1) дефіцитністю традиційних природних невідновлюваних паливно-енергетичних ресурсів, критичним станом власних генеруючих джерел і нестійкою роботою кримської енергосистеми в цілому;

2) високими екологічними вимогами до енерговиробляючих джерел, пов'язаних з розвитком в регіоні індустрії відпочинку і туризму;

3) вдалим географічним положенням Криму і його унікальними природно-кліматичними можливостями;

4) наявністю вільних земельних площ, придатних для розміщення об'єктів вітроенергетики.

Використовування вітрової енергії на території Кримського регіону передбачається по двох основних напрямах:

1) будівництво вітроенергетичних установок і їх комплексів - вітроенергетичних станцій потужністю 100 кВт і вище і робота в паралельному режимі із загальною енергосистемою;

2) будівництво вітроустановок невеликої потужності від 4 кВт і вище для живлення невеликих окремих об'єктів і робота їх в автономному режимі.

Таким чином, до 2010 р., при успішному розвитку Комплексної програми будівництва вітроелектростанцій України, передбачається довести загальну їх потужність в Криму до 480 МВт, що дозволить підвищити надійність енергозбереження Криму і дати економію органічного палива у розмірі 290 тис. т. у. т. в рік [6].

2. ЕНЕРГІЯ СВІТОВОГО ОКЕАНУ

Різке збільшення цін на паливо, труднощі з його одержаному, виснаження паливних ресурсів - всі ці видимі ознаки енергетичної кризи викликали останніми роками в багатьох країнах виник значний інтерес до нових джерел енергії, зокрема до енергії Світового океану.

Енергетичні джерела океану мають різні по потенціалу ресурси. Значні енергетичні можливості містять в собі: енергія хвиль і приливів; енергія хімічних зв'язків газів, живильних речовин, солей і інших мінералів; прихована енергія водню, що знаходиться в молекулах води; енергія течій, спокійно і нескінченно рухомих в різних частинах океану; дивовижна по запасах енергія, яку можна одержувати, використовуючи різницю температур води океану на поверхні і в глибині, і їх можна перетворити в стандартні види палива.

Дослідження дають підставу зробити висновок, що хвилі порівняно з іншими відновлюваними джерелами енергії океану володіють досить хорошими показниками, що дозволить в майбутньому ефективно використовувати їх енергію.

Кожна хвиля , прямуюча до берега, несе з собою величезну енергію (наприклад, хвиля висотою в 3 м несе близько 90 кВт потужності на 1 м побережжя). В даний час є реальні інженерні і технічні можливості для ефективного перетворення хвильової енергії в електричну. Проте надійні хвильові установки поки не розроблені [4].

У перспективі енергію морських хвиль можна залучити в загальний баланс енергетичних ресурсів, що використовуються людиною в господарській діяльності .

2.1 Теплова енергія океану

Відомо, що запаси енергії в Світовому океані колосальні, адже дві третини земної поверхні займають моря і океани. Так, теплова енергія, відповідна перегріву поверхневих вод океану в порівнянні з донними, скажімо, на 20 градусів, має величину близько 1026 Дж. Проте поки що люди уміють використовувати лише нікчемні частки цієї енергії, та і те ціною великих капіталовкладень, так що така енергетика дотепер здавалася малоперспективною.

Останні десятиліття характеризується певними успіхами у використовуванні теплової енергії океану. У серпні 1979 р. поблизу Гавайських островів почала працювати теплоенергетична установка. Пробна експлуатація установки протягом трьох з половиною місяців показала її достатню надійність. Її повна потужність складала в середньому 48,7 кВт, максимальна -53 кВт; 12 кВт установка віддавала в зовнішню мережу на корисне навантаження, точніше - на зарядку акумуляторів. Решта потужності, що виробляється, витрачалася на власні потреби установки. До їх числа входять витрати енергії на роботу трьох насосів, втрати в двох теплообмінниках, турбіні і в генераторі електричної енергії.

Вперше в історії техніки установка змогла віддати в зовнішнє навантаження корисну потужність, одночасно покривши і власні потреби [1].

2.2 Енергія приливів і відливів

Століттями люди роздумували над причиною морських приливів і відливів. Могутнє природне явище - ритмічний рух морських вод викликають сили тяжіння Місяця і Сонця. Оскільки Сонце знаходиться від Землі в 400 разів далі, набагато менша маса Місяця діє на земні води удвічі сильніше, ніж маса Сонця. Тому вирішальну роль виконує прилив, викликаний Місяцем. У морських просторах приливи чергуються з відливами теоретично через 6 ч 12 мін 30с. Якщо Місяць, Сонце і Земля знаходяться на одній прямій, Сонце своїм тяжінням підсилює дію Місяця, і тоді наступає сильний прилив. Коли ж Сонця знаходиться під прямим кутом до відрізка Земля-Місяць, наступає слабкий прилив. Сильний і слабкий приливи чергуються через сім днів.

Проте істинний хід приливу і відливу достатньо складний. На нього впливають особливості руху небесних тіл, характер берегової лінії, глибина води, морські течії і вітер.

Найвищі і сильніші приливні хвилі виникають в дрібних і вузьких затоках або гирлах річок, що впадають в моря і океани. У закритих морях, наприклад Чорному або Середземному, виникають малі приливні хвилі заввишки 50-70 см. Потужність електростанцій в деяких місцях могла б скласти 2-20 МВт.

Перша морська приливна електростанція потужністю 635 кВт була побудована в 1913 р. біля Ліверпуля. У 1935 р. приливну електростанцію почали будувати в США. Американці перегородили частину затоки Пассамакводі на східному побережжі, витратили 7 млн. $., але роботи довелося припинити через незручний для будівництва, дуже глибокого і м'якого морського дна, а також через те, що побудована неподалеку крупна теплова електростанція дала дешевшу енергію.

Аргентинські фахівці пропонували використовувати дуже високу приливну хвилю в Магеллановій протоці, по уряд не затвердило дорогий проект.

З 1967 р. в гирлі річки Ранс у Франції на приливах заввишки до 13 метрів працює ПЕС потужністю 240 тис. кВт з річною віддачею 540 тис. кВт/ч [4].

2.3 Енергія морських течій

Невичерпні запаси кінетичної енергії морських течій, накопичені в океанах і морях, можна перетворювати на механічну і електричну енергію за допомогою турбін, занурених у воду.

Найважливіша і найвідоміша морська течія - Гольфстрім. Його основна частина проходить через Флоридську протоку між півостровом Флорида і Багамськими островами. Ширина течії складає 60 км, глибина до 800 м, а поперечний перетин 28 км2. Енергію Р, яку несе такий потік води із швидкістю 0,9 м/с, можна виразити формулою:

де m маса води (кг), р - щільність води (кг/м3), А-перетин (м2),

v- швидкість (м/с).

Якби ми змогли повністю використовувати цю енергію, вона була б еквівалентна сумарній енергії від 50 крупних електростанцій по 1000 МВт, Але ця цифра чисто теоретична, а практично можна розраховувати на використовування лише близько 10% енергії течії.

В даний час у ряді країн, і в першу чергу в Англії, ведуться інтенсивні роботи по використовуванню енергії морських хвиль. Британські острови мають дуже довгу берегову лінію, в багатьох місцях море залишається бурхливим протягом довгого часу. За оцінками учених, за рахунок енергії морських хвиль з англійських територіальних водах можна було б одержати потужність до 120 ГВт, що удвічі перевищує потужність всіх електростанцій, що належать Британському Центральному електроенергетичному управлінню [6].

2.4 Енергія біомаси

У океані існує чудове середовище для підтримки життя, до складу якого входять живильні речовини, солі і інші мінерали. У цьому середовищі розчинений у воді кисень живить всіх морських тварин від найменших до найбільших, від амеби до акули. Розчинений вуглекислий газ так само підтримує життя всіх морських рослин від одноклітинних діатомових водоростей досягаючих 60-90 метрів бурих водоростей. Морському біологу потрібно зробити лише крок вперед, щоб перейти від сприйняття океану як природної системи підтримки життя до спроби почати на науковій основі витягувати з цієї системи енергію. При підтримці військово-морського флоту США у середині 70-х років група фахівців у області дослідження океану, морських інженерів і водолазів створила першу в світі океанську енергетичну ферму на глибині 12 метрів під залитою сонцем гладінню Тихого океану поблизу міста Сан- Клемент. Ферма була невелика, по суті своїй, все це було лише експериментом. На фермі вирощувалися гігантські каліфорнійські бурі водорості. На думку директора проекту доктора Говарда А. Уїлкокса, співробітника центру дослідження морських і океанських систем в Сан-Дієго (Каліфорнія), "до 50 % енергії цих водоростей може бути перетворене в паливо - в природний газ метан(С2Н6). Океанські ферми майбутнього, що вирощують бурі водорості на площі приблизно 40000 га, зможуть давати енергію, якої вистачить, щоб повністю задовольнити потреби американського міста з населенням в 50 000 чоловік" [1].

2.5 Внутрішня Енергія Молекул Води

Звичайно, доступ до запасів електроенергії надає прекрасні можливості, але електроенергія не піднімає в небо літаки, не рухатиме легкові і вантажні автомобілі і автобуси, не поведе кораблі через моря. Проте літаки і легкові автомобілі, автобуси і вантажівки можуть приводитися в рух газом, який можна витягувати з води. Цей газ - водень, і він може використовуватися як пальне. Водень - один з найпоширеніших елементів у Всесвіті. У океані він міститься в кожній краплі води. Витягнутий з води водень можна спалювати як паливо і використовувати не тільки для того, щоб приводити в рух різні транспортні засоби, але і для отримання електроенергії. Все більше число хіміків і інженерів з ентузіазмом відноситься до "водневої енергетики" майбутнього, оскільки одержаний водень достатньо зручно зберігати: у вигляді стислого газу в танкерах або в зрідженому вигляді в криогенних контейнерах. Його можна зберігати і в твердому вигляді після з'єднання з магнієм для утворення металевих гідридів. Після цього їх можна легко транспортувати і використовувати в міру необхідності.

У 60-ті роки фахівцям з НАСА вдалося так успішно здійснити процес електролізу води і так ефективно збирати водень, що вивільняється, що одержуваний таким чином водень використовувався під час польотів за програмою "Аполлон" [7].

3. ЕНЕРГІЯ СОНЦЯ

Після енергетичної кризи 1973 р. урядами країн і приватними компаніями були вжиті заходи по пошуку нових видів енергетичних ресурсів для отримання електроенергії. Таким джерелом в першу чергу стала сонячна енергія.

Сьогодні для перетворення сонячного випромінювання в електричну енергію ми маємо в своєму розпорядженні дві можливості: використовувати сонячну енергію як джерело тепла для вироблення електроенергії традиційними способами, або ж безпосередньо перетворювати сонячну енергію в електричний струм в сонячних елементах.

Оскільки енергія сонячного випромінювання розподілена за великою площею, будь-яка установка для прямого використовування сонячної енергії повинна мати збираючий пристрій з достатньою поверхнею.

Потенційні можливості енергетики, заснованої на використовуванні безпосередньо сонячного випромінювання, надзвичайно великі. Відзначимо, що використовування всього лише 0.0125 % кількості енергії Сонця могло б забезпечити всі сьогоднішні потреби світової енергетики, а використовування 0.5 % - повністю покрити потреби на перспективу. На жаль, навряд коли-небудь ці величезні потенційні ресурси вдасться реалізувати у великих масштабах.

Однією з найсерйозніших перешкод такій реалізації є низька інтенсивність сонячного випромінювання. Навіть за якнайкращих атмосферних умов густина потоку сонячного випромінювання складає не більш 250 Вт/м2. Щоб колектори сонячного випромінювання "збирали" за рік енергію, необхідну для задоволення всіх потреб людства потрібно розмістити їх на території 130 000 км2.Необхідність використовувати колектори величезних розмірів, крім того, спричиняє за собою значні матеріальні витрати.

Існують різні чинники, що обмежують потужність сонячної енергетики. Поки що електрична енергія, народжена сонячним промінням, обходиться набагато дорожче, ніж одержувана традиційними способами. Учені сподіваються, що експерименти, які вони проведуть на дослідних установках і станціях, допоможуть розв'язати не тільки технічні, але і економічні проблеми [2].

3.1 Концентрування сонячного світла

Сфокусувати сонячне проміння можна за допомогою увігнутого дзеркала. Воно є основною частиною гелиоконцентратора, приладу, в якому паралельне сонячне проміння збирається за допомогою увігнутого дзеркала. Якщо у фокус дзеркала помістити трубу з водою, то вона нагріється. Такий принцип дії сонячних перетворювачів прямої дії.

Найефективніше їх можна використовувати в південних широтах, але і в середній смузі вони знаходять застосування. Дзеркала в установках використовуються або традиційні - скляні, або з полірованого алюмінію. Найефективніші концентратори сонячного випромінювання (мал. 2) мають форму:

Мал. 2. Форми концентраторів сонячної енергії

1.циліндрового параболоїда (а);

Страницы: 1, 2, 3, 4