Альтернативные источники энергии

1. ВВЕДЕНИЕ

1. АКТУАЛЬНОСТЬ

Неуклонное увеличение численности населения нашей планеты, беспрецедентно быстрое развитие производства в период НТР, нарастающее истощение запасов привычных источников, наконец, требования к сохранению окружающей среды заставляют людей искать новые источники энергии, прежде всего, располагающие возобновимыми или малоисчерпываемыми запасами. Человечество еще плохо использует возможности получения энергии из природных, практически неисчерпаемых источников: тепла земных недр и океана, энергии океанских и речных течений, приливов и волн, ветра.

Энергетика служит основой любых процессов во всех отраслях народного хозяйства, главным условием создания материальных благ, повышения уровня жизни людей. К традиционным источникам энергии относятся ТЭС, АЭС, ГЭС.

Человечество потребляет огромное количество энергии. За год мы сжигаем от 9 до 20 млрд. тонн топлива. 75% всей потребляемой энергии составляют полезные ископаемые (34% - нефть, 25% - уголь, 19% - природный газ); 5% остальной потребляемой энергии – атомные ЭС; 6% - ГЭС; 11% - от других источников энергии.

В России энергетическая проблема актуальна особенно. Указом Президента Российской Федерации от 4 июня 2008 г. № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» установлена задача по снижению к 2020 году энергоемкости валового внутреннего продукта не менее чем на 40 процентов по отношению к уровню 2007 года и обеспечению рационального и экологически ответственного использования энергии и энергетических ресурсов. 27 декабря 2010 г. принята Государственная программа Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года», основной задачей которой признана задача снижения энергопотребления и модернизация систем энергоснабжения. Именно решению этих двух проблем и посвящено мое исследование.

В своей работе я обратил внимание на те 17%, которые приходятся на возобновляемые источники энергии.

Если рассматривать перспективы традиционной энергетики, то угля хватит на 600 лет, нефти на 90 лет, газа на 50 лет, урана по разным прогнозам на 27 - 80 лет. Поэтому я обратился к теме нетрадиционных источников энергии, к ним относятся ветроэнергетика, гидроэнергетика, солнечная энергетика.

Несмотря на огромный потенциал возобновимых источников энергии их использование было осложнено техническими сложностями, а именно:

Крайне высокая, недоступная для подавляющего большинства граждан, цена.

Только зарубежное производство.

Как следствие. Отсутствие грамотного сервиса, документации, расходных материалов, запасных частей.

Однако, это абсолютно не актуально на современном этапе развития науки и техники в России.

Сейчас в РФ за счет нетрадиционных источников получают около 1% электроэнергии, что конечно очень мало. Я хочу своей работой обратить внимание на эту проблему.

2. НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Классический подход к проблеме альтернативной энергетики - это подход замещения, т. е. использования альтернативного источника, как единственного и основного. Именно с этой точки зрения отвергается большинство проектов, так как альтернативные источники не гарантируют равномерного поступления энергии. Но такой подход абсолютно не оправдан.

Принципиальное новшество моего исследования – рассмотреть преимущества именно совместной работы альтернативных источников энергии и классической схемы электроснабжения с точки зрения энергосбережения, выявить положительные стороны и недостатки подобного взаимодействия.

2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

1. ЦЕЛИ РАБОТЫ

Исследовать природные энергетические ресурсы Ульяновской области на предмет возможности размещения альтернативных источников энергии.

Определить тип наиболее рентабельных в области альтернативных источников энергии для применения в личном хозяйстве.

2. ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Рассчитать рентабельность использования альтернативных источников энергии на территории Ульяновской области на основании общедоступных данных официальных сайтов.

Разработать оптимальную конфигурацию альтернативных источников энергии для максимального энергоснабжения в личном хозяйстве, минимизацию потребления электроэнергии из центральной сети, а в перспективе - автономного энергоснабжения.

ИССЛЕДОВАНИЕ ИСХОДНЫХ МЕТЕОДАННЫХ УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Ульяновская область – область Российской Федерации, образованная в январе 1943 года и входящая в состав Приволжского федерального округа. Административным центром области является город Ульяновск. Граничит область на севере – с Чувашией и Татарстаном, на востоке – с Самарской областью, на юге – с Саратовской областью, на западе – с Пензенской областью и Мордовией.

Территориально Ульяновская область располагается в центре Среднего Поволжья, на юго - востоке Европейской части России. Рельеф области, в целом, равнинный. Волга разделяет область на две части: возвышенную правобережную (Предволжье) и низменную левобережную (Заволжье). Правобережная часть занята Приволжской возвышенностью, левобережная низменная представлена долиной р. Волга.

Климат Ульяновской области умеренно - континентальный. Зима в области не слишком холодная, средняя температура января составляет - 13 °С. Лето – теплое, почти жаркое, со средней температурой июля +20 °С. Среднегодовое количество осадков на юге области составляет 350 мм, на северо - западе – до 550 мм. Весна в области короткая и сухая, осень – теплая, зима снежная, с частыми оттепелями.

Территория Ульяновской области покрыта лесами на 26%. В основном, леса в области распространены сосновые и сосново - широколиственные и отнесены они к лесам 1 - й и 2 - й групп. Это означает, что основным назначением лесов Ульяновской области является выполнение защитных, водоохранных, санитарно - гигиенических функций. Леса, отнесенные к вышеозначенным группам, либо вовсе не подвергаются рубке, либо вырубаются способами, которые направлены на восстановление ценных пород деревьев, на сохранение природных функций лесов. Таким образом, использование древесины в качестве альтернативного источника энергии на территории Ульяновской области вряд ли можно считать целесообразным. Однако в качестве альтернативного источника энергии могут быть использованы отходы деревообрабатывающих производств, находящихся на территории Ульяновской области, которые, по большей части, используют привозное сырье.

В Ульяновской области в среднем за год продолжительность солнечного сияния колеблется от 1500 до 2000 часов, что, в свою очередь, составляет около 40% от возможного количества часов в год. Рекомендуемый минимум для установки фотоэлектрических преобразователей (солнечных батарей) 1000 часов. Так что для выработки тепловой и электрической энергии на территории Ульяновской области могут быть использованы солнечные батареи. Использование энергии солнца в качестве альтернативного источника можно считать целесообразным.

Среднегодовая скорость ветра в Ульяновской области колеблется от 3 до 5 м/с. Рекомендуемый минимум среднегодовой скорости ветра для ветроэнергетических установок не менее 3 м/с. Зимой скорости ветра выше, средняя скорость ветра зимой составляет порядка 6 м/с. В теплое время года ветры на территории Ульяновской области менее сильные. Господствующими направлениями ветров в Ульяновской области являются: зимой – северное, северо - восточное, северо - западное; летом - южное, юго - восточное, северное. Использование энергии ветра в качестве альтернативной на территории Ульяновской области можно считать целесообразным. Внедрение ветроэнергетических установок для электро - и теплоснабжения автономных потребителей является экономически целесообразным. После принятия решения об установке ветряков, необходимо проводить дополнительные исследования, чтобы выявить наиболее подходящие для установки ветрогенераторов точки.

Гидрографическая сеть Ульяновской области достаточно разветвлена. Всего по территории области протекает 2030 больших и малых рек, общая протяжённость этих рек составляет 10924 км. Главными реками Ульяновской области являются Волга, Сура, Свияга, Черемшан. Все реки области принадлежат к бассейну Каспийского моря. В Ульяновской области зарегистрировано 1223 озера. 946 из них - пойменные, 277 - водораздельные. Кроме этого в области имеется более 1000 прудов, выявлено и разведано 493 болота. Как видно из вышесказанного, Ульяновская область обладает значительными гидроресурсами. Неплохими энергетическими возможностями обладают в области такие реки как Свияга, Черемшан, Сура, Барыш и другие – также средние и малые реки. Использование энергии водных потоков в области следует считать целесообразным. Использование энергии рек возможно путем строительства малых ГЭС, в том числе бесплотинных, на базе капсульных гидрогенераторов. Выбор технологии выработки энергии всякий раз должен производиться на основании данных конкретного водотока. Кроме этого на территории области возможно и эффективно использование тепловых насосов различных модификаций.

Весь материал - смотрите архив.