Альтернативные источники энергии в современном мире

Ильясова Лейла Сараповна
студентка 1 курса специальности "Начальное образование"
Каскеленский Гуманитарно – Технический колледж
Научный руководитель: преподаватель физики
Бекназарова Сапаргуль Молдабаевна

В современном мире, с растущими показателями потребления и как следствие - ограниченными энергоресурсами, стремительные обороты набирает развитие технологий добычи энергии из альтернативных, возобновляемых источников. К таким источникам относятся, в первую очередь, солнечная и ветровая энергии, геотеримальное тепло, энергия морских волн и приливов.

Сегодня альтернативные источники энергии уже широко используются для решения проблем энергоснабжения не только в промышленных масштабах, но и в частном секторе. Доступность технологий получения энергии из неисчерпаемых источников позволяет строить энергонезависимые дома с экологически чистой инфраструктурой в удаленных районах и решать проблемы энергоснабжения уже существующих объектов.

Виды альтернативных источников энергии.

Такие альтернативные источники энергии, как энергия солнечного света и ветра используются для энергоснабжения и нагрева воды, геотермальное тепло земли - для отопления и кондиционирования зданий. Преобразование солнечной энергии в электрическую происходит при помощи фотоэлектрических пластин из кремния - самого распространенного элемента на планете. Солнечные батареи, на основе кремниевых пластин имеют продолжительный ресурс жизни - более 25 лет и, в зависимости от технологии производства, сохраняют до 80% своей эффективности в течении всего ресурса. Количество энергии, получаемой от солнечных батарей, различается и напрямую зависит от месторасположения и солнечной активности в различные сезоны года. Эффективность преобразования энергии у солнечных батарей достигает 20% и зависит от технологии их производства и чистоты кремния. Технология стремительно развивается и показатель эффективности постоянно растет.

Эксплуатация ветро-установок (ветрогенераторов) для получения электричества, целесообразна в районах с высоким значением средней скорости ветра или в периоды низкой солнечной активности. Эффективность преобразования энергии ветра не уступает эффективности гелиоустановок, но зависит от точки расположения объекта и корректно рассчитанного потенциала местности.

Широко используется для отопления зданий и геотермальное тепло земли. Тепловые насосы позволяют получать тепло окружающей среды: земли, воды или воздуха. В зимний период геотермальное тепло используется для отопления зданий, а в летние месяцы позволяет эффективно отводить тепло, производя кондиционирование..

Солнечные батареи.

Идея использования солнечной энергии появилась много лет назад. Но лишь с 1970-х годов появились технологии, позволяющие воплотить ее в жизнь. В основе лежит простой принцип. Солнечный свет, падая на коллектор, концентрируется и превращается в энергию. Реализовать этот принцип можно несколькими способами, в зависимости от того, как будет использоваться энергия – для подогрева воды в бассейне или для электроснабжения. Основное препятствие здесь – стоимость установки. Специальное оборудование стоит значительно дороже традиционных систем. При этом, инвестиции окупятся лишь через много лет. Несмотря на стоимость, солнечная энергия подходит для энергоснабжения в городах. В сельских районах, где возрастает стоимость прокладки силовых кабелей, солнечная энергия – лучший вариант электроснабжения.

Биотопливо.

Биомассой называют любой вид биологических отходов – отходы деревообрабатывающий промышленности, сельского хозяйства, мусор, в качестве топлива также используются некоторые виды зерновых культур. Отходы поставляет промышленность: вырубка леса, строительство, производство бумаги, фермерские хозяйства, твердый мусор с городских свалок и метан – газ, вырабатываемый на свалках. Некоторые виды трав после ферментации также могут быть использованы в качестве биотоплива. Во всем мире биотопливо – преимущественно это продукты из древесины, сжигается вместе с углем на теплоэлектростанциях. Биотопливо – основной вариант использования биомассы. Вырабатываемый в процессе ферментации этанол может быть использован самостоятельно, либо в качестве добавки к бензину. В Бразилии большая часть транспорта заправляется этанолом. Биодизельное топливо, сделанное из растительного масла, животного жира и отработанного масла из ресторанов, может полностью заменить обычное дизельное топливо. Такое топливо также можно использовать в смеси. Самый крупный производитель и потребитель биодизельного топлива – Германия.

Несмотря на то, что при сжигании такого топлива выделяется диоксид углерода, биотопливо считается "углеродно нейтральным". Ископаемое топливо выделяет CO2 миллионы лет, создавая избыток CO2 в атмосфере. CO2, выделяемый биомассой при сжигании, поглощается растениями. Ископаемое топливо все еще используется в производстве биотоплива, питая оборудование фермы, приводя в движение грузовики, а также на других этапах процесса. На данный момент, биотопливо не является полностью углеродно нейтральным. Это уменьшает общий объем выбросов CO2, что является шагом в правильном направлении.

Энергия ветра.

Маленькие мельницы были распространены в мире до тех пор пока их не вытеснили сначала паровые, а позже – электрические двигатели. Интерес к большим ветряным турбинам возрос во время нефтяного кризиса в 1970-м году. К 80-м годам, ветровые электростанции - ряды генераторов, начали наполнять сельские районы многих стран мира. Среди основных стран, использующих такой вид энергии, - Германия, США, Дания и Испания, Индия и Китай также начинают использовать энергию ветра.

Гигантские ветряные турбины генерируют электричество когда ветер вращает их огромные лопасти. Лопасти подключены к генератору, вырабатывающему электричество. Крупные ветровые электростанции могут удовлетворить основные энергопотребности. Небольшие электростанции и одиночные ветряки могут вырабатывать электричество для дома, телекоммуникационного оборудования и водяных насосов. Как и в случае с солнечными батареями, постройка ветряной электростанции требует значительных начальных инвестиций, которые не обязательно быстро окупаются.

Геотермальная энергия.

В геотермальных источниках энергии естественные свойства природных горячих источников и паровых кратеров используются для получения электричества или обеспечения жителей горячей водой. Геотермальные электростанции направляют пар, выходящий из поверхности земли, в турбины. Турбины вращаются, приводя в движение генераторы, вырабатывающие электричество. Первая паровая электростанция была открыта в итальянском городе Лардерелло в 1904 г. Она работает по сей день. США, Исландия, Филиппины, Россия, Кения и Тибет – вот лишь несколько из 24 стран, использовавших 8900 мегаватт электричества, выработанного геотермальными источниками в 2005 году. В прямом геотермальном нагреве горячая вода, выходящая на поверхность земли (горячие источники), используется для обогрева домов и других построек. В 2005 году геотермальные источники в 72-х странах сгенерировали более 16000 мегаватт энергии.

Энергия океана.

Приливные электростанции вырабатывают энергиюcпомощью приливных волн залива или устья реки. Специальная плотина делит область прилива на верхний и нижний бассейн. Турбины, находящиеся в плотине, вращаются при перемещении воды между бассейнами во время прилива и отлива. Турбины приводят в движение генератор, который вырабатывает электричество.

Строительство такой электростанции требует значительных затрат, поэтому станция должна вырабатывать достаточно электроэнергии чтобы окупить инвестиции. Это можно осуществить там, где между высоким и низким бассейнами расстояние минимум 5 метров. Меньшее расстояние делает приливную электростанцию экономически невыгодной. Такому критерию удовлетворяют всего около 40 мест на всей планете. Самая известная приливная станция – Ля Ранс, находится она в Бретани (Франция). Другие станции находятся в Новой Шотландии (Канада), России, Китае, Индии и Уэльсе.

Виды альтернативных источников энергии.

К ним можно отнести тепло Земли (геотермальная энергия), энергия Солнца, энергия ветра, тепла морей, морских волн и океанов, а также гидроэнергетика: морские приливы и отливы, биогазовые, теплонасосные установки и другие преобразователи энергии. В данном большом выборе лишь возобновляемые источники энергии, могут представлять реальную альтернативу привычным нам традиционным источникам энергии в будущем и в настоящем.

Солнечная энергия.

Солнце, как известно, является первичным и основным источником энергии для нашей планеты. Солнце - это самый сильный источник энергии.

Общее количество солнечной энергии, попадающей на поверхность земли в почти 7 раз больше мирового потребления ресурсов органического топлива. Если человечеству удастся использовать хотя бы 0,5% от всего поступления солнечной энергии, то этого бы хватило, чтобы восполнить мировую потребность в энергии на несколько тысячелетий.

Преобразование солнечной энергии в электрическую имеет массу достоинств. Прежде всего это 100% надежность - Солнце от нас никуда не денется по прогнозам ученых еще несколько миллионов лет. Также это чистый и соответственно безопасный для здоровья источник энергии.

Конечно данный вид энергии невозможно применять в регионах, в которых в следствие климатических особенностей бывает мало или почти не бывает солнечных дней (хотя современные солнечные батареи обладают свойством накапливать энергию).

Энергия ветра.

Энергия ветра на земле неисчерпаема. Возникновение ветра происходит благодаря неравномерному распределению атмосферного давления. Из-за того, что атмосферное давление постоянно меняется, меняется и направление, и скорость ветра. Как показала практика и опыт многих стран, использование энергии ветра крайне выгодно, потому, что стоимость ветра равна нулю - это во-первых, а во-вторых для ее получения не требуются другие источники энергии кроме самого ветра. На сегодняшний день ветроэнергетика получила огромное распространение, особенно в странах с ограниченными природными ресурсами. Что привело их к развитию альтернативных источников энергии. Большое количество примеров использования данной отрасли энергетики можно наблюдать в Европе. Отрасль, занимающаяся преобразованием энергии ветра (кинетической энергии) в электрический ток, называется ветроэнергетика. Наиболее популярным на сегодняшний день является применение ветрогенераторов. Они широко применяются как в крупных масштабах, это огромные электростанции, так и в малых, для частного пользования.

Возможности возобновляемых источников энергии в Казахстане.

Сегодня использование ВИЭ стало важным и обязательным направлением развития энергетики будущего. И Казахстан в этом плане обладает всеми необходимыми ресурсами. А с учетом дефицита электроэнергии в стране, особенно в южных регионах, более широкое применение альтернативных источников приобретает особое значение. Неэффективность централизации электроснабжения в условиях огромной территории Казахстана, занимающей 2,7 млн кв. км, и низкой плотности населения (5,5 чел/кв. км) приводит к существенным потерям энергии при ее транспортировке. Поэтому использование ВИЭ позволит снизить затраты на обеспечение электроэнергией отдаленных населенных пунктов, значительно сэкономить на строительстве новых линий электропередачи.

В долгосрочной же перспективе наибольший потенциал имеет ветроэнергетика. На территории 50 тыс. кв. км, что составляет 2% площади Казахстана, среднегодовая скорость ветра превышает 7 м/с. Возможностей только этих территорий достаточно для выработки 1 трлн кВт.ч в год, что во много раз перекрывает потребности республики в электроэнергии. Суммарный годовой энергетический потенциал ветра в Казахстане оценивается на уровне 1,8 трлн кВт.ч, причем его плотность в ряде мест составляет 10 МВт на кв. км.

В частности, значительным ресурсом обладают районы Северного, Центрального, Западного и Юго-Восточного Казахстана, особенно Джунгарские ворота и Шелекский коридор, где среднегодовая скорость ветра составляет 7-9 м/с и 5-9 м/с соответственно, а также Астана, форт Шевченко и Аркалык. Их возможности с точки зрения использования в генерации электроэнергии воздушных потоков можно назвать уникальными.

В нынешнем году будут введены ветроэлектростанции в Восточно-Казахстанской и Северо-Казахстанской областях, в следующем году энергия ветра будет использоваться двумя станциями в пригороде Ерементау (Акмолинская область). В Алматинской области в период с 2014 по 2018 год появятся три ветроэлектростанции, две из которых – в Шелекском коридоре, а еще одна – в знаменитых Джунгарских воротах.

Заключение

Альтернативная энергия - это энергия, получаемая из возобновляемых, неисчерпаемых источников энергии - ветра, солнца, биомассы, внутреннего тепла земли. Для получения альтернативной энергии используют специальные установки: ветрогенераторы, солнечные батареи, солнечные коллекторы, биогазовые реакторы и другие установки.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно