Традиционные источники энергии

РЕФЕРАТ

Нетрадиционные источники энергии

 

 

Выполнил студент 901 гр.

Руденко Владислав Николаевич

 _________________________

Научный руководитель:

Профессор кафедры неорганической химии

Доктор биологических наук,

Соловьев С.А.

 _____________________________

 

Омск 2020

Содержание

 

Содержание................................................................................................................................................................................................. 2

Введение....................................................................................................................................................................................................... 3

1. Традиционные источники энергии................................................................................................................................................... 4

1.1 Ископаемое топливо..................................................................................................................................................................... 4

1.2 Атомная энергетика....................................................................................................................................................................... 5

1.3 Традиционная гидроэнергетика................................................................................................................................................ 6

2.Нетрадиционные источники энергии............................................................................................................................................... 7

2.1 Альтернативная гидроэнергетика............................................................................................................................................. 7

1. Малые ГЭС.................................................................................................................................................................................... 7

2. Приливные электростанции...................................................................................................................................................... 9

3. Волновые электростанции...................................................................................................................................................... 10

4. Энергия температурного градиента морской воды......................................................................................................... 11

2.3 Ветровая энергетика................................................................................................................................................................... 15

2.4 Геотермальная энергетика........................................................................................................................................................ 16

2.5 Грозовая энергетика................................................................................................................................................................... 17

2.6 Криоэнергетика............................................................................................................................................................................ 18

2.7 Управляемые термоядерный синтез....................................................................................................................................... 19

2.8 Нетрадиционное биотопливо................................................................................................................................................... 20

2.9 Нетрадиционное использование традиционных источников энергии......................................................................... 21

Заключение.......................................................................................................................................................................................... 23

Список литературы............................................................................................................................................................................ 24

 

Введение

Энергетика является, пожалуй, важнейшей сферой в хозяйственно-экономических отношениях. От энергетической промышленности зависят абсолютно все другие области экономики, включая не только промышленность, но и сельское хозяйство и непроизводственные сферы.

За всю свою историю человечество использовало разные источники энергии. В доисторические времена основным производителем механической энергии был ручной труд, а основным видом топлива — древесина. С дальнейшим развитием значительная часть ручного труда была заменена животной силой. Затем труд животных также частично был заменён ветряными и водяными мельницами, а дрова, как топливо, начали замещаться углём, который до сих порявляется основным источником энергии. Но всё же уголь был значительно замещён другими энергоносителями — нефть, газ, атомная и гидроэнергия. Но все эти источники энергии, за исключением гидроэнергии, являются иссякаемыми и их использование, в большинстве случаев, несёт за собой многочисленные вредные последствия.

Поэтому уже с давних пор ведутся разработка и использование альтернативных источников энергии. Самыми первыми, конечно же, были ветряные и водяные мельницы, которые к нашему времени преобразовались в ветряки и ГЭС (малые и традиционные), а также солнечная и геотермальная энергии. И уже сейчас альтернативнативная энергетика в некоторых странах вырабатывает значительную долю электроэенргии, как например в Исландии, где геортермальные электростанции вырабатывают до четверти электроэнергии в стране.

Целью данного реферата является сравнение альтернативных источников энергии с традиционными, взвешивание их плюсов и минусов.

Поставленная цель несёт за собой следующие задачи:

- Краткое рассмотрение традиционных источников.

- Изучение нетрадиционных источников энергии — альтернативной гидроэнергетики, гелиоэнергетики, ветроэнергетики, геотермальной энергии и прочих.

- Оценка влияния альтернативной энергетики на окружающую среду

- Сравнение плюсов и минусов каждого альтернативного источника энергии.

Работа разделена на две части. В первой части кратко рассмотрены традиционные источники энергии и их плюсы и минусы. Во второй части рассмотрены альтернативные источники энергии, проведено их сравнение с традиционными источниками, рассмотрено их возможное распространение в будущемю

Ископаемое топливо

Ископаемое топливо является самым распространённым источником энергии. К нему относятся:

- Торф

- Уголь

- Горючие сланцы и сланцевый газ

- Нефть и нефтепродукты

- Природный газ

Торф — горючее полезное ископаемое, образуемое при неполном распаде болотных растений в условиях недостатка кислорода. В топливной энергитике торф используется крайне мало (в России — менее 1% от всего объёма электро-энергетического баланса). Это свяано с тем, что в торфе низкое углеродное число и высокое количество примесей, что значительно снижает эффективность его горения[4].

Уголь — наиболее распространённое топливо в энергетике - ТЭС, работающие на угле, вырабатывают более трети от общей произведённой электроэнергии. При этом ТЭС подобного типа оказывают сильное негативное влияние на окружающую среду — выделяется в виде выбросов или отходов большое число сажи и золы, многочисленные продукты неполного сгорания, серосодержащие соединения и т.д.

Горючие сланцы — топливо не высокого качества — доля углерода от 56% до 80%, при этом доля серы составляет до 16%, что приводит вы высокому количиству вредных выбросов при сжигании. Также из горючих сланцев добывают т. н. сланцевый газ, который может использоваться в качестве топлива для электростанции, с меньшим количеством вредных выбросов, но при этом сама добыча газа несёт за собой многочисленные негативные последствия — изменения структуры недр, загрязнение подземных вод.

Нефть и нефте продукты являются не таким распространёнными энергоносителями, как уголь. Нефтепродукты как топливо для ТЭС используются в основном в нефтедобывающих государствах. Так только шесть государств - США, Россия, Саудовская Аравия, Канада, Иран и КНР - вместе вырабатывают 52,8% от общего объёма энергии, произведёнными на ТЭС, работающими на нефтепродуктах.[8] При этом сжигание производных нефти, в частности наиболее частоиспользуемой — мазута, выделяется большое количество продуктов неполного сгорания, что приводит к загрязнению прилегающей к ТЭС местности.

Природный газ — второе по распространённости топливо в электроэнергетике. Является наиболее экологически чистым, при это он является наиболее пожароопасным и труднотранспортируемым.

Атомная энергетика

Атомная энергетика является третей по производимому объёму энергии, посте традиуионных ТЭС и ГЭС. АЭС по всему миру производят более 10% всей электроэнергии.[7] При правильном использовании атомные станции являются одним из самых надёжных источников энергии. Но при этом данный тип электростанций несёт за собой некоторый ряд проблем. Главная из них — ядерные отходы. Также осложняет дело и необходимость многочисленного высококвалифицированного пресонала, так как зачастую человеческий фактор приводит к масштабным котострофам, которые несут за собой многочисленные негативные последствия, как это произошло на Чернобыльской АЭС в 1986 году.

 1.3 Традиционная гидроэнергетика

Гидроэнергетика является некоторым переходным звеном между традиционными и альтернативными источниками энергии. Гидроэлектростанции подразделяются на 3 типа:

- Крупные ГЭС — с можностью свыше 250 МВт

- Средние ГЭС — мощностью до 250 МВт

- Малые ГЭС — мощностью менее 10 МВт1 [1].

К традиционным гидроэлектростанциям отностятся крупные и средние ГЭС, тогда как малые ГЭС относят к источникам альтернативной энергетики.

Гидроэлектростанции являются наиболее экологически чистыми — они в принципе не создают вредных выбросов в атмосферу и воду. Но даже ГЭС несёт значительный вред природе. Как правило, главным негативным последствием строительства ГЭС является затопление плодородных территорий, в результате образования водохранилища. Из этого же следует высокая опасность наводнений в низовье рек, в случае прорыва дамб или сброса лишней воды из водохранилища. Также важным недостатком ГЭС является перекрытие миграционных путей для речных обитателей.

Малые ГЭС

Использование энергии течения воды имеет длинную историю, первые упоминания водяных мельниц относятся ко II веку до н.э. В начале второго тысячелетия нашей эры водяные мельницы начали применятьдля работ в разнообразных производствах. А в 1891 году была создана первая ГЭС с мощностью 100 кВт, изобретённая Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским.

В настоящее МГЭС являются одним из перспективнейших альтернативных источников. Уже сейчас они вырабатывают ~1/3 электроэнергии, получаемой из возобновляемых источников энергии.

Конкретного определения малой гидроэлектростанции не существует. К МГЭС отностя ГЭС небольшой мощности, но в зависимости от государства верхний её предел колеблется от 2 МВт, как в Швеции и Латвии, до 30 МВт, как в России и США, но наиболее распространены МГЭС мощностью менее 10 МВт, эту мощость и возьмём как определяющую.

Малые гидроэлектростанции классифицируются по мощности:

- Малые ГЭС — мощностью от 1 до 10 МВт

- МиниГЭС — мощностью от 0,1 до 1 МВт

- МикроГЭС — мощностью менее 0,1 МВт

Главное отличие МГЭС от традиционных состоит в том, что для их работ не нужно возводить крупные гидротехнические объекты, и это позволяет затрачивать иеньше финансов на их строительство. Следствием этого является то,что малые ГЭС быстрее строятся и окупаются, не смотря на большую стоимость 1 кВт энергии, чем на крупных и средних ГЭС. Энергоисточником для МГЭС могут являться разнообразные водотоки — малые реки, ручьи, озёрные водосбросы. Вкупе эти факторы способствуют тому, что МГЭС возводят для электроснабжения поселений, расположенных на отдалённых или труднодоступных территориях. Общее число ГЭС, мощностью менее 10 МВт - 91. Примеры подобных МГЭС в России — МГЭС Ляскеля мощностью 4,8 МВт (Карелии), МГЭС-3 мощностью 3,5 МВт (Кабардино-Балкария), Харлу ГЭС мощностью 3 МВт (Карелия).

Однако при проектировании новых МГЭС должны учитываться не только экономические, но и экологические аспекты проблемы электроснабжения различных регионов. Среди экологических проблем важнейшими при создании МГЭС являются следующие:

- Влияние на экологию прилегающей местности. Многочисленные ТЭС и котельные вырабатывают до 40% от общего количества загрянений атмосферы. Замена подобных станций на МГЭС позволит значительно снизить количество выбросов в атмосферу.

-  Оптимальность работы. Малые гидростанции способны удовлетворять потребности человека, нанося наименьший урон экологии, что проявляется в меньшем затоплении территорий, по сравнинию с средними и крупными ГЭС.

- Плотины и водохранилища МГЭС в значительно меньшей степени, чем другие виды энергообъектов, нарушают нормальную естественную среду обитания человека и животного мира. [13]

Основной недостаток МГЭС - отсутствия аккумулирующих возможностей, что вызывает высокий разрыв между гарантированной и установленной мощностями[14].

Приливные электростанции

Приливные электростанции, как следует из названия, для производства электроэнергии используют силу морских приливных волн — циклического поднимания и понижения уровня моря. В особо узких заливах амплитуда подобных волн может достигать более 10 метров. Энергия данных волн огромна: к примеру, энергия приливной волны, входящей впролив Ла-Манш, достигает 180млн кВт, а на выходе, за счёт рассеивания, уменьшается до 30млн кВт. Общая энергия приливов в Мировом океане может достигать 2 млрд. кВт, причём большая часть этой энергии рассеивается в мелководных морях, проливах и заливах, и именно в этих местах строительство ПЭС наиболее выгодно.

Приливные электростанции можно разделить на два типа:

- Крупные ПЭС. Данные электростанции возводят в виде плотин, которые отделяют часть акватории моря для накопления потенциальной энергии прилива. В плотинах данных ПЭС расположены специальные реверсивные турбины, которые при смене направления течения меняют своё положение, что способствует извлечению энергии как из приливов, так и из отливов[15]. Основное негативное воздействие данного типа ПЭС на природу заключается в необходимости строительства дамбы. Дамбовые ПЭС полностью перекрывает вход в залив, что препятствует миграции рыбы между морем и внутренней акваторией используемого залива.

- Малые ПЭС. К малым приливным электростанциям можно отнести станции небольшой мощности, как и МГЭС, то есть в пределах от 1 до 10 МВт. Для строительства данных ПЭС нет необходимости возведения плотин — они представляют из себя столб с прикреплённому к нему лопастными винтами, напоминающими лопасти ветрогенератора. Данный тип ПЭС, из-за отсутствия плотины, не способен максимально использовать всю энергию прилива. Но при этом то же отсутствие плотины является одновременно и плюсом подобных станций, так как отсутствие дамбы способствует свободной миграции морских животных из залива в море и обратно. [16]

Основной недостаток ПЭС — высокая стоимость строительства, по сравнению с классическими ГЭС такой же мощности. При этом стоимость электроэнергии, производимой ПЭС, на много ниже, в следствие чего сроки окупаемости значительно растягиваются. Но в целом плюсов в использовании ПЭС больше, чем минусов. Помимо производства дешёвой энергии, ПЭС также:

- устойчиво работают в энергосистемах как в обычном режиме так и при пиковых нагрузках при гарантированной постоянной месячной выработке электроэнергии;

- не загрязняют атмосферу, в отличие от тепловых электростанций;

- не вызывают затопления прибрежных территорий, в отличиетрадиционных ГЭС

- не несут высокой потенциальной опасности, каковую несут атомные электростанции.

Волновые электростанции

Энергия волн океанов превосходит по удельной мощности как ветровую, так и солнечную энергию. Средняя мощность волн океанов и морей превышает 15 кВт на погонный метр.

При преобразовании энергии волн, эффективность может существенно превышать прочие альтернативные способы, такие как ветряные и солнечные электростанции, достигая коэффициента полезного использования в 85%. Но несмотря на это использование энергии волн весьма ограниченно по нескольким причинам- низкая плотность волн, сильная зависимость от погодных условий и высокая стоимсть оборудования.

Энергию из морской качки можно получить, преобразовав колебательное движение волн в электрическую энергию посредством генератора. В простейшем случае генератор должен получать вращательный момент на вал, при этом промежуточных преобразований не должно быть много.

Первая волновая электростанция (ВолЭС) была построена в 2008 году шотландской компанией «Ocean Power Delivery» у северных берегов Португалии.

ВЭС от данной компании состоит из нескольких установок-конверторов, называемых «Pelamis P-750»

Pelamis — структура, состоящая из четырёх цилиндрических секций, связанных шарнирами, и представляет собой некоторое подобие змеи.

Волны заставляют изгибаться эту плавающую «змею», за счёт чего внутри, в местах соединения соседних секций, перемещаются гидравлические поршни, прокачивающие масло через гидравлические двигатели, в свою очередь, вращающие электрогенераторы.

Произведённое одной «змеёй» электричество направляется в кабель, опускающийся с поплавка на дно. Несколько таких «змей» могут быть электрически соединены непосредственно на месте их расположения. И тогда уже по одному кабелю вся суммарная мощность будет подаваться на берег.

4. Энергия температурного градиента морской воды

Одним из мощнейших альтернативных источников энергии в мире является процесс изменения температуры воды Мирового океана на разных глубинах.

Явление температурного градиента в Мировом океане возникает вследствие того, что солнечное излучение нагревает лишь верхние слои воды. Средняя температура воды в верхних слоях океанов в тропических поясах достигает 25–30 градусов по Цельсию, по мере увеличения глубины она резко падает.

Каждый грамм нагретой воды у поверхности при разнице температур в 15 градусов содержит примерно на 15 калорий больше энергии, чем глубинный слой. В каждом кубометре воды — миллион граммов, таким образом, в этом объёме содержится 15 млн калорий энергии или 60 млн джоулей. При высвобождении такого количества энергии за одну секунду её генерируемая мощность составит 60 МВт. Если за секунду извлечь энергию одновременно из 20 кубометров воды, будет получено 1,2 ГВт, что сопоставимо с выработкой современной атомной электростанции.

Конверсия энергии температурного градиента морской воды осуществляется при помощи гидротермальных станций, которые устанавливаются в океанической акватории. Но ввиду несовершенства технологий реализованные проекты имеют по большей части экспериментальный характер.

Принцип работы станций, работающих на разнице температур воды — тёплую морскую воду отправляют в теплообменник, где жидкий аммиак и фрион превращаются в пар, который вращает турбины, а затем вода поступает в следующий теплообменник для охлаждения иконденсации. Далее полученная при вращении турбин электроэнергия поступает по подводному к местам потребления.

2.2 Гелиоэнергетика

Использование энергии солнца также является одной из самых перспективных нетрадиционных источников альтернативной энергии. Электричество из солнечной энергии производят многочисленными методами — от тепловых электростанций, где собранные в пучёк солнечные лучи нагревают, до солнечных батарей и наноантен.

Солнечные коллекторы (СК)

Солнечные коллекторы — это устройства схожие по принципу работы с тепловыми СЭС. Но в данном случае солнечная энергия используется не для производства электричества. Их используют в качестве водонагревательных элементов. В крупномасштабных проектах СК не используются, они наиболее приспособлены для бытового применения, то есть для работы в частных домах, дачах, небольших сельхоз предприятиях и т.д

Наиболее выгодный тип СК — вакуумный (ВСК). В нагревательных трубках коллектора возможно повышение температур 300 °C. Добиться этого можно за счёт снижения потерь тепла. Для этого создаются многослойные герметичные стеклянные трубки, внутри коротых создаётся вакуум. Также в ВСК применяются тепловые трубки, которые играют роль проводника тепла. При облучении солнечным светом жидкость в них, расположенная на дне трубки, нагревается и превращается в пар. Пары поднимаются в верхнюю часть трубки, где конденсируясь передают тепло коллектору. Эта схема работы ВСК позволяеть достигать высокого КПД даже при низком уровне освещения и малых температурах.

Наноантенны (НА)

Наноантенной называется альтернативное устройство для преобразования энергии солнечного излучения в электрический ток. Данное устройство работает, как и многие антенны, по принципу выпрямления, но в отличие от традиционных антенн, работает оно в оптическом диапазоне длин волн.Из-за малой длины волн оптического диапазона, наноантенна имеет размеры, не превышающие сотен микрон в длину, а в ширину — не более, и даже менее, 100 нанометров. Падающий на антенну свет, колебаниями своего электрического поля провоцирует колебания электронов в антенне с той же частотой, что и частота волны. После детектирования тока при помощи выпрямителя, достаточно его преобразовать в электроэнергию.

В отличие от кремниевых солнечных батарей, наноантенны обладают КПД в пределах 70-80%, что значительно выше КПД стандартных солнечных батарей.

В крупных масштабах электроэнергия при помощи наноантенн всё ещё не вырабатывается. Наноантенны всё ещё находятся на стадии эксперементальной разработки. Они производятся методом электронно-лучевой литографии, которая требуется для производства туннельных диодов. Основа для этого — переход: металл — диэлектрик — металл. Также тормозит разработку медленный и дорогой процесс создания НА — он требует высокой точности, что не позволяет ввести его в промышленное производство.

Несмотря на значительную дороговизну разработки, в случае успеха развития технологии и становление её на полномаштабное производство, наноантенны в будущем смогут вытеснить стандартные кремниевые солнечные батареи, так как общая стоимость материалов для производства 1 кв.м наноантенн будет составлять до 11 долларов, тогда как цена материалов, необходимых для производства простых кремниевых батарей, может достигать 400 долларов.

Ветровая энергетика

Ветроэнергетика – отрасль энергетики, связанная с разработкой методов и средств преобразования энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию. Энергии ветра присущи большинство плюсов других возобновляемых энергоисточников — возобновляемость, относительная экологическая безопасность, низкая стоимость эксплуатации.

В настоящее время применяются две основные конструкции ветроэнергетических установок(ВЭУ), которые обладают примерно равным КПД: горизонтально-осевые и вертикально-осевые ветродвигатели. При этом наибольшее распространение получили ветроагрегаты первого типа.

Исходя из мощности ВЭУ разделяют на четыре категории:

-  большие — мощностью свыше 1 Мвт;

-  средние — мощностью от 100 кВт до 1 МВт

-  малые — мощностью от 5 до 99 кВт

-  очень малые — мощностью менее 5 кВт

Комплексы из более чем двух ВЭУ образуют ветровые электростанции (ВЭС). Территории пригодные для размещения ВЭС — не только равнинные земли суши. Их можно возводить также в горной местности, прибрежных территориях и даже на морском шельфе. Данное свойство ВЭС позволило возвести большое число электростанций, за счёт чего в преиод с 1996 по 2020 года суммарная мощность всех ВЭС возросла в почти 10 раз — с 6,1 МВт до 591 МВт.

Крупнейшие производители электроэнергии на основе силы ветра — США, Китай и Германия — вместе они производят более половины от общемирового производства ветряной электроэнергии. Причём наибольшую роль ветроэлектростанции играют в Гемании, где в целом альтернативные источники энергии имеют большое распространение. Так в первой половине 2019 года на долю «зелёной» электроэнергии приходилось 47% от общего объёма, из которых 11% приходилось на ВЭС.

Но использование ветроэлектростанций вызывает значительный комплекс проблем. Во-первых, поглащение энергии ветров курупными массивами ветряков снижает силу ветров, что приводит к значительному ухудшению циркуляции воздуха в экосистеме. Это же приводит к тому, что леса, расположенные рядом с ВЭС начитают поглащать меньшее количество углекислого газа - до 90% от максимального количества. Также одной из значительных проблем ВЭС является высокий уровень шума, но данный недостаток легко онуляется в случае размещения ВЭС на отдалённых территориях, а в лучшем случае — на морском шельфе.

Геотермальная энергетика

Геотермальную энергию — энергию внутренней теплоты Земли — также можно назвать одной из перспективнейших нетрадиционных источников энергии. При чём геотермальную энергию можно эффективно использовать не только для производства электроэнергии, а также и для создания систем центрального отопления.

Всего существует три метода по преобразованию геотермальной энергии вэлектричество:

- Прямой метод — с использованием сухого пара.

- Непрямой метод — с использованием водяного пара.

- Бинарный метод — метод, где используются геотермальные воды в купе с воспомогательными жидкостами

Наиболее оптимальным вариантом ГеоТЭС являются станции бинарного типа. В отличие от первого типа бинарная ГеоТЭС не производит выбросов парниковых газов, тогда как ГеоТЭС прямого метода вместе с парами воды вделяет парниковые газы, которые содержатся в «сухом паре».

В целом же ГеоГЭС всех типов имею ряд значительных плюсов и минусов. Так геотермальные ГЭС имеют высокую мощность и большой запас потенциальной энергии для выработки. Также энергия вырабатываемая ГеоГЭС имеет низкую стоимость, а обслуживание самих станций также не несёт высоких финансовых затрат. Но низкая стоимость электроэнергии затягивает период окупания станции, так как её строительство требует больших финансовых вложений. Помимо всего ГеоГЭС, особенного прямого и непрямого метода, могут выделять парниковые и ядовитые газы, хоть и в меньшем объёме. Проблемой использования ГеоТЭС является малое количество стран, в которых возможно их строительство. Такие территории находятся в Исландии(где ГеоТЭС сумарно дают 25% всей электроэнергии в стране), Италия, Россия, страны в пределах Тихоокеанского огненого кольца — Япония, Канада, США, Мексика, Индонезия и другие.

Грозовая энергетика

Использование грозовой энергии в настоящее время находится только в теоретической разработке. Если говорить об энергии молний, то в одном разряде собрано пять миллиардов джоулей чистой энергии, эквивалентной 145 литрам бензина.Было рассчитано, что один разряд молнии может обеспечить энергией население США на 20 минут. А если учесть, что каждый год по всей Земле ударяет полтора миллиарда разрядов (от 40 до 50 разрядов за секунду), то перспективы открываются поистине потрясающие.

В 2006 году компания Alternative Energy Holdings сделала заявление, что ей удалось создать конструкцию, способную преобразовывать энергию молний в безопасное электричество. Было заявлено, что подобные установки способны окупться в течении нескольких лет. Но последующие эксперименты дали неудовлетворительный результат и проект в итогебыл закрыт.

В 2013 году в Саунгемптонском университете смоделировали в лаборатории искусственный заряд, эдентичный заряду молнии, смогли уловить его с помощью спец.оборудования и зарядить полученным электричеством телефон за небольшое время.

Создание первых ЭС, получающих энергию из молний, - дело сравнительно не близкого будущего, так как проблемы связанные с её сбором при современном уровне технологий решить невозможно. Одна из таких проблем — кратковременность разряда молнии. Для быстрого и эффективного освоения этого разряда небходимы конденсаторы высокой мощности, технологий производства которых ещё не существует. Также одной из проблем связанных с получение энергии из молний — значительные различия в мощности заряда каждой, тогда как для использования этой энергии нужны разряды определённой мощность, а технологий по стандартизации разрядов молний также ещё не существует.

Криоэнергетика

Принцип работы криоэнергетических установок состоит в накапливании избыточной энергии при помощи сжижения атмосферного воздуха

В отличии от грозовой энергетики, криоэнергетика не является делом будущего. Чтобы получить электричество, воздух в криогенном аккумуляторе охлаждается до -196°C, а полученная при этом жидкая смесь азота и кислорода закачивается в закрытое хранилище, напоминающее термос, где с минимальными потерями и при атмосферном давлении может храниться неделями. В моменты, когда сети начинают «проседать» под нагрузкой, жидкий воздух поступает на испаритель и, расширяясь более чем в 700 раз, раскручивает турбину. Предварительный нагрев испарителя необязателен — разницы в 210−230 градусов между буквально космическим холодом и обычной «температурой за бортом» вполне достаточно для взрывного выброса скрытой энергии смеси. Совершивший работу ледяной воздух практически полностью возвращается обратно в рабочий цикл.

Первая подобная экспериментальная установка была построена в 2010 году, и в тот же год доказала свою эффективность. После этого в британском городе Слау при местном ТЭЦ была построена криогенная аккумулирующая ЭС мощностью 350 кВт, которая возвращала в электросеть значительное количество электроэнергии.

Нетрадиционное биотопливо

Биотопливо — это органические вещества, которые можно использовать для получения энергии.

 Существует три вида биотоплива:

- Твёрдое — древесные щепки, опилки и т. п.

- Газообразное — биогаз, биоводород.

- Жидкое — биоэтанол, беометанол, биобутанол.

Наиболее перспективным биотопливом является жидкое биотопливо. Эсто связано с тем, что его можно использовать в качестве добавки к традиционному топливу, например к бензину, или в качестве основы для топлива.

Жидкие биотопливо также подразделяется на два типа — биотопливо первого поколения и биотопливо второго поколения. К первому поколения биотоплива относят биодизель и биоэтанол, производимый из сахарозы и глюкозы.

В настоящее время программы по добавлению биоэтанола в топливные смеси существуют во многих странах. Бензин с содержанием биотоплива имеет маркировку "Е-Х", где Х - доля биоэтанола в составе топлива. Для использования в обычных двигателях используется смесь с 5-15% биоэтанола, для универсальных двигателей - от 20% до 95%.

Биотопливо второго поколения (БТВП) - это биотопливные, производимые из непищевой органики. Его преимущество над биотопливом первого поколения состоит в том, что для его производства не требуются пищевые ресурсы. Для создания БТВП можно использовать разнообразные источники целлюлозы. Данная возможность позволяет производить биотопливо из отходов дерево-обрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности.

Из БТВП наиболее перспективным является биобутанол. Это связанно с тем, что бутанол больше энергии, чем этанол, и при этом менее летуч и активен. Но при всём этом применение биобутанола как топливного элемента пока ещё не имеет крупных масштабов. Это связанно с тем, что до последнего времени на получение 1 литра бутанола нужно было в два раза больше исходных веществ, чем для производства 1 литра этанола.

 

Заключение

Альтернативные источники энергии используются уже очень долгое время. Самыми первыми такими установками были ветряные и водяные мельности. Их используют и по сей день. Но в XIX-XX веках нетрадиционные источники энергии не могли в полной мере обеспечить человечество энергией из-за своей плохой развитости.

Но со временем традиционные источники энергии показали свою небезопасность и вредность, и поэтому человечество вновь обратилось к зелёной энергии. Усиленное развитие технологий получения альтернативной энергетики привело к тому, что рентабельность её получения. Поэтому многие страны уже сейчас стараются переходить на подобные источники энергии, так Исландия получает четверть электроэнергии при помощи геотермальных ГЭС, а Норвегия получает большую часть необходимой энергии с помощью приливных станций.

К сожалению, альтернативные источники не являются абсолютно экологически чистыми. Так солнечные электростанции наносят некоторый вред для птиц, Приливные электростанции дамбового типа, перекрывая вход в залив, препятствуют миграции водных обитателей, а крупные ветровые электростанции значительно влияют на поглощение углекислого газа деревьями, а также замедляют передвижение воздушных масс. Ко всему этому большинство электростанций, работающих на нетрадиционных источниках энергии, требуют больших финансовых затрат и имеют очень длительный срок окупаемости.

Но несмотря на все минусы альтернативных источников энергии, плюсов от их использования больше, чем от традиционных. Видя тенденцию по развитию зелёной энергии и увеличивании доли производимой ею энергии, можно с уверенностью сказать, что за нетрадиционными источниками энергии стоит будущее.

 

Список литературы

1. Большая Российская энциклопедия. Гидроэнергетическая станция - https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/2359547

2. Key World Energy Statistics, 2017. - С.7, 23

3. SavePlanet.su, Влияние ТЭС на окружающую среду: https://www.saveplanet.su/articles_114.html

4. GEOLIB.NET — справочник по геологии:https://www.geolib.net/petrography/goryuchiy-slanec.html#i-4

5. РусГидро — Генерирующие мощности - http://www.rushydro.ru/activity/marketing/production/capacities/

6. «ПРОГРАММА ПЕРСПЕКТИВНОГО РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ РЕСПУБЛИКИ КАРЕЛИЯ ДО 2018 года», 2013 год.

7.  ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ДИАЛОГ РОССИЯ-ЕС ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР. «ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГИЯ», 2005 год — С.6

8.  «Программа перспективного развития электроэнергетики Республики Карелия па период до 2018 года», 2013 год.

9. РусГидро - Генерирующие мощности - http://www.rushydro.ru/activity/marketing/production/capacities/

10.  ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ДИАЛОГ РОССИЯ-ЕС ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР. «ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГИЯ», 2005 год — С.8

11.  РусГидро - Малые ГЭС. - http://www.rushydro.ru/upload/iblock/8b1/Prezentatsiya-zamestitelya-generalnogo-direktora-OAO-UK-GidroOGK-K.E.-Frolova.pdf

12.  В.А Иванов, К.В.Показаев, А.А.Шнайдер «Основы океанологии: учебное пособие» 2008год. - С. 400-402

13. Cleanwatch.ru - “Подведены итоги экспериментальной эксплуатации SeaGen” - http://www.cleanwatch.ru/news/2013/03/20/podvedeny_itogi_eksperimentalnoi_ekspluatatsii_seagen

14.  РусГидро — Приливные электростанции. - https://web.archive.org/web/20161125171602/http://www.niies.rushydro.ru/works_services/small_alternative_energy/tidalpps_

15.  Electricalscholl.info - “Волновые электростанции — пример трёх проектов”. - http://electricalschool.info/energy/1483-volnovye-jelektrostancii.html

16.  EMEC - PELAMIS WAVE POWER. - http://www.emec.org.uk/about-us/wave-clients/pelamis-wave-power/

17.  СГИ — Выработка энергии из температурного градиента воды. http://www.mining-portal.ru/publish/vyirabotka-energii-iz-temperaturnogo-gradienta-vodyi/

18.  В.Г. Гридин, А.Р.Калинин, А.А.Кобяков, А.В.Корчак - «Экономика, организация, управление природными и техногенными ресурсами»

19.  В США была запущена крупнейшая в мире солнечная электростанция башенного типа - https://3dnews.ru/804144

20.  Temperatures.ru - “Электростанции, убивающие птиц” - http://temperatures.ru/articles/elektrostansii_ubivauschie_ptits

21.  Electricalscholl.info - Типы солнечных электростанций - http://electricalschool.info/energy/1733-tipy-solnechnykh-jelektrostancijj.html

22.  Популярная механика — Гигантские солнечные электростанции Сахары - https://www.popmech.ru/technologies/12615-gigantskie-solnechnye-elektrostantsii-sakhary/

23.  Habr.com — В Sharp разработали «концентрирующий» фотоэлемент с КПД 44,4% - https://habr.com/ru/post/183426/

24.  Solar Soul - Крупнейшие солнечные электростанции в мире - https://solarsoul.net/krupnejshie-solnechnye-elektrostancii-v-mire

25.  АНДИ Групп - Вакуумные солнечные коллекторы для отопления и горячего водоснабжения. - https://andi-grupp.ru/informatsiya