- •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
3.4.4. Аккумулирование энергии путем производства метана
Немецкие ученые из Центра солнечной энергии и водородных исследований в Штутгарте (ФРГ) разработали технологию, в которой излишки электроэнергии, выработанные солнечными или ветроэлектростанциями, преобразуются в метан. Запуск основанной на данной технологии промышленной станции мощностью в десятки мегаватт запланирован на 2012 г.
Система использует генерируемые с помощью солнечных панелей и ветроэнергетических установок (ВЭУ) излишки энергии для производства водорода. В дальнейшем полученный водород, соединяясь с подаваемым в систему углекислым газом, образует метан, который уже можно хранить и использовать для получения энергии в любое время. По оценкам ученых, эффективность подобного преобразования выше 60%.
В отличие от других способов хранения энергии для метана уже существует вся необходимая инфраструктура — это распределенная система хранения и транспортировки газа.1
3.4.5. Электрические аккумуляторы
Ожидается, что более половины конечного потребления энергии будет обеспечивать электроэнергия. В связи с этим, альтернативой водороду служит концепция электрического мира, которая также широко разрабатывается в разных странах. На качественно новых аккумуляторах эта энергия будет замещать прямое сжигание топлива, снизит его потребление до 47%, прежде всего на транспорте и в распределенной энергетике, а при освоении сверхпроводимости принципиально облегчит к тому же использование возобновляемой энергии, особенно солнечной и приливной. Это — одна из важнейших развилок инноваций в энергетике. От того, кто выиграет эту гонку идей и технологий эффективного аккумулирования электроэнергии, сильно зависит востребованность других направлений НТП и вообще конфигурация энергетики будущего.2
Разработки в сфере электрических аккумуляторов движутся в следующих направлениях: увеличение скорости заряда, увеличение удельной емкости, повышение мощности и ресурса аккумуляторов.
Приведем примеры трех разработок:
1. в части увеличения скорости заряда: быстро заряжаемые литий-ионные аккумуляторы. Как утверждают сотрудники Массачусетсского технологического института в статье, опубликованной в журнале «Nature», им удалось разработать материал, позволяющий заряжать за 10—20с литий-ионные аккумуляторы. Такие аккумуляторы славятся большой емкостью, однако прежде на их зарядку уходило несколько часов. Ожидается, что в продажу новые аккумуляторы поступят через два-три года.1
2. в части увеличения емкости: литиево-воздушные аккумуляторы. В отличие от привычных литиево-ионных аккумуляторов, литиево-воздушные аккумуляторы используют для работы кислород из окружающего воздуха, что позволяет повысить их удельную емкость почти на порядок. Такая батарея может запасать свыше 11кВт/кг.2
3. в части повышения мощности и ресурса: новый химический аккумулятор на основе расплавленных элементов разработки профессора Дональда Сэдовея и его коллег из Массачусетского технологического института. Эти батареи способны отдавать и принимать в 10 раз более сильный ток, чем все известные типы химических аккумуляторов и способны выдержать огромное число циклов зарядки и разрядки.3
Кроме совершенствования самих аккумуляторов существуют и системные решения, позволяющие распределять электроэнергию между множеством аккумуляторов. Так, например, идея запасать энергию непостоянного ветра, вырабатываемую на ветроустановках ЕС, в аккумуляторах автомобилей на всем пространстве ЕС.4