Альтернативні джерела енергії

37

Міністерство освіти і науки України

Одеський державний екологічний університет

Кафедра прикладної екології

Факультет екологічний

КУРСОВА РОБОТА

на тему: „Альтернативні джерела енергії”

Виконав студент групи Е - 26

Чернєв М.І.

Керівник Фролова Н.М.

Одеса 2007

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ВІТРОВА ЕНЕРГІЯ

1.1 Зберігання вітрової енергії

1.2 Будівництво вітроелектростанцій в Україні

1.3 Перспективи і умови розвитку вітроенергетики в Криму

2. ЕНЕРГІЯ СВІТОВОГО ОКЕАНУ

2.1 Теплова енергія океану

2.2 Енергія приливів і відливів

2.3 Енергія морських течій

2.4 Енергія біомаси

2.5 Внутрішня Енергія Молекул Води

3. ЕНЕРГІЯ СОНЦЯ

3.1 Концентрування сонячного світла

3.2 Перетворювачі сонячної енергії

4. ГИДРОЕНЕРГЕТИКА

4.1 Мала гідроенергетика

5. ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГІЯ

6. ЕНЕРГІЯ БІОМАСИ

7. ВОДНЕВА ЕНЕРГІЯ

7.1 Керований термоядерний синтез

7.2 Сучасні і перспективні методи виробництва водню

7.3 Використовування водню

7.4 «Водневий» автомобіль

ВИСНОВКИ

ЛІТЕРАТУРА

ВСТУП

Зараз, як ніколи гостро встало питання, про те, яким буде майбутнє планети в енергетичному плані. Науково-технічний прогрес неможливий без розвитку енергетики, електрифікації. Для підвищення продуктивності праці головне значення має механізація і автоматизація виробничих процесів, заміна людської праці машинним. Але переважна більшість технічних засобів механізації і автоматизації має електричну основу. Особливо широке застосування електрична енергія одержала для роботи електричних моторів. Потужність електричних машин різна: від часток вата до величезних величин, що перевищують мільйон кіловат .

Людству електроенергія потрібна, причому потреби в ній збільшуються з кожним роком. Разом з тим запаси традиційних природних палив вичерпані. Вичерпні також і запаси ядерного палива - урану і торія, з якого можна одержувати в реакторах-розмножувачах плутоній. Тому важливо на сьогоднішній день знайти вигідні джерела електроенергії, причому вигідні не тільки з погляду дешевизни палива, але і з погляду простоти конструкцій, експлуатації, дешевизни матеріалів, необхідних для споруди станції та екологічно чистої енергії.

В даний час на виробництво тепла і електроенергії витрачається щорічно кількість тепла, еквівалентна приблизно 1000 трлн. баррелів нафти, спалювання яких сильно забруднює навколишнє природне середовище.

Навколишнє середовище наповнене енергією, яка може бути використана для здійснення роботи різного характеру. Найбільш перспективними видами енергії є енергія вітру, енергія світового океану, енергія сонця, гідроенергетика, геотермальна енергія, енергія біомаси, воднева енергія. Ці види енергії є досить перспективними, але витрати на їх будівництво високозатратні і в найближчій перспективі не може бути рекомендована для упровадження у великих об'ємах через високу питому вартість енергетичних установок, низький коефіцієнт використовування встановленої потужності установок.

1. ВІТРОВА ЕНЕРГІЯ

Ми живемо на дні повітряного океану, в світі вітрів. Люди давно це зрозуміли, вони постійно відчували на собі дію вітру, хоча довгий час не могли пояснити багато явищ. Спостереженням за вітрами займалися ще в Стародавній Греції. Вже в III в. до н.е. було відомо, що вітер приносить ту або іншу погоду.

Величезна енергія рухомих повітряних мас. Запаси енергії вітру більш ніж в сто разів перевищують запаси гідроенергії всіх річок планети. Постійно і всюди на землі дмуть вітри - від легкого вітерцю, до могутніх ураганів, що приносять незліченні руйнування. Завжди неспокійний повітряний океан, на дні якого ми живемо. Вітри, що дують на просторах нашої країни, могли б легко задовольнити всі її потреби в електроенергії. Кліматичні умови дозволяють розвивати вітроенергетику на величезній території.

За оцінками різних авторів, загальний вітроенергетичний потенціал Землі рівний 1200 ТВт, проте можливості використовування цього виду енергії в різних районах Землі неоднакові. Середньорічна швидкість вітру на висоті 20-30 м над поверхнею Землі повинна бути достатньо великою, щоб потужність повітряного потоку, що проходить через належним чином орієнтований вертикальний перетин, досягала значення для перетворення.

Енергія, що міститься в потоці рухомого повітря, пропорційна кубу швидкості вітру. Проте не вся енергія повітряного потоку може бути використана навіть за допомогою ідеального пристрою. Теоретично коефіцієнт корисної дії енергії повітряного потоку може бути рівний 59,3 %. На практиці, згідно опублікованим даним, максимальний ККД енергії вітру в реальному вітроагрегаті рівний приблизно 50 %, проте і цей показник досягається не при всіх швидкостях, а тільки при оптимальній швидкості, передбаченій проектом. Крім того, частина енергії повітряного потоку втрачається при перетворенні механічної енергії в електричну, яке здійснюється з ККД звичайно 75-95 %. Враховуючи всі ці чинники, питома електрична потужність, видавана реальним вітроенергетичним агрегатом складає 30-40 % потужності повітряного потоку за умови, що цей агрегат працює стійко в діапазоні швидкостей, передбачених проектом. Проте іноді вітер має швидкість, що виходить за межі розрахункових швидкостей. Швидкість вітру буває настільки низькою, що вітроагрегат зовсім не може працювати, або настільки високої, що вітроагрегат необхідно зупинити і вжити заходи по його захисту від руйнування. Якщо швидкість вітру перевищує номінальну робочу швидкість, частина отриманої механічної енергії вітру не використовується, з тим щоб не перевищувати номінальної електричної потужності генератора. Враховуючи ці чинники, питоме вироблення електричної енергії протягом року складає 15-30% енергії вітру, або навіть менше, залежно від місцеположення і параметрів вітроагрегата [3].

Прагнення освоїти виробництво вітроенергетичних машин привело до появи на світ безлічі таких агрегатів. Деякі з них досягають десятків метрів у висоту, і, як вважають, з часом вони могли б утворити справжню електричну мережу. Малі вітроенергетичні агрегати призначені для постачання електроенергією окремих будинків.

Принцип дії всіх вітродвигунів один: під натиском вітру обертається вітрове колесо з лопатями, передаючи момент, що крутить , через систему передач валу генератора, що виробляє електроенергію. Чим більше діаметр вітрового колеса, тим більший повітряний потік воно захоплює і тим більше енергії виробляє агрегат.

За типами вітрові двигуни поділяють на дві групи (мал. 1):

1).вітродвигуни з горизонтальною віссю обертання (крильчаті) (2-5);

2).вітродвигуни з вертикальною віссю обертання (карусельні: лопатеві (1) і ортогональні (6).

Мал. 1. Типи вітродвигунів

Коефіцієнт використовування енергії вітру у крильчастих вітродвигунів набагато вище ніж у карусельних. В той же час, у карусельних - набагато більше момент обертання. Він максимальний для карусельних лопатевих агрегатів при нульовій відносній швидкості вітру.

У невеликих масштабах вітроенергетичні станції знайшли застосування декілька десятиліть тому. Найкрупніша з них потужністю 1250 кВт давала струм в мережу електропостачання американського штату Вермонт безперервно з 1941 по 1945 р.

Сьогодні вітроенергетичні агрегати надійно забезпечують струмом нафтовиків; вони успішно працюють в труднодоступних районах, на дальніх островах, в Арктиці, на тисячах сільськогосподарських ферм, де немає поблизу крупних населених пунктів і електростанцій загального користування.

Широкому застосуванню вітроенергетичних агрегатів в звичних умовах поки перешкоджає їх висока собівартість.

Крім того, кінці лопатей крупної установки рухаючись з великою швидкістю створюють шум. Проте головна перешкода на шляху використовуванні енергії вітру все ж таки економічна - потужність агрегату залишається невеликою і частка витрат на його експлуатацію виявляється значною[6].

1.1 Зберігання вітрової енергії

При використовуванні вітру виникає серйозна проблема: надлишок енергії в легковажну погоду і недолік її в періоди безвітря. Як же накопичувати і зберегти енергію вітру?

Простий спосіб полягає у тому, що вітряне колесо рухає насос, який накачує воду в розташований вище резервуар, а потім вода, стікаючи з нього, приводить в дію водяну турбіну і генератор постійного або змінного струму. Існують і інші способи і проекти: від звичних, хоча і малопотужних акумуляторних батарей до розкручування гігантських маховиків або нагнітання стислого повітря в підземні печери і аж до виробництва водню як паливо. Особливо перспективним представляється останній спосіб. Електричний струм від вітроагрегату розкладає воду на кисень і водень. Водень можна зберігати в зрідженому вигляді і спалювати на теплових електростанцій у міру потреби [5].

1.2 Будівництво вітроелектростанцій в Україні

Сучасна вітроенергетика є однією з найрозвиненіших і перспективніших галузей альтернативної енергетики. В даний час, в умовах енергетичної кризи на Україні, вітроенергетика займає одне з провідних місць.

В Україні узятий курс на прискорений розвиток виробництва вітроенергетичних установок і будівництво вітроелектростанцій загальною потужністю 500 МВт і більш, для чого у вітроенергетику прямують великі державні інвестиції.

Необхідно також відзначити, що сумарна потужність вітроелектростанцій, що розташовується, в Україні в 500 МВт дасть надбавку середньорічної потужності лише в 800-100 МВт, що для країни складає досить малу величину.

Існуючі наміри держави по упровадженню вітроенергетики в Україні базуються в основному на застосуванні ліцензійної вітроенергетичні установки моделі «USW 56-100» і вітроенергетичні установки вітчизняної розробки типа «АВЕ-250С».

В Україні не проведені серйозні дослідження по впливу крупних вітроелектростанцій на навколишнє природне середовище в зоні їх дії. Ці питання вимагають додаткових досліджень і узгодженні з природоохоронними організаціями, та і відповідні закони відсутні.

В Україні розроблена і виробляється вітрові енергетичні установки типа «АВЕ-250С» потужністю 200 кВт. До теперішнього часу партія цих установок проходить тестування і експлуатацію. Розробляється подібна установка потужністю 500 кВт.

Вітрові енергетичні установки типа «АВЕ-250С» можуть працювати як в паралельно з енергосистемою, так і автономно [8].

1.3 Перспективи і умови розвитку вітроенергетики в Криму

Територія Автономної Республіки Крим володіє достатньо великим вітровим потенціалом на Україні і розглядається як найперспективніший район для будівництва установок по його використовуванню і виробленню додаткової електроенергії.

Аналіз вітроенергетичних ресурсів Криму показує, що середньорічні значення швидкості вітру на території півострова коливаються в межах від 3 до 5 м/с, причому максимальна вірогідність при швидкості 3,5 м/с.

Розвиток вітроенергетики в Криму обумовлений наступними причинами:

Страницы: 1, 2, 3, 4