В силу возрастающей потребности в децентрализованном электроснабжении районов с низкой плотностью заселения, а также стремления к повышению доступности энергоресурсов и достижению энергобезопасности страны в целом, все больше внимания уделяется альтернативным источникам энергии.

Целесообразность внедрения альтернативной энергетики

С развитием в России технологий в сфере альтернативной энергетики потребители все чаще отдают предпочтение техническим решениям на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). На фоне растущих цен на углеводородное сырье экономическая целесообразность ВИЭ приобретает особую актуальность. Сочетание богатых российских ресурсов возобновляемой энергии и существующих на сегодняшний день передовых технологий в области возобновляемой энергетики неизбежно приведет к получению экономических прибылей при инвестировании в возобновляемую энергетику в России в будущем.

По мнению экспертов РАН, перспективными для России являются такие направления, как атомная энергетика, гидроэнергетика, энергия биомассы, использование биотоплива и петротермальных источников энергии.

Подробнее разобраться в теме вы можете на наших курсах повышения квалификации:

Стратегические задачи развития ВИЭ

В целях снижения энергоемкости национальной экономики, экономии углеводородного сырья, улучшения экологической ситуации, обеспечения надежного снабжения отдаленных регионов электроэнергией Правительство РФ определило стратегической задачей повышение к 2020 г. удельного веса ВИЭ в энергобалансе страны с текущего 1% до 4,5%.

Текущий российский потенциал производства возобновляемых источников энергии приведен в табл. 1

Таблица 1

Российский потенциал производства возобновляемых источников энергии

По приблизительным подсчетам экспертов, прогнозируемая установленная мощность российского энергетического комплекса в перспективе на 2030 г. составит:

• в области ветроэнергетики – 15 ГВт. Прогнозируется ввод новых мощностей на юге страны (в Волгоградской области и Краснодарском крае), на северо-западе (в Республике Карелия, Мурманской и Калининградской областях), в Сибири (Омской и Новосибирской областях), а также в Дальневосточных регионах (Хабаровском и Камчатском краях);
• в области производства биомассы – 7 ГВт; 80% потенциала сосредоточено в южных и северо-западных регионах страны;
• в области приливных электростанций – 6 ГВт. Возможны три проекта в Баренцевом, Охотском и Белом морях;
• в области геотермальной энергии – 4 ГВт. Основной потенциал сосредоточен в южных и дальневосточных регионах страны;
• в области малых гидроэлектростанций (МГЭС) – 2 ГВт. Большая часть (85%) гидропотенциала МГЭС России сосредоточено в Сибирском, Дальневосточном и Южном федеральных округах;
• в области солнечной энергетики – 1 ГВт. Прогнозируется ввод новых проектов в южных регионах страны.

Сценарий развития российской возобновляемой энергетики на период до 2030 г. характеризуется возможным внедрением генерирующих мощностей в размере 140 ТВт·ч, или 7,5% от общего прогнозируемого уровня производства энергии 2030 г.

Меры государственной поддержки развития альтернативной энергетики

К основополагающим документам, регулирующим использование ВИЭ в России, следует отнести:

– Федеральный закон от 26.03.2003 № 35-ФЗ “Об электроэнергетике” (далее – Федеральный закон № 35-ФЗ).

Этот закон дает определение возобновляемым источникам энергии, устанавливает полномочия государственных органов власти в области регулирования и поддержки использования ВИЭ, приводит механизмы государственного регулирования использования ВИЭ:

• обязательное возмещение (покупка) сетевыми компаниями потерь электрической энергии в сетях, в первую очередь, за счет энергии, произведенной на квалифицированных генерирующих объектах на основе ВИЭ;
• предоставление из федерального бюджета субсидий в порядке компенсации стоимости технологического присоединения генерирующих объектов на основе ВИЭ мощностью до 25 МВт и признанных квалифицированными объектами;
• установление надбавки, прибавляемой к равновесной цене оптового рынка, для электроэнергии, произведенной на основе ВИЭ (утвержденной методом расчета цен на розничном рынке);
• осуществление другой поддержки использования ВИЭ в соответствии с бюджетным законодательством Российской Федерации;

– распоряжение Правительства РФ от 08.01.2009 № 1-р “Об основных направлениях государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года”.

Данное распоряжение:

• определяет цели и принципы использования ВИЭ;
• содержит целевые показатели объема производства и потребления электроэнергии, произведенной на ВИЭ;
• включает меры по достижению этих целевых показателей;

– постановление Правительства РФ от 03.06.2008 № 426 “О квалификации генерирующего объекта, функционирующего на основе использования возобновляемых источников энергии”;

– Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики до 2020 года (одобрена распоряжением Правительства РФ от 22.02.2008 № 215-р).

Генеральная схема содержит прогноз возможностей развития электростанций на базе нетрадиционных и возобновляемых источников энергии и рекомендации по вводу генерирующих мощностей объектов на основе ВИЭ в период до 2030 г.;

– распоряжение Правительства РФ от 04.10.2012 № 1839-р “Об утверждении комплекса мер стимулирования производства электрической энергии генерирующими объектами, функционирующими на основе использования возобновляемых источников энергии” (далее – распоряжение № 1839-р).

Утвержденный комплекс мер предусматривает:

• внесение изменений в Правила квалификации генерирующего объекта, функционирующего на основе ВИЭ;
• утверждение методических указаний расчета цен (тарифов) на электрическую энергию (мощность), произведенную на основе ВИЭ и приобретаемую на розничных рынках в целях компенсации потерь в электрических сетях;
• разработку Правил выдачи, обращения и погашения сертификатов ВИЭ;
• выработку предложений по локализации производства оборудования.

На сегодняшний день Правительство РФ ведет определенную работу в области развития возобновляемых источников энергии. Минэнерго России инициировало проект государственной программы “Энергоэффективность и развитие энергетики” (2012–2020 гг.), включающей подпрограмму “Развитие использования ВИЭ”.

Основные мероприятия подпрограммы предполагают:

• стимулирование развития использования ВИЭ в субъектах РФ;
• реализацию мер по привлечению внебюджетных средств на развитие использования ВИЭ;
• создание инфраструктурных условий развития использования ВИЭ.

Для реализации данных мероприятий сформулированы меры государственного регулирования, а именно:

- субсидии :

из федерального бюджета бюджетам субъектов РФ на реализацию региональных программ развития электроэнергетики в области использования ВИЭ;

организациям на возмещение части затрат на уплату процентов по кредитам, полученным в российских кредитных организациях на сооружение генерирующих объектов, функционирующих на основе использования ВИЭ;

- тарифное регулирование :

обеспечение функционирования механизма купли-продажи (поставки) мощности по договорам, заключаемым поставщиками электрической энергии и мощности, произведенной на генерирующих объектах, функционирующих на основе использования возобновляемых источников энергии, с организациями коммерческой и технологической инфраструктуры оптового рынка;

включение в систему регулируемых тарифов на розничных ранках электрической энергии тарифа на электроэнергию, поставляемую квалифицированными генерирующими объектами на основе использования ВИЭ, сетевым организациям для компенсации потерь электрической энергии в сетях;

- налоговое регулирование :

освобождение организаций от уплаты налога на имущество в отношении вновь вводимых генерирующих объектов, функционирующих на основе использования ВИЭ, сроком на пять лет;

предоставление инвестиционного налогового кредита организациям, осуществляющим инвестиции в сооружение генерирующих объектов, функционирующих на основе использования ВИЭ.

Проблемы развития возобновляемой энергетики

К сожалению, несмотря на созданную законодательную базу, развитие возобновляемой энергетики в нашей стране идет не такими темпами, как этого бы хотелось. Особенно заметно наше отставание при сравнении с развитием этой отрасли в ряде западных стран.

В 2009 г. была утверждена российская программа развития альтернативной энергетики, в рамках которой ее доля в общей массе потребления до 2020 г. должна увеличиться до 4,5%. Для сравнения, в том же 2009 г. немецкое правительство решило, что до 2020 г. в стране 30% электричества может производиться с помощью возобновляемых источников энерги.

Развитие альтернативной энергетики в России сдерживается рядом проблем, в частности:

– отсутствием полноценной нормативно-правовой базы.

Несмотря на десятилетие действия Федерального закона № 35-ФЗ, в котором были определены основные направления развития и меры поддержки возобновляемых источников энергии, дальнейшего развития в нормативных документах Правительства РФ и отдельных министерств они не получили. И только в последнее время наблюдается положительная динамика реальной подготовки документов по линии Минэнерго России. Можно отметить, что на сегодня у руководства страны и руководства Минэнерго России появляется понимание необходимости развития возобновляемой энергетики. Одним из последних документов, подтверждающих это, можно назвать постановление Правительства РФ № 1839-р;

– непонятным, сложным и затратным порядком квалификации генерирующего на основе ВИЭ объекта;

– отсутствием механизма ценообразования на оптовом и розничном рынках электроэнергии. Действующие правила оптового и розничного рынков электроэнергии препятствуют инвестициям в проекты малой распределительной энергетики;

– сложностями с подключением к электрическим сетям и их синхронизацией, а также с реализацией электрической энергии или сетевым компаниям, или гарантирующему поставщику;

Зафиксированная в законодательстве об электроэнергетике процедура присоединения объектов малой генерации к электрическим сетям возлагает на инвестора все расходы по созданию сетевой инфраструктуры.

Неурегулированность всех этих вопросов, отсутствие реальной экономической поддержки государства сводит на нет все усилия бизнеса;

– “отрицательной экономической составляющей”.

Как не раз указывалось экспертами, недооценка и даже пренебрежение к экологичной и эффективной энергетике с использованием ВИЭ происходит из-за избытка наших природных топливно-энергетических ресурсов (газа, нефти, угля), их относительной дешевизны (цена 1 тыс. куб. м газа в России в четыре раза ниже, чем в Западной Европе). Это приводит руководителей, стоящих на уровне принятия решений, к следующим выводам: цена электроэнергии на ВИЭ чрезмерно высока, на дотирование этого процесса нет финансовых ресурсов (или их очень мало), поэтому развитие ВИЭ не является приоритетным.

Правительство РФ приняло программу развития альтернативной энергетики, которая предполагает увеличение ее доли в энергобалансе страны до 4,5% к 2020 году, пишет "Коммерсант".

В пятницу, 16 января, премьер России Владимир Путин подписал постановление об основных направлениях государственной политики в сфере повышения энергоэффективности в электроэнергетике на основе использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Подписание документа означает, что любой инвестор, вложившийся в строительство таких энергомощностей, будет получать фиксированный возврат средств от государства на каждый выработанный киловатт-час.

Как отмечает газета, ранее речь шла о том, что возврат составит 2,5 копейки на 1 кВт ч. Они будут собираться со всех потребителей на территории страны. Эта компенсация должна сделать альтернативную энергетику прибыльной.

Сейчас в России из всех возобновляемых источников энергии активно используются только гидроресурсы. Однако постановление правительства о ВИЭ учитывает только "малые ГЭС" установленной мощностью до 25 МВт. Кроме того, к возобновляемым источникам отнесены ветроэнергетика, станции, использующие энергию морских приливов, геотермальных источников, солнечные батареи.

В стране работает всего несколько проектов такого рода, например, ветропарки в Башкирии и Калининградской области, Мутновские ГеоЭС на Камчатке (около 60 МВт), приливная электростанция (ПЭС) на Кольском полуострове. В целом вся альтернативная энергетика ныне дает около 8,5 млрд кВт ч в год, что составляет менее 1% от общероссийской выработки.

Принятая программа предполагает увеличение доли ВИЭ в стране до 1,5% уже в 2010 году, а в 2020 году цифра должна вырасти до 4,5%. Этого постановления около полутора лет ждала государственная "РусГидро", у которой на сегодняшний день самая большая программа развития ВИЭ.

Альтернативная энергетика была крайне популярна на Западе в период высоких цен на нефть, говорит аналитик "Уралсиба" Александр Селезнев. Сейчас, после падения цен более чем втрое, такие проекты могут отложить. Наиболее перспективными отраслями господин Селезнев считает малые ГЭС и, возможно, приливную энергетику, где у России есть хорошие наработки.

Аналитик Credit Suisse Евгений Ольхович полагает, что прописанные в постановлении правительства темпы развития ВИЭ в принципе достижимы. Однако сейчас в России эта сфера практически неразвита. Исключением являются малые ГЭС, на которые, видимо, и будет сделан основной упор, говорит аналитик.

Реализация частных проектов в ближайшие годы в условиях кризиса будет затруднена, и основные проекты в сфере ВИЭ, скорее всего, будут реализованы "РусГидро". Постановление является рамочным, подчеркнул Ольхович, и потенциальным инвесторам еще потребуется уточнение механизмов ценообразования, отдачи на вложенный капитал.

Геотермальная энергия и ее использование. Применение гидроэнергетических ресурсов. Перспективные технологии солнечной энергетики. Принцип работы ветроустановок. Энергия волн и течений. Состояние и перспективы развития альтернативной энергетики в России.

Пермский Государственный Университет

Философско-социологический факультет

Альтернативные источники энергии

и возможности их применения в России

Кафедра социологии и

политологии

Студент: Уваров П.А.

Группа: СЦГ-2 курс

Пермь, 2009

Введение

1 Понятие и основные виды альтернативной энергии

1.1 Геотермальная энергия (тепло земли)

1.2 Энергия солнца

1.3 Энергия ветра

1.4 Энергия воды

1.5 Энергия волн

1.6 Энергия течений

2. Состояние и перспективы развития альтернативной энергетики в России

Заключение

Список используемых источников

Введение

Не зря говорят: «Энергетика – хлеб промышленности». Чем более развиты промышленность и техника, тем больше энергии нужно для них. Существует даже специальное понятие – «опережающее развитие энергетики». Это значит, что ни одно промышленное предприятие, ни один новый город или просто дом нельзя построить до того, как будет определен или создан заново источник энергии, которую они станут потреблять. Вот почему по количеству добываемой и используемой энергии довольно точно можно судить о технической и экономической мощи, а проще говоря – о богатстве любого государства.

В природе запасы энергии огромны. Ее несут солнечные лучи, ветры и движущиеся массы воды, она хранится в древесине, залежах газа, нефти, каменного угля. Практически безгранична энергия, «запечатанная» в ядрах атомов вещества. Но не все ее формы пригодны для прямого использования.

За долгую историю энергетики накопилось много технических средств и способов добывания энергии и преобразования ее в нужные людям формы. Собственно, и человек-то стал человеком только тогда, когда научился получать и использовать тепловую энергию. Огонь костров зажгли первые люди, еще не понимавшие его природы, однако этот способ преобразования химической энергии в тепловую сохраняется и совершенствуется уже на протяжении тысячелетий.

К энергии собственных мускулов и огня люди добавили мускульную энергию животных. Они изобрели технику для удаления химически связанной воды из глины с помощью тепловой энергии огня – гончарные печи, в которых получали прочные керамические изделия. Конечно, процессы, происходящие при этом, человек познал только тысячелетия спустя.

Потом люди придумали мельницы – технику для преобразования энергии ветряных потоков и ветра в механическую энергии вращающегося вала. Но только с изобретением паровой машины, двигателя внутреннего сгорания, гидравлической, паровой и газовой турбин, электрических генератора и двигателя, человечество получило в свое распоряжение достаточно мощные технические устройства. Они способны преобразовать природную энергию в иные ее виды, удобные для применения и получения больших количеств работы. Поиск новых источников энергии на этом не завершился: были изобретены аккумуляторы, топливные элементы, преобразователи солнечной энергии в электрическую и – уже в середине ХХ столетия – атомные реакторы.

Проблема обеспечения электрической энергией многих отраслей мирового хозяйства, постоянно растущих потребностей более чем шестимиллиардного населения Земли становится сейчас все более насущной.

Основу современной мировой энергетики составляют тепло- и гидроэлектростанции. Однако их развитие сдерживается рядом факторов. Стоимость угля, нефти и газа, на которых работают тепловые станции, растет, а природные ресурсы этих видов топлива сокращаются. К тому же многие страны не располагают собственными топливными ресурсами или испытывают в них недостаток. В процессе производства электроэнергии на ТЭС происходит выброс вредных веществ в атмосферу. Причем если топливом служит уголь, особенно бурый, малоценный для другого вида использования и с большим содержанием ненужных примесей, выбросы достигают колоссальных размеров. И, наконец, аварии на ТЭС наносят большой ущерб природе, сопоставимый с вредом любого крупного пожара. В худшем случае такой пожар может сопровождаться взрывом с образованием облака угольной пыли или сажи.

Гидроэнергетические ресурсы в развитых странах используются практически полностью: большинство речных участков, пригодных для гидротехнического строительства, уже освоены. А какой вред причиняют природе гидроэлектростанции! Выбросов в воздух от ГЭС нет никаких, но зато вред водной среде наносит довольно большой. В первую очередь страдают рыбы, которые не могут преодолеть плотины ГЭС. На реках, где построены гидроэлектростанции, особенно если их несколько – так называемые каскады ГЭС, – резко меняется количество воды до и после плотин. На равнинных реках разливаются огромные водохранилища, и затопленные земли безвозвратно потеряны для сельского хозяйства, лесов, лугов и расселения людей. Что касается аварий на ГЭС, то в случае прорыва любой гидроэлектростанции образуется огромная волна, которая сметет все находящиеся ниже плотины ГЭС. А ведь большинство таких плотин расположено вблизи крупных городов с населением в несколько сотен тысяч жителей.

Выход из создавшегося положения виделся в развитии атомной энергетики. На конец 1989 года в мире построено и работало более 400 атомных электростанций (АЭС). Однако сегодня АЭС уже не считаются источником дешевой и экологически чистой энергией. Топливом для АЭС служит урановая руда – дорогостоящее и трудно добываемое сырье, запасы которого ограничены. К тому же строительство и эксплуатация АЭС сопряжены с большими трудностями и затратами. Лишь немногие страны сейчас продолжают строительство новых АЭС. Серьезным тормозом для дальнейшего развития атомной энергетики являются проблемы загрязнения окружающей среды. Все это дополнительно осложняет отношение к атомной энергетике. Все чаще звучат призывы, требующие отказаться от использования ядерного топлива вообще, закрыть все атомные электростанции и возвратится к производству электроэнергии на ТЭС и ГЭС, а также использовать так называемые возобновимые – малые, или «нетрадиционные», – виды получения энергии. К последним относят прежде всего установки и устройства, использующие энергию ветра, воды, солнца, геотермальную энергию, а также тепло, содержащееся в воде, воздухе и земле.

1. О сновные виды Альтернативной энергии

1.1 Геотермальная энергия (тепло земли)

Геотермальная энергия – в дословном переводе значит: земли тепловая энергия. Объём Земли составляет примерно 1085 млрд.куб.км и весь он, за исключением тонкого слоя земной коры, имеет очень высокую температуру.

Если учесть ещё и теплоемкость пород Земли, то станет ясно, что геотермальная теплота представляет собой, несомненно, самый крупный источник энергии, которым в настоящее время располагает человек. Причём это энергия в чистом виде, так как она уже существует как теплота, и поэтому для её получения не требуется сжигать топливо или создавать реакторы.

В некоторых районах природа доставляет геотермальную энергию к поверхности в виде пара или перегретой воды, вскипающей и переходящей в пар при выходе на поверхность. Природный пар можно непосредственно использовать для производства электроэнергии. Имеются также районы, где геотермальными водами из источников и скважин можно обогревать жилища и теплицы (островное государство на севере Атлантического океана -Исландия; и наши Камчатка и Курилы).

Однако в целом, особенно с учётом величины глубинного тепла Земли, использование геотермальной энергии в мире крайне ограничено.

Для производства электроэнергии с помощью геотермального пара от этого пара отделяют твёрдые частицы, пропуская его через сепаратор и затем направляют его в турбину. «Стоимость топлива» такой электростанции определяется капитальными затратами на продуктивные скважины и систему сбора пара и является относительно невысокой. Стоимость самой электростанции при этом также невелика, так как последняя не имеет топки, котельной установки и дымовой трубы. В таком удобном естественном виде геотермальная энергия является экономически выгодным источником электрической энергии. К сожалению, на Земле редко встречаются поверхностные выходы природного пара или перегретых (то есть, с температурой гораздо выше 100 o С) вод, вскипающих с образованием достаточного кол-ва пара.

Валовой мировой потенциал геотермальной энергии в земной коре на глубине до 10 км оценивается в 18 000 трлн. т усл. топлива, что в 1700 раз больше мировых геологических запасов органического топлива. В России ресурсы геотермальной энергии только в верхнем слое коры глубиной 3 км составляют 180 трлн. т усл. топлива. Использование только около 0,2 % этого потенциала могло бы покрыть потребности страны в энергии. Вопрос только в рациональном, рентабельном и экологически безопасном использовании этих ресурсов. Именно из-за того, что эти условия до сих пор не соблюдались при попытках создания в стране опытных установок по использованию геотермальной энергии, мы сегодня не можем индустриально освоить такие несметные запасы энергии.

Геотермальная энергия по времени использования — наиболее старый источник альтернативной энергии. В 1994 г. в мире работало 330 блоков таких станций и здесь доминировали США (168 блоков на «месторождениях» Гейзере в долине гейзеров, Империал Вэлли и др.). Второе место занимала. Италия, но в последние годы ее обогнали КНР и Мексика. Самая большая доля используемой геотермальной энергии приходится на страны Латинской Америки, но и она составляет немного более 1%.

В России перспективными в этом смысле районами являются Камчатка и Курильские острова. С 60-х годов на Камчатке успешно работает полностью автоматизированная Паужетская ГеоТЭС мощностью 11 МВт, на Курилах — станция на о. Кунашир. Такие станции могут быть конкурентоспособны лишь в районах с высокой отпускной ценой на электроэнергию, а на Камчатке и Курилах она очень высока в силу дальности перевозок топлива и отсутствия железных дорог.

1.2 Энергия солнца

Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли в 6,7 раз больше мирового потенциала ресурсов органического топлива. Использование только 0,5 % этого запаса могло бы полностью покрыть мировую потребность в энергии на тысячелетия. На Сев. Технический потенциал солнечной энергии в России (2,3 млрд. т усл. топлива в год) приблизительно в 2 раза выше сегодняшнего потребления топлива.

Полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана. И в России наибольший теоретический потенциал, более 2000 млрд. тонн условного топлива (т.у.т.), имеет солнечная энергия. Несмотря на такой большой потенциал в новой энергетической программе России вклад возобновляемых источников энергии на 2005 г определен в очень малом объеме – 17-21 млн.т у.т. Существует широко распространенное мнение, что солнечная энергия является экзотической и ее практическое использование-дело отдаленного будущего (после 2020г). В данной работе я покажу, что это не так и что солнечная энергия является серьезной альтернативой традиционной энергетике уже в настоящее время.

Известно, что каждый год в мире потребляется столько нефти, сколько ее образуется в природных условиях за 2 млн.лет. Гигантские темпы потребления не возобновляемых энергоресурсов по относительно низкой цене, которые не отражают реальные совокупные затраты общества, по существу означают жизнь в займы, кредиты у будущих поколений, которым не будет доступна энергия по такой низкой цене. Энергосберегающие технологии для солнечного дома являются наиболее приемлемыми по экономической эффективности их использования. Их применение позволит снизить энергопотребление в домах до 60%. В качестве примера успешного применения этих технологий можно отметить проект «2000 солнечных крыш» в Германии. В США солнечные водонагреватели общей мощностью 1400 МВт установлены в 1,5 млн. домов.

При КПД солнечной электростанции (СЭС) 12% все современное потребление электроэнергии в России может быть получено от СЭС активной площадью около 4000 кв.м, что составляет 0.024% территории.

Наиболее практическое применение в мире получили гибридные солнечно-топливные электростанции с параметрами: КПД 13,9%, температура пара 371 гр.С, давление пара 100 бар, стоимость вырабатываемой электроэнергии 0,08-0,12 долл/кВт.ч, суммарная мощность в США 400 МВт при стоимости 3 долл/Вт. СЭС работает в пиковом режиме при отпускной цене за 1 кВт.ч электроэнергии в энергосистеме: с 8 до 12 час.-0,066 долл. и с 12 до 18 час.- 0,353 долл.. КПД СЭС может быть увеличен до 23% – среднего КПД системных электростанций, а стоимость электроэнергии снижена за счет комбинированной выработки электрической энергии и тепла.

Основным технологическим достижением этого проекта является создание Германской фирмой Flachglass Solartechnik GMBH технологии производства стеклянного параболоцилиндрического концентратора длиной 100 м с апертурой 5,76 м, оптическим КПД 81% и ресурсом работы 30 лет. При наличии такой технологии зеркал в России целесообразно массовое производство СЭС в южных районах, где имеются газопроводы или небольшие месторождения газа и прямая солнечная радиация превышает 50% от суммарной.

Принципиально новые типы солнечных концентратов, использующие технологию голографии, предложены ВИЭСХом.

Его главные характеристики – сочетание положительных качеств солнечных электростанций с центральным приемником модульного типа и возможность использования в качестве приемника как традиционных паронагревателей, так и солнечных элементов на основе кремния.

Одной из наиболее перспективных технологий солнечной энергетики является создание фотоэлектрических станций с солнечными элементами на основе кремния, которые преобразуют в электрическую энергию прямую и рассеянную составляющие солнечной радиации с КПД 12-15%. Лабораторные образцы имеют КПД 23%. Мировое производство солнечных элементов превышает 50 МВт в год и увеличивается ежегодно на 30%. Современный уровень производства солнечных элементов соответствует начальной фазе их использования для освещения, подъема воды, телекоммуникационных станций, питания бытовых приборов в отдельных районах и в транспортных средствах. Стоимость солнечных элементов составляет 2,5-3 долл/Вт при стоимости электроэнергии 0,25-0,56 долл/кВт.ч. Солнечные энергосистемы заменяют керосиновые лампы, свечи, сухие элементы и аккумуляторы, а при значительном удалении от энергосистемы и малой мощности нагрузки – дизельные электрогенераторы и линии электропередач.

1.3 Энергия ветра

Уже очень давно, видя, какие разрушения могут приносить бури и ураганы, человек задумывался над тем, нельзя ли использовать энергию ветра.

Ветряные мельницы с крыльями-парусами из ткани первыми начали сооружать древние персы свыше 1,5 тыс. лет назад. В дальнейшем ветряные мельницы совершенствовались. В Европе они не только мололи муку, но и откачивали воду, сбивали масло, как, например в Голландии. Первый электрогенератор был сконструирован в Дании в 1890 г. Через 20 лет в стране работали уже сотни подобных установок.

Энергия ветра очень велика. Ее запасы по оценкам Всемирной метеорологической организации, составляют 170 трлн кВт·ч в год. Эту энергию можно получать, не загрязняя окружающую среду. Но у ветра есть два существенных недостатка: его энергия сильно рассеяна в пространстве и он непредсказуем – часто меняет направление, вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы, что ломают ветряки.

Строительство, содержание, ремонт ветроустановок, круглосуточно работающих в любую погоду под открытым небом, стоит недешево. Ветроэлектростанция такой же мощности, как ГЭС, ТЭЦ или АЭС, по сравнению с ними должна занимать большую площадь. К тому же ветроэлектростанции небезвредны: они мешают полетам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями, создавая помехи приему телепередач в близлежащих населенных пунктах.

Принцип работы ветроустановок очень прост: лопасти, которые вращаются за счет силы ветра, через вал передают механическую энергию к электрогенератору. Тот в свою очередь вырабатывает энергию электрическую. Получается, что ветроэлектростанции работают как игрушечные машины на батарейках, только принцип их действия противоположен. Вместо преобразования электрической энергии в механическую, энергия ветра превращается электрический ток.

Для получения энергии ветра применяют разные конструкции: многолопастные «ромашки»; винты вроде самолетных пропеллеров с тремя, двумя и даже одной лопастью (тогда у нее есть груз противовес); вертикальные роторы, напоминающие разрезанную вдоль и насажанную на ось бочку; некое подобие «вставшего дыбом» вертолетного винта: наружные концы его лопастей загнуты вверх и соединены между собой. Вертикальные конструкции хороши тем, что улавливают ветер любого направления. Остальным приходится разворачиваться по ветру.

Чтобы как-то компенсировать изменчивость ветра, сооружают огромные «ветреные фермы». Ветродвигатели там стоят рядами на обширном пространстве и работают на единую сеть. На одном краю «фермы» может дуть ветер, на другом в это время тихо. Ветряки нельзя ставить слишком близко, чтобы они не загораживали друг друга. Поэтому ферма занимает много места. Такие фермы есть в США, во Франции, в Англии, а в Дании «ветряную ферму» разместили на прибрежном мелководье Северного моря: там она никому не мешает и ветер устойчивее, чем на суше.

Чтобы снизить зависимость от непостоянного направления и силы ветра, в систему включают маховики, частично сглаживающие порывы ветра, и разного рода аккумуляторы. Чаще всего они электрические. Но применяют также воздушные (ветряк нагнетает воздух в баллоны; выходя оттуда, его ровная струя вращает турбину с электрогенератором) и гидравлические (силой ветра вода поднимается на определенную высоту, а, падая вниз, вращает турбину). Ставят также электролизные аккумуляторы. Ветряк дает электрический ток, разлагающий воду на кислород и водород. Их запасают в баллонах и по мере необходимости сжигают в топливном элементе (т.е. в химическом реакторе, где энергия горючего превращается в электричество) либо в газовой турбине, вновь получая ток, но уже без резких колебаний напряжения, связанного с капризами ветра.

Сейчас в мире работает более 30 тыс. ветроустановок различной мощности. Германия получает от ветра 10% своей электроэнергии, а всей Западной Европе ветер дает 2500 МВт электроэнергии. По мере того как ветряные электростанции окупаются, а их конструкции совершенствуются, цена воздушного электричества падает. Так, в 1993 г. во Франции себестоимость 1 кВт·ч электроэнергии, полученной на ветростанции, равнялась 40 сантимам, а к 2000 году она снизилась в 1,5 раза. Правда энергия АЭС обходится всего в 12 сантимов за 1 кВт·ч.

1.4 Энергия воды

Уровень воды на морских побережьях в течение суток меняется три раза. Такие колебания особо заметны в заливах и устьях рек, впадающих в море. Древние греки объясняли колебание уровня воды волей повелителя морей Посейдона. В XVIII в. английский физик Исаак Ньютон разгадал тайну морских приливов и отливов: огромные массы воды в мировом океане приводятся в движение силами притяжения Луны и Солнца. Через каждые 6 ч 12 мин прилив сменяется отливом. Максимальная амплитуда приливов в разных местах нашей планеты неодинакова и составляет от 4 до 20 м.

Для устройства простейшей приливной электростанции (ПЭС) нужен бассейн – перекрытый плотиной залив или устье реки. В плотине имеются водопропускные отверстия и установлены турбины. Во время прилива вода поступает в бассейн. Когда уровни воды в бассейне и море сравняются, затворы водопропускных отверстий закрываются. С наступлением отлива уровень воды в море понижается, и, когда напор становится достаточным, турбины и соединенные с ним электрогенераторы начинают работать, а вода из бассейна постепенно уходит. Считается экономически целесообразным строительство ПЭС в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 м. Проектная мощность ПЭС зависит от характера прилива в районе строительства станции, от объема и площади приливного бассейна, от числа турбин, установленных в теле плотины.

В приливных электростанциях двустороннего действия турбины работают при движении воды из моря в бассейн и обратно. ПЭС двустороннего действия способна вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 ч с перерывами в 1-2 ч четыре раза в сутки. Для увеличения времени работы турбин существуют более сложные схемы – с двумя, тремя и большим количеством бассейнов, однако стоимость таких проектов весьма высока.

Первая приливная электростанция мощностью 240 МВт была пущена в 1966 г. во Франции в устье реки Ранс, впадающей в Ла-Манш, где средняя амплитуда приливов составляет 8,4 м. 24 гидроагрегата ПЭС вырабатывают в среднем за год 502 млн. кВт. час электроэнергии. Для этой станции разработан приливный капсульный агрегат, позволяющий осуществлять три прямых и три обратных режима работы: как генератор, как насос и как водопропускное отверстие, что обеспечивает эффективную эксплуатацию ПЭС. По оценкам специалистов, ПЭС на реке Ранс экономически оправдана, годовые издержки эксплуатации ниже, чем на гидроэлектростанциях, и составляют 4% капитальных вложений. Электростанция входит в энергосистему Франции и эффективно используется.

В 1968 г. на Баренцевом море, недалеко от Мурманска, вступила в строй опытно-промышленная ПЭС проектной мощностью 800 кВт. Место ее строительства – Кислая Губа представляет собой узкий залив шириной 150 м и длиной 450 м. Хотя мощность Кислогубской ПЭС невелика, ее сооружение имело важное значение для дальнейших исследовательских и проектно-конструкторских работ в области использования энергии приливов.

Существуют проекты крупных ПЭС мощностью 320 МВт (Кольская) и 4000 МВт (Мезенская) на Белом море, где амплитуда приливов составляет 7-10 м. Планируется использовать также огромный потенциал Охотского моря, где местами, например на Пенжинской губе, высота приливов составляет 12,9 м, а в Гижигинской губе – 12-14 м.

Работы в этой области ведутся и за рубежом. В 1985 г. пущена в эксплуатацию ПЭС в заливе Фанди в Канаде мощностью 20 МВт (амплитуда приливов здесь составляет 19,6 м). В Китае построены три приливные электростанции небольшой мощности. В Великобритании разрабатывается проект ПЭС мощностью 1000 МВт в устье реки Северн, где средняя амплитуда приливов составляет 16,3 м

С точки зрения экологии ПЭС имеет бесспорное преимущество перед тепловыми электростанциями, сжигающими нефть и каменный уголь. Благоприятные предпосылки для более широкого использования энергии морских приливов связаны с возможностью применения недавно созданной трубы Горлова, которая позволяет сооружать ПЭС без плотин, сокращая расходы на их строительство. Первые бесплотинные ПЭС намечено соорудить в ближайшие годы в Южной Корее.

1.5. Энергия волн

Идея получения электроэнергии от морских волн была изложена еще в 1935 г. советским ученым К.Э. Циолковским.

В основе работы волновых энергетических станций лежит воздействие волн на рабочие органы, выполненные в виде поплавков, маятников, лопастей, оболочек и т.п. Механическая энергия их перемещений с помощью электрогенераторов преобразуется в электрическую. Когда буй качается по волне, уровень воды внутри него меняется. От этого воздух то выходит из него, то входит. Но движение воздуха возможно только лишь через верхнее отверстие (такова конструкция буя). А там установлена турбина, вращающаяся всегда в одном направлении независимо от того в каком направлении движется воздух. Даже довольно небольшие волны высотой 35 см заставляют турбину развивать более 2000 оборотов в минуту. Другой тип установки – что-то вроде стационарной микроэлектростанции. Внешне она похожа на ящик, установленный на опорах на небольшой глубине. Волны проникают в ящик и приводят в действие турбину. И здесь для работы достаточно совсем небольшого волнения моря. Даже волны высотой в 20 см зажигали лампочки общей мощностью 200 Вт.

В настоящее время волноэнергетические установки используются для энергопитания автономных буев, маяков, научных приборов. Попутно крупные волновые станции могут быть использованы для волнозащиты морских буровых платформ, открытых рейдов, морекультурных хозяйств. Началось промышленное использование волновой энергии. В мире уже около 400 маяков и навигационных буев получают питание от волновых установок. В Индии от волновой энергии работает плавучий маяк порта Мадрас. В Норвегии с 1985 г. действует первая в мире промышленная волновая станция мощностью 850 кВт.

Создание волновых электростанций определяется оптимальным выбором акватории океана с устойчивым запасом волновой энергии, эффективной конструкцией станции, в которую встроены устройства сглаживания неравномерного режима волнения. Считается, что эффективно волновые станции могут работать при использовании мощности около 80 кВт/м. Опыт эксплуатации существующих установок показал, что вырабатываемая ими электроэнергия пока в 2-3 раза дороже традиционной, но в будущем ожидается значительное снижение ее стоимости.

В волновых установках с пневматическими преобразователями под действием волн воздушный поток периодически изменяет свое направление на обратное. Для этих условий и разработана турбина Уэллса, ротор которой обладает выпрямляющим действием, сохраняя неизменным направление своего вращения при смене направления воздушного потока, следовательно, поддерживается неизменным и направление вращения генератора. Турбина нашла широкое применение в различных волноэнергетических установках.

Волновая энергетическая установка «Каймей» (»Морской свет») – самая мощная действующая энергетическая установка с пневматическими преобразователями – построена в Японии в 1976 г. В своей работе она использует волны высотой до 6 – 10 м. На барже длиной 80 м, шириной 12 м и водоизмещением 500 т установлены 22 воздушных камеры, открытые снизу. Каждая пара камер работает на одну турбину Уэллса. Общая мощность установки 1000 кВт. Первые испытания были проведены в 1978 – 1979 гг. близ города Цуруока. Энергия передавалась на берег по подводному кабелю длиной около 3 км. В 1985 г. в Норвегии в 46 км к северо-западу от города Берген построена промышленная волновая станция, состоящая из двух установок. Первая установка на острове Тофтесталлен работала по пневматическому принципу. Она представляла собой железобетонную камеру, заглубленную в скале; над ней была установлена стальная башня высотой 12,3 мм и диаметром 3,6 м. Входящие в камеру волны создавали изменение объема воздуха. Возникающий поток через систему клапанов приводил во вращение турбину и связанный с ней генератор мощностью 500 кВт, годовая выработка составляла 1,2 млн. кВт. ч. Зимним штормом в конце 1988 г. башня станции была разрушена. Разрабатывается проект новой башни из железобетона.

Конструкция второй установки состоит из конусовидного канала в ущелье длиной около 170 м с бетонными стенками высотой 15 м и шириной в основании 55 м, входящего в резервуар между островами, отделенный от моря дамбами, и плотины с энергетической установкой. Волны, проходя по сужающемуся каналу, увеличивают свою высоту с 1,1 до 15 м и вливаются в резервуар, уровень которого на 3 м выше уровня моря. Из резервуара вода проходит через низконапорные гидротурбины мощностью 350 кВт. Станция ежегодно производит до 2 млн. кВт.·ч электроэнергии.

А в Великобритании разрабатывается оригинальная конструкция волновой энергетической установки типа «моллюск», в которой в качестве рабочих органов используются мягкие оболочки – камеры. В них находится воздух под давлением, несколько большим атмосферного. Накатом волн камеры сжимаются, образуется замкнутый воздушный поток из камер в каркас установки и обратно. На пути потока установлены воздушные турбины Уэллса с электрогенераторами. Сейчас создается опытная плавучая установка из 6 камер, укрепленных на каркасе длиной 120 м и высотой 8 м. Ожидаемая мощность 500 кВт. Дальнейшие разработки показали, что наибольший эффект дает расположение камер по кругу. В Шотландии на озере Лох-Несс была испытана установка, состоящая из 12 камер и 8 турбин. Теоретическая мощность такой установки до 1200 кВт.

Впервые конструкция волнового плота была запатентована в СССР еще в 1926 г. В 1978 г. в Великобритании проводились испытания опытных моделей океанских электростанций, в основе которых лежит аналогичное решение. Волновой плот Коккерела состоит из шарнирно соединенных секций, перемещение которых относительно друг друга передается насосам с электрогенераторами. Вся конструкция удерживается на месте якорями. Трехсекционный волновой плот Коккерела длиной 100 м, шириной 50 м и высотой 10 м может дать мощность до 2 тыс. кВт.

В СССР модель волнового плота испытывалась в 70-х гг. на Черном море. Она имела длину 12 м, ширину поплавков 0,4 м. На волнах высотой 0,5 м и длиной 10 – 15 м установка развивала мощность 150 кВт.

Проект, известный под названием «утка Солтера», представляет собой преобразователь волновой энергии. Рабочей конструкцией является поплавок (»утка»), профиль которого рассчитан по законам гидродинамики. В проекте предусматривается монтаж большого количества крупных поплавков, последовательно укрепленных на общем валу. Под действием волн поплавки приходят в движение и возвращаются в исходное положение силой собственного веса. При этом приводятся в действие насосы внутри вала, заполненного специально подготовленной водой. Через систему труб различного диаметра создается разность давления, приводящая в движение турбины, установленные между поплавками и поднятые над поверхностью моря. Вырабатываемая электроэнергия передается по подводному кабелю. Для более эффективного распределения нагрузок на валу следует устанавливать 20 – 30 поплавков. В 1978 г. была испытана модель установки, состоявшая из 20-ти поплавков диаметром 1 м. Выработанная мощность составили 10 кВт. Разработан проект более мощной установки из 20 – 30 поплавков диаметром 15 м, укрепленных на валу, длиной 1200 м. Предполагаемая мощность установки 45 тыс. кВт. Подобные системы, установленные у западных берегов Британских островов, могут обеспечить потребности Великобритании в электроэнергии.

1.6 Энергия течений

Наиболее мощные течения океана – потенциальный источник энергии. Современный уровень техники позволяет извлекать энергию течений при скорости потока более 1 м/с. При этом мощность от 1 м 2 поперечного сечения потока составляет около 1 кВт. Перспективным представляется использование таких мощных течений, как Гольфстрим и Куросио, несущих соответственно 83 и 55 млн. куб.м/с воды со скоростью до 2 м/с, и Флоридского течения (30 млн. куб.м/с, скорость до 1,8 м/с).

Для океанской энергетики представляют интерес течения в проливах Гибралтарском, Ла-Манш, Курильских. Однако создание океанских электростанций на энергии течений связано пока с рядом технических трудностей, прежде всего с созданием энергетических установок больших размеров, представляющих угрозу судоходству.

Программа «Кориолис» предусматривает установку во Флоридском проливе в 30 км восточнее города Майами 242 турбин с двумя рабочими колесами диаметром 168 м, вращающимися в противоположных направлениях. Пара рабочих колес размещается внутри полой камеры из алюминия, обеспечивающей плавучесть турбины. Для повышения эффективности лопасти колес предполагается сделать достаточно гибкими. Вся система «Кориолис» общей длиной 60 км будет ориентирована по основному потоку; ширина ее при расположении турбин в 22 ряда по 11 турбин в каждом составит 30 км. Агрегаты предполагается отбуксировать к месту установки и заглубить на 30 м, чтобы не препятствовать судоходству.

После того как большая часть Южного Пассатного течения проникает в Карибское море и Мексиканский залив, вода возвращается оттуда в Атлантику через Флоридский залив. Ширина течения становится минимальной – 80 км. При этом оно убыстряет свое движение до 2 м/с. Когда же Флоридское течение усиливается Антильским, расход воды достигает максимума. Развивается сила, вполне достаточная, чтобы привести в движение турбину с размашистыми лопастями, вал которой соединен с электрогенератором. Дальше – передача тока по подводному кабелю на берег.

Материал турбины- алюминий. Срок службы – 80 лет. Ее постоянное место – под водой. Подъем на поверхность воды только для профилактического ремонта. Ее работа практически не зависит от глубины погружения и температуры воды. Лопасти вращаются медленно, и небольшие рыбы могут свободно проплывать через турбину. А вот крупным вход закрыт предохранительной сеткой.

Американские инженеры, считают, что строительство такого сооружения даже дешевле, чем возведение тепловых электростанций. Здесь не нужно возводить здание, прокладывать дороги, устраивать склады. Да и эксплуатационные расходы существенно меньше.

Полезная мощность каждой турбины с учетом затрат на эксплуатацию и потерь при передаче на берег составит 43 МВт, что позволит удовлетворить потребности штата Флориды (США) на 10%.

Первый опытный образец подобной турбины диаметром 1,5 м был испытан во Флоридском проливе. Разработан также проект турбины с рабочим колесом диаметром 12 м и мощностью 400 кВт.

2 Состояние и перспективы развития альтернативной энергетики в России

Доля традиционной топливной энергетики в мировом энергобалансе будет непрерывно сокращаться, а на смену придет нетрадиционная — альтернативная энергетика, основанная на использовании возобновляемых источников энергии. И от того, с какими темпами это произойдет в конкретной стране, зависит не только ее экономическое благополучие, но и ее независимость, ее национальная безопасность.

Ситуация с возобновимыми источниками энергии в России, как и почти со всем у нас в стране, может быть названа уникальной. Запасы этих источников, поддающихся использованию уже на сегодняшнем техническом уровне, огромны. Вот одна из оценок: солнечной лучистой энергии — 2300млрдТУТ (тонн условного топлива); ветра — 26,7млрдТУТ, биомассы — 10млрдТУТ; тепла Земли — 40000млрдТУТ; малых рек — 360млрдТУТ; морей и океанов — 30млрдТУТ. Эти источники намного превышают современный уровень энергопотребления России (1,2млрдТУТ в год). Однако используются из всего этого немыслимого изобилия даже не сказать что крохи — микроскопические количества. Как и в мире в целом, в России наиболее развита среди возобновляемых видов энергетики ветроэнергетика. Еще в 1930-хгг. в нашей стране серийно выпускалось несколько видов ветроустановок мощностью 3-4кВт, однако в 1960-егг. их выпуск был прекращен. В последние годы СССР правительство вновь обратило внимание на эту область, однако не успело реализовать своих планов. Тем не менее, с 1980 по 2006гг. Россией наработан большой научно-технический задел (но отставание в вопросах практического использования возобновимых источников энергии у России серьезное). Сегодня общая мощность действующих, сооружаемых и планируемых к вводу в России ВЭУ и ВЭС составляет 200 МВт. Мощность отдельных ветроагрегатов, изготавливаемых российскими предприятиями, лежит в диапазоне от 0,04 до 1000,0 кВт . В качестве примера приведем нескольких разработчиков и производителей ВЭУ и ВЭС. В Москве ООО «СКТБ «Искра» производит ветроэлектрические станции М-250 мощностью 250Вт. В Дубне Московской области предприятие Гос.МКБ «Радуга» производит легко устанавливаемые ВЭС в 750Вт, 1кВт и 8кВт; Санкт-Петербургский НИИ «Электроприбор» выпускает ВЭУ до 500 Вт.

В Киеве с 1999г. научно-производственная группа WindElectric производит ветроэлектростанции бытового назначения WE-1000 мощностью 1 кВт. Специалистами группы разработана уникальная многолопастная, универсально-скоростная и абсолютно бесшумная турбина небольших размеров, эффективно использующая любой воздушный поток.

Хабаровская «Компания ЛМВ Ветроэнергетика» производит ВЭС мощностью от 0,25 до 10кВт, последние могут объединяться в системы мощностью до 100кВт. С 1993г. этим предприятием разработано и произведено 640 ВЭС. Большинство установлено в Сибири, на Дальнем Востоке, Камчатке, Чукотке. Срок эксплуатации ВЭС достигает 20 лет в любых климатических зонах. Компания поставляет также солнечные батареи, которые работают совместно с ВЭС (мощность таких ветросолнечных установок составляет от 50Вт до 100 кВт).

В отношении ресурсов ветровой энергии в России наиболее перспективны такие районы, как Побережье Северного Ледовитого океана, Камчатка, Сахалин, Чукотка, Якутия, а также побережье Финского залива, Черного и Каспийского морей. Высокие среднегодовые скорости ветра, малая обеспеченность централизованными электросетями и обилие неиспользуемых в хозяйстве площадей делает эти местности практически идеальными для развития ветровой энергетики. Похожая ситуация с солнечной энергетикой. Солнечная энергия, поступающая за неделю на территорию нашей страны, превышает энергию всех российских ресурсов нефти, угля, газа и урана. Имеются интересные отечественные разработки в этой области, но нет никакой поддержки их со стороны государства и, следовательно, нет рынка фотоэнергетики. Однако объем выпуска солнечных батарей исчисляется мегаваттами. В 2006г. было произведено около 400 МВт. Имеется тенденция к некоторому росту. Впрочем, больший интерес к продукции различных научно-производственных объединений, выпускающих фотоэлементы, проявляют покупатели из-за рубежа, для россиян они все еще дороги; в частности, потому что сырье для производства кристаллических пленочных элементов приходится ввозить из-за рубежа (в советское время заводы по производству кремния находились в Киргизии и Украине) Наиболее благоприятные районы для использования солнечной энергии в России — это Северный Кавказ, Ставропольский и Краснодарский края, Астраханская область, Калмыкия, Тува, Бурятия, Читинская область, Дальний Восток.

Наибольшие достижения по использованию солнечной энергии отмечены в области создания систем теплоснабжения с применением плоских солнечных коллекторов. Первое место в России во внедрении таких систем занимает Краснодарский край, где за последние годы в соответствии с действующей краевой программой энергосбережения сооружено около сотни крупных солнечных систем горячего водоснабжения и множество мелких установок индивидуального пользования. Наибольшее развитие солнечные установки для обогрева помещений получили в Краснодарском крае и Республике Бурятия. В Бурятии солнечными коллекторами производительностью от 500 до 3000 литров горячей воды (90-100 градусов по Цельсию) в сутки оснащены различные промышленные и социальные объекты – больницы, школы, завод «Электромашина» и т.д., а также частные жилые здания. Сравнительно повышенное внимание уделяется развитию геотермальных электростанций, более, видимо, привычных нашим энергетическим распорядителям и достигающих больших мощностей, а потому лучше укладывающихся в привычную концепцию энергетического гигантизма. Специалисты считают, что запасы геотермальной энергии на Камчатке и Курильских островах могут обеспечить электростанции мощностью до 1000МВт.

Ещё в 1967г. на Камчатке была построена Паужетская ГеоТЭС мощностью 11,5МВт. Она была пятой ГеоТЭС в мире. В 1967г. была введена в действие Паратунская ГеоТЭС — первая в мире с бинарным циклом Ренкина. В настоящее время строится Мутновская ГеоТЭС мощностью 200МВт с использованием отечественного оборудования, изготовленного Калужским турбинным заводом. Этот завод приступил также к серийному выпуску модульных блоков для геотермального электро – и теплоснабжения. С использованием таких блоков Камчатка и Сахалин могут быть практически полностью обеспечены электроэнергией и теплом от геотермальных источников. Геотермальные источники с достаточно большим энергетическим потенциалом имеются в Ставропольском и Краснодарском краях. Сегодня там вклад систем геотермального теплоснабжения составляет 3млн.Гкал/год.

По мнению специалистов, при несметных запасах этого вида энергии не решен вопрос о рациональном, рентабельном и экологически безвредном использовании геотермальных ресурсов, что мешает наладить их индустриальное освоение. Например, добываемые геотермальные воды используются варварскими методами: неочищенную отработанную воду, содержащую ряд опасных веществ (ртуть, мышьяк, фенолы, серу и т.п.) сбрасывают в окружающие водоемы, нанося непоправимый вред природе. К тому же, все трубопроводы геотермальных систем отопления быстро выходят из строя из-за высокой минерализации геотермальных вод. Поэтому требуется коренной пересмотр технологии использования геотермальной энергии.

Сейчас ведущим предприятием по изготовлению геотермальных электрических станций в России является Калужский турбинный завод и АО «Наука», которые разработали и производят модульные геотермальные электростанции мощностью от 0,5 до 25 МВт. Разработана и начала реализовываться программа создания геотермального энергоснабжения Камчатки, в результате которой ежегодно будет сэкономлено около 900тыс. ТУТ. На Кубани эксплуатируется 10 месторождений геотермальных вод. За 1999-2000гг. уровень добычи теплоэнергетических вод в крае составил около 9млнм3, что позволило сэкономить до 65тыс.ТУТ. Предприятием «Турбокон», созданным при Калужском турбинном заводе, разработана чрезвычайно перспективная технология, позволяющая получать электроэнергию из горячей воды, испаряющейся под давлением и вращающей турбину, оснащенную вместо привычных лопастей специальными воронками — так называемыми соплами Лаваля. Польза от таких установок, получивших название гидропаровых турбин, как минимум двойная. Во-первых, они позволяют полнее использовать геотермальную энергию. Обычно для получения энергии используется только геотермальный пар или растворенные в геотермальной воде горючие газы, тогда как с помощью гидропаровой турбины для получения энергии можно использовать и непосредственно горячую воду. Другой возможный вариант применения новой турбины — получение электроэнергии в городских теплосетях, из воды, возвращающейся от потребителей тепла. Сейчас тепло этой воды пропадает впустую, тогда, как оно могло бы обеспечивать котельные независимым источником электричества.

Тепло недр Земли способно не только выбрасывать в воздух фонтаны гейзеров, но и согревать жилища и вырабатывать электроэнергию. Большими геотермальными ресурсами обладают Камчатка, Чукотка, Курилы, Приморский край, Западная Сибирь, Северный Кавказ, Краснодарский и Ставропольский края, Калининградская область. Высокопотенциальное термальное тепло (пароводная смесь свыше 100 градусов по Цельсию) позволяет производить электроэнергию напрямую.

Обычно пароводяная термальная смесь извлекается из скважин, пробуренных на глубину 2-5 км. Каждая из скважин способна обеспечить электрическую мощность 4-8 МВт с площади геотермального месторождения около 1 км 2 . При этом по экологическим соображениям необходимо иметь и скважины для закачки в пласт отработанных геотермальных вод.

В настоящее время на Камчатке действуют 3 геотермальных электростанции: Паужетская ГеоЭС, Верхне-Мутновская ГеоЭС и Мутновская ГеоЭС. Суммарная мощность этих геотермальных электростанций составляет более 70 МВт. Это позволяет на 25% обеспечить потребности региона в электроэнергии и ослабить зависимость от поставок дорогостоящего привозного мазута.

В Сахалинской области на о. Кунашир введены первый агрегат мощностью 1,8 МВт Менделеевской ГеоТЭС и геотермальная тепловая станция ГТС-700 мощностью 17 Гкал/ч. Большая часть низкопотенциальной геотермальной энергии применяется в виде тепла в жилищно-коммунальном и сельском хозяйствах. Так, на Кавказе общая площадь обогреваемых геотермальными водами теплиц составляет свыше 70 га. В Москве построен и успешно эксплуатируется экспериментальный многоэтажный дом, в котором горячая вода для бытовых нужд нагревается за счет низкопотенциального тепла Земли.

Наконец, следует также упомянуть малые гидроэлектростанции. С ними дело обстоит относительно благополучно в плане конструкторских разработок: оборудование для малых ГЭС выпускается или готово к выпуску на многих предприятиях энергомашиностроительной промышленности, с гидротурбинами различной конструкции — осевыми, радиально-осевыми, пропеллерными, диагональными, ковшовыми. При этом стоимость оборудования, изготовленного на отечественных предприятиях, остается значительно ниже мирового уровня цен. На Кубани ведется строительство двух малых ГЭС (МГЭС) на р. Бешенка в районе п.Красная Поляна г.Сочи и сбросе циркуляционной системы технического водоснабжения Краснодарской ТЭЦ. Запланировано строительство МГЭС на сбросе Краснодарского водохранилища мощностью 50 МВт. Начата работа по восстановлению системы малых ГЭС в Ленинградской области. В 1970-е гг. там, в результате проведения кампании по укрупнению электроснабжения области, прекратили работу более 40 таких станций. Плоды недальновидной гигантомании приходится исправлять сейчас, когда необходимость в малых источниках энергии стала очевидной.

Заключение

Нужно отметить, что в России ещё нет таких законов, которые бы регулировали альтернативную энергетику и стимулировали ее развитие. Равно как и нет структуры, которая бы защищала интересы альтернативной энергетики. Как, например, атомной энергетикой отдельно занимается Минатом. Запланирован доклад правительству об обосновании необходимости и разработке концепции проекта федерального закона «О развитии возобновляемых источников энергии». За подготовку этого доклада отвечают целых четыре министерства: Минэнерго, Минэкономразвития, Минпромнауки и Минюст. Когда они договорятся, неведомо.

Чтобы отрасль развивалась быстро и полноценно, закон должен предусматривать налоговые льготы предприятиям, производящим оборудование для получения энергии возобновляемых источников (например, снижение ставки НДС хотя бы до 10%). Важны также вопросы сертификации и лицензирования (прежде всего в том, что касается оборудования), потому что приоритет возобновляемой энергии также должен соответствовать требованиям качества.

Развитие альтернативных способов получения энергии тормозят производители и добытчики традиционных источников энергии: у них сильные позиции во власти и есть возможность отстаивать свои интересы. Альтернативная энергия до сих пор довольно дорога по сравнению с традиционной, потому что практически у всех предприятий-производителей установки выходят опытными партиями в очень небольших количествах и соответственно являются очень дорогими. Организация серийного производства и проведение сертификации установок требуют значительных инвестиций, которые полностью отсутствуют. Удешевлению стоимости могла бы способствовать господдержка. Однако же это противоречит интересам тех, чей бизнес основан на добыче традиционного углеводородного топлива. Лишняя конкуренция никому не нужна.

В результате преимущественному использованию возобновляемых источников и развитию альтернативной энергетики отдается предпочтение в основном в тех регионах, где это является наиболее очевидным решением сложившихся энергетических проблем. Россия располагает значительными ресурсами ветровой энергии, в том числе в тех регионах, где отсутствует централизованное электроснабжение – побережье Северного Ледовитого океана, Якутия, Камчатка, Чукотка, Сахалин, но даже в этих районах энергетические проблемы таким образом решать почти не пытаются.

О дальнейшем развитии альтернативной энергетики говорится в «Энергетической стратегии России на период до 2020 года». Цифры, которых должна достичь наша альтернативная энергетика, очень низки, задачи минимальны, поэтому перелома в российской энергетике ждать не приходится. За счет альтернативной энергетики к 2020 году планируется экономить меньше 1% всех топливных ресурсов. Приоритетом своей «энергетической стратегии» Россия выбирает атомную промышленность как «важнейшую часть энергетики страны».

В последнее время были предприняты некоторые шаги в сторону развития альтернативной возобновляемой энергетики. Минэнерго начало переговоры с французами о перспективах сотрудничества в области альтернативной энергетики. В целом же можно отметить, что состояние и перспективы развития альтернативной энергетики на ближайшие 10-15 лет в целом представляются плачевными.

Список используемых источников

1. Копылов В.А. География промышленности России и стран СНГ. Учебное пособие. – М.: Маркетинг, 2001 – 184 с.

2. Видяпин М.В., Степанов М.В. Экономическая география России. – М.: Инфра – М., 2002 – 533 с.

3. Морозова Т.Г. Экономическая география России – 2 -е изд., ред.- М.: ЮНИТИ, 2002 – 471 с.

4. Арустамов Э.А. Левакова И.В.Баркалова Н.В. Экологические основы природопользования. М. Изд. «Дашков и К». 2002.

5. В. Володин, П. Хазановский Энергия, век двадцать первый.-М 1998

6. А. Голдин «Океаны энергии». М: ЮНИТИ 2000

7. Попов В. Биосфера и проблемы ее охраны. Казань. 1981.

8. Рахилин В. общество и живая природа. М. Наука. 1989.

9. Лаврус В.С. Источники энергии К: НиТ, 1997

10. Э.Берман. Геотермальная энергия – Москва: Мир,1978г.

11. Л. С. Юдасин. Энергетика: проблемы и надежды. М: ЮНИТИ. 1999.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Актуальность темы. О том, что запасы нефти, газа и угля не бесконечны, знают даже школьники. Цены на энергоносители постоянно повышаются, заставляя плательщиков тяжко вздыхать и задумываться об увеличении собственных доходов. Несмотря на достижения цивилизации, за пределами городов остается немало мест, в которые не подведен газ, а кое-где нет даже электричества. Там же, где такая возможность есть, стоимость работ по монтажу системы порой абсолютно не соответствует уровню доходов населения. Неудивительно, что альтернативная энергия своими руками вызывает сегодня интерес как у владельцев больших и малых загородных домов, так и у горожан.

Весь окружающий нас мир полон энергии, которая содержится не только в недрах земли. Еще в школе, на уроках географии, мы узнали, что можно с высокой эффективностью использовать энергию ветра, солнца, приливов и отливов, падающей воды, земного ядра и прочих подобных энергоносителей в масштабах целых стран и континентов. Однако использовать альтернативные источники энергии можно и для отопления отдельного дома.

Объект исследования - система применения и использования альтернативных источников энергии с точки зрения практической экологии.

Предмет исследования - экономические, экологические и правоприменительные отношения, которые возникают при использовании альтернативных источников энергии.

Цель работы - провести анализ возможности и эффективности использования альтернативных источников энергии.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить определение, потенциал и направления развития альтернативной энергетики;

2. Охарактеризовать мировые перспективы развития и стимулирования альтернативной энергетики;

3. Рассмотреть стратегии развития возобновляемой энергии в мире;

4. Определить возможности и проблемы развития малой и нетрадиционной энергетики России;

5. Проанализировать законодательное обеспечение использования возобновляемых источников энергии.

Гипотеза исследования - на основе современных достижений науки и техники, возможно, эффективно использовать альтернативные источники энергии.

В качестве методологической основы применялись метод системного подхода, метод анализа. Также были использованы такие общетеоретические методы, как обобщение, сравнительно-правовой метод, анализ литературных источников и документов, и некоторые частно - научные методы познания.

Практическая значимость исследования заключается в том, что результаты работы могут быть использованы для дальнейших научных исследований, и на практике в качестве основы для разработки проектов внедрения альтернативных источников энергии.

1. Определение, потенциал и направления развития альтернативной энергетики

Малая гидроэнергетика- электростанции до 10 МВт, расположенные на малых реках, каналах, водопадах. Технически представляет собой запруды (каскады запруд), обеспечивающие падающий поток на генератор, либо последовательно установленные генераторы, опущенные в мощный водный поток, способный дать достаточную кинетическую энергию для ее преобразования в электрическую.

Гелиоэнергетика - использование солнечной энергии через:

плоские коллектора со стекольным или пластиковым покрытием и оптическим КПД не менее 60-88%. Используются в основном для производства горячей воды;

модульные гелиоприемники с полупроводниковым покрытием необходимых размеров и конфигурации. Используются для производства электроэнергии 1 .

Ветровая энергия - используется энергия ветра посредством ветротурбин, представляющих двух-трех лопастную силовую установку с горизонтальным приводом и поворотным (по ветру) устройством, размещаемым на мачте. Возможности использования в виде небольших коттеджных установок до создания масштабных ветровых парков.

Биомасса - используется посредством переработки:

клетчатки древесного происхождения, другой растительной органики и ее производных для производства моторного и бытового топлива (биоэтанол, биодизель);

рециркуляционной переработки бытовых, коммунальных и промышленных отходов, а также органических отходов животных и человека в биогаз.

Геотермика - вынос тепла геотермальной и вулканической деятельности посредством тепловых насосов.

Энергия мирового океана - приливные и волновые ГЭС.

Водородная энергетика - производство водородного топлива посредством выделения его из воды и/или углеводородов (природного газа).

Альтернативная энергетика опирается, в основном, на воспроизводимые источники энергии (ВИЭ), которые, в зависимости от технологий применения, подразделяются на традиционные и нетрадиционные.

К традиционным источникам ВИЭ относится крупная гидроэнергетика, а также использование посредством прямого сжигания энергии традиционной биомассы (дрова, гузапоя, кизяк и т.п.).

По методологии МЭА (Международное Энергетическое Агентство) к нетрадиционным ВИЭ относятся:

гидроэнергетические ресурсы малой гидроэнергетики до 10 МВт (т.е. кроме крупных ГЭС), которые преобразуют кинетическую энергию воды в электроэнергию (вода при этом никуда не исчезает);

геотермальные источники, естественным образом поступающие из земной коры в виде горячей воды, тепла или пара;

энергия солнца;

энергия океана (приливная, волновая, течений и пр.);

энергия ветра;

промышленные и коммунальные отходы (твердые, жидкие, газообразные), способные дать электроэнергию при сжигании, биологическом разложении или иных способах переработки;

биомасса различного происхождения, как продукт переработки продукции сельского и лесного хозяйства, а также специально культивируемых для этих целей растений (возможно ежегодное воспроизводство ресурсов) 2 .

Кроме этого в последнее время огромное внимание стало уделяться новому направлению нетрадиционной энергетики - водородной энергетике. Также к альтернативной энергетике относятся атомная энергетика и термоядерный синтез. В принципе, к альтернативным источникам энергии могут относиться любые, самые экзотические источники, которые могут заменить традиционное углеводородное сырье.

Преимуществами ВИЭ является воспроизводимый характер основного ресурса для производства энергии, а также высокая экологичность.

В числе основных недостатков ВИЭ - ограниченный доступ к отдельным видам ресурсов (не все страны имеют доступ к морю, гидроресурсам рек, достаточный уровень ветров, достаточное количество солнечных дней в году, достаточное количество земельных и водных ресурсов для выращивания ресурсов для биоэнергетики и т.п.), а также пока еще высокая стоимость создания установок на базе ВИЭ.

Кроме того, альтернативные источники, основанные на природных процессах (ветер, солнечные дни и т.п.), не всегда сопряжены по времени производства электроэнергии с периодом потребности в ней, что делает эти источники недостаточно устойчивыми с позиции сезонности и ритмичности производства, а также требует их комбинирования с традиционными источниками.

Вместе с тем, перспективы ВИЭ связываются с их устойчивостью в долгосрочном плане, поскольку их потенциал огромен и в обозримом будущем по ряду видов практически безграничен.

Однако в конечном балансе мирового потребления энергии доля ВИЭ составляет пока около 13%, а с учетом крупных гидроэлектростанций не превышает 18-20%. При этом на долю нетрадиционных источников энергии приходится лишь 2,5-3,5%.

Очевидно, что существует очень большой разрыв между теоретическим потенциалом ВИЭ (теоретическая оценка ресурсов альтернативной энергетики) и фактически используемым потенциалом. Теоретический потенциал ВИЭ (даже при исключении трудно осваиваемой геотермальной энергии), превышает годовой объем мирового производства ВИЭ почти в 9 тысяч раз. Наибольшим теоретическим потенциалом обладает солнечная энергетика, которая сама по себе превышает существующий объем производства первичных энергетических ресурсов в 8,8 тысяч раз (таблица 1).

Даже технический потенциал ВИЭ (потенциальные мощности установок на базе ВИЭ при существующих технологиях) в настоящее время в 17 раз превышает годовой объем мирового производства всех первичных ресурсов (445 ЭДж в 2006 г.).

Таблица 1. Потенциал ВИЭ в мире* Эдж/год

Учитывая, что по расчетам экспертов нынешние запасы основных первичных углеводородных ресурсов достаточны при современном уровне их использования на 40-50 лет, совершенно очевидно, что этот срок отпущен для того, чтобы обеспечить их замену альтернативными видами топлива.

Наиболее широко распространено использование ВИЭ в Китае, США, Германии, Испании, Индии и Японии.

2. Мировые перспективы развития и стимулирования альтернативной энергетики

В основе стратегий развития альтернативной энергетики в развитых и отдельных развивающихся зарубежных странах лежит понимание того, что:

жизненно необходимо заблаговременно создать альтернативу исчерпаемым источникам энергии. Их дефицит в странах, обладающими этими источниками, будет усиливаться в период 2020-2030 гг. с резким обострением к 2050 году. Это приведет к резкому росту цен на энергоресурсы в странах, не обладающих этими ресурсами и поставит под угрозу развитие национальных экономик;

альтернативные источники энергии наиболее экологичны с точки зрения выбросов парниковых газов и становятся существенным условием для предотвращения климатической катастрофы;

обеспечение источниками энергии населенных пунктов, отдаленных от городов, практически полностью зависит от распространения малых альтернативных источников энергии 3 .

Наиболее значимые направления, где альтернативные источники энергии могли бы заменить традиционное углеводородное сырье уже в настоящее время - это производство электроэнергии и производство моторного топлива.

Международное Энергетическое Агентство (МЭА) в 2008 году разработало базовый прогноз развития ВИЭ в мире в сфере электроэнергетики к 2030 году.

Согласно этому прогнозу самые низкие темпы будут присущи развитию крупных ГЭС - не более 2% в среднегодовом исчислении, что приведет к падению доли этого источника электроэнергии с 14,4% в 2006 году до 12,4% в 2030 году. Это связано с исчерпанием возможностей гидроресурсов для крупных ГЭС.

Электроэнергия, производимая малыми ГЭС, будет расти в среднем на 4,7% в год, что позволит увеличить ее долю в мировом производстве энергии соответственно с 1,4% до 2,2%.

Наиболее высокие темпы прогнозируются для развития солнечной тепловой (19% в год) и солнечной световой (17,6%) энергии. Однако даже при этом их совокупная доля в общем объеме производства электроэнергии в мире не превысит 1%. Совокупная доля всех видов ВИЭ возрастет почти в 3 раза - с 3,5% до 10,2%.Однако даже этот показатель не является значимым с точки зрения замены традиционных источников энергии (таблица 2).

Таблица 2. Доля нетрадиционных ВИЭ в производстве электроэнергии в мире.

По расчетам того же МЭА, биотопливо (в совокупности около80 млрд. л в 2008 г.) покрывает в настоящее время только 1,2-1,4% потребления моторного топлива. Учитывая ограничения, которые накладывает на возможности расширения использования биотоплива фактор экономической эффективности, изложенный в предыдущем разделе, объем его возможного производства к 2030 году не превысит 300 млрд. л, из которых 80% - этанол и 20% - биодизель (общий рост в 2,8 раза по отношению к 2008 г.), а его доля в общем объеме моторного топлива может возрасти до 5,5%. Вместе с тем, скорее всего, за исключением отдельных стран, где производство биотоплива крайне выгодно в силу климатических условий (Бразилия), в других странах его будут использовать, скорее как добавку к обычному моторному топливу.

Одновременно, в ближайшем будущем начнется более широкое применение биотоплива второго поколения, которое получают посредством гидролиза сельскохозяйственных отходов (для Узбекистана, к примеру, возможность гидролиза гузапаи), а также газификации органических отходов продукции животноводства.

Более активное использование ВИЭ будет иметь место после 2030 года. По оценкам МЭА, к 2050 году доля существующих видов нетрадиционных ВИЭ увеличится до 25% 4 .

3. Стратегия развития возобновляемой энергии в мире

Великобритания планирует увеличить объем энергии, получаемой из возобновляемых источников энергии с 1% от общего объема потребляемой энергии в 2005 году до 15% в 2020 году за счет сокращения выбросов CO2 к 2030 году на 750 Mt, снижения спроса и соответственно объемов импортируемого газа на 20-30% к 2020 году. С апреля 2010г. поставщики энергии обязуются генерировать часть энергии из возобновляемых источников. В транспортном секторе предполагается использование биотоплива 2-го и 3-го поколений, в том числе для железнодорожного транспорта Китай планирует увеличить вклад ВИЭ с нынешних 1% до 12% к 2020 году.

Для достижения указанных целевых параметров предполагается принятие Закона по развитию возобновляемой энергии. Основные задачи этого Закона включают: подтверждение важности ВИЭ в Национальной стратегии Китая; устранение барьеров и препятствий для развития рынка ВИЭ; установление системы финансовых гарантий для развития ВИЭ; создание социального климата, способствующей развитию ВИЭ.

Стратегия основана на 4 основных принципах

Поддержка гармоничного развития общества, экономики и окружающей среды, при установлении в качестве приоритета развития возобновляемых источников энергии.

Развитие малых ГЭС, солнечных систем горячего водоснабжения, геотермальной энергии и прочих технологий ВИЭ.

Активная поддержка новых технологий ВИЭ, включая ветровую энергию, энергию биомассы за счет использования мер по стимулированию рыночного спроса и технического прогресса.

Интегрирование стратегии долгосрочного технического прогресса с краткосрочными программами расширения использования возобновляемых источников энергии 5 .

Украина практически в четыре раза увеличит использование нетрадиционных источников энергии с 10,9 млн. т н.э. (млн. тонн нефтяного эквивалента) в 2005 году до 40,4 млн. т н.э. в 2030 году. Эта инициатива потребует инвестиций в энергетический сектор в размере около 60,4 млрд. гривен или же 7,9 млрд. евро. Наибольший рост ожидается в использовании солнечной энергии, ветряных электростанций и низко потенциального тепла, но их массовое применение стартует с незначительного уровня, так как в настоящее время суммарная установленная мощность (включая малые ГЭС) составляет всего 0,18 ГВт. Тем не менее, общая мощность электростанций по производству электроэнергии из альтернативных источников энергии (за исключением биотоплива и малых ГЭС) должна вырасти в 2030 году до 2,1 ГВт.

Принятая стратегия предусматривает развитие возобновляемых источников энергии в соответствие основополагающим принципам Европейской стратегии безопасности, конкурентоспособной и устойчивой энергетики. В Энергетической стратегии Украины устанавливается ряд льгот для стимулирования производства и использования энергии из возобновляемых источников.

Европейское правительство активно сотрудничает и внедряет проекты энергосбережения и развития новых и возобновляемых источников энергии с финансовыми институтами и международными организациями, такими как NEFCO, ADEME, IFC, Европейский банк реконструкции и развития, Мировой Банк и другими.

Существует программа государственной поддержки развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии и малых гидроэлектростанций в Германии. Целевой показатель для возобновляемых источников энергии на 2030 год составляет 19% от всего объема генерации. ЕС выделяет 27,7 млн. евро в поддержку реализации Энергетической стратегии. IFC объявила о своем намерении инвестировать около $500 млн. в 2010 году для поддержки осуществления различных проектов (в том числе и тех, которые касаются энергетики). ЕБРР одобрил выделение 50 млн. долларов в развитие альтернативной энергетики Германии. Всемирный Банк выделит 250 млн. долл. США в 2010 году для реализации энергетических проектов 6 .

4. Возможности и проблемы развития малой и нетрадиционной энергетики России

Человечество располагает достаточными энергетическими ресурсами, которые, однако, распределены неравномерно, разрабатываются и потребляются не лучшим образом. Топливо и энергия постоянно дорожают. Устойчивая ориентация на использование нефти, природного газа, угля (запасы которых конечны), которая, по-видимому, сохранится, по крайней мере, до середины XXI века, уже создаёт определённые экологические проблемы.

Вместе с тем и темпы развития возобновляемых энергоисточников и нетрадиционных энерготехнологий составляют не выше 2-4% в год, т.е.значительно ниже, чем предполагалось ещё 10 лет назад. Фото- и ветроэнергетика в последние годы являются наиболее быстроразвивающимися направлениями электроэнергетики, где темпы роста превышают 10-20% в год и предполагаются и в прогнозах до 2020 года.

Бурное развитие нетрадиционной энергетики за рубежом началось после энергетического кризиса середины 70 х. годов прошлого века. В таблице 3 представлены варианты прогнозов вклада «новых» возобновляемых энергоисточннков по данным Мирового энергетического Совета в 2020году в миллионах тонн нефтяного эквивалента (млн. т н.э.).

Доля НВИЭ, которая сегодня составляет около 2%, должна значительно увеличиться и может превысить к 2020 году 8-12%.

В ряде стран (Дания, Австралия, Испания, Канада, Германия и т.д.) доля НВИЭ составит уже 10-20%, и они будут существенно влиять на состояние и уровень энергоснабжения. На уровне 2040 года по ряду оценок международных организаций она составит 45-50%. Россия, несмотря на значительный опыт и крупный научно-технический задел практически по всем направлениям НВИЭ, в настоящее время существенно отстаёт от ведущих в этом направлении стран. Доля использования возобновляемых энергоресурсов (в основном, это ГЭС) оценивается в 10%.

Нетрадиционная энергетика составляет менее 0,5% по производству электроэнергии и примерно 4% - по теплу.

Таблица 3. Варианты прогнозов вклада «новых» возобновляемых энергоисточннков по данным Мирового энергетического Совета в 2020 году в миллионах тонн нефтяного эквивалента (млн. т н.э.).

В связи с односторонней ориентацией в 60-80 годы XX века на строительство крупных ТЭС, ГЭС, АЭС развитие малой энергетики и использование НВИЭ практически полностью затормозилось, а многие существовавшие малые электростанции были закрыты.

Вместе с тем около 70% территории России, где постоянно проживает до 20 млн. человек и отсутствует развитая инфраструктура, в настоящее время не обеспечивается системой централизованного энергоснабжения, и туда приходится с большими трудностями завозить и крайне не эффективно использовать энергоресурсы. Это отдалённые и труднодоступные окраинные регионы страны - Крайний Север, Дальний Восток, Сибирь, Камчатка, Бурятия, Якутия, Курильские острова и, конечно, Алтай.

На побережьях Чёрного и Азовского морей, на Байкале, в Алтайском крае и ряде других регионов, сложилась неблагополучная экологическая обстановка в значительной степени из-за вредных выбросов устаревших маломощных энергетических установок.

Страна располагает значительными возобновляемыми ресурсами, которые оцениваются в 300 млн. т у.т. в год. При этом известно, что Гео-ТЭС, ВЭС, СЭС, ПЭС экологически более привлекательны, чем действующие сегодня крупные ТЭС, АЭС, ГЭС.

О месте НВИЭ в решения проблем энергосбережения можно судить по таким примерам. ВЭУ мощностью 1 МВт при среднегодовой скорости ветраб м/сек экономит 1 тыс. т.у.т., а геотермальная установка такой же мощностью или МГЭС - до 3 тыс. т.у.т. в год. Солнечный коллектор площадью 1 м2 в средней полосе России позволяет сэкономить до 150 кг. условного топлива в год. Тепловые насосы в 3-4 раза эффективнее электрокотлов. Большие надежды связываются с созданием топливных элементов, КПД которых превышает 90% 7 .

Развитие малой и нетрадиционной энергетики затрудняется изменением в последние годы порядка финансирования капитального строительства и НИОКР. Переход на самофинансирование при государственном регулировании тарифов резко ограничил финансовые ресурсы. Объемы инвестиций, например, в электроэнергетику с 1990 г. сократились более, чем в 3 раза. Существенно помочь в решения многих вопросов развития этого направления энергетики могли бы меры государственной поддержки, продуманная научно-техническая политика, принятие Федерального закона «О государственной политике в сфере использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии», которого, однако, в нашей стране нет.

Необходимо четко представлять, что НВИЭ являются одним из важных конкретных, эффективных направлений энергосбережения у производителя и одним из путей энергосбережения у потребителя.

Внедрение ВНИЭ активно поддерживается администрациями многих регионов, населением, «зелеными» (Калининградская, Мурманская, Ростовская области; Краснодарский, Приморский края и т.д.). Они являются важным фактором социально-экономической политики, достаточно привлекательной сферой инвестирования, в т.ч. иностранного, направлением «трансферта западных технологий».

Применение ВНИЭ снижает выбросы СО2, NO2 и др. и их финансирование возможно в рамках привлечения оплаты «квот за выбросы». Использование НВИЭ активно поддерживается МБРР, ЕБРР, ООН, ЕЭС специальными программами - ТАСИС и др. В рамках рыночных преобразований поддержка малой энергетики, «независимых энерго-производителей» представляется просто необходимой, учитывая имеющийся задел и опыт работы организаций и структур компании. НВИЭ позволят иметь в энергосистемах дополнительные мощности и повысить гибкость регулирования при принятии решений по энергоснабжению.

Рассредоточение генерирующих мощностей приблизит их к потребителям и должно привести к уменьшению потерь в тепловых н электрических сетях и повысить энергобезопасность.

Создание новых мощностей на основе НВИЭ позволит улучшить финансовую обстановку в энергопредприятиях, привлечь дополнительные финансовые источники и создать совместные предприятия с экспортно-ориентируемой продукцией - комплектные гидроагрегаты для малых ГЭС, ветроустановки и ВДЭС, фотоэлектрические батареи, солнечные коллекторы, тепловые насосы, газогенераторы, турбодетандерные установки.

5. Законодательное обеспечение использования возобновляемых источников энергии

Развитие возобновляемых источников энергии как нового перспективного направления энергетики требует государственного регулирования и управления, в начальный период своего развития -финансовой поддержки и экономического стимулирования, а также правового регулирования отношений субъектов, осуществляющих деятельность в этой сфере.

Почему развитие энергетики возобновляемых источников в мире происходит опережающими темпами в различных странах, независимо от их размеров, географического положения, экономического состояния и ресурсной базы энергетики? Немаловажным фактором этого являются экологические преимущества этих источников и постоянно развивающиеся технологии повышения их экологической безопасности; отсутствие эмиссии парниковых газов. Во многих странах происходит выравнивание стоимостей энергии традиционных источников и ВИЭ, прежде всего в связи с ужесточением экологических требований и повышением стоимости энергии традиционных электрических станций, особенно угольных, а стоимость оборудования возобновляемой энергетики столь же непрерывно снижается за счет технологического совершенствования.

По состоянию на конец 2000 года общая установленная мощность ВИЭ в мире составила по электроэнергии - 123 ГВт, по тепловой энергии - 230 ГВт. К 2015 году установленная мощность составит соответственно380-390 ГВт (эл.) и около 500 ГВт (тепл.), т.е. установленная электрическая мощность возрастет примерно в три раза, а тепловая - более чем в два раза.

Так, на конец 2003 года общая установленная мощность ВЭС в мире составила 40301 ГВт. Достигнутые показатели энергетической и экономической эффективности сделали ВЭУ вполне конкурентоспособными с традиционными источниками энергии. В настоящее время технологии изготовления позволяют создавать ВЭУ единичной мощностью 4,5-5,0 МВт.

К 2020 году суммарная установленная мощность ВЭУ в мире должна составить 1200 ГВт, к 2040 году установленная мощность ВЭС в мире может составить 3100 ГВт.

В 2002 году годовое производство фотоэлектрических систем впервые превысило 500 МВт, в 2003 достигнет 970 МВт. В 2015 году следует ожидать производства уже около 10 ГВт, а в 2030 году - 140 ГВт в год.

В 2010 году производство электроэнергии на основе биомассы составило свыше 30 ГВТ, а тепловой энергии 200 ГВт. К 2015 году рост производства энергии на основе этого вида энергии должен составить соответственно 90 и 400 ГВт.

В 2001 году установленная мощность малых ГЭС в мире достигла 73ГВт, а в 2015году их мощность может достичь 175 ГВт.

В России мощность электростанций на ВИЭ в 2001 году составила около 1300 МВт, а к 2015 году согласно "Стратегии…" планируется в вод еще 1000 МВт и удвоение производства электроэнергии (таблица 4). Такой рост, безусловно, потребует соответствующей государственной поддержки, т.е., принятия соответствующего федерального законодательного акта.

Таблица 4. Доля возобновляемых источников энергии в балансе производства электроэнергии(без крупных ГЭС) в России

Зарубежная правоприменительная практика в области ВИЭ характеризуется наличием как рамочного законодательства, так и законов прямого действия. Законодательные акты имеются практически во всех странах Европы, в Китае, Японии, США, Канаде, Индии. Особенно детальное законодательство существует в Германии, в которой с 1998 года принято шесть законов, посвященных экологии и использованию ВИЭ. В последнем из этих законов, принятом 29 марта 2000 года, устанавливаются цены на электроэнергию, вырабатываемую на базе различных источников ВИЭ. В результате Германия стала безусловным мировым лидером в области ветроэнергетики (12 ГВт установленной мощности из 24 ГВт в Европе и 31 ГВт в мире на конец 2002 г.), а также остается в числе лидеров в области использования солнечной энергии и биомассы.

Предметом правового регулирования подобных законопроектов являются общественные отношения, возникающие при осуществлении деятельности в сфере использования ВИЭ, в том числе:

⎯ при изучении и оценке потенциала ВИЭ;

⎯ при использовании ВИЭ, в том числе в сфере электрической и тепловой энергии, произведенной с использованием указанных источников;

⎯ при создании и применении экономически эффективных технологий, создании и эксплуатации установок по использованию ВИЭ и ускорении научно-технического прогресса в данной сфере;

⎯ в сфере лицензирования, стандартизации, сертификации, государственной регистрации, учета, надзора и контроля в данной сфере;

⎯ путем финансирования и экономического стимулирования использования ВИЭ 8 .

Система государственного регулирования деятельности в сфере использования ВИЭ включает в себя:

⎯ нормативное правовое регулирование использования ВИЭ, а также программ использования ВИЭ;

⎯ управление использованием ВИЭ через уполномоченные федеральные и региональные органы исполнительной власти;

⎯ установление государственных целей по вводимой к определенному сроку мощности и/или объему замещения органического топлива за счет использования ВИЭ;

⎯ государственный надзор и контроль в сфере использования ВИЭ;

⎯ техническое регулирование, стандартизация, сертификация в сфере использования ВИЭ;

⎯ обеспечение международного сотрудничества в сфере использования ВИЭ.

Инструменты финансового стимулирования использования ВИЭ могут предусматривать следующие мероприятия:

⎯ предоставление льготных кредитов исполнителям НИОКР, разработчикам, производителям и потребителям оборудования возобновляемой энергетики;

⎯ установление ускоренной амортизации оборудования и установок возобновляемой энергетики;

⎯ предоставление заказчикам сооружения объектов возобновляемой энергетики отсрочки выплаты НДС на срок до трех лет после ввода объекта в эксплуатацию;

⎯ использование части средств, выделяемых субъектам Российской Федерации из государственного бюджета, на закупку топлива и его транспортировку, для сооружения объектов возобновляемой энергетики;

⎯ снижение или полная отмена таможенных пошлин на импорт и экспорт оборудования, установок комплектующих изделий возобновляемой энергетики 9 .

Необходимы также организационно-технические решения. Среди них можно назвать следующие:

Региональные и местные энергоснабжающие организации обязаны подключить к принадлежащим им сетям установки возобновляемой энергетики независимых энергопроизводителей и приоритетно принять вырабатываемую на них электрическую и тепловую энергию. Затраты, необходимые для подключения к сети установок возобновляемой энергетики, несут энергоснабжающие организации - собственники электрических и тепловых сетей.

Разногласия между поставщиком электрической и/или тепловой энергии и собственником сети по вопросам подключения установок возобновляемой энергетики к сетям и тарифах на электрическую и тепловую энергию разрешаются региональными энергетическими комиссиями совместно с региональными органами по управлению использованием ВИЭ.

Электрическая и/или тепловая энергия, вырабатываемая с использованием ВИЭ, является собственностью производителя и может находиться в федеральной или региональной государственной, муниципальной, коллективной или частной формах собственности.

Таким образом, законодательное сопровождение процесса внедрения ВИЭ должна представлять стройную систему мер, позволяющих гармонично встраивать системы энергоснабжения на ВИЭ в общую стратегию развития ТЭК, обеспечивая условия конкурентноспособности и реализации их экологических преимуществ.

Заключение

Приходится признать, что со стороны государственных структур, законодательной и исполнительной властей поддержки сектору НВИЭ, к сожалению, нет. Принята Федеральная целевая программа «Энергоэффективная экономика», где среди прочего заложены средства и на НВИЭ. И хотя программа рассчитана на период до 2005 года, в части НВИЭ она не выполнена. Были проведены не одни парламентские слушания в Государственной Думе на темы нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Был разработан проект закона «О государственной политике в сфере использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии». Этот закон даже был впоследствии принят парламентом в трех чтениях, но был отклонен Президентом В. Путиным.

Однако общественность, «зеленые» продолжают говорить о необходимости принятия законов, касающихся как поддержки и развития нетрадиционных возобновляемых экологически безопасных источников энергии, так и энергосбережения и энергосберегающих технологий вообще.

Если говорить об основных направлениях первоочередного, экономически и экологически оправданного внедрения НВИЭ в России, то наиболее целесообразно делать это там, где экономически обусловленный тариф высокий, а возможности использования ВИЭ достаточно хорошие.

Начнем с того, что эти источники энергии позволяют подходить к производству электроэнергии дифференцированно: для сельской фермы не нужно тянуть бесконечные линии электропередач - можно использовать биогазовые установки и ветряки; для городских кварталов, малых фирм и предприятий подойдут солнечные батареи и коллекторы плюс те же биогазовые установки; для крупных промышленных предприятий - геотермальные электростанции, ветропарки.

НВИЭ также дают возможность регулировать мощность энергоустановки без ущерба для природы: наращивать или, по необходимости, снижать ее, демонтируя избыточные установки для дальнейшего использования (разобранную солнечную батарею можно продать, можно установить для работы в другом месте). Наиболее распространенные сегодня источники энергии не позволяют этого делать: на АЭС возникает проблема катастрофических аварий, на ГЭС - изменяется уровень водохранилища, ТЭЦ с их выбросами и использованием ископаемого топлива в данном случае вообще вне обсуждения, даже если используют в качестве топлива отходы - слишком велико загрязнение и от разработки угля и от выбросов ТЭЦ.

Это не совсем привычно. Вернее совсем непривычно. Однако, если сегодня не сделать привычной нетрадиционную возобновляемую энергетику, то завтра нам в лучшем случае придется вновь догонять другие страны по производству экологически безопасных источников энергии. А в худшем… Вторжение человека в природу настолько же велико, на сколько ничтожна его способность контролировать природные процессы и последствия антропогенного воздействия, - и катастрофа может произойти значительно раньше, чем закончатся уголь, нефть и газ

Список использованной литературы

Акимова Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов/ Т.А.Акимова, В.В. Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн.- М.:ЮНИТИ, 2012 - 556 с.

Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. - М.: Изд. Центр «Академия», 2011. - 256 с.

Воронков Н.А. Экология: общая, социальная, прикладная. Учебник для студентов вузов. - М.: Агар, 2013. - 424 с.

Дидиков А.Е. Использование солнечной энергии в системах нагрева воды на пищевых предприятиях // Материалы V Международной научно-технической конференции «Низкотемпературные технологии в ХХI веке». - СПб.: СПбГУНиПТ, 2011. - 232 с.

Кокорин А.О., Гарнак А., Грицевич И.Г., Сафонов Г.В. Экономическое развитие и решение проблемы изменения климата // Экологический вестник России. - 2012. № 3. - С. 15-21.

Коробкин В.И. Экология: Учебник для студентов вузов/ В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. -6-е изд., доп. И перераб.- Ростон н/Д: Феникс, 2013. - 575с.

Копылов Р.Ю., Михайлова Т.Л. Альтернативные источники энергии: спасение человечества ли усугубление кризиса техногенной цивилизации?// Вестник Нижегородского Государственного Технического Университета им. Р.Е. Алексеева. - 2013. - № 2. - С. 135-139.

Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология. 2-е изд. Учебник для вузов. М.: Дрофа, 2012. - 624 с.

Солнце, ветер, биогаз! Альтернативные источники энергии: экологичность и безопасность. Проблемы, перспективы, производители. - Барнаул: Изд-во Фонда «Алтай - 21 век», 2012. - 174 с.

Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология: Уч. пособие для стут. химико-технол. и техн. сп. вузов./ Под ред. В.А.Соловьева, Ю.А.Кротова.- 4-е изд., испр. - СПб.: Химия, 2013. - 238с.

Чернова Н.М. Общая экология: Учебник для студентов педагогических вузов/ Н.М.Чернова, А.М.Былова. - М.: Дрофа, 2012. - 416 с.

Чудинов Д.М. Определение эффективности использования солнечных систем теплоснабжения: Автореф. дисс. к.т.н. - Воронеж, 2007. - 18 с.

Шуйский В.П., Алабян С.С. Мировые рынки ВИЭ и национальные интересы России// Проблемы прогнозирования. - 2010. - № 3. - С. 138-142.

Щукина Т.В. Солнечное теплоснабжение зданий и сооружений. - Воронеж, 2012. - 121 с.

Экология: Учебник для студентов высш. и сред. учеб. заведений, обуч. по техн. спец. и направлениям/Л.И.Цветкова, М.И.Алексеев, Ф.В. Карамзинов и др.; под общ. ред. Л.И.Цветковой. - М.: АСБВ, 2011. - 550 с.

Экология. Под ред. проф.В.В. Денисова. - Ростов-н/Д.: ИКЦ «МарТ», 2013. - 768 с.

1 Копылов Р.Ю., Михайлова Т.Л. Альтернативные источники энергии: спасение человечества ли усугубление кризиса техногенной цивилизации?// Вестник Нижегородского Государственного Технического Университета им. Р.Е. Алексеева. - 2013. - № 2. - С. 135-139.

2 Коробкин В.И. Экология: Учебник для студентов вузов/ В.И. Коробкин, Л.В.Передельский. -6-е изд., доп. И перераб.- Ростон н/Д: Феникс, 2013. - 575 с.

3 Солнце, ветер, биогаз! Альтернативные источники энергии: экологичность и безопасность. Проблемы, перспективы, производители. — Барнаул: Изд-во Фонда «Алтай — 21 век», 2012. — 174 с.

4 Шуйский В.П., Алабян С.С. Мировые рынки ВИЭ и национальные интересы России// Проблемы прогнозирования. - 2010. - № 3. - С. 138-142.

5 Дидиков А.Е. Использование солнечной энергии в системах нагрева воды на пищевых предприятиях // Материалы V Международной научно-технической конференции «Низкотемпературные технологии в ХХI веке». - СПб.: СПбГУНиПТ, 2011. - 232 с.

6 Кокорин А.О., Гарнак А., Грицевич И.Г., Сафонов Г.В. Экономическое развитие и решение проблемы изменения климата // Экологический вестник России. - 2012. № 3. - С. 15-21.

7 Экология. Под ред. проф. В.В.Денисова. - Ростов-н/Д.: ИКЦ «МарТ», 2013. - 768 с.

8 Акимова Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов/ Т.А.Акимова, В.В.Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн.- - М.:ЮНИТИ, 2012 - 556 с.

9 Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. - М.: Изд. Центр «Академия», 2011. - 256 с.

Максименко Дарья

В данной работе ученица исследует возможности альтернативных источников энергии как средства решения сырьевой проблемы, анализирует перспективы использования АИЭ в Приморском крае с учетом опыта кампуса ДВФУ

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное общеобразовательное

Учреждение «Лицей» Дальнереченского городского округа

Альтернативные источники энергии: возможности

и перспективы использования

Выполнила: ученица 7А класса

МБОУ «Лицей»

Максименко Дарья

Научный руководитель:

Дударова Светлана Ивановна

Дальнереченск

Введение

В современном мире существуют несколько глобальных проблем. Одна из них - истощение природных ресурсов. С каждой минутой в мире используется огромное количество нефти и газа для нужд человека. Поэтому возникает вопрос: на долго ли нам хватит этих ресурсов, если продолжать их использовать в таком же огромном объеме?

Альтернативные источники энергии: возможности и перспективы их использования - одна из важных и актуальных тем на сегодняшний день. Сегодня энергетика мира базируется на невозобновляемых источниках энергии. В качестве главных энергоносителей выступают нефть, газ и уголь. Ближайшие перспективы развития энергетики связаны с поисками лучшего соотношения энергоносителей и, прежде всего с тем, чтобы попытаться уменьшить долю жидкого топлива. Но можно сказать, что человечество уже сегодня вступило в переходный период - от энергетики, базирующейся на органических природных ресурсах, которые ограничены к энергетике на практически неисчерпаемой основе.

Большие надежды в мире возлагаются на так называемые альтернативные источники энергии, преимущество которых заключается в их возобновимости, и в том, что это экологически чистые источники энергии.

Истощение ресурсов заставляет вырабатывать ресурсосберегающую политику, широко использовать вторичное сырье. Во многих странах прилагаются огромные усилия для экономии энергии и сырья. В ряде стран приняты государственные программы экономии энергии.

Цель работы – изучить альтернативные источники энергии, возможности и перспективы их использования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить понятие альтернативных источников энергии.
2. Изучить опыт использования возобновляемых источников энергии в разных странах.
3. Проанализировать перспективы массового использования альтернативных источников энергии в РФ и Приморском крае.

1. Альтернативные источники энергии, основные причины их развития, источники

Альтернативные источники энергии - это способы, устройства или сооружения, позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Цель поиска альтернативных источников энергии - потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.

Также их еще называют возобновляемыми источниками энергии в связи с некоторыми особенностями этого вида энергии - возможностью неограниченно восполняться, в отличие от газа, угля, торфа и нефти, которые являются исчерпаемыми источниками энергии .

Классификация альтернативных источников энергии:

• ветряные - преобразуют в энергию движение воздушных масс;
• геотермальные - преобразуют в энергию тепло планеты;
• солнечные - электромагнитное излучение солнца;
• гидроэнергетические - движение воды в реках или морях;
• биотопливные - теплоту сгорания возобновляемого топлива (например, спирта, торфа).
• приливные - энергия морских и океанских приливов, на которой работают приливные электростанции

Ученые предупреждают о возможном исчерпании известных и доступных для использования запасов нефти и газа. Конечно, о полном исчерпании ресурсов говорить еще рано.

Сегодня энергетика мира базируется на невозобновляемых источниках энергии. В качестве главных энергоносителей выступают нефть, газ и уголь. Ближайшие перспективы развития энергетики связаны с поисками лучшего соотношения энергоносителей и, прежде всего с тем, чтобы попытаться уменьшить долю жидкого топлива. Но можно сказать, что человечество уже сегодня вступило в переходный период - от энергетики, базирующейся на органических природных ресурсах, которые ограничены к энергетике на практически неисчерпаемой основе .

2. Зарубежный опыт использования альтернативных источников энергии

Истощение ресурсов заставляет вырабатывать ресурсосберегающую политику, широко использовать вторичное сырье. Во многих странах прилагаются огромные усилия для экономии энергии и сырья. Сегодня уже около 1/3 всей массы используемых в мире металлов - добывается из отходов и вторичного сырья. В ряде стран приняты государственные программы экономии энергии.

Наиболее распространенные возобновляемые источники энергии и в России, и в мире - это гидроэнергетика. Около 20% мировой выработки электроэнергии приходится на ГЭС.

Активно развивается мировая ветроэнергетика: суммарные мощности ветрогенераторов удваиваются каждые четыре года, составляя более 150 000 МВт. Во многих странах ветроэнергетика занимает прочные позиции. Так, в Дании более 20% электроэнергии вырабатывается энергией ветра. Россия может получать 10 % энергии из ветра.

Доля солнечной энергетики относительно небольшая (около 0,1% мирового производства электроэнергии), но имеет положительную динамику роста. Солнечные электростанции работают более чем в 30 странах.

Геотермальная энергетика имеет важное местное значение. В частности, в Исландии такие электростанции вырабатывают около 25% электроэнергии.

Геотермальные электростанции, которые вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.

Приливная энергетика пока не получила значительного развития и представлена несколькими пилотными проектами.

Приливные электростанции пока имеются лишь в нескольких странах - Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае.

3. Перспективы развития альтернативных источников энергии в России и Приморском крае

По сравнению с США и странами ЕС использование альтернативных источников энергии в России находится на низком уровне. Сложившуюся ситуацию можно объяснить доступностью традиционных ископаемых энергоносителей. Один из основных барьеров для строительства крупных электростанций на альтернативных источниках энергии - отсутствие положения о стимулирующем тарифе, по которому государство покупало бы электроэнергию, производимую на основе альтернативных источников энергии.

Основным потребителем энергетических ресурсов на территории Приморского края является система жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ). Стоимость оплаты жилищно-коммунальных услуг населения г. Владивостока и Приморского края неуклонно растет. По данным органов статистики количество индивидуальных жилых зданий на территории края составляло около 143 тыс., из них 65 тыс. – в городских поселениях, 77 тыс. – в сельских поселениях. Практически во всех малоэтажных жилых зданиях для отопления используется уголь, дрова, мазут. Это приводит к значительным выбросам вредных и загрязняющих веществ в атмосферу. Таким образом, наносится значительный урон окружающей среде .

Приморский край относится к региону, где в целях энергообеспечения целесообразно использовать альтернативную энергетику на основе альтернативных источников энергии. Число солнечных дней в среднем по Приморскому краю составляет 310 при продолжительности солнечного излучения более 2000 часов. Активность солнечной энергии на территории Приморского края являются одними из самых высоких на территории РФ .

Максимальное поступление солнечной радиации наблюдается в мае, а минимальное в декабре, причём в марте наблюдается максимальная сумма прямой радиации на нормальную к лучу поверхность и продолжительность солнечного сияния. Минимальная продолжительность солнечного сияния наблюдается в июне и июле это связано с сезоном дождей, которые наступают в этот период .

Однако, несмотря на огромный потенциал солнечной энергетики, широкое внедрение альтернативной энергетики в России сдерживается по ряду причин: это дороговизна, большая материалоемкость оборудования, недостаточный опыт использования данных технологий, плохая информированность. Привлечь внимание к альтернативной энергетике можно с помощью демонстраций успешного опыта внедрения установок альтернативной энергетики в реальном хозяйственном применении. Существующая тенденция понижения стоимости оборудования для солнечной энергетики и постоянное повышение стоимости органического топлива и тарифов на электрическую и тепловую энергию, также являются тем фактором, который повышает привлекательность и конкурентоспособность альтернативной энергетики .

Основными потребителями альтернативной энергии являются домохозяйства (отдельные частные дома или даже квартиры, коттеджные посёлки, фермы). Также активно используют небольшие энергетические установки туристы, рыбаки, охотники, армия.

В декабре 2014 года на кампусе ДВФУ была установлена всесезонная Лабораторная солнечная водонагревательная установка (СВНУ), предназначенная для получения горячего водоснабжения гостиничного корпуса рассчитанного на проживание 536 человек. Совместно с солнечной водонагревательной установкой смонтирована фотоэлектрическая солнечная установка.

Генерирующее оборудование установок включает в себя: 90 солнечных коллекторов производительностью 0,15 Гкал/час тепловой энергии и 176 фотоэлектрических солнечных панелей производительностью 22 кВт*час электрической энергии.

Рис. 1 Гостиничный корпус ДВФУ №8.1

Солнечные коллектора и фотоэлектрические солнечные панели установлены на кровле здания. Общая площадь кровли составляет 2566 м².

Рис.2 Расположение солнечных коллекторов и фотоэлектрических панелей на кровле гостиничного корпуса ДВФУ № 8.1

Рис. 3 Тепловой пункт СВНУ гостиничного корпуса ДВФУ № 8.1

С начала ввода установки в эксплуатацию проводится непрерывный мониторинг выработки электрической и тепловой энергии установкой, а также технических параметров работы установки. Данные мониторинга архивируются в онлайн режиме и доступны для удалённого анализа через сеть Интернет.

Ниже представлены суточные данные о выработке тепловой энергии установкой с января по май 2015 года.

Рис. 4 Суточные данные о выработке тепловой энергии в январе 2015г.

Рис. 5 Суточные данные о выработке тепловой энергии в феврале 2015г.

Рис. 6 Суточные данные о выработке тепловой энергии в марте 2015г.

Рис. 7 Суточные данные о выработке тепловой энергии в апреле 2015г.

Рис. 8 Суточные данные о выработке тепловой энергии в мае 2015г.

По суточному графику выработки тепловой энергии установкой можно наблюдать о количестве солнечных и пасмурных дней в течение исследуемого периода. Наблюдения за работой установки показали, что и в пасмурные дни установка способна вырабатывать тепловую энергию. Отсутствие выработки тепловой энергии наблюдалось только в дни выпадения осадков.

Рис. 9 Данные о выработке тепловой энергии с января по май 2015г.

За исследуемый период с января по май солнечной установкой было выработано 64788 кВт×ч (233236,8МДж) тепловой энергии, что показало среднюю суточную выработку тепловой энергии с 1 м² эффективной площади абсорбции коллекторов 1,977 кВт×ч/м2.

Следует отметить, что за исследуемый период установка не всё время находилась в работе. В январе и феврале месяцах продолжались пусконаладочные работы, на проектную мощность установка вышла только в марте 2015 года.

Максимальная производительность установки была зафиксирована 23 мая. В этот день установка выработала 1040 кВт×ч, что на 1 м² эффективной площади абсорбции составило 4,79 кВт×ч/м2 в день .

Заключение

Таким образом, развитие альтернативных источников энергии в мире представляется актуальным и перспективным проектом. Во-первых, развитие и использование данных источников благоприятно влияют на экологическую обстановку в мире, которая в последнее время «хромает». Во-вторых, в будущем нехватка традиционных ресурсов может сильно сказаться на рынке, возможно, будет мировой энергетический кризис, поэтому очень важно начать сейчас развивать нетрадиционные источники энергии, чтобы через несколько десятков лет, а может быть и меньше, не допустить экономического коллапса.

Все больше людей начинают использовать независимые источники энергии, учитывая особенности географического положения своей местности. У кого-то солнечных дней в году очень много - тот ставит солнечные батареи с солнечными коллекторами на крышах. У кого ветры дуют - прекрасно, используются ветряки.

В городе Дальнереченске население только начинает использовать альтернативные источники. Так как в нашем городе большое количество солнечных дней, это дает возможность использовать солнечные батареи . К сожалению, перейти полностью на альтернативное энергоснабжение очень дорого, но как дополнительный источник энергии, возможно.

Альтернативные источники энергии экологичны, возобновляемы, к тому же они распределены относительно равномерно, поэтому лидерство в их использовании завоюют регионы с квалифицированной рабочей силой, восприимчивостью к нововведениям и стратегическим предвидением.

Список использованной литературы

1. Благородов В.Н. Проблемы и перспективы использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии, Россия. Журнал Энергетик № 10, с. 16-18, 1999.
2. Веб сайт SolarGIS, Карта солнечного излучения. Солнечное излучение в разных частях планеты. www.solargis.info/doc/free-solar-radiation-maps-GHI
3. Городов Р.В. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие / Р.В. Городов, В.Е. Губин, А.С.Матвеев. - 1-е изд. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 294 с.
4. Гричковсая Н.В., Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Оценка потенциала солнечной энергии для разработки энергоэффективных зданий в условиях муссонного климата, Владивосток, с. 143, 170-172, 2008.
5. Ильин А.К., Ковалев О.П. Нетрадиционная энергетика в Приморском крае: ресурсы и технические возможности. Дальневосточная российская академия наук, Владивосток, с. 40, 1994. Слайд 2

   Цель работы – изучить альтернативные источники энергии, возможности и перспективы их использования Задачи Изучить понятие альтернативных источников энергии. Изучить опыт использования возобновляемых источников энергии в разных странах. Проанализировать перспективы массового использования альтернативных источников энергии в РФ и Приморском крае. Слайд № 2

   Классификация альтернативных источников энергии ветряные - преобразуют в энергию движение воздушных масс; солнечные - электромагнитное излучение солнца; гидроэнергетические - движение воды в реках или морях; биотопливные - теплоту сгорания возобновляемого топлива (например, спирта, торфа). Источники энергии геотермальные - преобразуют в энергию тепло планеты; приливные - энергия морских и океанских приливов, на которой работают приливные электростанции Слайд № 3

   Гостиничный корпус ДВФУ № 8.1 Слайд № 4

   Расположение солнечных коллекторов и фотоэлектрических панелей на кровле гостиничного корпуса ДВФУ Слайд № 5

   Тепловой пункт всесезонной лаборатории солнечной водонагревательной установки Слайд № 6

   Суточные данные о выработке тепловой энергии установкой с января по май 2015 года Слайд № 7

   Суточный график выработки тепловой энергии солнечной водонагревательной установкой (СВНУ) Слайд № 8

   Спасибо за внимание, доклад окончен!