Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии

В последнее десятилетие бурно развиваются отрасли возобновляемой (нетрадиционной) энергетики.

Возобновляемая энергетика – это область хозяйства, науки и техники, включающая производство, передачу, преобразование, накопление и потребление электрической, тепловой и механической энергии: Солнца, ветра, тепла Земли, биомассы, рек, морей и океанов, низкопотенциального тепла, а также новых альтернативных экологически чистых видов топлива.

Возобновляемые источники энергии – это источники на постоянно существующих в окружающей среде потоках энергии. К ним относятся солнечное излучение, энергия ветра, притяжение Солнца, Земли и Луны, тепловая энергия глубин Земли, химических реакций и радиоактивного распада в недрах Земли, ядерные реакции, химические реакции различных веществ.

Невозообновляемые источники энергии – это природные запасы веществ и материалов, которые используются для производства энергии. Это нефть, уголь, газ и ядерное топливо. Учёные считают, что мировых разведанных запасов нефти и газа хватит на 55 и 66 лет, а угля на 300 лет. Рис. 1.1 поясняет смысл данных определений [1]. Запасы невозобновляемых источников энергии ограничены.

На территории России сосредоточено 45 % мировых запасов природного газа, 13 % - нефти, 23 % - угля, 14 % - урана. Эти природные богатства могли бы обеспечить потребности в энергии России продолжительное время. Однако более 70 % территории России требуют автономного энергоснабжения и на этой территории проживают около 15 миллионов человек.

Рис 1.1. Схемы процессов использования возобновляемой и невозобновляемой энергии.

А, Б, В – неиспользуемый поток возобновляемой энергии

Г, Д, Е - используемый поток возобновляемой энергии

Кроме того, экологическая безопасность требует сокращения производств, выбрасывающих в атмосферу большое количество углекислого газа. Другим немаловажным фактором является сбережение нефти и газа для получения из них широкого спектра материалов химического производства. Эти соображения заставляют задуматься и шире использовать возобновляемые источники энергии. Однако для каждого конкретного региона эффективно использовать возобновляемые источники энергии можно только на основе научно разработанных принципов использования этой энергии.

Прежде, чем развивать энергетику на возобновляемых источниках, необходимо точно определить их мощность.

Кроме того, необходимо рассчитать временные и качественные характеристики возобновляемых источников энергии. Периодичность солнечного излучения, ветра, приливов должны учитываться при проектировании энергоснабжения.

Рис. 1.2. Возобновляемые источники энергии Земли и их использование. Числа обозначают мощность источника в тераваттах (10¹²Вт)

Качество тепловой энергии на тепловых электростанциях около 30%, ветровой энергии – 30 %, гидроэнергии – 60 %, волновой и приливной – 75 %. Невозможно определить универсальный способ развития энергетики на возобновляемых источниках ни в мировом масштабе, ни в каждой конкретной стране. Необходимо учитывать географические и природные особенности каждого региона.

Экономический потенциал возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на территории России, выраженный в тоннах условного топлива (т.у.т.) составляет: энергия Солнца – 12,5 млн., энергия ветра – 10 млн., тепло Земли – 115 млн., энергия биомассы – 35 млн., энергия малых рек – 65 млн., энергия низкопотенциальных источников тепла – 31,5 млн., всего – 270 млн. т.у.т. Эти источники по объему составляют 30% от объема потребления топливно-энергетических ресурсов в России, составляющих 916 млн. т.у.т. в год [2].

В России и за рубежом имеются обширные районы, где по экономическим и социальным условиям целесообразно приоритетное развитие возобновляемой энергетики. Это районы с интенсивным солнечным облучением, пустыни, береговая территория морей и океанов.

Динамика использования ВИЭ характеризуется следующими данными: