- •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
3.4.3. Аккумулирование энергии путем производства водорода
Водород является универсальным энергоносителем, идеальным топливом с высокой теплотой сгорания и безвредным продуктом горения – водяным паром.2 Водород может быть получен прямым электролизом воды электрическим током.
Водород может являться как средством буферизации и накопления энергии, позволяющим осуществлять регулировку работы электростанций традиционного типа и электростанций на основе ВИЭ, так и потенциальным топливом для автотранспорта.
Водород выбран как наиболее распространенный элемент на земле, обладающий рядом принципиальных преимуществ:
наиболее высокая энергоемкость - 143 МДж/кг (для условного углеводородного топлива - 29,3 МДж/кг);
практически неограниченные запасы сырья;
экологическая безопасность.
Фундаментальными технико-экономическими проблемами перехода к водородной экономике являются:
- разработка и внедрение эффективных технологий получения дешевого водорода в больших количествах;
- разработка и внедрение экономичных и безопасных систем водородных топливных элементов (ТЭ) и систем хранения водорода;
- обеспечение доступности водорода как энергоносителя во всех регионах и для всех секторов экономики: транспорта, производства электроэнергии и промышленности.
В последнее время разработано несколько новых технологий хранения водорода. Электрохимическое окисление водорода открывает наиболее революционную область его применения, поскольку оно дает возможность создавать автономные источники электроэнергии с КПД от 40 до 80 %, основанные на топливных элементах.
Топливный элемент - электрохимическая ячейка, в которой происходит процесс окисления водорода с кислородом в присутствии катализатора с получением электроэнергии.1
Работы по водородной энергетике во многих странах относятся к приоритетным направлениям развития науки и техники и находят все большую финансовую поддержку со стороны как государственных структур, так и частного капитала. Выполняется ряд международных программ и проектов. В рамках «Соглашения о внедрении водорода» Международного энергетического агентства выполняется комплекс разработок новых методов получения водорода за счет возобновляемых энергоресурсов. На правительственном уровне многих стран принимаются решения об ускоренном развитии водородной энергетики и технологии. В этой связи характерно недавнее решение США о включении водородной энергетики в число национальных приоритетов США.
В формировании нового международного рынка водородных технологий и энергоносителей участвуют крупнейшие нефтяные компании (Бритиш Петролеум, Шелл, создавая с этой целью дочернюю компанию Шелл-водород, Эксон, Тексако и др.), автомобилестроительные (Форд, Даймлер-Крайслер, БМВ, Дженерал Моторс, Тойота, Рено, Митсубиси и др.), электротехнические и энергетические (Вестингауз, Сименс, Стюарт Энерджи Систем, Баллард и др.), химические (Дюпон и др.) и многие другие, в том числе много мелких инновационных компаний в США, Канаде, Германии, странах ЕС, Японии.1
По «водородной» инициативе США, Евросоюз, Япония намечают перейти к сценарию водородной энергетики. Предполагается, что водород обеспечит 10% конечного потребления энергии. В настоящее время в Европе уже действует 1500 км водородных трубопроводных систем. Самый длинный трубопровод протяженностью 400 км проложен между Францией и Бельгией. Водород может передаваться по существующим газопроводам при условии их доработки.2