1.1.1. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии

Естественные (природные) источники, из которых энергия черпается для приготовления ее в нужных видах для различных технологических процессов, называются энергетическими ресурсами.

Различают следующие виды основных энергетических ресурсов:

а) химическая энергия топлива;

б) атомная энергия;

в) водная энергия (то есть гидравлическая);

г) энергия излучения солнца;

д) энергия ветра.

Большое развитие во всем мире получают атомные электростанции (АЭС). На 1985 год в мире успешно работало около 280 АЭС, еще 230 АЭС находились на стадии строительства. Доля электроэнергии, производимой на АЭС, в восемнадцати странах мира превышает 20 %, в восьми – 40 % и в трех (Франция, Бельгия, Литва) – 50 %.

Гидравлические электростанции (ГЭС), используют энергию падения водных потоков. Гидроэнергетика играет важную роль в структуре производства электроэнергии в мире (18,8 %) и в большинстве регионов. К числу ведущих стран по выработке электроэнергии ГЭС относятся: Китай – 1260, Россия – 850, Бразилия – 806, Канада – 536 ТВт ч. ГЭС по сравнению с ТЭС имеет преимущество – вода – материальный носитель энергии – не расходуется подобно органическому топливу, а возобновляется. Но дальнейшее развитие ГЭС ограничено, так как в ряде районов мира и у нас в России водные ресурсы почти полностью использованы. В то же время сохраняется интерес к некоторым уникальным гидроэнергетическим проектам, таким, как ГЭС «Три ущелья» в Китае, на р. Инга в Центральной Америке, на р. Амазонка и ее притоках в Бразилии. ГЭС «Три ущелья» в 2003 г. уже пустила первый агрегат. Другие уникальные гидроэнергетические проекты находятся в стадии обсуждения. В России и странах СНГ 16 крупных ГЭС мощностью 1000 МВт и более, в том числе в России  Красноярская, Братская, Саяно – Шушенская, Усть – Илимская ГЭС; в США – 12 ГЭС.

Электроэнергия на базе нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) до последнего времени производилась в ограниченных масштабах. Доля НВИЭ в структуре мирового производства на начало 1999 г. составляла 1,5 %. Основной причиной было отсутствие технических решений, имеющих достаточно высокую экономическую эффективность. В последние годы использование НВИЭ для производства электроэнергии получило развитие. Западноевропейские страны планируют увеличить производство электроэнергии на базе НВИЭ к 2010 г. в среднем более чем на 10 %, особенно за счет использования энергии ветра. В настоящее время суммарная установленная мощность работающих в мире ветроэнергетических установок

(ВЭУ) составляет ~ 10 ГВт. Из введенных в 1998 г. 2,1 ГВт ВЭУ 75 % приходилось на западноевропейские страны (Германия, Дания, Великобритания, Нидерланды, Швеция, Испания).

Самая мощная ветровая энергетическая станция находится в Калифорнии. При скорости ветра 40 км/ч ее мощность достигает 3000 кВт. Самая большая ветряная турбина в мире работает в Северной Каролине близ города Буна. При ветре, дующем со скоростью 25 миль в час, она вырабатывает 2000 кВт электрической энергии, это в 10 раз больше, чем вырабатываемая энергия самой крупной ветряной мельницы. Лопасти устройства имеют в диаметре 200 футов, а установлены они на башне высотой 140 футов. По данным института, спроектировавшего турбину, энергии ее достаточно для обеспечения 500 средних жилищ.

Такое же местное значение имеют электростанции, использующие энергию солнечного излучения – солнечные электростанции (Крымская СЭ N_э = 5 МВт); приливов и отливов океанской воды – приливные электростанции (ПЭС) (Кислогубская ПЭС); гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), которые потребляют электрическую энергию в периоды малых нагрузок (ночью) и производят ее в периоды максимальных нагрузок  в часы пик; геотермальные электростанции, которые потребляют энергию подземных термальных вод – (Гео ТЭС) (Паужетская Гео ТЭС N_э = 2,5 МВт). Ежегодный прирост мощности на базе НВИЭ при условии ввода вновь проектируемых Гео ТЭС в первой декаде XXI века может превысить 10 ГВт.

Наибольшая часть электрической энергии, потребляемой в нашей стране, получается за счет сжигания топлив, добываемых из недр земли ­– уголь, газ, мазут (продукт переработки нефти). При их сжигании химическая энергия топлив превращается в тепловую.

Электростанции, преобразующие получающуюся при сжигании топлива тепловую энергию в механическую, а эту последнюю в электрическую, называются тепловыми электрическими станциями (ТЭС).

Отдельная отрасль энергетики, которая занимается использованием топлив для получения тепловой энергии при их сжигании и преобразованием ее в механическую как для прямого использования, так и для дальнейшего преобразования в электрическую, называется теплоэнергетикой.

Перспективные изменения условий развития электроэнергетики России приведут к изменениям технологической структуры генерирующих мощностей (см. табл. 2).

Таблица 2. Основные показатели развития электроэнергетики