«нетрадиционные способы получения энергии»



Скачать 271.54 Kb.
Дата05.09.2014
Размер271.54 Kb.
ТипРеферат



Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Институт международных отношений





Факультет:

«Управления и экономики высоких технологий»




Специальность:

030701

«Международные отношения»







РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

«НЕТРАДИЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ»







Студент:

Шалыгин А.А.

Группа:

У04-02

Преподаватель:

Самедов В.В.

МОСКВА, 2011 г


Оглавление


ВВЕДЕНИЕ 5

Геотермальная энергетика 6

Геотермальная электроэнергетика в мире 6

Устройство геотермальной электростанции 8

Ветроэнергетика 9

Экологические аспекты ветроэнергетики 9


Современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра 11

Устройство ветрогенератора 14

Солнечная энергетика 15

Распространение солнечной энергетики 15

Как это работает 16

Прочие способы использования солнечной энергии 16

Биоэнергетика 18

Твердое биотопливо 18

Жидкое биотопливо 19

Газообразное топливо 20

Заключение 22

Используемая литература 23



ВВЕДЕНИЕ

При существующем уровне научно-технического прогресса энергопотребление может быть покрыто за счет использования органического топлива (уголь, нефть, газ), гидроэнергии, атомной энергии, а также ряда нетрадиционных источников энергии. По последним данным Международного Энергетического Агентства (МЭА, англ. IEA), на 2008 год вырабатывалось 20 108 ТВт·ч энергии. Доля различных источников такова:



  • Уголь/торф (41%)

  • Газ (21%)

  • Гидроэнергия (16%)

  • Атомная энергия (13%)

  • Нефть (6%)

  • Нетрадиционные источники (3%)

В качестве иллюстрации растущего энергопотребления можно рассмотреть данные за 1973 год. По данным того же Международного Энергетического Агентства, общее количество вырабатываемой энергии равнялось 6 116 ТВт·ч, а соотношение источников было следующим:

  • Уголь/торф (38%)

  • Нефть (25%)

  • Гидроэнергия (21%)

  • Газ (12%)

  • Атомная энергия (3%)

  • Нетрадиционные источники (1%)

Из приведенных данных можно сделать следующие выводы – выработка энергии в целом выросла более чем в 3 раза, доля угля и торфа выросла на 3%, газа на 9%, атомной энергии на 10%, нетрадиционных источников на 2%. Использование нефти уменьшилось на 19%, гидроэнергии - на 5%.

Однако, по результатам многочисленных исследований органическое топливо уже к 2020 году не сможет в полной мере удовлетворять запросы мировой энергетики. Остальная часть энергопотребности может быть удовлетворена за счет других источников энергии – атомной, гидроэнергии, а также ряда нетрадиционных, которые и будут рассмотрены более детально.

Геотермальная энергетика

Геотермальная энергетика  — направление энергетики, основанное на производстве электрической и тепловой энергии  за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы.

Повсеместно на планете, на глубине нескольких километров (в разных регионах по-разному) под поверхностью земли протекают геотермальные воды, которые возможно использовать для получения энергии. Нагретые подземные воды выходят на поверхность земли в виде горячих источников или гейзеров, это тепло и может быть трансформировано в электрическую энергию или использоваться непосредственно для обогрева домов. Энергия, полученная из геотермального источника, сама по себе не может решить энергетическую проблему, но она позволит снизить зависимость от использования ископаемого топлива. К достоинствам этого метода получения энергии относится ее дешевизна. К недостаткам - невозможность строительства геотермальных станций в большинстве регионов планеты. Кроме того, есть пример того, когда построенная электростанция годами простаивала без дела, поскольку источник горячих вод неожиданно иссяк. Другая проблема – необходимость обратной закачки отработанной воды в подземный водоносный горизонт. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, бора, свинца, цинка, кадмия, мышьяка) и химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.

Геотермальная электроэнергетика в мире

Потенциальная суммарная рабочая мощность геотермальных электростанций в мире уступает большинству станций на иных возобновляемых источниках энергии. Однако направление получило развитие в силу высокой энергетической плотности в отдельных заселённых географических районах, в которых отсутствуют или относительно дороги горючие полезные ископаемые, а также благодаря правительственным программам.

Установленная мощность геотермальных электростанций в мире на начало  1990-х составляла около 5 тысяч МВт, на начало 2000-х — около 6 тысяч МВт. В конце 2008 года суммарная мощность геотермальных электростанций во всём мире выросла до 10,5 тысяч МВт.




Установленная мощность по странам

Страна

Мощность, МВт
2007

Мощность, МВт
2010

Доля

США

2687

3086

0.3%

Филиппины

1969.7

1904

27%

Индонезия

992

1197

3.7%

Мексика

953

958

3%

Италия

810.5

843




Новая Зеландия

471.6

628

10%

Исландия

421.2

575

30%

Япония

535.2

536

0.1%

Сальвадор

204.2

204

14%

Кения

128.8

167

11.2%

Коста-Рика

162.5

166

14%

Никарагуа

87.4

88

10%

Россия

79

82




Турция

38

82




Папуа-Новая Гвинея

56

56




Гватемала

53

52




Португалия

23

29




КНР

27.8

24




Франция

14.7

16




Эфиопия

7.3

7.3




Германия

8.4

6.6




Австрия

1.1

1.4




Австралия

0.2

1.1




Таиланд

0.3

0.3




Всего

9,731.9

10,709.7




Устройство геотермальной электростанции

Ветроэнергетика

Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.

Крупные ветряные электростанции включаются в общую сеть, более мелкие используются для снабжения электричеством удалённых районов. В отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, повсеместно доступна и более экологична. Однако, сооружение ветряных электростанций сопряжено с некоторыми трудностями технического и экономического характера, замедляющими распространение ветроэнергетики. В частности, непостоянство ветровых потоков не создаёт проблем при небольшой пропорции ветроэнергетики в общем производстве электроэнергии, однако при росте этой пропорции, возрастают также и проблемы надёжности производства электроэнергии. Интеллектуальное управление распределением электроэнергии может помочь в решении подобных проблем.

Экологические аспекты ветроэнергетики

Выбросы в атмосферу

Ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу 1800 тонн СО2, 9 тонн SO2, 4 тонн оксидов азота.

По оценкам Global Wind Energy Council к 2050 году мировая ветроэнергетика позволит сократить ежегодные выбросы СО2 на 1,5 миллиарда тонн.

Влияние на климат

Ветрогенераторы изымают часть кинетической энергии движущихся воздушных масс, что приводит к снижению скорости их движения. При массовом использовании ветряков (например в Европе) это замедление теоретически может оказывать заметное влияние на локальные (и даже глобальные) климатические условия местности. В частности, снижение средней скорости ветров способно сделать климат региона чуть более континентальным за счет того, что медленно движущиеся воздушные массы успевают сильнее нагреться летом и охлаждаться зимой. Также отбор энергии у ветра может способствовать изменению влажностного режима прилегающей территории. Впрочем, учёные пока только разворачивают исследования в этой области, научные работы, анализирующие эти аспекты, не дают количественную оценку воздействия широкомасштабной ветряной энергетики на климат, однако позволяют заключить, что оно может быть не столь пренебрежимо малым, как полагали ранее.



Вентиляция городов

В современных городах выделяется большое количество вредных веществ, в том числе от промышленных предприятий и автомобилей. Естественная вентиляция городов происходит с помощью ветра. При этом описанное выше снижение скорости ветра из-за массового использования ВЭУ может снижать и вентилируемость городов. Особенно неприятные последствия это может вызвать в крупных мегаполисах: смог, повышение концентрации вредных веществ в воздухе и, как следствие, повышенная заболеваемость населения. В связи с этим установка ветряков вблизи крупных городов нежелательна.



Шум

Ветряные энергетические установки производят две разновидности шума:



  • механический шум — шум от работы механических и электрических компонентов (для современных ветроустановок практически отсутствует, но является значительным в ветроустановках старших моделей)

  • аэродинамический шум — шум от взаимодействия ветрового потока с лопастями установки (усиливается при прохождении лопасти мимо башни ветроустановки)

В настоящее время при определении уровня шума от ветроустановок пользуются только расчётными методами. Метод непосредственных измерений уровня шума не даёт информации о шумности ветроустановки, так как эффективное отделение шума ветроустановки от шума ветра в данный момент невозможно.

В непосредственной близости от ветрогенератора у оси ветроколеса уровень шума достаточно крупной ветроустановки может превышать 100 дБ.

Примером подобных конструктивных просчётов является ветрогенератор Гровиан. Из-за высокого уровня шума установка проработала около 100 часов и была демонтирована.

Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветряной энергетической установки до 45 дБ в дневное время и до 35 дБ ночью. Минимальное расстояние от установки до жилых домов — 300 м.



Низкочастотные вибрации

Низкочастотные колебания, передающиеся через почву, вызывают ощутимый дребезг стекол в домах на расстоянии до 60 м от ветроустановок мегаваттного класса.

Как правило, жилые дома располагаются на расстоянии не менее 300 м от ветроустановок. На таком расстоянии вклад ветроустановки в инфразвуковые колебания уже не может быть выделен из фоновых колебаний.

Обледенение лопастей

При эксплуатации ветроустановок в зимний период при высокой влажности воздуха возможно образование ледяных наростов на лопастях. При пуске ветроустановки возможен разлёт льда на значительное расстояние. Как правило, на территории, на которой возможны случаи обледенения лопастей, устанавливаются предупредительные знаки на расстоянии 150 м от ветроустановки.

Кроме того, в случае легкого обледенения лопастей были отмечены случаи улучшения аэродинамических характеристик профиля.

Визуальное воздействие

Визуальное воздействие ветрогенераторов — субъективный фактор. Для улучшения эстетического вида ветряных установок во многих крупных фирмах работают профессиональные дизайнеры. Ландшафтные архитекторы привлекаются для визуального обоснования новых проектов.

В обзоре, выполненном датской фирмой AKF, стоимость воздействия шума и визуального восприятия от ветрогенераторов оценена менее 0,0012 евро на 1 кВт·ч. Обзор базировался на интервью, взятых у 342 человек, живущих поблизости от ветряных ферм. Жителей спрашивали, сколько они заплатили бы за то, чтобы избавиться от соседства с ветрогенераторами.

Использование земли

Турбины занимают только 1 % от всей территории ветряной фермы. На 99 % площади фермы возможно заниматься сельским хозяйством или другой деятельностью, что и происходит в таких густонаселённых странах, как Дания, Нидерланды, Германия. Фундамент ветроустановки, занимающий место около 10 м в диаметре, обычно полностью находится под землёй, позволяя расширить сельскохозяйственное использование земли практически до самого основания башни. Земля сдаётся в аренду, что позволяет фермерам получать дополнительный доход. В США стоимость аренды земли под одной турбиной составляет $3000-$5000 в год.



Использование водных ресурсов

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



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.


Современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра

Мощность ветрогенератора зависит от площади, заметаемой лопастями генератора, и высоты над поверхностью. Например, турбины мощностью 3 МВт (V90) производства датской фирмы Vestas имеют общую высоту 115 метров, высоту башни 70 метров и диаметр лопастей 90 метров.



Воздушные потоки у поверхности Земли/моря являются ламинарными — нижележащие слои тормозят расположенные выше. Этот эффект заметен до высоты 1 км, но резко снижается уже на высотах больше 100 метров. Высота расположения генератора выше этого пограничного слоя одновременно позволяет увеличить диаметр лопастей и освобождает площади на земле для другой деятельности. Современные генераторы (2010 год) уже вышли на этот рубеж, и их количество резко растёт в мире. Ветрогенератор начинает производить ток при ветре 3 м/с и отключается при ветре более 25 м/с. Максимальная мощность достигается при ветре 15 м/с. Отдаваемая мощность не прямопропорциональна скорости ветра: при увеличении ветра вдвое, от 5 м/с до 10 м/с, мощность увеличивается в десять раз. 

Мощности ветрогенераторов и их размеры

Параметр

1 МВт

2 МВт

2,3 МВт




Высота мачты

50 м — 60 м

80 м

80 м




Длина лопасти

26 м

37 м

40 м




Диаметр ротора

54 м

76 м

82,4 м




Вес ротора на оси

25 т

52 т

52 т




Полный вес машинного отделения

40 т

82 т

82,5 т




Источник: Параметры действующих ветрогенераторов. Пори, Финляндия

В августе 2002 года  компания  Enercon построила прототип ветрогенератора E-112 мощностью 4,5 МВт. До декабря 2004 года турбина оставалась крупнейшей в мире. В декабре 2004 года германская компания REpower Systems построила свой ветрогенератор мощностью 5,0 МВт. Диаметр ротора этой турбины 126 метров, вес гондолы — 200 тонн, высота башни — 120 м. В конце 2005 года Enercon увеличил мощность своего ветрогенератора до 6,0 МВт. Диаметр ротора составил 114 метров, высота башни 124 метра. Компания Clipper Windpower разрабатывает ветрогенератор мощностью 10,0 МВт для офшорного применения. В 2009 году турбины класса 1,5 — 2,5 МВт занимали 82 % в мировой ветроэнегетике.

Наибольшее распространение в мире получила конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения, хотя кое-где ещё встречаются и двухлопастные. Были попытки построить ветрогенераторы так называемой ортогональной конструкции, то есть с вертикальным расположением оси вращения. Считается, что они имеют преимущество в виде очень малой скорости ветра, необходимой для начала работы ветрогенератора. Главная проблема таких генераторов — механизм торможения. В силу этой и некоторых других технических проблем ортогональные ветроагрегаты не получили практического распространения в ветроэнергетике.

Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. Но стоимость инвестиций по сравнению с сушей выше в 1,5 — 2 раза. В море, на расстоянии 10—12 км от берега (а иногда и дальше), строятся офшорные ветряные электростанции. Башни  ветрогенераторов  устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров.

Могут использоваться и другие типы подводных фундаментов, а также плавающие основания. Первый прототип плавающей ветряной турбины построен компанией H Technologies BV в декабре 2007 года. Ветрогенератор мощностью 80 кВт установлен на плавающей платформе в 10,6 морских милях от берега Южной Италии на участке моря глубиной 108 метров.



5 июня 2009 года компании Siemens AG и норвежская Statoil объявили об установке первой в мире коммерческой плавающей ветроэнергетической турбины мощностью 2,3 МВт, производства Siemens Renewable Energy.

Установленные мощности по странам за 2005-2010 годы

Страна

2005 г., МВт.

2006 г., МВт.

2007 г., МВт.

2008 г. МВт.

2009 г. МВт.

2010 г. МВт.

Китай

1260

2405

6050

12210

25104

41800

США

9149

11603

16818

25170

35159

40200

Германия

18428

20622

22247

23903

25777

27214

Испания

10028

11615

15145

16754

19149

20676

Индия

4430

6270

7580

9645

10833

13064

Италия

1718

2123

2726

3736

4850

5797

Франция

757

1567

2454

3404

4492

5660

Великобритания

1353

1962

2389

3241

4051

5203

Канада

683

1451

1846

2369

3319

4008

Дания

3122

3136

3125

3180

3482

3752

Португалия

1022

1716

2150

2862

3535

3702

Япония

1040

1394

1538

1880

2056

2304

Нидерланды

1224

1558

1746

2225

2229

2237

Швеция

510

571

788

1021

1560

2163

Австралия

579

817

817,3

1306

1668

2020

Ирландия

496

746

805

1002

1260

1748

Турция

20,1

50

146

433

801

1329

Греция

573

746

871

985

1087

1208

Польша

73

153

276

472

725

1107

Австрия

819

965

982

995

995

1011

Бразилия

29

237

247,1

341

606

932

Бельгия

167,4

194

287

384

563

911

Норвегия

270

325

333

428

431

441

Болгария

14

36

70

120

177

375

Венгрия

17,5

61

65

127

201

329

Чехия

29,5

54

116

150

192

215

Финляндия

82

86

110

140

146

197

Литва

7

48

50

54

91

154

Эстония

33

32

58

78

142

149

Украина

77,3

86

89

90

94

87

Россия

14

15,5

16,5

-







Суммарная установленная мощность за 2010 год – 194400 МВт.

Устройство ветрогенератора



  1. Фундамент

  2. Силовой шкаф, включающий силовые контакторы и цепи управления

  3. Башня

  4. Лестница

  5. Поворотный механизм

  6. Гондола

  7. Электрический генератор

  8. Система слежения за направлением и скоростью ветра (анемометр)

  9. Тормозная система

  10. Трансмиссия

  11. Лопасти

  12. Система изменения угла атаки лопасти

  13. Колпак ротора


Солнечная энергетика

Солнечная энергетика — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.



Достоинства

  • Общедоступность и неисчерпаемость источника.

Недостатки

  • Зависимость от погоды и времени суток.

  • Как следствие необходимость аккумуляции энергии.

  • Высокая стоимость конструкции.

  • Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.

  • Нагрев атмосферы над электростанцией.

Распространение солнечной энергетики

На начало 2010 года общая мировая мощность фотоэлементной солнечной энергетики составила пока только около 0,1 % общемировой генерации электроэнергии.





Страна

Суммарные мощности фотоэлектрических

станций, МВт. 2010 год

1

Германия

9779

2

Испания

3386

3

Япония

2633

4

США

1650

5

Италия

1186

6

Ю. Корея

520

7

Чехия

465

8

Бельгия

363

9

Китай

305

10

Франция

272

11

Индия

120

Весь мир

-

22893

Как это работает

Многие считают, что стандартная солнечная батарея представляет собой нечто сложное, и принцип ее работы может понять только инженер-физик, но это не так. В качестве примера рассмотрим принцип работы фотоэлектрического преобразователя (ФЭП). Это полупроводниковые устройства, напрямую преобразовывающие солнечную энергию в электричество.

С точки зрения экономичности, использование именно этого типа солнечных батарей для частного пользования в наше время наиболее актуально, так как здесь мы имеем дело с прямым, одноступенчатым «переходом» солнечной энергии в электрическую. Согласно данным исторических источников, первые фотоэлектрические элементы были сконструированы инженерами Bell Labs в 1950 году для использования в космической промышленности.

Итак, процесс перехода энергии в фотоэлектрическом преобразователе из одного состояния в другое основан на так называемом фотовольтаическом эффекте, возникающем в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного света. Нужно сказать, что эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик полупроводниковых элементов, оптических свойств преобразователя, среди которых самым важным является фотопроводимость, обусловленная явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их светом.

Вкратце принцип работы ФЭП можно объяснить на примере преобразователей с p — n-переходом, наиболее распространенных в солнечной энергетике. Напомню, что p — n-перехо́д, или электронно-дырочный переход — это область полупроводника, в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости от электронной n к дырочной p. На схеме изображен участок преобразователя, состоящий из двух неоднородных полупроводников (Negative Semiconductor, Positive Semiconductor).

Во время облучения модуля солнечным светом у границы n- и p-слоёв в результате «перетечки» зарядов образуются объединенные зоны с некомпенсированным объёмным положительным зарядом в n-слое и объёмным отрицательным зарядом в p-слое.

Таким образом, на этом переходе возникает барьер (разность потенциалов). Именно благодаря этой особенности p — n-перехода и можно объяснить факт возникновения фото-электродвижущей силы при облучении преобразователя солнечным светом.

Прочие способы использования солнечной энергии



Гелиотермальная энергетика - нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах).

«Солнечный парус» - устройство, способное в безвоздушном пространстве преобразовывать солнечные лучи в кинетическую энергию.

А также ряд других.

Биоэнергетика

Биоэнергетика — производство энергии из биотоплива различных видов. Название данной отрасли произошло от английского слова bioenergy, которое давно используется как энергетический термин. Биоэнергетикой считается производство энергии как из твердых видов биотоплива (щепа, гранулы (пеллеты) из древесины, лузги, соломы и т. п.,брикеты), так и биогаза, и жидкого биотоплива различного происхождения.

Биотопливо — это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, брикеты,топливные гранулы, щепа, солома, лузга) и газообразное (биогаз, водород).

Твердое биотопливо



Дрова — древнейшее топливо, используемое человечеством. В настоящее время в мире для производства дров или биомассы выращивают энергетические леса, состоящие из быстрорастущих пород (тополь, эвкалипт и др.). В России на дрова и биомассу в основном идет балансовая древесина, не подходящая по качеству для производства пиломатериалов.

Топливные гранулы и брикеты — прессованные изделия из древесных отходов (опилок, щепы, коры, тонкомерной и некондиционной древесины, порубочные остатки при лесозаготовках), соломы, отходов сельского хозяйства (лузги подсолнечника, ореховой скорлупы, навоза, куриного помета) и другой биомассы. Древесные топливные гранулы называются пеллеты, они имеют форму цилиндрических или сферических гранул диаметром 8 — 23 мм и длиной 10 — 30 мм. В настоящее время в России производство топливных гранул и брикетов экономически выгодно только при больших объемах.

Энергоносители биологического происхождения (главным образом навоз и т. п.) брикетируются, сушатся и сжигаются в каминах жилых домов и топках тепловых электростанций, вырабатывая дешёвое электричество.



Отходы биологического происхождения — необработанные или с минимальной степенью подготовки к сжиганию: опилки, щепа, кора, лузга, шелуха, солома и т. д.

Древесная щепа — производится путем измельчения тонкомерной древесины или порубочных остатков при лесозаготовках непосредственно на лесосеке или отходов деревообработки на производстве при помощи мобильных рубительных машин или с помощью стационарных рубительных машин (шредеров). В Европе щепу в основном сжигают на крупных теплоэлектростанциях мощностью от одного до нескольких десятков мегаватт.

Часто также: топливный торф, твёрдые бытовые отходы и т. д.

Жидкое биотопливо

Биоэтанол

Мировое производство биоэтанола в 2005 составило 36,3 млрд литров, из которых 45 % пришлось на Бразилию и 44,7 % — на США. Этанол в Бразилии производится преимущественно из сахарного тростника, а в США из кукурузы.

Критики применения этанола в качестве автомобильного топлива зачастую заявляют, что под плантации тростника часто вырубаются тропические леса Амазонки. Но сахарный тростник не растёт в бассейне Амазонки.

Более серьёзным является то, что при сгорании этанола в выхлопных газах двигателей появляются альдегиды (формальдегид и ацетальдегид), наносящие живым организмам не меньший ущерб, чем ароматические углеводороды.



Биометанол

Промышленное культивирование и биотехнологическая конверсия морского фитопланктона рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений в области получения биотоплива.

В начале 80-х рядом европейских стран совместно разрабатывался проект, ориентированный на создание промышленных систем с использованием прибрежных пустынных районов. Осуществлению этого проекта помешало общемировое снижение цен на нефть.

Первичное производство биомассы осуществляется путём культивирования фитопланктона в искусственных водоемах, создаваемых на морском побережье.

Вторичные процессы представляют собой метановое брожение биомассы и последующее гидроксилирование метана с получением метанола.

Основными доводами в пользу использования микроскопических водорослей являются следующие:



  • высокая продуктивность фитопланктона (до 100 т/га в год);

  • в производстве не используются ни плодородные почвы, ни пресная вода;

  • процесс не конкурирует с сельскохозяйственным производством;

  • энергоотдача процесса достигает 14 на стадии получения метана и 7 на стадии получения метанола;

С точки зрения получения энергии данная биосистема имеет существенные экономические преимущества по сравнению с другими способами преобразования солнечной энергии.

Биодизель

Биодизель — топливо на основе жиров животного, растительного и микробного происхождения, а также продуктов их этерификации.

Для получения биодизельного топлива используются растительные или животные жиры. Сырьём могут быть рапсовое, соевое, пальмовое, кокосовое масло, или любого другого масла-сырца, а также отходы пищевой промышленности. Разрабатываются технологии производства биодизеля из водорослей.

Биотоплива второго поколения

Биотоплива второго поколения — различные топлива, полученные различными методами пиролиза (Пиролиз — термическое разложение органических соединений без доступа воздуха (древесины, нефтепродуктов, угля и прочего)) биомассы, или другие топлива, отличные от метанола, этанола, биодизеля.

Быстрый пиролиз позволяет превратить биомассу в жидкость, которую легче и дешевле транспортировать, хранить и использовать. Из жидкости можно произвести автомобильное топливо, или топливо для электростанций.

Из биотоплив второго поколения, продающихся на рынке, наиболее известны BioOil производства канадской компании Dynamotive и SunDiesel германской компании CHOREN Industries GmbH

По оценкам Германского Энергетического Агентства (Deutsche Energie-Agentur GmbH) (при ныне существующих технологиях) производство топлив пиролизом биомассы может покрыть 20 % потребностей Германии в автомобильном топливе. К 2030 году, с развитием технологий, пиролиз биомассы может обеспечить 35 % германского потребления автомобильного топлива. Себестоимость производства составит менее €0,80 за литр топлива.

Создана «Пиролизная сеть» (Pyrolysis Network (PyNe) — исследовательская организация, объединяющая исследователей из 15 стран Европы, США и Канады.

Газообразное топливо

Биогаз

Биогаз — продукт сбраживания органических отходов (биомассы), представляющий смесь метана и углекислого газа. Разложение биомассы происходит под воздействием бактерий класса метаногенов.



Биоводород

Биоводород — водород, полученный из биомассы.

В настоящее время во всём мире ежегодно производится около 50 млн тонн водорода. Из них примерно 48 % производится из природного газа, 30% из нефти, и 18 % из угля. При производстве водорода из углеводородов получается большое количество СО2, который является одной из причин глобального потепления. К тому же не все страны обладают собственными углеводородами. Решением этих проблем может стать производство водорода из биомассы.

Водород из биомассы получается термохимическим или биохимическим способом.

При термохимическом методе биомассу нагревают без доступа кислорода до температуры 500—800 °C (для отходов древесины), что намного ниже температуры процесса газификации угля. В результате процесса выделяется H2, CO и CH4.

Себестоимость процесса $5—7 за килограмм водорода. В будущем возможно снижение до $1,0—3,0.

В биохимическом процессе водород вырабатывают различные бактерии, например, Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae.

Возможно применение различных энзимов для ускорения производства водорода из полисахаридов (крахмал, целлюлоза), содержащихся в биомассе. Процесс проходит при температуре 30 °C и нормальном давлении. Себестоимость водорода около $2 за кг.

Заключение

Человечество на протяжении всей своей истории использовало, и будет использовать различные источники энергии. При этом не может быть какого-то одного универсального, подходящего всем и полностью удовлетворяющего потребности в энергии источника. На сегодняшний день большая часть всей потребности удовлетворяется за счет не возобновляемых источников, однако, уже совсем скоро ситуация может кардинально измениться. На смену традиционному топливу придет биотопливо, ядерная энергетика продолжить развиваться и увеличивать свою долю в общем производстве. Альтернативные источники будут и дальше развиваться, совершенствовать свои технологии, из года в год увеличивая свою значимость. Также стоит упомянуть текущие разработки в области термоядерного синтеза. Если ученым удастся осуществить управляемый термоядерный синтез и найти способ преобразования полученной энергии в электрическую, то это во многом помогло бы решить проблему производства энергии на долгие годы вперед.



Используемая литература

  1. http://www.iea.org, International Energy Agency, 2011

  2. Renewable Energy in Power Systems, John Wiley & Sons, Ltd; 2008

  3. «Key World Energy Statistics» - International Energy Agency, 2010. ISBN: 9264095243

  4. http://www.geo-energy.org/pdf/reports/GEA_International_Market_Report_Final_ May_2010.pdf, 2010

  5. http://www.bwea.com/ref/faq.html, 2010

  6. http://www.awea.org/utility/pdf/Wind_and_Reliability_Factsheet.pdf, 2009

  7. http://www.wwindea.org/home/stories/worldwindenergyreport2009_s.pdf, 2009

  8. Википедия - свободная энциклопедия, http://ru.wikipedia.org/wiki/

Похожие:

«нетрадиционные способы получения энергии» icon«Нетрадиционные способы получения энергии»

«нетрадиционные способы получения энергии» icon«Нетрадиционные способы получения энергии»

«нетрадиционные способы получения энергии» iconНетрадиционные источники энергии
В глубокой древности человечество начало с бережного использования возобновляемых источников энергии, но постепенно перешло к безрассудному...
«нетрадиционные способы получения энергии» iconЗадания а 27 (егэ 2012 г) Понятие о металлургии: общие способы получения металлов. Общие научные принципы химического производства
Понятие о металлургии: общие способы получения металлов. Общие научные принципы химического производства на примере промышленного...
«нетрадиционные способы получения энергии» iconРеакция деления ядер. Жизненный цикл нейтронов
Поэтому процесс получения энергии представляет собой перевод энергии из связанной ( энергия покоя ) в свободную форму
«нетрадиционные способы получения энергии» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть III оптика. Атомная и ядерная физика Москва 2007г
Интерференция плоских и сферических волн. Видность интерференционной картины. Закон сохранения энергии в явлениях интерференции....
«нетрадиционные способы получения энергии» icon1. Исторический опыт использования энергии ветра. Современное состояние вопроса История использование энергии ветра современной цивилизацией
Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница...
«нетрадиционные способы получения энергии» iconОборудование: образцы шпона, фанеры, дсп, двп
Шпон, его виды, способы получения. Виды фанеры в зависимости от числа в ней слоев шпона. Сущность технологии получения фанеры. Дсп,...
«нетрадиционные способы получения энергии» iconУрок-конференция "Производство, передача и использование электрической энергии"
Цель: показать практическое применение закона электромагнитной индукции; способы передачи электроэнергии; изучить физические основы...
«нетрадиционные способы получения энергии» iconПрограмма подготовки «Методы и системы преобразования энергии»
Цель образовательной программы подготовка специалистов в области перспективных методов получения и преобразования энергии и основанных...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org