Лекция 5: Первичные источники энергии (06.10)

Солнечная константа – количество солнечного электромагнитного излучения (солнечной радиации) на единицу площади, измеренной на внешней поверхности земной атмосферы. 1367 Вт/м²

Общий потенциал солнечной энергии в РБ оценивается , а технически возможных – , т.е. КПД преобразования = 12%.

Потребление энергии в РБ составляет порядка 400 млн ТУТ/год.

Гидроэнергетические ресурсы в РБ.

Потенциальная мощность всех возможных к использованию водотоков в РБ составляет 850 МВт, технически доступная – 520 МВт, а экономически целесообразная – 250 МВт.

В настоящее время мощность всех ГЭС в РБ составляет 16,1 МВт. До 2015-го года планируется ввод в эксплуатацию 4-х ГЭС, суммарной мощностью около 103 МВт (2 на р. Западная Двина – 62 МВт, и 2 на р. Нёман).

Ежегодный прирост биотоплива оценивается в 25 млн. м³ или 6.6 млн ТУТ.

Биогаз

До 2015го года планируется ввод установок на биогазе общей мощностью 39 МВт = 29 тыс. ТУТ. К концу 2020го года планируется 504 млн. м³ в год.

Ветроэнергетический потенциал

На территории РБ выявлено 1840 площадок для размещения ветроустановок, мощностью 1600 МВт. На 1е января 2010 имеется 12 установок общей мощностью 1.34 МВт.

К 2015му планируется: Витебская – 110 МВт, Гродненская – 100 МВт, Минская – 160 МВт, Могилёвская – 50 МВт.

Энергия подземных источников – 16 ТВт.

Энергия, связанная с активностью Луны – 3 ТВт.

Технические возможности использования возобновляемых источников энергии

Около 17,245 ТВт энергии в год.

Из них:

• энергия ветра – 3 ТВт в год

• солнечная энергия малой мощности – 2.2 ТВт в год

• геотермальная энергия – 2 ТВт в год

• энергия тепла океанов – 1 ТВт в год

• энергия приливов – 0,045 ТВт в год

• биомасса – 6 ТВт в год

• энергия воды

  • химическая – 0,14 ТВт в год

  • механическая – 2,86 ТВт в год

Лекция 6: Альтернативные источники энергии (13.10)

Энергия воды

Способы использования энергетического потенциала воды.

2 способа механического использования:

• течение рек

  • энергия потоков

  • энергия перепадов уровня (напоров)

• механическая энергия океанов

  • течения

  • волны

  • приливы и отливы

На ГЭС используется потенциальная энергия водяных потоков. Первый источник – Солнце, которое испаряет воду. ГЭС обычно строят на реках, сооружая платины и водохранилища.

2 подтипа ГЭС: регулируемые (водохранилища, платинные) и свободно поточные.

Свободно поточные ГЭС строятся на многоводных равнинных реках с малыми напорами, не имеют возможности накапливания воды, тем самым не имея возможности регулирования мощности; также с ними строят водохранилища.

Часто встречаемые крупные ГЭС:

• свободно поточные без водохранилища

  • большие строительные затраты

  • нет возможности регулирования мощностью (зависит от внешних факторов, например от поры года)

• регулируемые с большим водохранилищем

  • применение водохранилища даёт возможность регулирования мощности ежедневно и еженедельно

  • могут обеспечить защиту от наводнений

• регулируемая с малым водохранилищем

  • кратковременное регулирование мощностью

• каскадные

  • применение нескольких водохранилищ с возможностью индивидуальной регуляции и опустошения водоёмов позволяет оптимально использовать и регулировать мощность

• гидроаккумулирующие станции

  • работают только в часы пик

  • способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию и пускать её в ход в моменты пиковой нагрузки

Типы турбин, используемых в гидроэнергетике

Турбина Пелтона (ковшовая турбина)

• активная гидравлическая турбина, используемая при очень больших напорах

• применяется при напорах более 300 метров и при расходах воды до 100 м³ в секунду

Турбина Френсиса (радиально-осевая)

• реактивная турбина

• применяется при напорах до 600 м, и при расходах воды до 150 м³ в секунду

• самый высокий КПД

Турбина Каплана (поворотно-лопастная)

• реактивная турбина

• применяется при напорах до 50 м, и при расходах воды до 150 м³ в секунду

• самая лучшая рабочая характеристика

Разновидности малой гидроэнергетики

По мощности делятся на:

• микроэнергетика (до 70 КВт*ч)

• макроэнергетика (до 100)

• малая энергетика (до 5 МВт)

По уклону воды:

• русловые

• деривационные

  • устанавливают в тех местах, где уклон на реке высок

• низконапорные (2-20 м)

• средненапорные (до 150 м)

• высоконапорные (от 150 м)

Достоинства ГЭС:

• использование возобновляемой энергии

• очень дешёвая электроэнергия

• работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу

• малые эксплуатационные затраты по сравнению с традиционными электростанциями не используют природных ресурсов

• имеют больших КПД, чем традиционные электростанции

• предотвращают паводки

Недостатки:

• затопление пахотных полей

• стоимость строительства в 2 – 3 раза выше, чем для традиционных электростанций

• опасность использования на горных реках

• создание водозаборов может нарушить экусистему

Энергия волн

Волновые электростанции, использующие потенциальную и кинетическую энергию волн, переносимых на поверхности океанов.

Волновая энергия может быть использована для:

• получения электроэнергии

• опреснения воды

• перекачки воды в резервуары

Имеет большую энергию по сравнению с энергией приливов и отливов.

Энергия морских течений

Можно превращать в механическую и электрическую энергию путём применения турбин, по аналогии с ветряными электростанциями.

Достоинство – низкая себестоимость вырабатываемой энергии; недостаток – высокая стоимость строительства.