Альтернативная энергия - (реферат)

Указанное особенно важно в странах с тропическим климатом и в крупных городах, где проблема ликвидации и одновременно энергетического использования отходов играет особенно важную роль. За прошедшие 10 дет только три страны–США, Дания и Швеция довели производство электроэнергии но установках, использующих биомассу отходов до 400 МВт.

Значительное развитие получила переработка биомассы, основанная на процессах газификации, теролиза и получения жидких топлив. Начиная с 1980 г. ежегодное производство этанола достигло, например в Бразилии, 10 млн. л. При переработке биомассы в этанол образуются побочные продукты, прежде всего –промывочные воды и остатки перегонки. Последние являются серьезным источником экологического загрязнения окружающей среды. Представляют интерес технологии, которые позволяют в процессе очистки этих отходов получать минеральные вещества, используемые в химической промышленности, а также применять их для производства минеральных удобрений. [5]

Теплотворная способность сжигания 1 т сухого вещества соломы эквивалентна 415 кг сырой нефти, теплотворность 1 кг пшеничной соломы и сухих кукурузных стеблей равна 15, 5 МДж, соевой соломы - 14, 9 , рисовой шелухи - 14, 3 , подсолнечной лузги - 17, 2 МДж. По этому показателю растительные отходы полеводства приближаются к дровам - 14, 6-15, 9 МДж/кг и превосходят бурый уголь - 12, 5 МДж/кг.

Получение промышленного биогаза растительного и животного происхождения возможно за счет их сбраживания (метанового брожения) с получением метана и обеззараженных органических удобрений. Теплотворная способность 1 куб. м биогаза, состоящего из 50-80% метана и 20-50% углекислого газа, равна 10-24 МДж и эквивалентна 0, 7-0, 8 кг условного топлива. [8]

Проблемы утилизации твердых бытовых отходов (бытового мусора) остро стоят перед всеми странами. Выход мусора составляет 250-700 кг на душу населения в год, увеличиваясь на 4-6% в год, опережая прирост населения.

Решение проблемы переработки мусора найдено в использовании технологии твердофазного сбраживания на обустроенных полигонах с получением биогаза. Эта технология самая дешевая, не оперирует с токсичными выбросами и стоками. В настоящее время в мире действуют десятки установок для получения биогаза из мусора с использованием его в основном для производства электроэнергии и тепла суммарно мощностью сотни МВт. Решается вопрос возврата для использования под застройку земель после извлечения газа. Создана модульная биоэнергетическая установка “КОБОС”. С ее помощью могут быть переработаны отходы фермы крупного рогатого скота на 400 голов и свинофермы на 3000 голов. Комплекс оборудования обеспечивает подготовку, транспортировку, сбраживание навозной массы, сбор биогаза и управление процессом .

Биогаз частично сжигается в топках котлов, подогревающих техническую воду, частично подается в дизель-генератор. Перебродившая навозная масса используется в качестве полноценного органоминерального удобрения. Выход биогаза составляет 500 м куб/сут.

ВИЭСХом разработан анаэробный биофильтр, предназначенный для производства биогаза из сточных вод сельскохозяйственного производства и коммунального хозяйства, пищевой и микробиологической промышленности.

В последние годы в связи с лавинообразным накоплением изношенных автомобильных шин, особенно в учетом ужесточения требований по их хранению ( на ряде свалок возникли пожары (которые не удавалось потушить годами), активно развивается технология их сжигания. [5]

Биогаз с высокой эффективностью может трансформироваться в другие виды энергии, при этом коэффициент его полезного использования в качестве топлива на газогенераторах может составлять до 83%. Производство биогаза в некоторых зарубежных странах уже заняло ведущее положение в энергетическом балансе сельскохозяйственного производства.

Автономная Республика Крым располагает достаточными ресурсами органических отходов, обладает необходимым научным и техническим потенциалом для разработки и создания современного оборудования для превращения биомассы в газообразное топливо.

Мощная установка по переработке птичьего помета используется на птицефабрике “Южная” Симферопольского района. Производительность ее по помету естественной влажности 110 т/сут. , по производству биогоза– 3500 м куб. /сут. Гелиобиогазовая установка для переработки свиного навоза действует в колхозе “Большевик” Нижнегорского района. Она позволяет перерабатывать до 115 т. свиного навоза в сутки.

Для развития биоэнергетики в Крыму с целью получения биогаза и высококачественных удобрений необходимо:

разработка инновационных проектов на строительство биогазовых установок в населенных пунктах на предприятиях сельскохозяйственной промышленности; создание экономического механизма, стимулирующего научно-технические и проектно-конструкторские работы в данной области;

производство и внедрение необходимого соответствующего технологического оборудования.

Комплексной научно-технической программой развития нетрадиционных возобновляемых источников энергии в Крыму до 2010 г. было предусмотрено строительство двух установок по получению и использованию биогаза на городских очистных сооружениях и 9 установок по комплексному использованию сельскохозяйственных отходов в хозяйствах Крымского региона. Необходимые капитальные вложения для их реализации составят до 2000 г. -0, 4 млн грн. , за период с 2001 по 2005 г. - 1, 5 млн. грн. и за период с 2006 по 2010 г. -1, 5 млн. грн.

Затраты на научно-исследовательские и проектно-конструкторские разработки составят-0, 35 млн. грн.

При этом, за счет работы биогазовых установок, может быть получена экономия топлива до 2000 г - 0, 05 тыс. т у. т. , за период с 2001 по 2005 г. - 1, 4 тыс. т у. т. и за период с 2006 по 2010 г. - 3. 15 тыс. т у. т. [8]

    5. 6. Малая гидроэнергетика

В республике практически не используется энергия малых рек. Хотя, как показывают расчеты, выполненные на географическом факультете Симферопольского госуниверситета профессором Л. Н. Олиферовьм и доцентом В. Б. Кудрявцевым, в Крыму имеется большое количество рек с расходом воды 2 м/сек, достаточным для работы турбины, на которых можно установить каскад микроГЭС. Турбины малой мощности (опытные образцы) уже изготовлены и ждут своего внедрения. МикроГЭС—это экологически чистые предприятия, они могли бы снабжать электроэнергией туристские предприятия горного Крыма, службы заповедников и другие удаленные точечные объекты. [9]

Освоение потенциала малых рек и использование свободного напора в существующих системах водоснабжения и канализации городов Крыма с использованием установок малой гидроэнергетики помогает решить проблемы улучшения энергоснабжения многочисленных потребителей и их экологической безопасности. К объектам малой гидроэнергетики относятся мини-ГЭС - мощностью до 100 кВт, микро-ГЭС - до 100 кВт и собственно малые ГЭС - 15-25 МВт.

Общая устанавливаемая мощность малых гидроэлектростанций в Крыму может составить около 6900 кВт, в том числе на : Чернореченском водохранилище - 3200 кВт, Партизанском - 250 кВт, Межгорном - 730 кВт, Ялтинской системе - 2100 кВт, Феодосийском водохранилище - 170 кВт, канализационных очистных сооружениях Феодосии - 200 кВт, Керчи - 250 кВт.

Внедрение данных энергосберегающих мероприятий позволит сократить на 25 -80% потребление электроэнергии на существующих инженерных сооружениях и сетях жилищно-коммунального хозяйства Автономной Республики Крым и улучшить экологическую обстановку в санаторно-курортных зонах Крыма. Эксплуатация малых ГЭС в Крыму дает возможность дополнительно производить до 5 млн кВт/ч электроэнергии в год, что эквивалентно ежегодной экономии до 1, 5 тыс. т дефицитного органического топлива.

Необходимые капитальные вложения составят к 2000 г. - 1 млн. грн. , за период 2001 по 2005 г. - 1, 4 млн. грн. и за период с 2006 по 2010 г. - 1, 37 млн. грн. ; затраты на научно-технические и проектно-конструкторские разработки составят 0, 38 млн. грн. К основным направлениям развития малой гидроэнергетики в Крыму следует отнести:

установку на малых реках свободнопотоковых микро-ГЭС мощностью от 0, 5 до 5, 0 кВт;

проведение работ по созданию атласа малых рек Крымского региона с определением сезонных расходов воды, скорости течения на разных уровнях высоты паводков и др. данных;

уточнение потенциала гидроэнергетических ресурсов малых рек и существующих инженерных гидросооружений для строительства микро-ГЭС;

разработку инвестиционных проектов по строительству объектов малой гидроэнергетики;

разработку системы государственного стимулирования внедрения установок малой гидроэнергетики. [8]

    Волновая энергия.

Основной источник возобновляемой энергии – солнце. Второй по величине –Мировой океан, являющийся одновременно и природным концентратором солнечной энергии. Формы аккумуляции энергии в океане разнообразны. Энергетические источники океана имеют различные по потенциалу ресурсы. Значительные энергетические возможности заключают в себе: тепловая энергия океана, течения и волны, приливы, перепады солености, биомасса.

Исследования дают основание сделать вывод, что волны в сравнении с другими возобновляемыми источниками энергии океана обладают довольно хорошими показателями, что позволит в будущем эффективно использовать их энергию. [5] Каждая волна моря, направляющаяся к берегу, несет с собой огромную энергию (например, волна высотой в 3 м несет около 90 кВт мощности на 1 м побережья). В настоящее время имеются реальные инженерные и технические возможности для эффективного преобразования волновой энергии в электрическую. Однако надежные волноустановки пока не разработаны. Опыт использования волновых электростанций уже имеется и в СНГ, и в других странах мира. [9]

В перспективе энергию морских волн можно вовлечь в общий баланс энергетических ресурсов, используемых человеком в хозяйственной деятельности. 5. 7. Использование низкопотенциальной энергии с помощью теплонасосных установок В условиях Крыма вся окружающая природная среда теоретически может рассматриваться как неисчерпаемый источник низкопотенциальной энергии. Использование этой энергии для теплоснабжения жилых и общественных зданий возможно с помощью специального энергетического оборудования - тепловых насосов (ТН).

Источниками низкопотенциального тепла, обеспечивающими энергетически эффективную и экономически целесообразную работу теплонасосных установок (ТНУ), на территории Автономной Республики Крым являются:

    а) возобновляемые источники энергии:

• грунтовая вода, сохраняющая в течение всего года постоянную температуру на уровне+8-+12°С;

• подземный грунт на глубине от 2-х до 50 м при температуре +10 -+14 °С; • морская вода с минимальной температурой в зимний период до + 8 - +10 °С; • солнечная энергия при использовании в течение всего года с сезонными и суточными аккумулирование теплоты,

• наружный воздух с температурой в зимний период до -5 - -8°С. б) низкотемпературные вторичные энергоресурсы:

• сбросные промышленные низкотемпературные стоки и воздушные выбросы предприятий;

• сточные воды очистных сооружений городов и крупных населенных пунктов Крыма; • тепло молока на мелочно-товарных фермах и др. источники сельхозпроизводства. Применение ТН является наиболее подготовленной технологией по широкое использованию всех видов низкотемпературных источников тепловой энергии для теплоснабжения зданий и сооружений и создания комфортных условий для проживания людей. Работа ТНУ при коэффициенте преобразователя от 3-х и выше обеспечивает до 60-80% снижение расхода дефицитного органического топлива на существующих отопительных котельных.

Применение энергетически эффективного теплонасосного оборудования Крыму позволит также решить проблему снижения выбросов вредных веществ в атмосферу на существующих теплоисточниках, что значительно повысит экологическую безопасность, особенно в районах санаторно-курортной застройки Южного берега Крыма, где к охране окружающей среды предъявляются особо повышенные требования.

Значение органического топлива на существующих отопительных котельных за счет применения ТНУ должно составить до 2000 г - 56 тыс. т у. т. , за период с 2001 по 2005 г. - 100, 1 тыс т у т и за период с 2006 по 2010 г. - 143, 9 тыс. т у. т. При этом необходимые капиталовложения должны соответственно составить: до 2000 г. 7, 4 млн. грн, с 2001 по 2005 г. - 10, 15 млн. грн. и с 2006 по 2010 г. - 11, 03 млн. грн. ; затраты на научно-исследовательские и проектно-конструкторские разработки составят 2, 77 млн. грн. [8]

5. 8. Оценки и объемы возможностей энергосбережения за счет использования альтернативных источников энергии

В результате реализации предложений и мероприятий по использованию альтернативных источников энергии к 2010 г. общая экономия котельно-печного топлива на отопительных котельных Крыма должна составить 569, 8 тыс. т у. т. , в том числе до 2000 г - 93, 8 тыс. т у. т, за период с 2001 по 2005 г. - 181, 6 тыс. т у. т. и за период с 2006 по 2010 г - 294, 4 тыс. т у. т. Дополнительная выработка электроэнергии за счет строительства и ввода в эксплуатацию объектов малой энергетики составит 86 млн. кВт /ч, в том числе до 2000 г. - 14, 2 млн. кВт/ ч, за период с 2001 по 2005 гг. - 27, 6 млн. кВт/ ч и за период с 2006 по 2010-44, 2 млн. кВт/ ч.

Кроме того строительство и введение в эксплуатацию к 2010 г. Тарханкутской малой электростанции мощностью 180 МВт позволит выработать дополнительно в Крыму 760-1010 кВт ч электроэнергии в год.

Капитальные вложения для реализации этой программы должны составить 128 млн. грн , в том числе до 2000 г. -30, 5 млн. грн в течение 2001-2005 г. - 44, 8 млн. грн. , в течение 2006-2010 - 52. 7 млн. грн.

Кроме того, для строительства и пуска в эксплуатацию Тарханкутской ГеоТЭЦ требуется дополнительно 547 млн. грн. [8]

    Заключение.

В мире уже наработан положительный опыт использования нетрадиционных источников энергии. Специалистам ПЭО "Крымэнерго" совместно с учеными и конструкторами Крыма, Украины и других стран остается лишь реально воплотить теорию в экономику республики.

Существуют определенные трудности и с доставкой электроэнергии, распределяющейся по линиям электропередач напряжением 220– 110 - 35 кВ, протяженность которых составляет около 3000 км. Поскольку в ближайшей перспективе Крым по-прежнему будет острозависимым по электроэнергии от сопряженных территорий, необходимо решить проблему пропуска электроэнергии в республику, для чего на входе построить дополнительные сети напряжением 330 кВ. В этой связи ПЭО "Крымэнерго" начато строительство подстанции 330 кВ в Сакском и Симферопольском районах, подстанции 750 кВ "Каховка" в Херсонской области. Наиболее сложная ситуация сложилась в Керчи, которая питается от одной линии 220 кВ (резервная линия 110 кВ лишь частично обеспечивает город, а маломощная Камыш-Бурунская ТЭЦ покрывает его потребности на 14%). Со строительством второй линии 220 кВ на Керчь и расширением Камыш-Бурунской ТЭЦ город перестанет испытывать хронический энергетический голод.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6