Лекция 2. МОДУЛЬ 3. ЭФФЕКТИВНОЕ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ Алиева Н.З. - презентация

1 Лекция 2. МОДУЛЬ 3. ЭФФЕКТИВНОЕ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ Алиева Н.З.

2 2 Возобновляемые источники энергии: энергия ветра, гидроэнергия озобновляемые источники энергии: етридроэнергияозобновляемые источники энергии: етридроэнергия Теоретические основы использования энергии ветра. Ветроэлектрические установки. Теоретические основы использования энергии воды. Гидроэлектростанции. Теоретические основы использования энергии ветра. Ветроэлектрические установки. Теоретические основы использования энергии воды. Гидроэлектростанции.

3 Ветер Около 1% солнечной энергии, которую получает Земля, приводит в движение атмосферные воздушные массы. Это происходит, когда воздух начинает перемещаться из-за разницы температур в различных местах Земли. В целом эта энергия в 100 раз превышает все энергопотребление в мире. Но только маленькая часть этой энергии используется на практике. Около 1% солнечной энергии, которую получает Земля, приводит в движение атмосферные воздушные массы. Это происходит, когда воздух начинает перемещаться из-за разницы температур в различных местах Земли. В целом эта энергия в 100 раз превышает все энергопотребление в мире. Но только маленькая часть этой энергии используется на практике. Человечество научилось использовать энергию ветра на ранней стадии своего развития. Уже 3000 лет назад человек пускался в плавание на длинные расстояния, используя ветровую энергию. Человечество научилось использовать энергию ветра на ранней стадии своего развития. Уже 3000 лет назад человек пускался в плавание на длинные расстояния, используя ветровую энергию. Сегодня ветряные источники энергии переживают свое второе рождение и используются все больше и больше. Сегодня ветряные источники энергии переживают свое второе рождение и используются все больше и больше.

4 Энергия ветра на земле неисчерпаема Многие столетия человек пытается превратить энергию ветра себе на пользу, строя ветростанции, выполняющие различные функции: мельницы, водяные и нефтяные насосы, электростанции. Многие столетия человек пытается превратить энергию ветра себе на пользу, строя ветростанции, выполняющие различные функции: мельницы, водяные и нефтяные насосы, электростанции. Как показала практика и опыт многих стран, использование энергии ветра крайне выгодно, поскольку, Как показала практика и опыт многих стран, использование энергии ветра крайне выгодно, поскольку, во- первых, стоимость ветра равна нулю, во- первых, стоимость ветра равна нулю, а во-вторых, электроэнергия получается из энергии ветра, а не за счет сжигания углеродного топлива, продукты горения которого известны своим опасным воздействием на человека а во-вторых, электроэнергия получается из энергии ветра, а не за счет сжигания углеродного топлива, продукты горения которого известны своим опасным воздействием на человека

5 основная проблема ветроэнергетик и Изменчивая природа ветра рождает основную проблему ветроэнергетики - переменную в каждый момент времени мощность ветряной электростанции. Поэтому невозможно получить от одной изолированно работающей ветроэлектростанции стабильный по величине мощности источник энергии. Изменчивая природа ветра рождает основную проблему ветроэнергетики - переменную в каждый момент времени мощность ветряной электростанции. Поэтому невозможно получить от одной изолированно работающей ветроэлектростанции стабильный по величине мощности источник энергии. Для преодоления этого недостатка ветроэлектростанция должна иметь аккумуляторы электроэнергии, что и делается для ветроэлектрических установок небольшой мощности, или она должна быть присоединена к энергосистеме Для преодоления этого недостатка ветроэлектростанция должна иметь аккумуляторы электроэнергии, что и делается для ветроэлектрических установок небольшой мощности, или она должна быть присоединена к энергосистеме

6 ветряные турбины Ветряные электростанции производят электроэнергию только тогда, когда дует достаточно сильный ветер. Ветряные электростанции производят электроэнергию только тогда, когда дует достаточно сильный ветер. Для ветряных турбин с горизонтальной осью вращения он должен превышать м/сек - если их мощность велика, более 200 кВт, или м/сек, если их мощность менее 100 кВт. Для ветряных турбин с горизонтальной осью вращения он должен превышать м/сек - если их мощность велика, более 200 кВт, или м/сек, если их мощность менее 100 кВт. Подобные ветроэлектростанции обычно состоят из башни, на вершине которой располагается кабина с электрогенератором и редуктором, к оси которого прикреплены лопасти ветровой турбины. Подобные ветроэлектростанции обычно состоят из башни, на вершине которой располагается кабина с электрогенератором и редуктором, к оси которого прикреплены лопасти ветровой турбины. Кабина с машинным отделением поворачивается в зависимости от направления ветра, используя электрический мотор или сам ветер. Кабина с машинным отделением поворачивается в зависимости от направления ветра, используя электрический мотор или сам ветер.

7 Менее распространены ветряные электростанции с вертикальной осью вращения Их преимущество - расположение электрогенератора на земле, отсутствие необходимости ориентации на ветер. Их преимущество - расположение электрогенератора на земле, отсутствие необходимости ориентации на ветер. Однако эта ветротурбина требует для нормальной работы значительно более высоких скоростей ветра и предварительной раскрутки от внешнего источника. Однако эта ветротурбина требует для нормальной работы значительно более высоких скоростей ветра и предварительной раскрутки от внешнего источника. Секрет заключается в необычной геометрии. Это турбина с вертикальным валом, заключенная в цилиндрический корпус с прорезями в нижней части. Секрет заключается в необычной геометрии. Это турбина с вертикальным валом, заключенная в цилиндрический корпус с прорезями в нижней части. Попадая в них, ветер, дующий с любого направления, вызывает перемещение воздуха вдоль ротора снизу вверх. Это приводит в движение вал, оснащенный горизонтальными лопастями. Попадая в них, ветер, дующий с любого направления, вызывает перемещение воздуха вдоль ротора снизу вверх. Это приводит в движение вал, оснащенный горизонтальными лопастями. Привлекательность столь необычного генератора заключается в том, что его вообще не нужно поворачивать из стороны в сторону, н безопасен для пролетающих мимо крупных птиц, а кроме того, имеет достаточно простую и недорогую конструкцию. Привлекательность столь необычного генератора заключается в том, что его вообще не нужно поворачивать из стороны в сторону, н безопасен для пролетающих мимо крупных птиц, а кроме того, имеет достаточно простую и недорогую конструкцию.

8 Ветровая энергия в мире Ветровая энергия широко используется в странах, имеющих благоприятный ветровой климат, плоский рельеф и испытывающих недостаток в других природных энергетических ресурсах, таких, как нефть, газ, уголь. Ветровая энергия широко используется в странах, имеющих благоприятный ветровой климат, плоский рельеф и испытывающих недостаток в других природных энергетических ресурсах, таких, как нефть, газ, уголь. К числу передовых стран по использованию ветровой энергии относятся, прежде всего, Германия, Дания, Испания, США. К числу передовых стран по использованию ветровой энергии относятся, прежде всего, Германия, Дания, Испания, США. Мировым лидером является Германия, в которой отказались в 90-х годах от строительства атомных электростанций и за короткое время построили более 8700 МВт ветроэлектрических агрегатов, выработка которых превышает выработку атомной электростанции в 3000 МВт. Мировым лидером является Германия, в которой отказались в 90-х годах от строительства атомных электростанций и за короткое время построили более 8700 МВт ветроэлектрических агрегатов, выработка которых превышает выработку атомной электростанции в 3000 МВт.

9 Проект ветроустановок в Сахаре

10 Ветроэнергетика в России Наиболее сильные и устойчивые ветры в России наблюдаются по побережьям морей и океанов, в районах степей и пустынь. Таких мест в России не много - это восточное побережье острова Сахалин, крайний юг Камчатки, окрестности поселков Певек и Билибино на Чукотке, прибрежные районы Магаданской области, расположенные вблизи высоковольтных сетей «Магаданэнерго», южное побережье российского Дальнего Востока, вблизи высоковольтных сетей Владивосток Николаевск-на-Амуре - Комсомольск-на-Амуре, в степных районах вблизи реки Волга, в степях и предгорьях Северного Кавказа и на Кольском полуострове. Наиболее сильные и устойчивые ветры в России наблюдаются по побережьям морей и океанов, в районах степей и пустынь. Таких мест в России не много - это восточное побережье острова Сахалин, крайний юг Камчатки, окрестности поселков Певек и Билибино на Чукотке, прибрежные районы Магаданской области, расположенные вблизи высоковольтных сетей «Магаданэнерго», южное побережье российского Дальнего Востока, вблизи высоковольтных сетей Владивосток Николаевск-на-Амуре - Комсомольск-на-Амуре, в степных районах вблизи реки Волга, в степях и предгорьях Северного Кавказа и на Кольском полуострове.

11 Преимущества ветряных электростанций Ветряные электростанции не загрязняют окружающую среду. Ветровая энергия, так же, как биоэнергия, при определенных условиях (высокая скорость ветра, дорогое топливо для обычных электростанций) успешно может конкурировать с невозобновляемыми энергоисточниками. Ветряные электростанции не загрязняют окружающую среду. Ветровая энергия, так же, как биоэнергия, при определенных условиях (высокая скорость ветра, дорогое топливо для обычных электростанций) успешно может конкурировать с невозобновляемыми энергоисточниками.

12 Недостатки ветряных электростанций - кажущиеся и действительные Ветер очень нестабилен. Это затрудняет использование ветровой энергии. Ветер очень нестабилен. Это затрудняет использование ветровой энергии. Ветряные электростанции создают много шума и выглядят уродливо на фоне сельской местности. Этот тезис очень спорный - по европейским правилам ветротурбины ставятся на таком расстоянии от жилых зданий, что бы шум от лопастей не превышал децибел. Для сравнения шум в офисе составляет децибел, а в салоне автомобиля децибел, но никто на этом основании не отменяет офисы и автомобили. Ветряные электростанции создают много шума и выглядят уродливо на фоне сельской местности. Этот тезис очень спорный - по европейским правилам ветротурбины ставятся на таком расстоянии от жилых зданий, что бы шум от лопастей не превышал децибел. Для сравнения шум в офисе составляет децибел, а в салоне автомобиля децибел, но никто на этом основании не отменяет офисы и автомобили. С точки зрения обычного человека, ветротурбина выглядит отнюдь не уродливо, а даже очень изящно и украшает деревенский пейзаж. С точки зрения обычного человека, ветротурбина выглядит отнюдь не уродливо, а даже очень изящно и украшает деревенский пейзаж. Ветряные электростанции создают помехи теле-и радиосигналам. Ветряные электростанции создают помехи теле-и радиосигналам. Ветряные электростанции наносят вред птицам, если располагаются в районе птичьих базаров, на путях массовой миграции и гнездования птиц. Ветряные электростанции наносят вред птицам, если располагаются в районе птичьих базаров, на путях массовой миграции и гнездования птиц. Ветряные электростанции занимают полезные сельскохозяйственные земли. Статистика применения ветротурбин в Европе и в мире показывает, что они занимают не более 1%территории. Ветряные электростанции занимают полезные сельскохозяйственные земли. Статистика применения ветротурбин в Европе и в мире показывает, что они занимают не более 1%территории.

13 Гидроэнергия Многие тысячелетия верно служит человеку энергия, заключенная в текущей воде. Многие тысячелетия верно служит человеку энергия, заключенная в текущей воде. Когда наступил век электричества, произошло возрождение водяного колеса в виде водяной турбины. Электрические генераторы, производящие энергию, необходимо было вращать, а это вполне успешно могла делать вода. Так появлись гидроэлектростанции (ГЭС). Когда наступил век электричества, произошло возрождение водяного колеса в виде водяной турбины. Электрические генераторы, производящие энергию, необходимо было вращать, а это вполне успешно могла делать вода. Так появлись гидроэлектростанции (ГЭС). Схема гидроэлектростанции изображена на рисунке. Преимущества ГЭС очевидны: они не загрязняют окружающую среду, используют неиссякаемый источник энергии и просты в эксплуатации. В России 20% электроэнергии производится на гидроэлектростанциях (ГЭС). Схема гидроэлектростанции изображена на рисунке. Преимущества ГЭС очевидны: они не загрязняют окружающую среду, используют неиссякаемый источник энергии и просты в эксплуатации. В России 20% электроэнергии производится на гидроэлектростанциях (ГЭС). Гидроэлектроэнергия - это возобновляемый энергоисточник, т. к. «топливо» - вода постоянно пополняется и в производстве гидроэлектроэнергии в атмосферу не выбрасываются вредные вещества. Гидроэлектроэнергия - это возобновляемый энергоисточник, т. к. «топливо» - вода постоянно пополняется и в производстве гидроэлектроэнергии в атмосферу не выбрасываются вредные вещества.

14 Энергия приливов На морских побережьях источником энергии могут служить приливы и отливы. Начиная с 1966 года, два французских города полностью удовлетворяют свои потребности в электроэнергии за счет приливных электростанций. Гигантскую приливную волну создает притяжение Луны. Приливная волна вращает турбины, связанные с электрическим генератором, как на обычных ГЭС. На морских побережьях источником энергии могут служить приливы и отливы. Начиная с 1966 года, два французских города полностью удовлетворяют свои потребности в электроэнергии за счет приливных электростанций. Гигантскую приливную волну создает притяжение Луны. Приливная волна вращает турбины, связанные с электрическим генератором, как на обычных ГЭС.

15 Волны: энергия океана В океанских волнах скрыто столько энергии, что с лихвой хватило бы для освещения множества огромных городов. Осталось только придумать, как ее извлечь. В океанских волнах скрыто столько энергии, что с лихвой хватило бы для освещения множества огромных городов. Осталось только придумать, как ее извлечь. Как это работает. Линейный генератор на постоянных магнитах представляет собой цепочку постоянных магнитов на 4- метровом стержне. Эта конструкция привязана к якорю, лежащему на глубине около 30 метров. Как это работает. Линейный генератор на постоянных магнитах представляет собой цепочку постоянных магнитов на 4- метровом стержне. Эта конструкция привязана к якорю, лежащему на глубине около 30 метров. Охватывающая стержень медная катушка заключена в «поплавок», то есть в стеклопластиковый буй, который вместе с волнами гуляет вверх и вниз. Охватывающая стержень медная катушка заключена в «поплавок», то есть в стеклопластиковый буй, который вместе с волнами гуляет вверх и вниз. Катушка при движении пересекает линии магнитного поля, и в ней возникает электрический ток. Основанный на этом принципе 100-киловаттный генератор был разработан Анеттой фон Жоанн и Аланом Уоллесом, профессорами электротехнической школы в университете штата Орегон. Катушка при движении пересекает линии магнитного поля, и в ней возникает электрический ток. Основанный на этом принципе 100-киловаттный генератор был разработан Анеттой фон Жоанн и Аланом Уоллесом, профессорами электротехнической школы в университете штата Орегон. В отличие от прежних конструкций, в которых использовался принцип гидравлических или пневматических насосов, данный принцип обещает КПД вплоть до 90 процентов. В отличие от прежних конструкций, в которых использовался принцип гидравлических или пневматических насосов, данный принцип обещает КПД вплоть до 90 процентов.

16 Энергия Гольфстрима Американские ученые надеются прев ратить Гольфс трим в источник электричества Американские ученые надеются прев ратить Гольфс трим в источник электричества

17 Геотермический потенциал России огромен Геотепло используется в мизерных масштабах Геотепло используется в мизерных масштабах это тепло доступно всегда и в любое время суток. это тепло доступно всегда и в любое время суток. 99% всего, что образует нашу планету, имеют температуру больше 1000 градусов Цельсия, использование этой энергии неисчерпаемо и безопасно. 99% всего, что образует нашу планету, имеют температуру больше 1000 градусов Цельсия, использование этой энергии неисчерпаемо и безопасно. К тому же это дешёвый и экологический источник энергии. К тому же это дешёвый и экологический источник энергии. Геотермальное теплоснабжение способно полностью обеспечить теплом ЖКХ всей России. Геотермальное теплоснабжение способно полностью обеспечить теплом ЖКХ всей России. Пора жить и равняться на развитые страны, которые стараются использовать альтернативные источники энергии, самым перспективным из которых, является использование энергии недр нашей планеты Пора жить и равняться на развитые страны, которые стараются использовать альтернативные источники энергии, самым перспективным из которых, является использование энергии недр нашей планеты

18 Исландия превращает геотермальную энергию в электричество двумя способами: со скважины выделяет пар температурой 600°F, который подается прямо к турбине; и более эффективный метод, который подает сверхкритическую воду с глубоких скважин, делает пар, который приводит в действие турбины. двумя способами: со скважины выделяет пар температурой 600°F, который подается прямо к турбине; и более эффективный метод, который подает сверхкритическую воду с глубоких скважин, делает пар, который приводит в действие турбины.

19 Принцип превращения геотермальной энергии в электрическую

20 Выводы