Альтернативная энергия - (реферат)

Половина продажи кремния приходится на монокристаллы, поликристаллическая модификация также имеет большое будущее. Большое будущее будут иметь тонкопленочные системы, в частности на основе аморфного кремния. Некоторые образцы фотоэлектро-преобразователей на основе аморфного кремния имеют КПД 10%, удельную стоимость 1 дол/Вт, стоимость получаемой электроэнергии 10-12 центов/(кВт/ч) - это ниже, чем была ее стоимость в 1993 г. Имеется перспектива снижения стоимости к 2000 г. до 10 центов/(кВт /ч) и до 4 центов/(кВт /ч) к 2020 г.

Итак, фотоэнергетика может стать ведущим источником энергии мировой большой индустрии. Это подтверждают сделанные в 1994 г. разработки, считают эксперты. В результате создания новых технологий и повышения технического уровня продукции может быть преодолен барьер для внедрения фотоэлектрических систем, связанный с высокой их стоимостью. Так, по инициативе корпорации Енрон ведется разработка фотоэлектрической станции мощностью 100 МВт для строительства в Неваде, на которой стоимость вырабатываемой электроэнергии составит 5, 5 цента/(кВт/ч). [1] Солнечная энергия является наиболее мощным и доступным из всех видов нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в Крыму. Солнечное излучение не только неисчерпаемый, но и абсолютно чистый источник энергии, обладающий огромным энергетическим потенциалом.

В реальных условиях облачности, годовой приход суммарной солнечной радиации на территории Крымского региона находится на уровне 1200-1400 кВтч/м2. При этом, доля прямой солнечной радиации составляет: с ноября по февраль 20-40 %. с марта по октябрь - 40-65%, на Южном берегу Крыма в летние месяцы - до 65-70%.

В Крыму наблюдается также наибольшее число часов солнечного сияния в течение года (2300-2400 часов в год), что создает энергетически благоприятную и экономически выгодную ситуацию для широкого практического использования солнечной энергии.

В то же время, источник имеет довольно низкую плотность (для Крыма до 5 ГДж на 1 м2горизонтальной поверхности) и подвержен значительным колебаниям в | течение суток и года в зависимости от погодных условий, что требует принятия дополнительных технических условий по аккумулированию энергии. Основными технологическими решениями по использованию энергии являются: превращение солнечной энергии в электрическую и получение тепловой энергии для целей теплоснабжения зданий.

Прямое использование солнечной энергии в условиях Крыма, для выработки в настоящее время электроэнергии, требует больших капитальных вложений и дополнительных научно-технических проработок. [8]

В 1986 г. вблизи г. Щелкино построена первая в мире солнечная электростанция (СЭС-5) мощностью 5 тыс. кВт. К 1994 г. она выработала около 2 млн. кВт. час электроэнергии. Эксперимент с СЭС показал реальность преобразования солнечной энергии в электрическую, но стоимость отпускаемой электроэнергии оказалась слишком высокой, что в условиях рыночной экономики является малоперспективным. В настоящее время ПЭО "Крымэнерго" обосновало применение в Крыму солнечно-топливных электростанций, являющихся СЭС второго поколения с более высокими технико-экономическими показателями. Такую электростанцию планируется построить в Евпатории. Сегодня солнечная энергетика получила широкое развитие в мире. Мировым лидером по строительству СЭС является амери-канско-израильская фирма "Луз", сооружающая станции мощностью 30-80 МВт, на которых используется принципиально новая технология с параболоциливдрическими концентратами солнечного излучения. Себестоимость вырабатываемой ими электроэнергии ниже, чем на атомных электростанциях. [9]

Перспективность применения фотоэлектрического метода преобразования солнечной энергии обусловлено его максимальной экологической чистотой преобразования, значительным сроком службы фотоэлементов и малыми затратами на их обслуживание. При этом простота обслуживания, небольшая масса, высокая надежность и стабильность фотоэлектропреобразователей делает их привлекательными для широкого использования в Крыму.

Основными задачами по широкому внедрению фотоэлектрических источников питания являются:

разработка научно-технических решений по повышению КПД фотоэлементов; -применение высокоэффективных фотоэлементов с использованием концентраторов солнечного излучения.

Техническая подготовленность отечественных предприятий на Украине позволяет освоить производство фотоэлектрических источников питания на суммарную установленную мощность до 100 МВт.

Мощность фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии, внедряемых в Крыму к 2010 г. , может составить до 3, 0 МВт, что может обеспечить экономию топлива до 1, 7 тыс т у. т. в автономных системах энергообеспечения. Солнечная энергия в Крыму может использоваться не только для производства электроэнергии, но и тепла. Это реально при широком распространении в республике солнечных батарей (коллекторов), легко сооружаемых и высокорентабельных. Разработкой и изготовлением солнечных коллекторов новой конструкции занимаются ГНПП “Гелиотерн”, “Крымэнерго” (пос. Утес) и трест “Южстальмонтаж” (г. Симферополь). Горячее водоснабжение от солнца (коллекторов) сбережет дефицитное органическое топливо и не будет загрязнять воздушный бассейн. В настоящий же период 80% тепловой энергии производят более трех тысяч котельных, которые не только сжигают огромное количество органического топлива, по и существенно повышают концентрацию газопылевых загрязнений воздушной среды.

Для успешного внедрения экологически чистых систем солнечного теплоснабжения, повышения надежности их функционирования необходимо:

• разработать и внедрить в производство на предприятиях Крыма различные виды энергетически эффективных солнечных коллекторов с улучшенными теплотехническими характеристиками, отвечающими современному зарубежному уровню, в частности: с селективным покрытием, вакуумные, пластмассовые для бытовых нужд, воздушные для нужд сельского хозяйства;

• довести выпуск солнечных коллекторов к 2010 г. до 3-5 тыс. штук в год, что эквивалентно замещению годового использования топлива - 0, 35 - 0, 65 тыс. т у. т. ;

• увеличить в 2-3 раза выпуск высокоэффективных теплообменников для солнечных установок;

• обеспечить достаточную постановку запорной и регулирующей арматуры, приборов для автоматизации технологических процессов.

Реализация этих предложений позволяет создать в Крыму собственную промышленную индустрию по выпуску основного специализированного оборудования для комплектации и строительства установок по использованию солнечной энергии. Наиболее перспективными направлениями солнечного теплоснабжения на ближайшую перспективу (до 2010 г. ) являются:

• солнечное горячее водоснабжение индивидуальных и коммунальных потребителей сезонных объектов (детские, туристические, спортивные лагеря, объекты сана-торно-курортной сферы, жилых и общественных зданий);

• пассивное солнечное отопление малоэтажных жилых домов и промышленных сооружений, главным образом, в сельской местности и Южном берегу Крыма; • использование солнечной энергии в различных сельскохозяйственных производствах (растениеводство в закрытых грунтах, сушка зерна, табака и других сельхозпродуктов и материалов);

• применение низкопотенциальной теплоты, полученной на солнечных установках, для разнообразных технологических процессов в различных отраслях промышленности (для пропарки при производстве железобетонных изделий и др. целей). Экономия топлива на отопительных котельных от внедрения этих установок может составить к 2000 г. - 4, 01 тыс. т у. т. , за период 2001-2005 г. - 6, 5 тыс. т у. т. и за период с 2006 по 2010 г. - 11, 66 тыс т у. т.

Дополнительная выработка электроэнергии от работы солнечных фотоэлектрических преобразователей батарей может составить к 2000 г. - 0, 30 млн. кВт. ч. , за период с 2001 по 2005 г. - 0, 72 млн. кВт. ч. , за период с 2006 по 2010 гг. 1, 8 млн. кВт. ч.

Для реализации программы к 2010 г. промышленность Крыма должна обеспечить производство солнечных коллекторов до 3, 5 - 4, 0 тыс. штук ежегодно. [8] Геотермальная энергия.

За прошедшие 15 лет производство электроэнергии на геотермальных электростанциях (ГеоТэс) в мире значительно выросло. Работы по изучению геотермальных источников и созданию прогрессивных систем для извлечения и практического использования геотермальной энергии ведутся в Украине и многих зарубежных странах. В последние два десятилетия выполнялись обширные программы научно-исследовательских, опытно-конструкторских и техноло-гических работ в этом направлении. Накоплен также определенный опыт создания и многолетней эксплуатации опытно-промышленных и промышленных геотермальных установок различного назначения.

В течение последних 5-10 лет в Украине ограниченными средствами велись работы по изучению геотермических условий недр и оценке геотермальных ресурсов, как для всей территории, так и для отдельных ее регионов, площадей и месторождений. По результатам этих работ построены геотермические карты, оценены ресурсы термальных вод и геотермальной энергии, содержащейся в “сухих” горных породах. Районами возможного использования геотермальной энергии в Украине являются Закарпатье, Крым, Предкарпатье, Полтавская, Харьковская, Донецкая, Луганская, Херсонская, Запорожская области и некоторые другие.

Обобщение и анализ мирового опыта использования геотермальной энергии показывает, что по масштабам использования теплоты недр Украины существенно отстает от многих зарубежных стран. Одной из основных причин является отсутствие достаточного экономичных и эффективных технологий извлечения и использования низкотемпературных теплоносителей.

Разработка и освоение интенсивных технологий извлечения теплоносителя и создания эффективных систем использования теплоты недр является главной научной и инженерно-технической проблемой энергетики. Без создания таких технологий и установок нельзя рассчитывать на широкомасштабное использование этого энергоисточника. [5]

Согласно данным Государственного комитета Украины по геологии и использованию недр, основанных на результатах геологоразведочных работ, выполненных в 1970-1979 гг. на территории Крымского региона, установленные потенциальные ресурсы подземных геотермальных вод составляют до 27 млн. куб. м в сутки. Потенциал этого источника достаточен для работы энергетических установок мощностью до 35-40 МВт, которые могут произвести до 150 млрд. кВт. ч. тепловой энергии в год.

Техническая возможность на современном этапе развития научных достижений, позволяет достичь в ближайшие 15 лет до 10-15 % использования этого потенциала и получить до 15 млрд. МВт. ч. дополнительной тепловой энергии для целей теплоснабжения в северных и северо-западных районах Крыма.

Наибольший потенциал геотермальной энергетики выявлен в районах Тархан-кутского и Керченского полуостровов.

Современное развитие геотермальной энергетики предполагает экономическую целесообразность использования следующих видов подземных геотермальных вод: —температурой более 140°С и глубиной залегания до 5 км для выработки электроэнергии;

— температурой около 100°С для систем отопления зданий и сооружений; — температурой около 60-70°С для систем горячего водоснабжения. Основные перспективные направления использования геотермальной энергии в Автономной Республики Крым и технические решения по их реализации определены и разработаны институтом технической теплофизики Национальной Академии наук (НАН) Украины. В настоящее время доведены до опытно-промышленной и промышленной стадии внедрения следующие технологии и установки по использованию геотермальной энергии:

системы геотермального теплоснабжения населенных пунктов, промышленных, сельскохозяйственных, социальных, коммунально-бытовых и др. объектов; геотермальные электростанции;

системы тепло- и хладоснабжения с подземными аккумуляторами теплоты; геотермальные сушильные установки для сушки различной сельхоз-продукции, лекарственных трав и др. ;

    геотермальные холодильные установки;
    системы геотермального теплоснабжения теплиц.

В то же время, для широкого развития геотермальной энергетики в Крыму требуется проведение первоочередных научных и технических работ в следующих направлениях:

обоснование ресурсо-сырьевой базы; составление кадастров перспективных месторождений, перечень скважин, которые показывали наличие геотермальных ресурсов; постановка задач по организации поисковых геологоразведочных работ; обоснование возможности и определение целесообразности создания промышленных теотермальных электростанций установленной мощностью от 10 до 100 МВт; разработка обоснований, проектирование и создание сети геотермальных энергоустановок небольшой мощности (0, 5-3, 0 МВт), которые бы работали на основе эксплуатации отдельных высокопродуктивных скважин на маломощных месторождениях и максимальной унификацией оборудования (создание блочно-модульных установок заводской подставки);

обоснование возможности и целесообразности создания систем и установок для комбинированного использования геотермального тепла (от70°С) и органического топлива и строительства специальных ГеоТЭЦ на перспективных месторождениях; обоснование создания систем геотермального теплоснабжения крупных населенных пунктов в перспективных районах мощностью 10-100 МВт;

привлечение в топливно-энергетический комплекс Крыма тепловых геотермальных ресурсов, имеющихся на действующих нефтегазовых месторождениях с использованием существующего и вводимого фонда скважин и действующего оборудования, создание сети мелких установок геотермального теплоснабжения и горячего водоснабжения мощностью 1-5 МВт с использованием отдельных высокопродуктивных скважин, а также создание систем и установок за пределами нефтяных и газовых месторождений;

создание технологий и оборудования для привлечения тепла “сухих” горных пород и строительство на их основе систем геотермального теплоснабжения. Общая экономия котельно-печного топлива в Крыму за счет использования геотермальной энергии позволит сэкономить к 2000 г. - 33, 8 тыс. т у. т... за период 2001-2005 гг. - 73, 6 тыс. т у. т. и за период с 2006 по 2010 г. - 135, 6 тыс. т у. т.

При этом необходимые капитальные вложения в реализацию этих технологий составляют соответственно - 6, 68; 10, 55; 13, 58 млн. грн. , кроме того, затраты на научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы до 2010 г. могут составить до 3, 4 млн. грн.

Институтом технической теплофизики НАН Украины проработаны также технические предложения по строительству в Крыму опытно-экспериментальной Тарханкутской геотермальной электростанции, общей суммарной мощностью до 180 МВт. Введение в действие Тарханкутской ГеоТЭЦ позволит получать дополнительно 760-1010 млн. кВт/ч. электроэнергии в год. Однако, предварительные оценки стоимости строительства ГеоТЭЦ показывают, что необходимые капитальные вложения составят 547-600 млн грн. (295-323 млн. долларов США), что требует привлечения отечественных и зарубежных инвесторов.

Таким образом, использование теплоты геотермальных вод представляет пока еще определенную сложность, связанную со значительными капитальными затратами на бурение скважин и обратную закачку отработанной воды, создание коррозийно-стойкого теплотехнического оборудования. Поэтому, основными направлениями развития геотермальной энергии на ближайшую перспективу будут являться:

разведка месторождений, оценка ресурсов, подготовка базы для ГеоТЭЦ; строительство установок по утилизации теплоты на существующих геотермальных скважинах для теплоснабжения близлежащих населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных объектов;

создание коррозийностойкого специального тепломеханического оборудования; организация предприятия по добыче и утилизации отработанного горючего теплоносителя,

создание установок по использованию низкопотенциальной теплоты подземного грунта и подземных вод из источников, залегающих на глубине до 150 м, которые имеют постоянную температуру среды до 20 С. [8]

    ЭНЕРГИЯ БИОМАССЫ

Большие возможности в собственном энергообеспечении сельскохозяйственных предприятий и экономии ТЭР заложены в использовании энергии отходов сельхозпроизводства и растительной биомассы. В сельскохозяйственном производстве в качестве источников тепла можно принять любые растительные отходы, непригодные для использования по прямому назначению или не нашедшие иного хозяйственного применения.

За последнее время использование биомассы в различных ее формах (дерево, древесный уголь, отходы сельскохозяйственного производства и животных) в мире в целом снизилось.

Однако, в развивающихся странах этот вид энергоресурсов составляет в среднем 20%. При этом в ряде стран Африки использование биомассы для энергетических целей равно примерна 60% общего энергопотребления, в азиатских странах- 40%, в странах Латинской Америки 0 до 30% и в ряде стран Европы, Ближнего Востока и Скверной Африки до 10%.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6