Электроснабжение / Lektsia_5_SB

№5 Возобновляемые источники энергии

В 1968 г. в Кислой губе на побережье Баренцева моря появилась

экспериментальная Кислогубская ПЭС мощностью 0,4 МВт.

Макет Кислогубской ПЭС

Кислогубская ПЭС (1968 год)

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

ПЭС является научной базой ОАО "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений". Из-за финансовых трудностей была законсервирована в середине 90-х годов и не эксплуатировалась, но в июне 2003 г. руководством Мурманской области и РАО "ЕЭС России" было принято

потребляемой энергии.

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

В качестве перспектив развития приливной энергетики в России следует отметить проекты Мезенской ПЭС на Белом море (19200 МВт), Тугурской ПЭС на Охотском море (7980 МВт). Колоссальные мощности проектируемых ПЭС, обусловленные природными условиями, требуют большое число (по нескольку сотен) гидроагрегатов на каждой станции, длительные сроки строительства, огромные капиталовложения как непосредственно в строительство ПЭС, так и в мероприятия по их адаптации в рамках энергосистемы).

В свое время в бывшем СССР широкое распространение получили малые ГЭС, которые затем были законсервированы или списаны. Сейчас есть предпосылки возврата к малым ГЭС на новой основе, за счет производства современных гидроагрегатов мощностью от 10 до 5860 кВт. В настоящее время действуют около 50 микроГЭС мощностью от 1,5 до 50 кВт.

В России в настоящее время работают несколько комплексов с биогазовыми установками, среди них: в Подмосковье - птицефабрика "Новомосковская", животноводческая ферма "Поярково" агрофирмы "Искра" Солнечногорского района Московской области, Сергачевская птицефабрика в

"Энергосбережение в АПК" на 2001-2006 годы, в разных областях, было запланировано строительство 126 биогазовых установок.

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Гидроэнергетические ресурсы России

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Наиболее быстрыми темпами в мире в последние годы развиваются технологии практического использования фотоэлектрических преобразователей энергии, средний ежегодный прирост которых

составляет порядка 60%.

Высокими темпами внедряются и другие технологии использования ВИЭ:

ветроустановки – 28%, производство биотоплив – 25%,

солнечные нагревательные установки – 17%, геотермальное теплоснабжение – 13%, малые и микро-ГЭС – 8%.

В то время как традиционные отрасли энергетики развиваются темпом 2÷4% в год, в том числе «большая» гидроэнергетика 2%, атомная энергетика

1,6%

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Солнечная энергетика - непосредственное использование солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.

Энергия Солнца использовалась человеком с древних времен. Так, своеобразным примером может служить применение Архимедом фокусирующих металлических зеркал в сражении против римлян в 214 году до н. э. в Сиракузах.

Отраженные лучи солнца концентрировались на корпусах и снастях судов, вызывая их загорание, что вынудило римский флот к бегству.

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

В конце ХIХ столетия появляется ряд интересных изобретений: солнечный двигатель с воздушным циклом, солнечная опреснительная установка. Сформулированы предпосылки к использованию солнечной энергии для отопления жилых помещений.

С начала ХХ столетия с появлением все более совершенных двигателей внутреннего сгорания интерес к использованию солнечной энергии упал. В 1958 г. на третьем советском искусственном спутнике Земли впервые в мире были установлены солнечные батареи, что положило начало применению фотоэлементов для непосредственного преобразования солнечной энергии в электрическую.

Ежегодно с солнечной радиацией на Землю поступает около 5·1024 Дж энергии. Солнечное излучение проходит путь от Солнца до Земли 1,5·108 км за восемь минут. Начальная интенсивность излучения настолько велика, что на пределах земной атмосферы плотность потока энергии его составляет 1360 Вт/м2. Эту величину называют иногда солнечной постоянной. Однако вследствие различных взаимодействий в атмосфере до Земли доходит лишь часть этой энергии. Кроме того, интенсивность солнечного излучения в любой точке земного шара зависит от времени суток, сезона и географического положения.

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Возможные потери энергии солнечного излучения при прохождении атмосферы Земли

а- отражение от поверхности Земли; б - отражение в пределах атмосферы;

в– рассеяние в пределах атмосферы; г - рассеяние у поверхности Земли;

д - излучение, достигающее поверхности Земли

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Достоинства солнечной энергетики

- Общедоступность и неисчерпаемость источника -Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует

вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

Типы солнечных электростанций

Все солнечные электростанции (СЭС) подразделяют на несколько типов:

СЭС башенного типа

СЭС тарельчатого типа

СЭС, использующие фотобатареи

СЭС, использующие параболические концентраторы

Комбинированные СЭС

Аэростатные солнечные электростанции

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

СЭС башенного типа

Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 100 метров (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой. Этот резервуар покрыт чёрным цветом для поглощения теплового излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая пар на турбогенератор, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты. Гелиостат - зеркало площадью в несколько квадратных метров, закреплённое на опоре и подключённое к общей системе позиционирования. То есть, в зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Основная и самая трудоемкая задача - это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар. В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700 градусов. Такие температурные параметры используются на большинстве традиционных тепловых электростанций, поэтому для получения энергии используются стандартные турбины. Фактически на станциях такого типа можно получить сравнительно большой КПД (около 20 %) и высокие мощности.

Астахов С.М.