Подготовила студентка 2 курса группы У Ананьева Юлия

Направления альтернативной энергетики. -ветроэнергетика -солнечная энергетика -энергия приливов -энергия волн океана -геотермальная энергетика -водородная энергетика -биотопливо -мини и микро-гэс Альтернативная энергетика совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии района.энергии традиционныеэкологии

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.энергетикикинетической энергииветрогенераторветряная мельницапарус

Фундамент Силовой шкаф, включающий силовые контакторы и цепи управления Башня Лестница Поворотный механизм Гондола Электрический генератор Система слежения за направлением и скоростью ветра (анемометр)анемометр Тормозная система Трансмиссия Лопасти Система изменения угла атаки лопастиугла атаки Колпак ротора

ветродвигатели с горизонтальной осью вращения (2...5) ветродвигатели с вертикальной осью вращения (карусельные: лопастные (1) и ортогональные (6)) Типы крыльчатых ветродвигателей отличаются только количеством лопастей

Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Мощность высотных потоков ветра (на высотах 7-14 км) примерно в раз выше, чем у приземных. Эти потоки обладают постоянством, почти не меняясь в течение года. Возможно использование потоков, расположенных даже над густонаселёнными территориями (например городами), без ущерба для хозяйственной деятельности.высотных потоков ветра Правительством Канады установлена цель к 2015 году производить 10 % электроэнергии из энергии ветра.Канады2015 году Германия планирует к 2020 году производить 19,6 % электроэнергии из возобновляемых источников энергии, в основном из ветра. [27] Германия2020 году [27] В 2008 году Европейским Союзом установлена цель: к 2010 году установить ветрогенераторов на 40 тыс. МВт, а к 2020 году 180 тыс. МВт. Согласно планам Евросоюза общее количество электрической энергии, которые выработают ветряные электростанции, составит 494,7 Тв- ч. [28][27].2010 годуветрогенераторов [28][27] Индия к 2012 году увеличит свои ветряные мощности в 2 раза в сравнении с 2008 годом. К 2012 году будет построено новых ветряных электростанций на 6 тысяч МВт. [31] Индия2012 году2008 годом 2012 году [31] Новая Зеландия планирует производить из энергии ветра 20 % электроэнергии. Новая Зеландия Япония планирует к году увеличить мощности своих ветряных электростанций до 3000 МВт. [32]2011 году [32] Венесуэла за 5 лет с 2010 года планирует построить ветряных электростанций на 1500 МВт. [33]. [33] Международное Энергетическое Агентство International Energy Agency (IEA) прогнозирует, что к 2030 году спрос на ветрогенерацию составит 4800 гигаватт.2030 году Франция планирует к 2020 году построить ветряных электростанций на МВт, из них МВт офшорных [34]. [34]

направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии [1] и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов [2]. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.нетрадиционнойэнергетики солнечногоэнергиивозобновляемый источник энергии [1] [2]распределённого Карта солнечного излучения.

Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.электроэнергиифотоэлементов Преобразование солнечной энергии в электричество с помощью тепловых машин: паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны; паровые машины двигатель Стирлинга и т. д. двигатель Стирлинга 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). гелиотермальная энергетикатепла Термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор). Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно- поглощающим покрытием). Преимущество запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.

Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.электроэнергиифотоэлементов Преобразование солнечной энергии в электричество с помощью тепловых машин: паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны; паровые машины двигатель Стирлинга и т. д. двигатель Стирлинга 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). гелиотермальная энергетикатепла Термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор). Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием). Преимущество запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.

Типы фотоэлектрических элементов: Монокристаллические кремниевые Поликристаллические кремниевые Тонкоплёночные В 2005 году на тонкоплёночные фотоэлементы приходилось 6 % рынка. В 2006 году тонкоплёночные фотоэлементы занимали 7 % долю рынка. В 2007 году доля тонкоплёночных технологий увеличилась до 8 %. В 2009 году доля тонкоплёночных фотоэлементов выросла до 16,8 %2005 году2006 году2007 году

First Solar 1100,0 МВт First Solar Suntech 704,0 МВт Suntech Sharp 595,0 МВт Sharp Q-Cells 586,0 МВт Q-Cells Yingli 525,3 МВт Yingli JA Solar 520,0 МВт JA Solar Kyocera 400,0 МВт Kyocera Trina Solar 399,0 МВт Trina Solar SunPower 397,0 МВт SunPower Gintech 368,0 МВт Gintech

Сгенерированная на основе солнечного излучения энергия сможет к 2050 году обеспечить % потребностей человечества в электричестве и сократит выбросы углекислоты. Как полагают эксперты Международного энергетического агентства (IEA), солнечная энергетика уже через 40 лет при соответствующем уровне распространения передовых технологий будет вырабатывать около 9 тысяч тераватт-часов или % всего необходимого электричества, и это обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 6 млрд тонн ежегодно [7].2050IEA [7]

Энергия волн океана энергия, переносимая волнами на поверхности океана. Может использоваться для совершения полезной работы генерации электроэнергии, опреснения воды и перекачки воды в резервуары. Энергия волн возобновляемый источник энергии.энергияокеанагенерации электроэнергиирезервуарывозобновляемый источник энергии Мощность волнения оценивают в кВт на погонный метр, то есть в кВт/м. По сравнению с ветровой и солнечной энергией энергия волн обладает гораздо большей удельной мощностью. Так, средняя мощность волнения морей и океанов, как правило, превышает 15 кВт/м. При высоте волн в 2 м мощность достигает 80 кВт/м. То есть, при освоении поверхности океанов не может быть нехватки энергии. Конечно, в механическую и электрическую энергию можно использовать только часть мощности волнения, но для воды коэффициент преобразования выше, чем для воздуха до 85 %. Волновая энергия представляет собой сконцентрированную энергию ветра и, в конечном итоге, солнечной энергии. Мощность, полученная от волнения всех океанов планеты, не может быть больше мощности, получаемой от Солнца. Но удельная мощность электрогенераторов, работающих от волн, может быть гораздо большей, чем для других альтернативных источников энергии. Несмотря на схожую природу, энергию волн принято отличать от энергии приливов и океанских течений. Выработка электроэнергии с использованием энергии волн не является распространенной практикой, в настоящее время в этой сфере проводятся только экспериментальные исследования.энергии приливовтечений Представляет интерес и использование энергии волн для движения судов (движители волновые).движители волновые

Энергия морских волн значительно выше энергии приливов. Приливное рассеяние (трение, вызванное Луной) составляет порядка 2,5 ТВт. Энергия волн значительно выше и может быть использована значительно шире, чем приливная. Страны с большой протяженностью побережья и постоянными сильными ветрами, такие как Великобритания и Ирландия, могут генерировать до 5 % требуемой электроэнергии за счет энергии волн. В частности в Великобритании построен волновой генератор Oyster (электрогенератор). Избыток генерируемой энергии (общая проблема всех непостоянных источников энергии) может быть использована для выработки водорода или алюминия.ЛунойТВт ВеликобританияИрландияOyster (электрогенератор)водородаалюминия

Приливная электростанция (ПЭС) особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 13 метров. гидроэлектростанцииприливовЗемли ЛуныСолнца Существует мнение, что работа приливных электростанций тормозит вращение Земли, что может привести к негативным экологическим последствиям. Однако ввиду колоссальной массы Земли влияние приливных электростанций пренебрежимо мало. [1] Кинетическая энергия вращения Земли (~10 29 Дж) настолько велика, что работа приливных станций суммарной мощностью 1000 ГВт будет увеличивать длительность суток лишь на ~10 14 секунды в год, что на 9 порядков меньше естественного приливного торможения (~2×10 5 с в год). [1]ДжГВтсуток Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов). В последнем случае они называются гидроаккумулирующая электростанция.гидроаккумулирующая электростанция

В России c 1968 года действует экспериментальная ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. На 2009 год её мощность составляет 1,7 МВт. На этапе проектирования находится Северная ПЭС мощностью 12 МВт. В советское время были разработаны проекты строительства ПЭС в Мезенской губе (мощность МВт) на Белом море, Пенжинской губе и Тугурском заливе (мощностью 8000 МВт) на Охотском море, в настоящее время статус этих проектов неизвестен, за исключением Мезенской ПЭС, включённой в инвестпроект РАО «ЕЭС». Пенжинская ПЭС могла бы стать самой мощной электростанцией в мире проектная мощность 87 ГВт.России1968экспериментальная ПЭСКислой губеБаренцева моряСеверная ПЭСМезенской губеБелом мореПенжинской губеТугурском заливеОхотском мореМезенской ПЭСРАО «ЕЭС»Пенжинская ПЭС Существуют ПЭС и за рубежом во Франции, Великобритании, Канаде, Китае, Индии, США и других странах. ПЭС «Ля Ранс», построенная в эстуарии р. Ранс (Северная Бретань) имеет самую большую в мире плотину, ее длина составляет 800 м. Плотина также служит мостом, по которому проходит высокоскоростная трасса, соединяющая города Св. Мало и Динард. Мощность станции составляет 240 МВт [2].ФранцииСШАПЭС «Ля Ранс»эстуарии [2] Другие известные станции: Канадская ПЭС Аннаполис и Норвежская ПЭС Хаммерфест.ПЭС АннаполисПЭС Хаммерфест Преимуществами ПЭС является экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Недостатками высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов.энергосистемы

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.энергетикиэлектрическойтепловой энергиигеотермальных станцияхальтернативным источникам энергиивозобновляемые энергетические ресурсы В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температур кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. Более чем такие паротермы распространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие горизонты пород с температурой менее 100 °C распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, потому наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.вулканических температур кипения гейзеровбуренияскважин°C Хозяйственное применение геотермальных источников распространено в Исландии и Новой Зеландии, Италии и Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Японии, Кении.ИсландииНовой ЗеландииИталииФранции ЛитвеМексикеНикарагуаКоста-РикеФилиппинахИндонезии КитаеЯпонииКении

Перспективными источниками перегретых вод обладают множественные вулканические зоны планеты в том числе Камчатка, Курильские, Японские и Филиппинские острова, обширные территории Кордильер и Анд.вулканические зоныКамчаткаКурильские ЯпонскиеФилиппинские островаКордильерАнд Россия На 2006 г. в России разведано 56 месторождений термальных вод с дебитом, превышающим 300 тыс. м³/сутки. На 20 месторождениях ведется промышленная эксплуатация, среди них: Паратунское (Камчатка), Казьминское и Черкесское (Карачаево-Черкесия и Ставропольский край), Кизлярское и Махачкалинское (Дагестан), Мостовское и Вознесенское (Краснодарский край).КамчаткаКарачаево-ЧеркесияСтавропольский крайДагестанКраснодарский край

США Крупнейшим производителем геотермальной электроэнергии являются США, которые в 2005 году произвели около 16 млрд кВт·ч возобновимой электроэнергии. В 2009 году суммарные мощности 77 геотермальных электростанций в США составляли 3086 МВт [4]. До 2013 года планируется строительство более 4400 МВт.2005 году2009 году [4]2013 года Основные промышленные зоны: «гейзеры» в 100 км к северу от Сан-Франциско (1360 МВт установленной мощности), и северная часть Солёного моря в центральной Калифорнии (570 МВт установленной мощности), в Неваде установленная мощность станций достигает 235 МВт.Сан-ФранцискоСолёного моряКалифорнии Неваде Геотермальная электроэнергетика, как один из альтернативных источников энергии в стране, имеет особую правительственную поддержку. Филиппины На 2003 год 1930 МВт электрической мощности установлено на Филиппинских островах, в Филиппинах парогидротермы обеспечивают производство около 27% всей электроэнергии в стране.2003 годФилиппинских островахФилиппинах Мексика Страна на 2003 год находилась на третьем месте по выработке геотермальной энергии в мире, с установленной мощностью электростанций в 953 МВт. На важнейшей геотермальной зоне Серро Прието расположились станции общей мощностью в 750 МВт.Серро Прието Италия В Италии на 2003 год действовали энергоустановки общей мощностью в 790 МВт.Италии Исландия В Исландии действуют пять теплофикационных геотермальных электростанций общей электрической мощностью 570 МВт (2008), которые производят 25 % всей электроэнергии в стране. Израиль Один из крупнейших производителей геотермальной энергии в мире. Сотрудничает по этому вопросу с США. По некоторым данным геотермальная энергия обеспечивает электричеством около 500 тыс. жителей страны.

Водородная энергетика развивающаяся отрасль энергетики, направление выработки и потребления энергии человечеством, основанное на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки и потребления энергии людьми, транспортной инфраструктурой и различными производственными направлениями. Водород выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики). Водородная энергетика относится к нетрадиционным видам энергетики.энергетикиэнергии водородатеплота сгораниякислородеводанетрадиционным видам энергетики

Паровая конверсия природного газа / метанаприродного газаметана В настоящее время данным способом производится примерно половина всего водорода. Водяной пар при температуре °C смешивается с метаном под давлением в присутствии катализатора. Водянойкатализатора Газификация угляугля Старейший способ получения водорода. Уголь нагревают с водяным паром при температуре °C без доступа воздуха. Первый газогенератор был построен в Великобритании в 40-х годах XIX века. США предполагают построить электростанцию по проекту FutureGen, которая будет работать на продуктах газификации угля.воздухаВеликобритании 40-хXIX векаFutureGen Используя атомную энергию Использование атомной энергии для производства водорода возможно в различных процессах: химических, электролиз воды, высокотемпературный электролиз. Водород из биомассы Водород из биомассы получается термохимическим или биохимическим способом. При термохимическом методе биомассу нагревают без доступа кислорода до температуры °C (для отходов древесины), что намного ниже температуры процесса газификации угля. В результате процесса выделяется H 2, CO и CH 4.биомассытермохимическимбиохимическим

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).топливо стеблейсахарного тростникасемянрапса кукурузысоицеллюлозы этанолметанолбиодизельдровабрикетытопливные гранулыщепасолома лузгабиогазводород

Использование энергии небольших водотоков с помощью малых гидроэлектростанций (микро-ГЭС) – одно из наиболее эффективных направлений развития альтернативной энергетики. Малая гидроэнергетика является прекрасной альтернативой централизованному энергоснабжению для удаленных и труднодоступных районов и районов с ограниченной передаточной мощностью ЛЭП. Использование мини-ГЭС позволяет зафиксировать стоимость энергоресурсов на приемлемом для потребителя уровне, решает проблему перебоев электроэнергии.

небольшие реки, ручьи, естественные перепады высот на озерных водосбросах и на оросительных каналах ирригационных систем, технологические водотоки (промышленные и канализационные сбросы), перепады высот питьевых трубопроводов, систем водоподготовки и других трубопроводов, предназначенных для перекачки различных видов жидких продуктов.

На возобновляемые (альтернативные) источники энергии приходится всего около 1 % мировой выработки электроэнергии. Речь идет прежде всего о геотермальных электростанциях (ГеоТЭС), которые вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления. геотермальных электростанциях Исландии Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае. Приливные электростанции ФранцииВеликобританииКанадеРоссииИндииКитае Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах. Солнечные электростанции В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае. Дания получает 25% энергии из ветра. ветроэнергетических установокДанияФРГВеликобританияНидерландыСШАИндииКитае Дания В качестве топлива в Бразилии и других странах все чаще используют этиловый спирт.топливаБразилииэтиловый спирт Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитом в традиционной энергетике. экологическойдефицитом По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП.Европейской комиссии2020 годуЕвросоюза Россия может получать 10% энергии из ветра Россия