- •Московский государственный институт международных отношений (университет) мид россии
- •«Роль энергосбережения и альтернативных источников энергии в решении глобальных проблем современной энергетики» дипломная работа
- •Москва 2012
- •Глава I. Роль энергетики в мировом хозяйстве
- •1.1. Источники энергии и их виды
- •1.2. Основные задачи энергетики
- •1.3. Взаимосвязь энергетики и уровня развития страны
- •1.6. Потребность современного мира в энергии, современное состояние и перспективы развития
- •Глава II. Проблемы традиционной энергетики
- •2.1. Геополитические противоречия и проблемы обеспечения энергетической безопасности
- •2.2. Доступ к энергосистемам
- •2.3. Исчерпаемость ископаемого углеводородного топлива
- •2.4. Проблемы большой гидроэнергетики
- •2.4.1. Экологический ущерб от больших гэс
- •2.4.2. Проблемы безопасности гэс
- •2.5. Проблемы развития атомной энергетики
- •2.6. Глобальные экологические проблемы традиционной энергетики
- •2.6.1. Негативные факторы воздействия энергетики на экологию
- •2.6.2. Влияние энергетики на изменения климата планеты
- •2.6.3. Негативные стороны глобального потепления, повышения уровня co2 в атмосфере и загрязнения окружающей среды
- •Глава III. Поиск путей решения проблем, связанных с энергетикой
- •3.1. Важность проблем энергетики для мирового сообщества
- •3.1.1. Принцип устойчивого развития
- •3.1.2. Задачи энергетики, стоящие перед мировым сообществом
- •3.1.3 Обсуждение проблем энергетики на уровне международных организаций
- •3.2 Решение проблем энергетики путем энергосбережения и повышения энергоэффективности
- •3.2.1. Энергоэффективность электростанций
- •3.2.1.1. Комбинированное производство электроэнергии и тепла
- •3.2.1.2. Новые виды энергоустановок с высоким кпд.
- •3.2.2. Теплосбережение
- •3.2.2.1. Теплосбережение при строительстве и эксплуатации зданий
- •3.2.2.2. Теплосбережение и вторичные энергоресурсы на промышленных объектах.
- •3.2.3. Энергосбережение при передаче электроэнергии
- •3.2.4. Снижение пиковых нагрузок на энергосистему
- •3.2.5. Энергосберегающие электродвигатели
- •3.2.6. Энергосбережение при освещении
- •3.2.7. Энергоэффективность транспортных средств
- •3.3. Решение проблемы энергетики путем использования альтернативных источников энергии
- •3.3.1. Новые ископаемые виды топлива
- •3.3.1.1. Горючие сланцы, сланцевый газ и битумные породы
- •3.3.1.2. Метаногидраты
- •3.3.1.3. Получение синтетических топлив из угля
- •3.3.2. Возобновляемые источники энергии
- •График 4. Соотношение стоимостей энергии из возобновляемых ресурсов2
- •3.3.2.1. Малые гидроэлектростанции
- •3.3.2.2. Солнечная энергия
- •3.3.2.3. Ветровая энергия
- •3.3.2.4. Энергия моря
- •3.3.2.5. Геотермальные источники энергии
- •3.3.2.6. Биотопливо
- •3.3.2.7 Тепловые насосы
- •3.3.3. Получение энергии при сжигании бытовых отходов
- •3.3.4. Комбинированные источники энергии
- •3.3.5. Перспективный источник энергии – термоядерный синтез
- •3.4. Решение проблем энергетики путем аккумулирования энергии
- •3.4.1. Гидроаккумулирующие электростанции
- •3.4.2. Тепловой аккумулятор
- •3.4.3. Аккумулирование энергии путем производства водорода
- •3.4.4. Аккумулирование энергии путем производства метана
- •3.4.5. Электрические аккумуляторы
- •3.4.6. Аккумуляция энергии в холодильниках
- •3.4.7. Подземное энергохранилище сжатого воздуха
- •3.4.8. Оперативное сохранение энергии в маховиках
- •3.5. Решение проблемы энергоснабжения путем децентрализации
- •3.6. Стимулирование энергосбережения и развития возобновляемых источников энергии
- •Глава IV. Энергоэффективность и альтернативные источники энергии в России
- •4.1. Особенности и проблемы российской энергосистемы
- •4.2. Задачи, стоящие перед российской энергетикой
- •4.3. Основные направления решения задач энергетики в России
- •4.4. Энергосбережение в России
- •4.4.1. Потенциал энергосбережения
- •4.4.2. Причины недостаточного внимания к вопросам энергосбережения в России
- •4.4.3. Необходимость передачи электроэнергии на большие расстояния
- •4.4.4. Теплосбережение в России
- •4.4.5. Излишняя централизация теплоснабжения
- •4.4.6. Энергосбережение на тепловых электростанциях
- •4.5. Перспективы применения альтернативных источников энергии в России
- •4.5.1. Перспективы развития энергетики на основе биотоплива
- •4.5.2. Перспективы развития ветровой энергетики
- •4.5.3. Перспективы развития малой гидроэнергетики
- •4.5.4. Перспективы развития солнечной энергетики
- •4.5.5. Перспективы развития геотермальной энергетики
- •4.5.6. Перспективы развития приливной энергетики
- •4.5.7. Перспективы внедрения теплонасосных станций для целей теплоснабжения
3.3.2.6. Биотопливо
Фотосинтез зеленых растений позволяет аккумулировать энергию, получаемую от солнечных лучей, в органическом веществе, которое синтезируется из углекислого газа, воды и некоторых «биогенных» элементов почвы. Ежегодно на Земле фотосинтез образует около 120 млрд. т сухого органического вещества, что энергетически эквивалентно 40 млрд. т нефти (более чем в 10 раз превышает мировой уровень ее потребления). Химическая энергия, запасенная растениями, может использоваться в качестве современных возобновляемых источников электро- и тепловой энергии.1
Исходным сырьем для получения энергии является биомасса, которой являются: энергетическая растительность, остатки убранного урожая, отходы лесного хозяйства, отходы деревообрабатывающих предприятий, органические побочные продукты и отходы.
По сравнению с другими источниками энергии биомассу отличает такое преимущество, как возможность длительного хранения.
Лидерами по производству биотоплива являются Бразилия, США и ЕС. Согласно отчету МЭА производство биотоплива растет быстрыми темпами. По оценкам экспертов МЭА, развитие мирового производства биотоплива может до 2035 г. получить государственную поддержку объемом 100 млрд долл. (большую часть собираются вложить ЕС и США).2
Жидкие биотоплива
К основным жидким биотопливам, получаемым по современным технологиям, относятся:
биодизельное топливо;
биоэтанол первого поколения из пищевого сырья;
биобутанол первого поколения из пищевого сырья;
биоэтанол второго поколения из целлюлозного сырья;
жидкое пиролизное биотопливо (бионефть).3
Наиболее широко применяется биоэтанол:
в качестве самостоятельного топлива для автотранспортных средств;
в форме добавки к бензинам (смесевое топливо);
для производства присадки к бензину ЭТБЭ (этил-трет-бутиловый эфир).
Плотность энергии этанола составляет 2/3 от плотности энергии бензина.
Бразилии принадлежит наибольшая доля в мировом объеме производства биоэтанола, которая составляет 33,7%. Бразилия экспортирует биоэтанол в США и страны ЕС.
Бразилия – уникальная страна, которой удается удовлетворять почти 50% внутреннего спроса на топливо за счет биоэтанола. Две трети автотранспорта страны способно ездить на биоэтаноле. В 2010 году в Бразилии была запущена первая крупная ТЭЦ, способная работать на биоэтаноле.
Во многих странах осуществляется государственная поддержка производства биоэтанола: гарантированные закупки, ссуды под низкие проценты, фиксированные цены, налоговые льготы, обязательная норма биоэтанола в бензине преференции при покупке биотоплива, гранты по направлениям биоэтанол и биодизель.1
Биогаз
Биогаз – общее название горючей газовой смеси, получаемой при разложении органичнеских субстанций в результате анаэробного микробиологического процесса (метанового брожения).
Биогаз на 2/3 состоит из метана, его энергетическая ценность (удельная теплота сгорания) составляет 60-70% энергетической ценности природного газа.
Преимущества биогазовой энергетики:
1. повсеместная доступность сырья – отходы агропромышленного комплекса, пищевой и лесной промышленности;
2. гибкость сбыта и использования энергии получение одновременно нескольких видов энергоресурсов – газа, моторного топлива, тепла, электроэнергии;
3. коэффициент использования газа на когенерационных установках превышает показатели крупных ТЭЦ; КПД составляет 92%;
4. надежность и долговечность: срок гарантированной надежной работы биогазовых установок составляет 40 лет;
5. автономность энергоснабжения: биогазовые установки могут быть размещены в любом районе без сетевой инфраструктуры;
6. биогазовые проекты решают проблему утилизации отходов.
Сроки окупаемости биогазовых установок составляют 3-5.
В настоящее время европейский рынок биогазовых установок оценивается в 2 млрд. долларов, по прогнозам он должен вырасти до 25 млрд. к 2020 году. Использование электроэнергии и тепла из биогаза, в Европе сосредоточено, в основном в Австрии, Финляндии, Германии, Дании и Великобритании. С точки зрения интенсивности применения биогаза лидирует Дания: данный вид топлива обеспечивает почти 20% энергопотребления страны. В Германии на настоящий момент насчитывается более 9000 установок анаэробного сбраживания. В перспективе 10-20% используемого в стране природного газа может быть заменено биогазом.
В Финляндии, Швеции и Австрии, которые поощряют использование энергии биомассы на государственном уровне, доля энергии биомассы достигает 15-20% от всей потребляемой энергии.1