
- •Возобновляемые источники энергии
- •Глава 16 посвящена очень важным для новой энергетики вопросам аккумулирования и передачи выработанной энергии.
- •Основы использования возобновляемых источников энергии
- •Введение
- •Основные понятия и определения
- •Энергии
- •Истощаемых источниках энергии
- •Научные принципы использования возобновляемых источнников энергии
- •Технические проблемы использования возобновляемых источников энергии
- •Энергии
- •Социально-экономические последствия развития энергетики на возобновляемых источниках энергии
- •Основы механики жидкости 2.1. Введение
- •Закон сохранения энергии, уравнение Бернулии
- •Закон сохранения количества движения
- •Вязкость
- •Турбулентность
- •Трение при течении в трубах
- •Глава 3.
- •Теплоперенос
- •Введение
- •Метод тепловой цепи и терминология
- •Теплопроводность
- •Конвективный теплообмен
- •Радиационный теплоперенос
- •Свойства прозрачных веществ
- •Теплоперенос посредством теплоносителя
- •Смешанный теплоперенос и его тепловая цепь
- •Глава 4 солнечное излучение 4.1. Введение
- •Космическое солнечное излучение
- •Составляющие излучения
- •Геометрия Земли и Солнца
- •Расположение приемника относительно Солнца
- •Влияние земной атмосферы
- •Оценки солнечной энергии
- •Расчет теплового баланса, общие замечания
- •Открытые нагреватели
- •Закрытые нагреватели
- •Системы с изолированным накопителем
- •Селективные поверхности
- •Вакуумированные приемники
- •Воздух)
- •Другие применения солнечной энергии
- •Введение
- •Подогреватели воздуха
- •Зерносушилки
- •Солнечные отопительные системы
- •Охлаждение воздуха
- •Опреснение воды
- •Солнечные пруды
- •Концентраторы солнечной энергии
- •Солнечные системы для получения электроэнергии
- •Глава 7
- •Фотоэлектрическая генерация
- •Введение
- •Кремниевый р—я-переход
- •Поглощение фотонов
- •Потребляемая солнечная энергия
- •Фотоэлектрические свойства цепи и нагрузки
- •Ограничения эффективности солнечных элементов
- •Конструкции солнечных элементов
- •2 При повышении температуры ширина запрещенной зоны уменьшается в таблице приведены данные для температуры окружающего воздуха
- •7.9. Фотоэмиссиоиные и термоэмиссионные системы
- •Глава 8
- •Гидроэнергетика
- •Введение
- •Основные принципы использования энергии воды
- •Оценка гидроресурсов для небольших станций
- •Активные гидротурбины
- •Реактивные гидротурбины
- •Гидроэлектростанции
- •Гидравлический таран
- •Пользуясь атласом, оцените гидроэнергетический потенциал страны или определенного района, действуя в такой последовательности.
- •Падающий на лопасти турбины Пельтона поток и отраженный образуют угол в в системе координат, связанной с лопастью. Скорость ut — тангенциаль
- •Ветроэнергетика
- •Введение
- •Классификация ветроустановок
- •Основы теории ветроэнергетических установок
- •Режимы работы ветроколеса
- •Метод линий тока
- •Характеристики ветра
- •Использование ветроколесом энергии ветра
- •Производство электроэнергии с помощью ветроэнергетических установок
- •Энергия; 6 — дорогая электроэнергия
- •Производство механической работы
- •Перспективы использования вэу
- •Фотосинтез
- •Введение
- •Трофический уровень фотосинтеза
- •Фотосинтез на уровне растений
- •Клетки губчатой ткани
- •"Замыкающая клетка устьица
- •Термодинамический анализ
- •Фотофизика
- •Фотосинтез на молекулярном уровне
- •Мембраны
- •Искусственный фотосинтез
- •Глава 11
- •Биотопливо
- •Введение
- •Классификация биотоплива
- •Сжигание биотоплива для получения тепла
- •Пиролиз (сухая перегонка)
- •Другие термохимические процессы
- •Газгольдер
- •Агрохимические способы получения топлива
- •Фермер, имеющий 50 свиней, предполагает использовать их навоз для получения биогаза в качестве топлира своего автомобиля.
- •Глава 12 энергия волн 12.1. Введение
- •Волновое движение
- •Энергия и мощность волны
- •Описание реальных волн
- •Устройства для преобразования энергии волн
- •Глава 13 энергия приливов 13.1. Введение
- •Причины возникновения приливов
- •Масштабы не соблюдены
- •Усиление приливов
- •Мощность приливных течений
- •Мощность приливного подъема воды
- •Угасающие приливы
- •Перспективные районы строительства приливных электростанций
- •Глава 14 преобразование тепловой энергии океана 14.1. Введение
- •Теплообменники
- •Требования к насосным агрегатам
- •Другие практические соображения
- •Глава 15 геотермальная энергия
- •Введение
- •Геофизика
- •Анализ свойств сухих горных пород и естественных водоносных пластов
- •Использование геотермальных ресурсов
- •Аккумулирование и передача энергии на расстояние 16.1. Значение процессов аккумулирования и передачи энергии
- •Биологическое аккумулирование
- •Химическое аккумулирование
- •Аккумулирование тепла
- •Аккумулирование электроэнергии: свинцово-кислотные батареи
- •1 Моль рь 207 г
- •Моль рьОг 239 г
- •Моля h2so4 196 г
- •Топливные элементы
- •Механическое аккумулирование
- •Передача энергии
- •Список рекомендуемой литературы
- •Оглавление
- •Глава 8. Гидроэнергетика 176
- •Глава 9. Ветроэнергетика 195
- •Глава 10. Фотосинтез 243
- •Глава 11. Биотопливо 266
- •Глава 12. Энергия волн 297
- •Глава 13. Энергия приливов 318
- •Глава 14. Преобразование тепловой энергии океана 336
- •Глава 15. Геотермальная энергия 348
- •Глава 16. Аккумулирование и передача энергии на расстояние 360
- •Твайделл Джон, Уэйр Антони Возобновляемые источники энергии
Г
лава 1
Цель
этой главы — дать представление о всем
спектре возобновляемых источников
энергии, которые можно использовать в
современном народном хозяйстве.
Рассмотрены такие источники энергии,
как ветер, вода, солнечное излучение,
органические вещества и др. Хотя мощность
энергетических установок, работающих
на возобновляемой энергии, колеблется
от сотен ватт до мегаватт, в любом
случае, анализируя возможность
использования таких установок,
следует ответить на три основных
вопроса.
Чему
равны энергоресурсы потенциальных
источников возобновляемой энергии?
Для
каких целей можно использовать
производимую энергию?
Чему
равна стоимость этой энергии по
сравнению с энергией от других
источников?
Ответу
на первые два вопроса посвящены по
существу все главы этой книги. Последний
вопрос — важнейший для потребителей
энергии и в конечном счете является
решающим при практическом использовании
возобновляемых энергоресурсов. Очень
важно осознать, что экономически
оправданная эксплуатация возобновляемых
источников энергии возможна при
выполнении двух условий.
Четко
поняты и использованы принципиальные
преимущества таких источников
энергии.
Максимально
эффективен весь процесс преобразования
возобновляемой энергии в энергоустановках
благодаря,минимизации потерь и
максимизации экономических и социальных
показателей.
Когда
эти условия выполнены, можно проводить
сравнительные стоимостные расчеты
применительно к конкретной установке
и делать экономические оценки.
Невыполнение первого условия
юОсновы использования возобновляемых источников энергии
Введение
приводит,
как правило, к технически несовершенным
решениям и как следствие — к низким
экономическим показателям. Отчасти
это связано с теми большими различиями
в методах решения задач, которые
используются в энергетике на
возобновляемых ресурсах, с одной
стороны, и в традиционной тепловой и
атомной энергетике, с другой.
Потребность
в освоении и развитии энергетики на
возобновляемых ресурсах становится
все более очевидной при возрастающем
спросе на топливо, особенно на нефть,
росте населения и требований к уровню
жизни, особенно в развивающихся странах.
Рассмотрим
простейшую модель, описывающую
потребности общества в энергии для
хозяйственных и бытовых целей:
R=EN. (1.1)
Здесь
R
— годовая потребность в энергии
некоторого коллектива из N
человек; Е
— средние затраты энергии на одного
человека в год, связанные с производством
питания, промышленной продукции и
т. д. Уровень жизни, зависящий, очевидно,
от £, но .очень сложным образом, можно
приближенно оценивать значением
национального дохода на душу населения
S* связанного с Е
соотношением
S
= fE.
Коэффициент
f
— нелинейная функция многих параметров.
Его можно рассматривать как эффективность
использования энергии для производства
жизненных благ, поэтому желательно,
чтобы он был максимально большим.
Очевидно, чго любые непроизводительные
расходы энергии уменьшают этот
коэффициент. Подставляя Е
из (1.2) и (1.1), получаем
R
= SN/f
Население
Земного шара в настоящее время составляет
более
млрд.
человек и возрастает примерно на 2—3%
в год. Во многих странах острота
проблемы роста населения несколько
снижена высокой детской смертностью
и низкой продолжительностью жизни.
Среднее на душу населения потребление
мощности составляет примерно 0,8
кВт, но национальные различия в уровне
потребляемой энергии очень велики —
от 10 кВт в США и 4 кВт в странах Европы
до 0,1 кВт в Центральной Африке. Средние
темпы роста национального дохода в
странах современного мира равны 2—5%
в год. При таких темпах роста ежегодное
потребление энергии с учетом роста
населения, как следует из (1.3), должно
возрастать (при постоянном значении
коэффициента /) на 4—8%. Такой прирост
производства энергии трудно обеспе
11 (1.2). (1.3)