורתיים, צריכה להינתן על ידי המדינה. ברוסיה, אין כמעט תמיכה במגזר זה של תעשיית האנרגיה.
מקורות אנרגיה מתחדשים (RES) הם אותם משאבים שאדם יכול להשתמש בהם מבלי לפגוע בסביבה.
אנרגיה המשתמשת במקורות מתחדשים נקראת "אנרגיה חלופית" (ביחס למקורות מסורתיים - גז, מוצרי נפט, פחם), מה שמעיד על פגיעה מינימלית בסביבה.
היתרונות של שימוש במקורות אנרגיה מתחדשים (RES) קשורים לאיכות הסביבה, לשחזור (בלתי מתכלה) של משאבים, כמו גם לאפשרות להשיג אנרגיה במקומות שקשה להגיע אליהם, בהם מתגוררת האוכלוסייה.
החסרונות של אנרגיית RES כוללים לעתים קרובות את היעילות הנמוכה של טכנולוגיות ייצור אנרגיה המבוססות על משאבים כאלה (בזמן הנוכחי), היעדר יכולת לצריכת אנרגיה תעשייתית, הצורך בשטחים גדולים של זריעת "יבולים ירוקים", נוכחות מוגברת. רמות רעש ורעידות (עבור אנרגיית רוח), כמו גם הקושי להפיק מתכות אדמה נדירות (לאנרגיה סולארית).
השימוש במקורות אנרגיה מתחדשים קשור למשאבים מתחדשים מקומיים ולמדיניות ממשלתית.
דוגמאות מוצלחות הן מפעלים גיאותרמיים המספקים אנרגיה, חימום ומים חמים לערים באיסלנד; "חוות" של פאנלים סולאריים בקליפורניה (ארה"ב) ובאיחוד האמירויות; חוות רוח בגרמניה, ארה"ב ופורטוגל.
עבור ייצור חשמל ברוסיה, תוך התחשבות בחוויית השימוש, השטחים, האקלים והזמינות של מקורות אנרגיה מתחדשים, המבטיחים ביותר הם: תחנות כוח מים בעלות קיבולת נמוכה, אנרגיה סולארית (מבטיחה במיוחד במחוז הפדרלי הדרומי) ואנרגיית רוח ( החוף הבלטי, המחוז הפדרלי הדרומי).
מקור מבטיח לאנרגיה מתחדשת, אך דורש פיתוח טכנולוגי מקצועי, הוא פסולת ביתית וגז מתאן המתקבל במקומות אחסונם.
עד לאחרונה, ממספר סיבות, בעיקר בגלל המאגרים העצומים של חומרי גלם אנרגיה מסורתיים, תשומת לב מועטה יחסית ניתנה לפיתוח השימוש במקורות אנרגיה מתחדשים במדיניות האנרגיה של רוסיה. בשנים האחרונות המצב השתנה בצורה ניכרת. הצורך להילחם למען סביבה טובה יותר, הזדמנויות חדשות לשיפור איכות חייהם של אנשים, השתתפות בפיתוח גלובלי של טכנולוגיות מתקדמות, הרצון לשפר את היעילות האנרגטית של פיתוח כלכלי, ההיגיון של שיתוף פעולה בינלאומי - שיקולים אלו ואחרים תרם להגברת המאמצים הלאומיים ליצור אנרגיה ירוקה יותר, הנע לכלכלה דלת פחמן.
נפח המשאבים הזמינים מבחינה טכנית של מקורות אנרגיה מתחדשים בפדרציה הרוסית הוא לפחות 24 מיליארד טון של דלק סטנדרטי.
הביטוי "אנרגיה מתחדשת" או רגנרטיבית, כלומר "אנרגיה ירוקה", פירושו מקורות אנרגיה בלתי נדלים בסטנדרטים אנושיים. בסביבה הוא מיוצג במגוון רחב - שמש, רוח, מים, כולל גלי ים וזרמים, כוחות הגאות והשפל של האוקיינוס, ביומסה, חום גיאותרמי.
משאבי טבע מתחדשים בחיי האדם
IN השנים האחרונות פיתוח רחבקיבל אנרגיה חלופית. הוא מיוצג על ידי מגוון רחב של סוגים של מקורות אנרגיה מתחדשים, המתחדשים כל הזמן.
הנוסח "מקורות אנרגיה מתחדשים" מתייחס לצורות מסוימות של אנרגיה הנוצרות בתנאים טבעיים, עקב תהליכים טבעיים המתרחשים על פני כדור הארץ.
באופן קונבנציונלי, הם מחולקים למחלקות - מתחדשים ולא מתחדשים:
- המחלקה הראשונה כוללת מקורות שיש להם מקורות אנרגיה בלתי נדלים בסטנדרטים אנושיים. הם מתחדשים כל הזמן בצורה טבעית במהלך המעבר של מחזור מסוים על ידי הפלנטה;
- המעמד השני מיוצג על ידי משאבי טבע שאינם מתחדשים, הכוללים גז, נפט, פחם, אורניום. הם מתייחסים למשאבי אנרגיה המופחתים עם חלוף הזמן ללא חידוש לגודל הקודם.
אנרגיה מתחדשת מסופקת על ידי משאבים הכוללים אור שמש, זרימת מים, גאות ושפל וחום גיאותרמי. חידושם מקל על ידי מחזור המים בטבע, מחזוריותם נקבעת לפי הזמן בשנה. התופעה תורמת לחידוש מתמיד של אנרגיה בצורה טבעית.
RES מחולק לקבוצות - מקורות מסורתיים ולא מסורתיים
הקבוצה הראשונה כוללת:
- אנרגיה הידראולית של מים, אשר מומרת ל אנרגיה חשמלית. כל תחנת כוח מייצרת אותו באמצעות פעולת ציוד כוח הידראולי המותקן עליה;
- אנרגיית ביומסה המתקבלת במהלך בעירה של פחם, עצי הסקה, כבול. הוא משמש בעיקר להפקת חום המסופק למערכת החימום של בנייני מגורים ולא למגורים;
- אנרגיה גיאותרמית, שהיא תוצאה של ריקבון טבעי וספיגה על ידי מינרלים הנמצאים בבטן האדמה, אנרגיה סולארית. למעשה, השמש היא מקור בלתי נדלה של אנרגיה. הקרינה התרמית שלו מומרת לאנרגיה חשמלית באמצעות תאי פוטו, מנועי חום.
הקבוצה השנייה מורכבת מהאנרגיה הקיימת בטבע המקיפה אדם:
- סוֹלָרִי;
- רוּחַ;
- גלי ים וזרמים;
- הגאות והשפל של האוקיינוס;
- דלק ביולוגי;
- תרמית בפוטנציאל נמוך.
העיקרון של שימוש באנרגיה מתחדשת הוא להפיק אותה מתהליכים גיאולוגיים המתרחשים כל הזמן בסביבה. הוא מסופק לצרכן, המשתמש בו כדי לפתור בעיות טכניות ולענות על צרכיו.
מאפיינים של RES בודדים
מקורות אנרגיה לא מסורתיים ומתחדשים רבים מותקנים בקלות בבנייני מגורים. חלק מהסוגים שלו יכולים לשמש בקשות ו תעשייה קלהעל ידי התקנה במבני תעשייה. אלה כוללים משאבים מתחדשים המסופקים לאדם על ידי הטבע עצמו.
אנרגיית ביומסה, שהיא אחד מסוגי "אנרגיה ירוקה", זכתה לפופולריות הגדולה ביותר. זה מאפשר שימוש רציונלי במשאבי הטבע של כדור הארץ. משאבים הם פסולת מתעשיות העץ והנייר, תעשיות חקלאיות, לרבות פסולת ביתית ובנייה, ממנה מופק מתאן באופן טבעי.
המוני האוויר של האטמוספירה הם מעין מקור בלתי נדלה נצחי, מכיוון שיש להם אנרגיה קינטית עצומה. הם נעים בהשפעת הפעילות הגיאולוגית של הרוח. הכוח שלו מומר לאנרגיה חשמלית באמצעות טורבינות רוח. למרות העלות הגבוהה למדי, הם משמשים בהצלחה באזורים עם נוף רגוע.
אַחֵר מקור נצחיאנרגיה היא השמש. אנרגיה סולארית היא אחד מתחומי האנרגיה המתחדשת, המבוססת על שימוש ישיר בקרינת השמש להפקת אנרגיה. זהו מקור חינמי שמתחדש. בנוסף, היא מסווגת כ"אנרגיה נקייה" שאינה מייצרת פסולת מסוכנת. אבל מתקנים סולאריים ישימים רק באותם קווי הרוחב של כדור הארץ שבהם יש מספיק אור שמש כדי לייצר אנרגיה חשמלית.
זרימת המים היא מקור בלתי נדלה של אנרגיה פוטנציאלית וקינטית. הוא הופך לזרם חשמלי במהלך הפעולה. דוגמה בולטת לשימוש באנרגיה ההידראולית של נהרות ומים היא בניית תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות ומיקרו, כמו גם תחנות כוח הידרואלקטריות גדולות בעלות קיבולת גדולה.
תחנות כוח מים קטנות ומיקרו זכו לפופולריות במדינות רבות, תוך שימוש באנרגיה מתחדשת מזרמים קטנים לייצור חשמל. יצוין כי בשנים האחרונות צומצמה למינימום הקמת תחנות כוח הידרואלקטריות גדולות.
"אנרגיה ירוקה" מיוצגת על ידי אנרגיית הגאות והשפל של האוקיינוסים, גלי הים והזרמים. לשימושם נבנות תחנות גאות על חופי הים והאוקיינוסים. הם ממירים את האנרגיה הקינטית של סיבוב כדור הארץ, המתרחשת עקב כוחות הכבידה של הירח והשמש, המשנים את מפלס המים פעמיים ביום.
יתרונות וחסרונות של RES
היתרון העיקרי הוא שמשאבים מתחדשים הם מקור זול לאנרגיה. זהו מקור בלתי נדלה של אנרגיה, אשר מסופק בכמויות בלתי מוגבלות בסביבה, מבלי להיות תוצאה של פעילות אנושית מכוונת.
זה ראוי לציוןשלמקורות אנרגיה מתחדשים יש חיסרון אחד. הוא מורכב מדרגת ריכוז נמוכה, כך שלא ניתן להעביר את האנרגיה המתקבלת למרחקים ארוכים. ככלל, יש להשתמש ב-RES ליד הצרכן.
אנרגיה מתחדשת של העתיד
מדעני כוכב לכת מפתחים עוד טכנולוגיית דלק מימן, המשחררת אנרגיה על ידי מיזוג אטומי מימן לאטום הליום. בעתיד הם מתכוונים לקבל משאבים מתחדשים לא רק באמצעות מבני קרקע, אלא גם לווייני כדור הארץ כדי להשתמש באנרגיית החלל הממוקמת בחורים שחורים.
התנאים המוקדמים העיקריים לפיתוח RES בפדרציה הרוסית:
- הבטחת הביטחון האנרגטי של המדינה;
- שמירה על איכות הסביבה, שתבטיח בטיחות סביבתית;
- השגת רמה חדשה בשוק האנרגיה המתחדשת העולמית, המצוינת בתכנית האסטרטגית הכללית לפיתוח המדינה;
- יישום צעדים התורמים לשימור המשאבים המתחדשים שלהם עבור הדורות הבאים;
- עלייה בצריכת חומרי גלם המשמשים כדלק.
בעתיד, השימוש במקורות אנרגיה מתחדשים יאפשר לאנושות למלא את גירעון הדלק, להפחית את עלות הדלק, החום וה שמן מנוע. בנוסף, השימוש בהם מטהר את האטמוספרה, מה שללא ספק יעזור לשפר את המצב האקולוגי על פני כדור הארץ.
לסיכום, יש לציין כי למקורות אנרגיה מתחדשים יש יתרון ללא ספק. זה טמון בבלתי נדלה שלהם ובניקיון הסביבתי. אדם יכול להשתמש בהם ללא כל חשש, מכיוון שהם אינם מפריעים לאיזון האנרגיה של הפלנטה. בנוסף, משאבים מתחדשים נמצאים בכל מקום סביבו.
שנה אקדמית
הרצאה 20
טכנולוגיות חיסכון באנרגיה ופיתוח מקורות אנרגיה חדשים
באופן קונבנציונלי, ניתן לחלק את מקורות האנרגיה לשני סוגים: בלתי מתחדשו מתחדשת. הראשונים כוללים גז, נפט, פחם, אורניום וכו'. הטכנולוגיה להשגת והמרת אנרגיה ממקורות אלה פותחה, אך, ככלל, אינה ידידותית לסביבה, ורבים מהם מתרוקנים.
מקורות אנרגיה מתחדשים- אלו מקורות בלתי נדלים בקנה מידה אנושי. העיקרון הבסיסי של שימוש באנרגיה מתחדשת הוא להפיק אותה ממשאבי טבע - כמו אור שמש, רוח, תנועת מים בנהרות או בים, גאות ושפל, דלק ביולוגי וחום גיאותרמי - המתחדשים, כלומר. מתחדש באופן טבעי.
הסיכויים לשימוש במקורות אנרגיה מתחדשים קשורים בידידותם הסביבתית, בעלויות התפעול הנמוכות והמחסור הצפוי בדלק באנרגיה המסורתית.
דוגמאות לשימוש באנרגיה מתחדשת.
1.אנרגיית רוחהיא תעשייה פורחת. הספק של מחולל הרוח תלוי באזור הנסחף על ידי להבי הגנרטור. לדוגמה, לטורבינות 3 MW (V90) המיוצרות על ידי חברת Vestas הדנית גובה כולל של 115 מטר, גובה מגדל של 70 מטר וקוטר להב של 90 מטר. המקומות המבטיחים ביותר להפקת אנרגיה מרוח הם אזורי החוף. בים, במרחק של 10-12 ק"מ מהחוף (ולפעמים גם יותר), נבנות חוות רוח ימיות. מגדלי טורבינות רוח מותקנים על יסודות העשויים מכלונסאות המונעים עד לעומק של עד 30 מטר. השימוש באנרגיית רוח גדל בכ-30 אחוז בשנה ונמצא בשימוש נרחב באירופה ובארה"ב.
2. על תחנות כוח הידרואלקטריות(HPP) משמש כמקור אנרגיה אנרגיה פוטנציאליתזרם מים, שמקורו העיקרי הוא השמש, מתאדה מים, אשר לאחר מכן נופלים על הגבעות בצורת משקעים וזורמים מטה ליצירת נהרות. תחנות כוח הידרואלקטריות נבנות בדרך כלל על נהרות על ידי בניית סכרים ומאגרים. אפשר גם להשתמש אנרגיה קינטיתזרימת מים במה שנקרא HPPs בזרימה חופשית (ללא סכר).
תכונות של מקור אנרגיה זה:
עלות החשמל בתחנות כוח הידרואלקטריות נמוכה משמעותית מכל סוגי תחנות הכוח האחרות;
ניתן להפעיל ולכבות גנרטורים הידרואלקטרים די מהר בהתאם לצריכת האנרגיה;
מקור אנרגיה מתחדשת;
השפעה פחותה משמעותית על האוויר מאשר סוגים אחרים של תחנות כוח;
בניית תחנות כוח הידרואלקטריות היא בדרך כלל עתירת הון יותר;
לעתים קרובות HPPs יעילים מרוחקים מהצרכנים;
מאגרים מכסים לרוב שטחים גדולים;
המובילות בייצור כוח הידרו לאדם הן נורבגיה, איסלנד וקנדה. בניית ההידרו הפעילה ביותר מתבצעת על ידי סין, שכוח הידרו הוא מקור האנרגיה הפוטנציאלי העיקרי; עד מחצית מתחנות הכוח ההידרואלקטריות הקטנות בעולם נמצאות באותה מדינה.
3.אנרגיה סולארית- כיוון האנרגיה הלא מסורתית, המבוססת על שימוש ישיר בקרינת השמש להשגת אנרגיה בכל צורה שהיא. אנרגיה סולארית משתמשת במקור בלתי נדלה של אנרגיה וידידותית לסביבה, כלומר אינה מייצרת פסולת מזיקה.
שיטות להפקת חשמל וחום מקרינת השמש:
קבלת חשמל בעזרת תאי פוטו;
המרת אנרגיה סולארית לחשמל באמצעות מנועי חום: מנועי קיטור (בוכנה או טורבינה) המשתמשים באדי מים, פחמן דו חמצני, פרופאן-בוטאן, פריאונים;
אנרגיה תרמית סולארית - חימום משטח הסופג את קרני השמש, והפצה ושימוש בחום לאחר מכן (מיקוד קרינת השמש על כלי עם מים לשימוש לאחר מכן במים מחוממים בחימום או במחוללי כוח קיטור);
תחנות כוח אוויר חם (המרה של אנרגיית השמש לאנרגיה של זרימת אוויר המכוונת לטורבוגנרטור);
תחנות כוח בלון שמש (יצירת אדי מים בתוך בלון הבלון עקב קרינת שמש המחממת את פני הבלון המכוסה בציפוי סופג סלקטיבי), היתרון הוא שאספקת הקיטור בבלון מספיקה להפעלת תחנת הכוח בשעה לילה ובמזג אוויר סוער.
יתרונות אנרגיה סולארית:
זמינות ציבורית ובלתי נדלה של המקור;
תיאורטית, בטיחות מלאה לסביבה, אם כי קיימת אפשרות שהחדרה הנרחבת של אנרגיית השמש יכולה לשנות את האלבדו (מאפיין השתקפות) של פני כדור הארץ ולהוביל לשינויי אקלים.
חסרונות של אנרגיה סולארית:
תלות במזג האוויר ובשעה ביום;
כתוצאה מכך, הצורך באחסון אנרגיה;
עלות בנייה גבוהה;
הצורך בניקוי תקופתי של המשטח הרפלקטיבי מאבק;
חימום האטמוספירה מעל תחנת הכוח.
4.תחנות כוח גאות ושפל. תחנות כוח מסוג זה הן סוג מיוחד של תחנת כוח הידרואלקטרית המשתמשת באנרגיית הגאות והשפל, אך למעשה באנרגיה הקינטית של סיבוב כדור הארץ. תחנות כוח גאות ושפל בנויות על חופי הים, שם כוחות הכבידה של הירח והשמש משנים את מפלס המים פעמיים ביום.
כדי להשיג אנרגיה, המפרץ או שפך הנהר נחסמים על ידי סכר בו מותקנות יחידות הידרואלקטריות, שיכולות לפעול הן במצב גנרטור והן במצב משאבה (לשאיבת מים למאגר לצורך הפעלה לאחר מכן בהיעדר גאות ושפל. ). במקרה האחרון, הם נקראים תחנת כוח אחסון שאוב.
היתרונות של PES הם ידידותיות לסביבה ועלות נמוכה של ייצור אנרגיה. החסרונות הם עלות הבנייה הגבוהה וההספק המשתנה במהלך היום, וזו הסיבה שה-PES יכול לעבוד רק במערכת חשמל אחת עם סוגים אחרים של תחנות כוח.
5.אנרגיה גיאותרמית- כיוון האנרגיה, המבוסס על הפקת אנרגיה חשמלית ותרמית על חשבון אנרגיה תרמית הכלולה בבטן האדמה, בתחנות גיאותרמיות. באזורים געשיים, מים במחזור מתחממים מעל לטמפרטורות רתיחה בעומקים רדודים יחסית ועולים דרך סדקים אל פני השטח, לפעמים מתבטאים בצורת גייזרים. גישה למים חמים תת קרקעיים אפשרית בעזרת קידוח באר עמוק. סלעים יבשים בטמפרטורה גבוהה הם נפוצים יותר, שהאנרגיה שלהם זמינה בהזרקה ובהמשך משיכה של מים מחוממים מהם. אופקי סלע גבוהים עם טמפרטורות מתחת ל-100 מעלות צלזיוס נפוצים גם באזורים לא פעילים גיאולוגית רבים, ולכן המבטיח ביותר הוא השימוש בגיאותרמיות כמקור חום. יישום כלכלימקורות גיאותרמיים נפוצים באיסלנד וניו זילנד, איטליה וצרפת, ליטא, מקסיקו, ניקרגואה, קוסטה ריקה, הפיליפינים, אינדונזיה, סין, יפן, קניה. המפעל הגיאותרמי הגדול בעולם הוא מפעל הגייזר של קליפורניה, עם קיבולת נומינלית של 750 מגוואט.
6.דלק ביולוגי- זהו דלק מחומרי גלם ביולוגיים, המתקבל, ככלל, כתוצאה מעיבוד פסולת ביולוגית. יש גם פרויקטים מעלות משתנותתחכום שמטרתו להשיג דלק ביולוגי מתאית ו סוגים שוניםפסולת אורגנית, אבל הטכנולוגיות האלה נמצאות בשלב מוקדםפיתוח או מסחור. משתנה דלק ביולוגי נוזלי(עבור מנועי בעירה פנימית, למשל אתנול, מתנול, ביו-דיזל), דלק ביולוגי מוצק(עצי הסקה, לבנים, כדורי דלק, שבבי עץ, קש, קליפות) ו גזי(ביוגז, מימן).
ארה"ב וברזיל מייצרות 95% מהביו-אתנול בעולם. אתנול בברזיל מיוצר בעיקר מקנה סוכר, ובארה"ב מתירס. מריל לינץ' מעריכה כי הפסקת ייצור הדלק הביולוגי תוביל לעלייה של 15% במחירי הנפט והבנזין.
אתנול הוא מקור אנרגיה פחות "צפוף אנרגיה" מבנזין; קילומטראז' של מכונות הפועלות E85(תערובת של 85% אתנול ו-15% בנזין; האות "E" מהאתנול האנגלית), ליחידת נפח דלק היא כ-75% מהקילומטראז' של מכוניות סטנדרטיות. מכוניות רגילות אינן יכולות לרוץ על E85, למרות שמנועי בעירה פנימית עובדים מצוין E10(כמה מקורות טוענים שאפשר להשתמש אפילו ב-E15). על אתנול "אמיתי", רק מה שנקרא. מכונות "Flex-Fuel" ("מכונות Flex-Fuel"). כלי רכב אלו יכולים גם לרוץ בנזין רגיל(עדיין נדרשת תוספת קטנה של אתנול) או על תערובת שרירותית של שניהם. ברזיל מובילה בייצור ובשימוש בביואתנול מקנה סוכר כדלק.
מבקרי התפתחות תעשיית הדלק הביולוגי אומרים כי הביקוש הגובר לדלקים ביולוגיים מאלץ את החקלאים לצמצם את השטח הנתון לגידולי מזון ולחלק אותם מחדש לטובת דלק. כלכלנים מאוניברסיטת מינסוטה מעריכים שתנופת הדלק הביולוגי תגדיל את מספר האנשים הרעבים על פני כדור הארץ ל-1.2 מיליארד עד 2025.
מצד שני, ארגון המזון והחקלאות של האו"ם (FAO) אומר בדו"ח שלו כי הגידול בצריכה של דלק ביולוגי יכול לסייע בגיוון פעילויות חקלאות וייעור, ולתרום לפיתוח כלכלי. ייצור דלק ביולוגי ייצור מקומות עבודה חדשים במדינות מתפתחות ויקטין את התלות של מדינות מתפתחות ביבוא נפט. בנוסף, ייצור דלק ביולוגי יאפשר שימוש בקרקע שאינה בשימוש כיום. לדוגמה, במוזמביק, החקלאות מתבצעת על 4.3 מיליון הקטרים של 63.5 מיליון הקטרים של קרקע מתאימה. על פי הערכות אוניברסיטת סטנפורד, 385-472 מיליון דונם של אדמה הוצאו ממחזור חקלאי ברחבי העולם. גידול על אדמות אלו חומרי גלם לייצור דלק ביולוגי יגדיל את חלקם של דלק ביולוגי ל-8% במאזן האנרגיה העולמי. בתחום התחבורה, חלקם של הדלק הביולוגי יכול לנוע בין 10% ל-25%.
7.אנרגיית מימן- תעשיית אנרגיה מתפתחת, כיוון ייצור וצריכת האנרגיה על ידי האנושות, המבוססת על שימוש במימן כאמצעי לצבירה, הובלה וצריכה של אנרגיה על ידי אנשים, תשתיות תחבורה ואזורי ייצור שונים. המימן נבחר כיסוד הנפוץ ביותר על פני כדור הארץ ובחלל, חום הבעירה של המימן הוא הגבוה ביותר, ותוצר הבעירה בחמצן הוא מים (ששוב מוכנס למחזור האנרגיה של מימן).
תא דלק- מכשיר אלקטרוכימי הדומה לתא גלווני, אך שונה ממנו בכך שהחומרים לתגובה האלקטרוכימית מוזנים אליו מבחוץ - בניגוד לכמות האנרגיה המוגבלת הנאגרת בתא או סוללה גלווני. תאי דלק הם מכשירים אלקטרוכימיים שיכולים להיות בעלי שיעור המרה גבוה מאוד של אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית (~80%). בדרך כלל משתמשים בתאי דלק בטמפרטורה נמוכה: מימן בצד האנודה וחמצן בצד הקתודה (תא מימן). בניגוד לתאי דלק, תאים אלקטרוכימיים חד פעמיים מכילים מגיבים מוצקים, וכאשר התגובה האלקטרוכימית נפסקת, יש להחליף אותם, לטעון אותם מחדש כדי להתחיל את התגובה הכימית ההפוכה, או, תיאורטית, ניתן להחליף אותם באלקטרודות. בתא דלק, המגיבים זורמים פנימה, תוצרי התגובה זורמים החוצה, והתגובה יכולה להתקדם כל עוד המגיבים נכנסים אליו והאלמנט עצמו נשאר פעיל. תאי דלק אינם יכולים לאגור אנרגיה חשמלית כמו סוללות אלקטרוכימיות או סוללות, אך עבור יישומים מסוימים, כגון תחנות כוח הפועלות במנותק ממערכת החשמל, תוך שימוש במקורות אנרגיה לסירוגין (שמש, רוח), הם משולבים עם אלקטרוליזרים, מדחסים ומיכלי אחסון דלק. (גלילי מימן) יוצרים התקן אחסון אנרגיה. היעילות הכוללת של התקנה כזו (המרה של אנרגיה חשמלית למימן, וחזרה לאנרגיה חשמלית) היא 30-40%.
לתאי דלק יש מספר תכונות חשובות, כולל:
7.1 יעילות גבוהה: לתאי דלק אין מגבלה קשה על יעילות, כמו מנועי חום. יעילות גבוהה מושגת הודות להמרה ישירה של אנרגיית הדלק לחשמל. אם דלק נשרף לראשונה במערכות גנרטור דיזל, הקיטור או הגז המתקבלים הופכים ציר טורבינה או מנוע בעירה פנימית, אשר בתורו הופך גנרטור חשמלי. התוצאה היא יעילות של מקסימום 42%, לעתים קרובות יותר זה כ 35-38%. יתרה מכך, בשל הקישורים הרבים, כמו גם בשל מגבלות תרמודינמיות על היעילות המקסימלית של מנועי חום, לא סביר שהיעילות הקיימת תועלה גבוה יותר. לתאי דלק קיימים יעילות של 60-80%.
7.2ידידותיות לסביבה. רק אדי מים משתחררים לאוויר, שאינם מזיקים לסביבה. אבל זה רק בקנה מידה מקומי. יש צורך לקחת בחשבון ידידותיות לסביבה באותם מקומות שבהם מיוצרים תאי דלק אלה, שכן ייצורם כשלעצמו כבר מהווה איום מסוים.
7.3 מידות קומפקטיות. תאי דלק קלים יותר ותופסים פחות מקום מאשר ספקי כוח מסורתיים. תאי דלק מייצרים פחות רעש, מייצרים פחות חום ויעילים יותר מבחינת צריכת הדלק. זה הופך להיות רלוונטי במיוחד ביישומים צבאיים.
בעיות בתאי דלק.
הכנסת תאי דלק לתחבורה מעוכבת על ידי היעדר תשתית מימן. יש בעיית "תרנגולת וביצה" - למה לייצר מכוניות מימן אם אין תשתית? למה לבנות תשתית מימן אם אין הובלת מימן? לתאי דלק, בשל הקצב הנמוך של תגובות כימיות, יש אינרציה משמעותית ודורשים עתודת כוח מסוימת או שימוש בפתרונות טכניים אחרים (קבלי-על, סוללות) כדי לפעול בעומסי שיא או דחף. ישנה גם בעיה של ייצור מימן ואחסון מימן. ראשית, עליו להיות טהור מספיק כדי למנוע הרעלה מהירה של הזרז, ושנית, עליו להיות זול מספיק כדי שעלותו תהיה משתלמת למשתמש הקצה.
ישנן דרכים רבות לייצר מימן, אך כיום כ-50% מהמימן המיוצר ברחבי העולם מגיע מגז טבעי. כל שאר השיטות עדיין יקרות. ישנה דעה שעם עליית מחירי האנרגיה, גם עלות המימן הולכת וגדלה, כיוון שהוא נושא אנרגיה משני. אבל עלות האנרגיה המופקת ממקורות מתחדשים יורדת כל הזמן.
משרד החינוך והמדע של הפדרציה הרוסית
"אוניברסיטת רוסיה למחקר גאולוגי על שם סרגו אורדז'וניקידזה"
הפקולטה לגיאוגרפיה וגיאוגרפיה
המחלקה לאקולוגיה וניהול טבע
בקורס "מערכות טכנוגניות ואקוריסק"
"מקורות אנרגיה מתחדשים ולא מתחדשים"
1. משאבי אנרגיה מתחדשים. 4
1.1. סיווג מקורות אנרגיה מתחדשים. 4
1.2. אנרגיית רוח. 5
1.3. כוח הידראולי. 7
1.4 אנרגיה סולארית. 9
1.5 אנרגיה ביומסה. אחד עשר
2. מקורות אנרגיה לא מתחדשים. 13
2.1. נציגי מקורות אנרגיה לא מתחדשים. 14
2.1.3. גז טבעי. 17
2.2. קַבָּלָה אנרגיה אטומית. 17
2.2.1. תחנות כוח גרעיניות. 18
2.2.2. יתרונות וחסרונות של תחנות כוח גרעיניות. 19
2.2.3. תאונות בתחנות כוח גרעיניות. 20
רשימת ספרות משומשת. 22
ישנן מספר בעיות גלובליות בעולם המודרני. אחד מהם הוא דלדול משאבי הטבע. בכל דקה העולם משתמש בכמות עצומה של נפט וגז לצורכי האדם. לכן נשאלת השאלה: כמה זמן יחזיקו משאבים אלו אם נמשיך להשתמש בהם באותה כמות עצומה? ההערכה היא שמאגרי הנפט של כדור הארץ ימוצו עד סוף המאה הזו. כלומר, לנכדים ולנינים שלנו לא יהיה מה להשתמש לאנרגיה? נשמע מפחיד. כמו כן, לשימוש במינרלים מסורתיים יש השפעה רעה על המצב האקולוגי של העולם. לכן, האנושות חושבת כעת יותר ויותר על מקורות אנרגיה חלופיים. זוהי הרלוונטיות של עבודה מופשטת זו.
סיווג מקורות אנרגיה מתחדשים
מקורות אנרגיה מתחדשים (RES) הם משאבי האנרגיה של תהליכים טבעיים הקיימים כל הזמן על פני כדור הארץ, כמו גם משאבי האנרגיה של מוצרים. פעילות חיונית של ביו-מרכזים ממקור צמחי ובעלי חיים תכונה אופיינית RES הוא המחזוריות של חידושם, המאפשרת שימוש במשאבים אלה ללא מגבלות זמן.
בדרך כלל, מקורות אנרגיה מתחדשים כוללים את האנרגיה של קרינת השמש, זרימות מים, רוח, ביומסה, אנרגיה תרמית של השכבות העליונות של קרום כדור הארץ והאוקיינוס.
ניתן לסווג RES לפי סוגי אנרגיה:
אנרגיה מכנית (אנרגיה של רוח ומים זורמים);
אנרגיה תרמית וקורנת (אנרגיה של קרינת השמש וחום כדור הארץ);
אנרגיה כימית (אנרגיה הכלולה בביומסה).
האפשרויות הפוטנציאליות של RES הן כמעט בלתי מוגבלות, אבל חוסר השלמות של הטכנולוגיה והטכנולוגיה, היעדר החומרים המבניים והאחרים הדרושים עדיין לא מאפשרים ל-RES להיות מעורבים באופן נרחב במאזן האנרגיה. עם זאת, בשנים האחרונות ניכרת במיוחד בעולם ההתקדמות המדעית והטכנולוגית בבניית מתקנים לשימוש במקורות אנרגיה מתחדשים, ובראשונה: המרה פוטו-וולטאית של אנרגיה סולארית, יחידות כוח רוח וביומסה.
היתכנות והיקף השימוש במקורות אנרגיה מתחדשים נקבעים בעיקר על ידי היעילות הכלכלית והתחרותיות שלהם מול טכנולוגיות אנרגיה מסורתיות. זה נובע מכמה סיבות:
אין צורך בהובלה;
RES מועילים לסביבה ואינם מזהמים את הסביבה;
· מחסור בעלויות דלק;
· בתנאים מסוימים, במערכות כוח אוטונומיות קטנות, RES יכול להיות רווחי יותר מבחינה כלכלית ממשאבים מסורתיים;
· אין צורך להשתמש במים בייצור.
אנרגיית הרוח נמצאת בשימוש על ידי אנשים במשך יותר מ-6,000 שנה. טורבינות הרוח הראשונות הפשוטות ביותר שימשו בימי קדם במצרים ובסין. במצרים (ליד אלכסנדריה) השתמרו שרידי טחנות רוח מאבן מסוג תוף, שנבנו כבר במאות ה-2-1. לִפנֵי הַסְפִירָה ה. טחנות רוח שימשו לטחינת תבואה בפרס כבר בשנת 200 לפני הספירה. ה. טחנות מסוג זה היו נפוצות בעולם האסלאמי והובאו לאירופה על ידי הצלבנים במאה ה-13.
מאז המאה ה-13, טורבינות רוח הפכו נפוצות במערב אירופה, במיוחד בהולנד, דנמרק ואנגליה, להרמת מים, טחינת תבואה והפעלת כלי מכונות שונים.
טחנות רוח המייצרות חשמל הומצאו במאה ה-19 בדנמרק. שם, ב-1890, נבנתה חוות הרוח הראשונה, וב-1908 כבר היו 72 תחנות בהספק של 5 עד 25 קילוואט. הגדול שבהם היה בעל גובה מגדל של 24 מ' ורוטורים בעלי ארבעה להבים בקוטר 23 מ'.
עם זאת, בתחילת המאה ה-19 וה-20 NTP האט את התפתחות אנרגיית הרוח. מינרלים כמו נפט וגז החליפו את הרוח כמקור אנרגיה. אבל האנושות מדלדלת את המשאבים הטבעיים של כדור הארץ בקצב כזה שמתעוררת שוב שאלת החזרה למקורות, כלומר. לשלב חדש בפיתוח אנרגיית הרוח.
הנושא הדחוף ביותר של אנרגיית רוח הוא היעילות הכלכלית של טורבינות רוח. חשוב מאוד לבחור מקום נכוןלהתקנת יחידות. בשביל זה יש מאפיינים מיוחדים, המאפשר לך לבחור את המיקום הנכון. המקומות המבטיחים ביותר להפקת אנרגיה מרוח הם אזורי החוף. בים, במרחק של 10-12 ק"מ מהחוף (ולפעמים גם יותר) נבנות חוות חוף. המגדלים של טורבינות הרוח מתקינים יסודות מכלונסאות המונעים עד לעומק של עד 30 מטר. ניתן להשתמש גם בסוגים אחרים של יסודות תת-מימיים, כמו גם ביסודות צפים.
אל תשכח כי יעילות אנרגטית תלויה בשני גורמים עיקריים: כיוון ומהירות הרוח.
מהירות הרוח היא המכשול העיקרי להתפתחות אנרגיית הרוח. הרוח מאופיינת לא רק בשונות ארוכת טווח ועונתית. זה יכול לשנות מהירות וכיוון לפרקי זמן קצרים מאוד. בין השאר, תנודות קצרות טווח במהירות הרוח מפוצות על ידי טורבינת הרוח עצמה, במיוחד במהירויות רוח גבוהות, כאשר היא מתחילה להאט את סיבובה (בדרך כלל לאחר 13-15 מ"ש). עם זאת, שינויים ארוכים יותר או ירידה במהירות הרוח משפיעים על תפוקת טורבינת הרוח ועל חוות הרוח כולה. אבל באנרגיית רוח מודרנית חסרון זה מצטמצם על ידי העובדה שניטור הרוח, שמתחיל בשלב התכנון המקדים, ממשיך להתבצע בעתיד. מאגר המידע המצטבר של פוטנציאל הרוח מאפשר לחזות את ייצור חוות הרוח כבר בשנה ה-2 לפעילותה 24 שעות קדימה בדיוק גבוה מספיק עבור רשתות חשמל.
ניתן לחלק את כל טורבינות הרוח ל-2 סוגים גדולים: עם ציר סיבוב אנכי של הרוטור ועם ציר אופקי.
חוות רוח בעלות ציר סיבוב אנכי (על הציר האנכי "מותקן" גלגל, עליו קבועים "משטחי קליטה" לרוח), בניגוד לחוות רוח מכונפות, הן יכולות לפעול בכל כיוון של הרוח מבלי לשנות אותן. עמדה. טורבינות הרוח של קבוצה זו הן מהירות נמוכה, ולכן הן אינן יוצרות רעש רב. הם משתמשים בגנראטורים חשמליים רב קוטבים במהירות נמוכה, המאפשרים שימוש במעגלים חשמליים פשוטים ללא סיכון לתאונה עם משב רוח בשוגג. החסרונות העיקריים של יחידות כאלה הם תקופת הסיבוב הקצרה שלהן ויעילות נמוכה בהשוואה לחוות רוח אופקיות. ל תופעות לוואייש לייחס את פעולתם של מתקנים כאלה לנוכחות של רעידות בתדר נמוך הנובעות מחוסר איזון של הרוטור.
שוק אנרגיית הרוח הוא מהצומחים ביותר בעולם. צמיחתו בשנת 2009 היא 31%. עד כה אנרגיית הרוח התפתחה בצורה הדינמית ביותר במדינות האיחוד האירופי, אך כיום מגמה זו מתחילה להשתנות. יש עלייה בפעילות בארה"ב ובקנדה, בעוד שווקים חדשים צצים באסיה ובדרום אמריקה. באסיה, גם הודו וגם סין רשמו רמות שיא של צמיחה ב-2005.
נכון להיום, יותר מ-300 חברות עוסקות בייצור תעשייתי של VUE. בדנמרק, גרמניה, ארה"ב יש את התעשייה המפותחת ביותר. ייצור סדרתי של טורבינות רוח מפותח בהולנד, בריטניה, איטליה ומדינות נוספות.
האדם השתמש זה מכבר באנרגיית המים ובזרימתם לצרכיו. לכן, ההיסטוריה של אנרגיה הידרומית מתחילה בימי קדם: אפילו היוונים הקדמונים השתמשו בגלגלי מים כדי לטחון תבואה. עם הזמן הטכנולוגיה השתפרה, ובמאה ה-19 הומצאה טורבינת המים הראשונה. הוא נוצר בנפרד על ידי 2 מדענים: החוקר הרוסי I. Safonov ב-1837 והמדען הצרפתי Fourneuron ב-1834. עם זאת, M. Dolivo-Dobrovolsky נחשב לממציא ההידרותטורבינה, אפשר אפילו לומר תחנת הכוח ההידרואלקטרית הראשונה. הוא הדגים את המצאתו בתערוכה בפרנקפורט. הוא כלל מחולל זרם תלת פאזי, שסובב על ידי טורבינת מים, והחשמל שנוצר על ידו הועבר דרך 170 ק"מ של חוטים לכל אזור התערוכה. נכון להיום, אנרגיית המים מהווה יותר מ-60 אחוז מכלל מקורות האנרגיה המתחדשים והיא היצרנית מכולם (היעילות של תחנות כוח הידרואלקטריות מודרניות היא כ-85-95%). לאחר מכן, מתחילה בעולם "בומת ההידרו-כוח".
הסיבות העיקריות להתפתחות כה מהירה של אנרגיה הידרומית הן חידוש מתמיד של משאבים על ידי מחזור המים בטבע ומנגנונים פשוטים יחסית להפקת האנרגיה עצמה. עם זאת, לעתים קרובות הקמה והתקנה של תחנות כוח הידרואלקטריות היא תהליך עתיר עבודה ועתיר הון. הדבר נכון במיוחד לגבי בניית סכרים והצטברות של מסות מים אדירות מאחוריהם. כמו כן, ראוי לציין כי הפקת אנרגיה הידרומית היא תהליך ידידותי לסביבה. אבל עד כה, רק חלק קטן מפוטנציאל הכוח הידרו של כדור הארץ משרת אנשים. מדי שנה זורמים אל הים פלגי מים עצומים, שנוצרו מגשמים והפשרת שלגים, ללא שימוש. אילו ניתן היה לעכב אותם בעזרת סכרים, האנושות הייתה מקבלת כמות עצומה נוספת של אנרגיה.
אם נתאר את פעולתה של תחנת כוח הידרואלקטרית, אז העיקרון שלה הוא לייצר אנרגיה על ידי טורבינה שמסתובבת בעזרת מים הנופלים מגובה בלתי מוגדר. הטורבינה ההידראולית ממירה את אנרגיית המים הזורמים בלחץ לאנרגיה מכנית של סיבוב הציר. ישנם עיצובים שונים של טורבינות הידראוליות, התואמים לקצבי זרימה שונים ולחצי מים שונים, אך לכולן יש רק שני חישוקי להבים. ציר הסיבוב של טורבינה המיועדת לזרימה גבוהה וראש נמוך ממוקם בדרך כלל אופקית. טורבינות כאלה נקראות צירית או מדחף. בכל הטורבינות הציריות הגדולות, ניתן לסובב את להבי האימפלר בתגובה לשינויים בראש, דבר בעל ערך במיוחד במקרה של תחנות כוח הידרוגיות, הפועלות תמיד בתנאי ראש משתנה. טורבינות מותקנות בהתאם ללחץ זרימת המים בתחנת הכוח ההידרואלקטרית.
תחנות הידרואלקטריות מחולקות בהתאם להספק המופק:
· עוצמתי - הפק מ-25 MW עד 250 MW ועוד;
בינוני - עד 25 MW;
· תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות - עד 5 MW.
כוחה של תחנת כוח הידרואלקטרית תלוי ישירות בלחץ המים, כמו גם ביעילות הגנרטור המשמש. בשל העובדה שלפי חוקי הטבע מפלס המים משתנה כל הזמן, בהתאם לעונה, וגם ממספר סיבות, נהוג לקחת כוח מחזורי כביטוי להספק של תחנה הידרואלקטרית. לדוגמה, ישנם מחזורי פעולה שנתיים, חודשיים, שבועיים או יומיים של תחנת כוח הידרואלקטרית.
תחנות הידרואלקטריות, בהתאם לייעודן, עשויות לכלול גם מבנים נוספים, כגון מנעולים או מעליות ספינות המאפשרות את הניווט במאגר, מעברי דגים, מבני צריכת מים המשמשים להשקיה ועוד ועוד.
נכון לעכשיו, המובילות בייצור כוח הידרו הן נורבגיה, סין, קנדה ורוסיה. המובילה בכמות אנרגיית המים לנפש היא איסלנד.
השמש היא אחד ממקורות הקרינה הגדולים ביותר ביקום שלנו. ולכן, אין זה מקרי שהאנרגיה של כוכב משמשת יותר ויותר את האדם לעיבוד לחשמל. ואכן, לקרינת השמש, המגיעה לכל פני כדור הארץ, יש כוח אדיר של 1.2 * 10 14 קילוואט. ולפעמים זה מאוד מאכזב שחלק עצום מהאנרגיה הזו מתבזבז, במיוחד אם הוא גדול פי כמה מהמשאבים של כל שאר מקורות האנרגיה המתחדשים ביחד. לכן בשנים האחרונות הולכת ומתפתחת באופן פעיל יותר ויותר אנרגיית השמש, בה משתמשים בקרינת השמש לייצור חשמל.
עם זאת, בעזרת חום השמש, ניתן לא רק להשיג זרם, אלא גם לספק מוליכות תרמית. הדבר מתאפשר בזכות קולטי שמש, בהם מחממים מים באמצעות קרינת שמש. ועכשיו זה יכול לשמש לחימום כל מבנים.
כמו גם באנרגיית הרוח, חשוב מאוד שתחנות סולאריות יבחרו את המקום הנכון לבנייתן. אין לשכוח שקרני השמש, לפני שהגיעו לפני השטח של כדור הארץ, מתגברות על מכשולים רבים. קודם כל, הם כוללים את האטמוספירה, ובפרט את שכבת האוזון. זה הודות לו שבדרך כלל חיים אפשריים על כדור הארץ, כי הם לא מכניסים קרינה אולטרה סגולה המזיקה לכל היצורים החיים. חלקיקי אדי מים, אבק, זיהומי גז ואירוסולים אחרים הכלולים באטמוספירה משחקים גם הם תפקיד חשוב. הם מפזרים קרינה חלקית.
באופן כללי, כמות הקרינה המגיעה לפני כדור הארץ תלויה ב:
מאפיינים אקלימיים של השטח;
· גבהים של מקום הקבלה מעל פני הים;
גובה השמש מעל האופק וכו'.
סך הקרינה המגיעה לכדור הארץ מחולקת ל:
· קרינה ישירה המגיעה לכדור הארץ;
על סמך ערכים אלו נערך מאזן הקרינה הכולל של כדור הארץ, לפיו נקבעים המקומות המוצלחים ביותר למיקום תחנות סולאריות.
אתה יכול לסווג אותם לפי:
סוג ההמרה של אנרגיית השמש לסוגיה האחרים - חום או חשמל
ריכוז אנרגיה - עם או בלי רכזים
מורכבות טכנית – פשוטה ומורכבת
ל התקנות פשוטותכוללים מטחי מלח, מחממי מים, מייבשים, מחממי תנורים וכו'.
המתחם כולל מתקנים הממירים את האנרגיה הסולארית הנכנסת לאנרגיה חשמלית באמצעות מכשירים פוטו-וולטאיים.
שוויץ היא מהמובילות בשימוש באנרגיה סולארית. כרגע, המדינה למעשה מפתחת תוכנית להקמת תחנות סולאריות. ישנה גם מגמה לייצור פאנלים סולאריים המותקנים על גגות מבנים או כחזיתות. מתקנים כאלה יכולים לפצות 50…70% מהאנרגיה המושקעת בייצור
ביומסה כוללת את כל החומרים ממקור אורגני.
1. עץ. במשך אלפי שנים, אנשים משתמשים בעצי הסקה לחימום, בישול ותאורה. ועדיין ביישובים קטנים משתמשים בסוג זה של ייצור אנרגיה באופן מסורתי. למרבה הצער, כל זה מוביל לאחת הבעיות החשובות בעולם - כריתת יערות. עם זאת, בעיה זו נפתרת על ידי שימוש באנרגיה של עצים הגדלים במהירות, כמו צפצפה, ערבה וכו'.
2. בוצת ביוב. אם אתה חושב על זה, אז במים המשמשים את האדם יש עתודות ענק של אנרגיה. כאשר הנוזל שוקע נוצרת כמות עצומה של חומר מוצק, אשר בעיבודו על ידי חיידקים אנאירוביים יכול להכיל כ-50% חומר אורגני. עם זאת, ישנם אתגרים משמעותיים בטיפול בשפכים. העיקרי שבהם הוא ייבוש המים הללו, מכיוון שמבזבזים על זה הרבה חום, שמבחינת המאפיינים הכמותיים שלו, יכול לעלות על ערכי האנרגיה התיאורטיים כאשר החומר המיושב נשרף לחלוטין. כמו כן, תהליך זה אינו חסכוני מבחינה סביבתית. הרי כשהוא נשרף הוא משתחרר מספר גדול שלפחמן דו חמצני. לפי הכי הרבה האפשרות הנכונהבמקרה זה, נשקלת ייצור מתאן בעזרת חיידקים אנאירוביים. אבל המתקנים לכך הם מאוד לא מושלמים, כך שיטה זו בעידן המודרני לא מקבלת תנופה גדולה.
3. פסולת מן החי. צואת בעלי חיים מכילה כמויות גבוהות של חומרים אורגניים שניתן להשתמש בהם לאנרגיה. אולם, בדיוק כמו בביוב, זבל מכיל כמות גדולה של לחות, ולכן ייבושו אינו מועיל. ואז יש אפשרות נוספת - זו ריקבון אנאירובי. בעזרתו מתקבל מתאן, וניתן להשתמש בשאר החומרים לדשני קרקע. אבל כדאי לזכור שכמות החומר המעובד גדולה בהרבה בזבל טרי יותר, לכן, על מנת שעיבודו יהיה רווחי כלכלית, יש צורך במבנים מיוחדים לאיסוף כל הצואה במקום אחד מבלי לאבד את טריותה.
4. שאריות צמחים. לאחר הקטיף נשארים תמיד חלקי צמחים שאינם בשימוש. הם מייצגים מקור נוסף של אנרגיה. הם מכילים תאית, פחמימה פחמנית. בשל כמות הלחות הקטנה יחסית בשרידים, הם משחררים אנרגיה רבה בעת שריפה. הגורם המגביל בפיתוח מקור אנרגיה זה הוא העונתיות של גידול היבול. כדי להבטיח שימוש כל השנה בשרידי צמחים, יש צורך במתקנים מיוחדים לצמיחתם. גורמים חשובים הם גם הצורך בהובלה למקום העיבוד וקלות קצירת היבולים.
5. בזבוז מזון. הם יכולים לשמש גם כמקור אנרגיה. במיוחד בהתחשב בכך, למשל, פסולת פירות מכילה יותר סוכרים המכילים פחמן מאשר שאריות דגנים ומוצרי בשר כמות משמעותיתחֶלְבּוֹן. אבל נוכחות הלחות מקשה על השגת אנרגיה על ידי שריפת פסולת. לכן כדאי יותר להשיג מהם מתאן בעזרת חיידקים. אבל כאן מתעורר קושי נוסף: פסולת מזון משמשת בהצלחה בגידול בעלי חיים. לכן, מקור זה כמעט אינו מפותח בזמננו. החריגים היחידים הם פסולת בצורת זרעים וקליפות, כמו גם שאריות של קני סוכר. למשל, במדינות שבהן גדלים הרבה קנים, הפסולת שלו הולכת לייצור אתנול, שעם שריפה משחרר כמות גדולה של אנרגיה. הדוגמה הבולטת ביותר היא איי הוואי.
סיווג מקורות אנרגיה מתחדשים
סיווג מקורות אנרגיה מתחדשים משרד החינוך והמדע של הפדרציה הרוסית "אוניברסיטת רוסיה למחקר גאולוגי על שם סרגו אורדז'וניקידזה"
סוגי אנרגיה מתחדשת
מקורות אנרגיה מתחדשים, שהמשאבים בהם אינם פוחתים עם השימוש, כוללים: אנרגיה סולארית, אנרגיית רוח, אנרגיית מים, אנרגיית הגאות והגלים של הים, אנרגיית ביומסה. כל צורות האנרגיה הללו הן ממקור שמש. אנרגיית מים משמשת בהיקפים גדולים לייצור חשמל, ולכן היא אינה חלה על מקורות לא מסורתיים, למעט תחנות כוח מים קטנות.
מקורות אנרגיה מתחדשים כוללים בדרך כלל אנרגיה גיאותרמית - החום העמוק של כדור הארץ, הנוצר בבטן כדור הארץ כתוצאה מתגובות כימיות, ריקבון של יסודות רדיואקטיביים ותהליכים נוספים.
המקור החזק ביותר לאנרגיה מתחדשת הוא קרינת השמש. מאמינים כי מטר מרובע אחד משטח כדור הארץ מהווה בממוצע כ-150 W של קרינת שמש. הכוח המסופק עם קרני השמש לשטח יבשתי בגודל 100×100 קמ"ר תואם את הקיבולת המותקנת של כל תחנות הכוח על פני כדור הארץ.
עם זאת, ההמרה של אנרגיה סולארית, כמו גם צורות מתחדשות אחרות, לאנרגיה חשמלית קשורה בעלויות גבוהות. זה נובע בעיקר מצפיפות האנרגיה הנמוכה המאוחסנת בכל מקור מתחדש.
חיסרון נוסף של מקורות מתחדשים הוא אספקה לא אחידה של אנרגיה. הלילה הגיע, או שהשמש נעלמה מאחורי העננים - אספקת האנרגיה ירדה בחדות.
למרות זאת, כיום בעולם השימוש במקורות אנרגיה מתחדשים לא מסורתיים (NRES) הגיע לרמה תעשייתית, המורגשת במאזן האנרגיה של מספר מדינות. קנה המידה של היישום של אנרגיה מתחדשת בעולם הולך וגדל באופן רציף ואינטנסיבי. בשנת 2012, הקיבולת של תחנות הכוח של NRES, לפי האקדמיה הרוסית למדעים, הסתכמה ב-990 GW, שזה יותר מהקיבולת של כל תחנות הכוח הגרעיניות. כיוון זה הוא אחד מהכיוונים המתפתחים ביותר מבחינה דינמית בין שאר הכיוונים בתחום האנרגיה. בשנת 2012 הסתכם היקף ההשקעות ב-RES. 244 מיליארד דולר.
דחיפה משמעותית לפיתוח אנרגיה מתחדשת במדינות מערביות רבות נתן משבר הנפט של 1973, שבעצם העביר כיוון זה משלב המו"פ השונה לשלב של יישום תוכניות מו"פ ממלכתיות ממוקדות ויצירת ציוד והדגמה ניסיוני ואבי טיפוס. מתקנים לשימוש באנרגיה מתחדשת. העבודות הללו היו חלק בלתי נפרדנקטו באמצעי חיסכון באנרגיה שמטרתם להפחית את התלות ביבוא של מוצרי נפט.
עם התייצבות שוק הנפט וירידת מחירי הנפט בעולם בשנות ה-80, הפכו השיקולים הסביבתיים לתמריץ העיקרי לפיתוח מקורות אנרגיה מתחדשים, שכן האידיאולוגיה הסביבתית עד אז הייתה נטועה היטב בתודעת הציבור במדינות המפותחות. ככלל, השימוש באנרגיה מתחדשת נחשב כטכנולוגיית גיבוי חלופית בתחום האנרגיה, שפיתוחה הכרחי, שכן לא ידוע מראש מתי ואיזה מגבלות רחבות היקף ניתן להטיל על דלק וגרעין מסורתיים. אנרגיה עקב השפעתה על הסביבה. לכן, כיוון זה מוכר במדינות רבות כאחד מתחומי העדיפות בתחום האנרגיה. בשנת 2012, 138 מדינות קיימות תוכניות פיתוח RES.
פיתוח תחום זה נתמך בזכות החוקית לחבר מקורות אנרגיה מתחדשים לרשתות החשמל של חברות אספקת אנרגיה ומכירת חשמל, תמריצי מס ותוכניות ממלכתיות למימון עבודות מחקר ופיתוח בשימוש במקורות אנרגיה מתחדשים.
העדיפות הגבוהה ביותר מבחינת מימון היא אנרגיה מתחדשת המבוססת על אנרגיה סולארית (100 מיליארד דולר), ואחריה אנרגיית רוח (80 מיליארד דולר), ביומסה, וסגור את הרשימה הזו תחנות כוח מים קטנות ואנרגיה אוקיינוס.
נכון להיום, ההספק המותקן הכולל של תחנות כוח סולאריות הוא יותר מ-100 GW, תחנות כוח גיאותרמיות - יותר מ-6,000 MW, תחנות כוח רוח - יותר מ-280 GW, תחנות כוח גאותיות - יותר מ-250 MW.
ההצלחות של רוסיה בתחום זה צנועות יותר. וזאת למרות שעוד בשנות ה-30 של המאה הקודמת במכון האנרגיה שנוצר באקדמיה למדעים ביוזמת ג.מ. Krzhizhanovsky, החל מחקר על מקורות אנרגיה מתחדשים, שמטרתו בעיקר שימוש באנרגיית השמש והרוח, ובשנות ה-40 הוקמה במכון מעבדה מיוחדת לביצוע מחקרים בתחום זה.
הערכת הפוטנציאל הכלכלי של אנרגיה מתחדשת ברוסיה היא כ-250 מיליון טון שווה ערך לדלק. לשנה, כולל אנרגיה גיאותרמית - 115, אנרגיית מים קטנה - 65, אנרגיה ביומסה - 35, חום בדרגה נמוכה - 32, אנרגיה סולארית - 12, אנרגיית רוח - 10.
סוגי אנרגיה מתחדשת
סוגי אנרגיה מתחדשת מקורות אנרגיה מתחדשים, שהמשאבים בהם אינם פוחתים עם השימוש, כוללים: אנרגיה סולארית, אנרגיית רוח, כוח מים, אנרגיה ימית
7 מקורות אנרגיה מתחדשים
7.1. מקורות אנרגיה מתחדשים
טבלה 7.1 - עתודות פוטנציאליות של מקורות אנרגיה על פני כדור הארץ
אנרגיית דלק מאובנים
האנרגיה של קרני השמש
אנרגיית הים והאוקיינוסים
האנרגיה של החום הפנימי של כדור הארץ
הקהילה האירופית במונחים של אספקת אנרגיה. ככל שכמות החשמל המיוצרת מדי שנה בכל מדינה חברה באיחוד האירופי משתנה, כך גם תפקידם של נושאי אנרגיה בודדים במדינות אלו.
טבלה 7.2. פוטנציאל של אנרגיה חלופית באוקראינה
אינדקס
הספק מותקן, מיליון קילוואט
ייצור חשמל, מיליארד קוט"ש
חיסכון בדלק, מיליון לא במונחים קונבנציונליים
קולטי שמש לספק לבתים מים חמים;
פאנלים פוטו-וולטאיים סולאריים (במיוחד באזורים כפריים);
תחנות כוח תרמיות סולאריות (בטווח הארוך).
פאנלים פוטו-וולטאיים (סולאריים) יכולים לספק חשמל לבתים. לוחות קטנים בגודלם וניתנים להרחבה בקלות, יכולים לייצר חשמל לעיירות ברחבי העולם ללא תחנות כוח גדולות או כבלי חשמל. ערכות עצומות של סוללות כאלה יכולות לייצר חשמל כמו תחנת כוח קטנה. כיום, לפחות שני תריסר חברות אמריקאיות משתמשות בפאנלים פוטו-וולטאיים בעבודתן. בשנת 1990 החלה פלורידה למכור בניינים שמחשמלים על ידי פאנלים סולאריים המותקנים על גגותיהם. למרות שפאנלים סולאריים מהווים כשליש מהעלות של כל בית, הם משתלמים בחשבונות החשמל. טכנולוגיה חדשהמאפשר לשלב פאנלים סולאריים בחומר הקירוי של הגגות.
נוזל העבודה בקולטים הוא מים, ובחורף - תמיסת מים-אלכוהול. יעילות השימוש בתקרית הקרינה על המקלט היא בין 20% ל-35%, החשמל המופק הוא בין 10% ל-30% מקרינת הקרינה האפקטיבית. תרשים סכמטי של התקנה כזו מוצג באיור 7.4.
כיום פותחו פרויקטים של מגדלים סולאריים ב-12 מגה-וואט, 100 מגה-וואט (ארה"ב), העלות שלהם נמוכה בהרבה מ-Salar-1, ויש סיכוי להוזלה נוספת במחיר (חברת אדיסון דרום קליפורניה וכו'). מגדלי אנרגיה סולארית נבנו בספרד (אלמריה), סיציליה (אדרנו), צרפת (טלנס), יפן (ניו טאון), אך הם מעט יותר קטנים מסלאר-1.
7.2.2. המרה ישירה של אנרגיה סולארית לאנרגיה חשמלית
החיסרון היחיד של פאנלים סולאריים הוא העלות הגבוהה יחסית שלהם (8-12 סנט לקילו-ואט-שעה), אך חברות רבות פועלות להוזיל את עלות ייצור התאים הסולאריים. חברה גרמנית בדקה בהצלחה חלון סולארי-חשמלי, ומתפתחות טכנולוגיות להתקנת תאים סולאריים על חזיתות מבנים ומבנים. מתחמי תאים סולאריים הם הטכנולוגיה האידיאלית לחשמול אזורים כפריים. בהודו הותקנו פאנלים סולאריים ב-38,000 כפרים, בזימבבואה - ב-2,500 כפרים. יותר מ-200,000 מתחמי תאים סולאריים מותקנים על גגות בתים בדרום אפריקה, סרי לנקה, הרפובליקה הדומיניקנית ומדינות לא מפותחות אחרות, בנורבגיה - 50,000, בארה"ב - כ-100,000.
7.2.3. פוטנציאל וסיכויים לשימוש באנרגיה סולארית
7.3. כוח רוח וכוח מים קטן
7.3.1. פוטנציאל וסיכויים לפיתוח אנרגיית רוח
הנעת קיטור עדיין מספקת הרבה מהכוח שאנחנו צריכים. אפילו מיטב הכורים הגרעיניים המודרניים הם צודקים.
מאפיינים של מקורות אנרגיה מתחדשים והיבטים עיקריים של השימוש בהם ברוסיה
מקורות אנרגיה מתחדשים
אלו הם סוגי אנרגיה המתחדשים באופן רציף בביוספרה של כדור הארץ. אלה כוללים את אנרגיית השמש, הרוח, המים (כולל שפכים)
בעיה חינוכית של בית הספר
אוריינטציה וליאולוגית של חינוכית ו תהליך חינוכיבמוסד חינוכי
משימות חינוכיות של בית הספר
ליצור עמדה אזרחית פעילה, רגשות של פטריוטיות וגאווה לאומית, גישה חיוביתלגיוון תרבותי.
לשפר את פעילות הממשל העצמי של התלמידים ליצירת תכונות חברתיות חיוביות בתהליך הפעילות והאינטראקציה התקשורתית.
ליצור סביבה חוסכת בריאות על ידי שיפור הארגון פעילויות חוץ בית ספריותתלמידים.
לְשַׁפֵּר עבודת צוותמשפחות ובתי ספר לחינוך של אישיות תחרותית ומותאמת חברתית.
מאפיינים של מקורות אנרגיה מתחדשים
וההיבטים העיקריים של השימוש בהם ברוסיה
1 מקורות אנרגיה מתחדשים
אלו הם סוגי אנרגיה המתחדשים באופן רציף בביוספרה של כדור הארץ. אלה כוללים את אנרגיית השמש, הרוח, המים (כולל שפכים), למעט השימוש באנרגיה זו בתחנות כוח חשמליות שאובות. אנרגיית הגאות והשפל, גלים של גופי מים, כולל מאגרי מים, נהרות, ימים, אוקיינוסים. אנרגיה גיאותרמית באמצעות נושאי חום תת קרקעיים טבעיים. אנרגיה תרמית פוטנציאלית נמוכה של כדור הארץ, אוויר, מים עם שימוש במנשאי חום מיוחדים. ביומסה, הכוללת צמחים שגודלו במיוחד להפקת אנרגיה, לרבות עצים, וכן פסולת ייצור וצריכה, למעט פסולת המתקבלת בתהליך שימוש בחומרי גלם ודלקים פחמימניים. כמו גם ביוגז; גז הנפלט מפסולת ייצור וצריכה במזבלות של פסולת כזו; גז ממכרות פחם.
תיאורטית, אנרגיה אפשרית גם, בהתבסס על שימוש באנרגיה של גלים, זרמי ים והשיפוע התרמי של האוקיינוסים (HPPs עם הספק מותקן של יותר מ-25 MW). אבל עד כה זה לא תפס.
היכולת של מקורות האנרגיה להתחדש אינה אומרת זאת מכונת תנועה מתמדת. מקורות אנרגיה מתחדשים (RES) משתמשים באנרגיה של השמש, בחום, בפנים כדור הארץ ובסיבוב כדור הארץ. אם השמש תכבה, כדור הארץ יתקרר, ו-RES לא יפעל.
2 יתרונות של מקורות אנרגיה מתחדשים בהשוואה למסורתיים
האנרגיה המסורתית מבוססת על שימוש בדלקים מאובנים, שמאגריהם מוגבלים. זה תלוי בכמות המשלוחים וברמת המחירים עבורו, בתנאי השוק.
אנרגיה מתחדשת מבוססת על מגוון משאבי טבע המאפשרים לשמר מקורות בלתי מתחדשים ולהשתמש בהם בשאר ענפי המשק וכן לשמר אנרגיה ידידותית לסביבה לדורות הבאים.
עצמאות RES מדלק מבטיחה את הביטחון האנרגטי של המדינה ואת יציבות מחירי החשמל
RES הם ידידותיים לסביבה: אין כמעט פסולת, פליטת מזהמים לאטמוספירה או לגופי מים במהלך פעולתם. אין עלויות סביבתיות הקשורות להפקה, עיבוד והובלה של דלקים מאובנים.
ברוב המקרים, תחנות כוח RES אוטומטיות בקלות ויכולות לפעול ללא התערבות ישירה של האדם.
טכנולוגיות אנרגיה מתחדשת מיישמות את ההישגים העדכניים ביותר של תחומים ותעשיות מדעיות רבות: מטאורולוגיה, אווירודינמיקה, תעשיית חשמל, הנדסת חשמל תרמית, בניית גנרטורים וטורבינות, מיקרו-אלקטרוניקה, אלקטרוניקת כוח, ננו-טכנולוגיות, מדעי חומרים וכו'. פיתוח טכנולוגיות עתירות מדע. מאפשר יצירת מקומות עבודה נוספים על ידי חיסכון והרחבה של התשתית המדעית, התעשייתית והתפעולית של תעשיית החשמל, וכן ייצוא של ציוד עתיר מדע.
3 מקורות האנרגיה המתחדשים הנפוצים ביותר
גם ברוסיה וגם בעולם מדובר בכוח הידרו. כ-20% מייצור החשמל בעולם מגיע מתחנות כוח הידרואלקטריות.
תעשיית אנרגיית הרוח העולמית מתפתחת באופן פעיל: הקיבולת הכוללת של טורבינות הרוח מוכפלת כל ארבע שנים, ומסתכמת ביותר מ-150,000 מגוואט. במדינות רבות, לאנרגיית הרוח יש עמדה חזקה. לדוגמה, בדנמרק, יותר מ-20% מהחשמל מופק על ידי אנרגיית רוח.
חלקה של אנרגיית השמש קטן יחסית (כ-0.1% מייצור החשמל העולמי), אך יש מגמת צמיחה חיובית.
אנרגיה גיאותרמית היא בעלת חשיבות מקומית רבה. בפרט, באיסלנד, תחנות כוח כאלה מייצרות כ-25% מהחשמל.
אנרגיית הגאות טרם זכתה לפיתוח משמעותי והיא מיוצגת על ידי מספר פרויקטים פיילוטים.
4 מצב האנרגיה המתחדשת ברוסיה
סוג זה של אנרגיה מיוצג ברוסיה בעיקר על ידי תחנות כוח הידרואלקטריות גדולות, המספקות כ-19% מייצור החשמל במדינה. סוגים אחרים של RES ברוסיה עדיין נראים בצורה גרועה, אם כי באזורים מסוימים, למשל, בקמצ'טקה ובאיי קוריל, יש להם חשיבות משמעותית במערכות אנרגיה מקומיות. ההספק הכולל של תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות הוא כ-250 מגוואט, תחנות כוח גיאותרמיות - כ-80 מגוואט. אנרגיית הרוח ממוקמת על ידי מספר פרויקטי פיילוט בהספק כולל של פחות מ-13 מגה וואט. אנרגיית גאות ושפל מוגבלת על ידי היכולות של Kislogubskaya TPP הניסיוני.
סקירה כללית של אנרגיה מתחדשת
5 אנרגיה סולארית
אנרגיה סולארית היא השימוש בקרינת השמש להפקת אנרגיה בכל צורה שהיא. אנרגיה סולארית משתמשת במקור אנרגיה מתחדש ובעתיד יכולה להפוך לידידותית לסביבה, כלומר אינה מייצרת פסולת מזיקה
יתרונות וחסרונות של אנרגיה סולארית
יתרונותזמינות ציבורית ובלתי מתכלה של המקור. תיאורטית, בטיחות מלאה לאיכות הסביבה (עם זאת, חומרים מזיקים משמשים כיום בייצור תאים פוטו-וולטאיים ובהם עצמם). קיימת אפשרות שהחדרה הנרחבת של אנרגיית השמש יכולה לשנות את האלבדו של פני כדור הארץ ולהוביל לשינויי אקלים (עם זאת, עם רמת צריכת האנרגיה הנוכחית, זה מאוד לא סביר).
תחנת הכוח הסולארית אינה פועלת בלילה ואינה פועלת ביעילות בשעות הבוקר והערב.
העלות הגבוהה של תאים סולאריים. ככל הנראה, עם התפתחות הטכנולוגיה, החיסרון הזה יתגבר. בשנים 1990-2005 מחירי התאים הסולאריים ירדו בממוצע של 4% בשנה.
יעילות לא מספקת של תאים סולאריים (כנראה תוגבר בקרוב).
יש לנקות את פני השטח של פוטופאנלים מאבק ומזהמים אחרים. עם שטחם של כמה קילומטרים רבועים, זה יכול לגרום לקשיים.
היעילות של תאים פוטו-וולטאיים יורדת באופן ניכר כאשר הם מחוממים, ולכן יש צורך להתקין מערכות קירור, בדרך כלל מים.
לאחר 30 שנות פעילות, היעילות של תאים פוטו-וולטאיים מתחילה לרדת.
כיום נעשה שימוש נרחב באנרגיה סולארית במקרים בהם חוסר נגישות למקורות אנרגיה אחרים, בשילוב ריבוי קרינת השמש, מצדיק זאת מבחינה כלכלית. ברוסיה, אנרגיה סולארית קיימת רק בצורה של מתקני אספקת חשמל אוטונומיים קטנים שאינם מחוברים לרשת החשמל ומשמשים אנשים פרטיים וארגונים קטנים.
רוח היא זרם אוויר הנע ביחס לפני השטח של כדור הארץ במהירות של מעל 0.6 מ"ש.
רוחות על פני שטחים נרחבים יוצרות זרמי אוויר נרחבים - מונסונים, רוחות סחר, המרכיבות את המחזור הכללי והמקומי של האטמוספירה.
אנרגיית רוח- תעשיית אנרגיה המתמחה בשימוש באנרגיית רוח - האנרגיה הקינטית של מסות אוויר באטמוספרה. אנרגיית הרוח מסווגת כאנרגיה מתחדשת, מכיוון שהיא תוצאה של פעילות השמש.
קבלת אנרגיה עם טורבינות רוחגנרטור רוח (תחנת כוח רוח או בקיצור טורבינת רוח) הוא מכשיר להמרת אנרגיה קינטית של רוח לאנרגיה חשמלית. הספק של טורבינות רוח מודרניות מגיע ל-6 MW.
יתרונות וחסרונות של טורבינות רוח
- צורת אנרגיה ידידותית לסביבה
אנרגיית רוח - ההחלטה הטובה ביותרלמקומות שקשה להגיע אליהם.
הספק נמוך יחסית
כוח הרוח הוא האזור המפותח ביותר לשימוש מעשי במשאבי אנרגיה מתחדשת טבעית. המובילות בעולם באנרגיית רוח הן ארה"ב, גרמניה, הולנד, דנמרק והודו. נכון להיום, קמו ברוסיה ארגונים חדשים העוסקים באנרגיית רוח, ושיתוף פעולה עם שותפים זרים מתבסס בהדרגה.
ברוסיה, על פי מומחים, שילוב ייחודי של גורמים נוחים לפיתוח אנרגיית רוח:
פוטנציאל רוח עשיר ונחקר היטב (127 TWh);
כמויות גדולות של צריכת אנרגיה הקשורה לתנאי האקלים ולמבנה המשק.
כיום מפותחים ומבוצעים מספר פרויקטים להקמת תחנות כוח רוח (WPPs), לרוב בהספק של 100 עד 300 מגוואט כל אחד, כמעט בכל הארץ, אם כי רובם מרוכזים בצפון מערב ובדרום. של החלק האירופי של רוסיה: אזור לנינגרד; אזור פסקוב; אזור רוסטובוצפון הקווקז (נמל קווקז, אנאפה, טמריוק, קראצ'אי-צ'רקסיה); אורנבורג; האי הרוסי בפרימורייה. בסך הכל, ישנם 20-25 פרויקטים של WPP ברוסיה בדרגות שונות של התקדמות.
אנרגיה גיאותרמית - ייצור חשמל, וכן אנרגיה תרמית הנובעת מאנרגיה תרמית הכלולה בבטן האדמה. מתייחס בדרך כלל למקורות אנרגיה חלופיים, משאבי אנרגיה מתחדשים.
האנרגיה התרמית של המעיים נוצרת עקב פיצול של רדיונוקלידים באמצע כדור הארץ. מקור אנרגיה ידידותי לסביבה ומתעדכן כל הזמן יכול לשמש באזורים עם ביטויים געשיים ואנומליות גיאולוגיות, כאשר מים קרובים לפני כדור הארץ מחוממים לנקודת רתיחה, וכתוצאה מכך, בצורה של אדי מים, הם יכולים יסופקו לטורבינות לייצור חשמל. מים חמים מקורות טבעיים(גייזרים) ניתן להשתמש ישירות.
עם זאת, החום של כדור הארץ הוא מאוד "מפוזר", וברוב חלקי העולם רק חלק קטן מאוד מהאנרגיה יכול לנצל לטובת האדם. מתוכם, משאבים גיאותרמיים שמישים מהווים כ-1% מכלל קיבולת החום של 10 הק"מ העליונים של קרום כדור הארץ.
ביוגז- גז המופק על ידי תסיסת מתאן של ביומסה. כתוצאה מתגובה ביוכימית בה לוקחים חלק חיידקי מתאן, משתחרר ביוגז שמרכיביו העיקריים הם: מתאן (CH4, כ-70%), פחמן דו חמצני (CO2, כ-30%) וכמות מסוימת של h3, h3S, N2. הערך הקלורי של תערובת גז זו הוא בין 5000 ל-8000 קק"ל/מ"ק, תלוי בהרכב הפסולת האורגנית.
מאפיינים של מקורות אנרגיה מתחדשים והיבטים עיקריים של השימוש בהם ברוסיה
מקורות אנרגיה מתחדשים אלו הם סוגי אנרגיה המתחדשים ברציפות בביוספרה של כדור הארץ. אלה כוללים את אנרגיית השמש, הרוח, המים (כולל שפכים)
לחפש
אנו עשויים להודיע לך על מאמרים חדשים,