Электроснабжение / Lektsia_5_SB
.pdf
№5 Возобновляемые источники энергии
Лекция 5 Возобновляемые источники энергии
К.т.н., доцент кафедры «ОСД» Астахов Сергей Михайлович
Астахов С.М.
№5 Возобновляемые источники энергии
Возобновляемая или регенеративная энергия - энергия из источников,
которые по человеческим масштабам являются неисчерпаемыми. Основной принцип использования возобновляемой энергии заключается в её извлечении из постоянно происходящих в окружающей среде процессов и предоставлении для технического применения. Возобновляемую энергию получают из природных (возобновляемых) ресурсов - таких как солнечный свет, ветер, дождь, приливы и геотермальная теплота - которые являются возобновляемыми (пополняются естественным путем). .
Возобновляемые ресурсы - природные ресурсы, запасы которых или восстанавливаются быстрее, чем используются, или не зависят от того, используются они или нет. Это довольно расплывчатое определение, и часто в понятие «возобновляемые ресурсы» включают не совсем то, что это словосочетание обозначает. Термин был введён в обращение как противопоставление понятию «невозобновляемые ресурсы» (ресурсы, запасы которых могут быть исчерпаны уже в ближайшее время при существующих темпах использования). .
Многие ресурсы, которые относят к возобновляемым, на самом деле не восстанавливаются и когда-нибудь будут исчерпаны. В качестве примера можно привести солнечную энергию. С другой стороны, при достаточном развитии технологии, многие ресурсы, которые традиционно считаются невозобновляемыми, могут быть восстановлены (например, металлы можно использовать повторно).
Астахов С.М.
№5 Возобновляемые источники энергии
Основное преимущество возобновляемых источников энергии -
неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Эти качества и послужили причиной бурного развития возобновляемой энергетики за рубежом. .
На долю возобновляемых источников энергии (ВИЭ), если не учитывать «большую» гидроэнергетику, приходится менее 8% (7,4%), в России этот показатель еще ниже и составляет менее доли 1%. По имеющимся оценкам, технический потенциал ВИЭ в России составляет порядка 4,6 млрд. т.у.т. в год, что превышает современный уровень энергопотребления России, составляющий около 1,2 млрд. т.у.т. в год. Экономический потенциал ВИЭ
определен в 270 млн. т.у.т. в год, что составляет около 25% от годового внутрироссийского потребления. .
Химическая или ядерная энергия топлива переводится в различные виды энергии, и чаще всего через преобразование выделяемого при реакциях тепла тепловыми двигателями. Основной показатель топлива - теплотворная способность (теплота сгорания). Для целей сравнения видов топлива введено понятие условного топлива (теплота сгорания одного килограмма «условного топлива» (у.т.) составляет 29,3 МДж или 7000 ккал - что примерно соответствует каменному углю).
Астахов С.М.
№5 Возобновляемые источники энергии
В настоящее время экономический потенциал ВИЭ существенно увеличился в связи с подорожанием традиционного топлива и удешевлением оборудования возобновляемой энергетики за прошедшие годы. Общую мировую потребность в электроэнергии, полученной за счет использования ВИЭ (по разным источникам) можно обеспечить в объеме порядка 30%. В отдельно взятых промышленно развитых странах это значение уже составляет от 12 до 24%. В Швеции – 24%, во Франции – 15%, в США и Китае – 14%, в Дании и Германии – 12%. В 2007 году государства участники ЕС приняли соглашение, которое предусматривает, что к 2020 году не менее 20%, а к 2040-му - 40% всей потребляемой ими электроэнергии должно производиться с использованием возобновляемых, экологически чистых источников. .
Правительство КНР пересмотрело принятую в 2007 году целевую программу по ускоренному развитию альтернативной энергетики. На новую 10-летнюю программу оно намерено выделить 293 млрд. долларов. Где особая роль отведена солнечной энергетике, а также энергии ветра. Китай поставил цель довести к 2050 году размер производства энергии из альтернативных источников до 40% в общем энергетическом балансе страны. А китайское министерство энергетики приняло новый план, который предусматривает доведение мощности ветряных электростанций к 2020 году до 100 ГВт (примерно 20% всех энергетических мощностей страны на данный момент, «Санься» всего лишь – 5%).
Астахов С.М.
№5 Возобновляемые источники энергии
В нашей стране, до 2009 года не было принято ни одного закона по проблеме возобновляемых источников энергии. И только 16 января 2009 года, премьер-министр России В.В. Путин подписал постановление об основных направлениях государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года. В соответствии с этим документом, доля альтернативной энергетики, или возобновляемых источников энергии, в нашей стране, как предполагалось, должна была составить к 2015 году 2,5%, а к 2020-му – 4,5%. Подписание документа означает, что любой инвестор, вложившийся в строительство таких энергомощностей, будет получать фиксированный возврат средств от государства на каждый киловатт-час, возврат составит 2,5 копейки на 1 кВт·ч. Они будут собираться со всех потребителей на территории страны. По замыслу эта компенсация должна сделать альтернативную энергетику прибыльной. .
В соответствии с резолюцией № 33/148 Генеральной Ассамблеи ООН (1978г.) к возобновляемым источникам энергии относятся: солнечная, ветровая, геотермальная, энергия морских волн, приливов и океана, энергия биомассы, древесины, древесного угля, торфа, тяглового скота, сланцев, битуминозных песчаников и гидроэнергия больших и малых водотоков.
Астахов С.М.
№5 Возобновляемые источники энергии
Если обратиться к [ГОСТ Р 51387-99. Энергосбережение. Нормативно-
методическое обеспечение. Основные положения. – Введ. 2000-07-01. и Закон Российской Федерации «Об энергосбережении» № 28-ФЗ от 3 апреля
1996 г] ВИЭ это: .
- солнечное излучение, энергия ветра, рек, морей и океанов, внутреннего тепла Земли, воды, воздуха; .
- энергия естественного движения водных потоков и существующих в природе градиентов температур; .
- энергия от использования всех видов биомассы, получаемой в качестве
отходов |
растениеводства |
и |
животноводства, |
искусственных |
лесонасаждений и водорослей; |
|
|
. |
|
- энергия от утилизации отходов промышленного производства, твердых бытовых отходов и осадков сточных вод; .
- энергия от прямого сжигания растительной биомассы, термической переработки отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности.
Другими словами ВИЭ – это источники непрерывно возобновляемых в биосфере Земли видов энергии. Возобновляемая энергия не является следствием целенаправленной деятельности человека, и это является её отличительным признаком.
Астахов С.М.
№5 Возобновляемые источники энергии
Классификация ВИЭ
Источники |
Естественное |
|
Вторичная |
|
первичной |
преобразование |
Техническое преобразование |
потребляемая |
|
энергии |
энергии |
энергии |
энергия |
|
|
|
|
|
|
Земля |
Геотермальное тепло |
Геотермальная электростанция |
|
|
|
Земли |
|
|
|
|
Испарение атмосферных |
Гидроэлектростанции |
|
|
|
осадков |
(напорные и |
|
|
|
|
свободнопоточные) |
|
|
|
Движение |
Ветроэнергетические |
|
|
|
атмосферного воздуха |
установки |
|
|
|
Морские течения |
Морские электростанции |
|
|
Солнце |
|
|
|
|
Движение волн |
Волновые электростанции |
Электричество |
||
|
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Электростанции на биомассе |
|
|
|
Фотосинтез |
|
|
|
|
|
Фотоэлектричество |
|
|
|
|
|
|
|
Планеты |
Приливы и отливы |
Приливные электростанции |
|
|
|
|
|
|
Астахов С.М.
№5 Возобновляемые источники энергии
Невозобновляемые источники энергии – это природные запасы веществ и материалов Земли, которые используются человеком для производства энергии. Примером таких источников энергии является ядерное топливо и углеводороды (уголь, нефть, газ). Энергия невозобновляемых источников в отличие от возобновляемых находится в природе в связанном состоянии и высвобождается в результате целенаправленных действий человека.
На Россию приходится 12% мировых запасов нефти, 35% запасов газа, 16% угля и 14% урана. И это при том, что население нашей страны составляет всего 2,4% от численности всего человечества. В связи с этим и сложилось понятие, что в стране богатой углём, газом и нефтью, не может быть стимулов для производства альтернативной энергии. Это была основа государственной энергетической стратегии России. Но в последние годы возрастает интерес к более интенсивному использованию возобновляемых источников энергии, в большей степени на данный курс оказывает сильное влияние тот факт, что свыше 75% территории страны не имеет централизованного энергоснабжения и доставлять туда то же углеводородное топливо становится с каждым годом все дороже. .
Потребление углеводородов по всему миру ежегодно возрастает в среднем на 4%. При сегодняшнем темпе потребления, по различным источникам: нефти хватит на 20÷30 лет, газа на 70÷80 лет, больше всего осталось угля на 170÷180 лет. Астахов С.М.
№5 Возобновляемые источники энергии
ОСНОВНЫЕ ОБЪЕКТЫ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РОССИИ
Кош-Агачская солнечная электростанция (2014)
На карте указаны места расположения наиболее крупных действующих и строящихся объектов возобновляемой энергетики РФ.
Астахов С.М.
№5 Возобновляемые источники энергии
ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА КРЫМА
ВЭС Тарханкутская – 15 МВт (2001)
ВЭС Донузлавская – 10,4 МВт (1993)
ВЭС Сакская – 19 МВт (1996)
СЭС Охотниково – 80 МВт (2011) 
СЭС Митяево – 31,55 МВт (2012)
СЭС Родниковое – 7,5 МВт (2011)
СЭС Николаевка – 69,7 МВт (2013)
СЭС Перово – 105,56 МВт (2011)
ВЭС Судакская – 6,3 МВт (2001)
На карте указаны места расположения наиболее крупных объектов возобновляемой энергетики Крыма
*Симферопольская ТЭЦ – единственный источник генерации Крыма – 68 МВт
Астахов С.М.