Пути развития энергетики конспект

Обновлено: 07.07.2024

Сформировать представление об электроэнергетике мира; рассмотреть основные типы электростанций, их характерные черты и особенности, достоинства и недостатки; познакомить учащихся с основными проблемами электроэнергетики - экономическими, экологическими, социальными; сформировать у учащихся представление о перспективах развития электроэнергетики и путях решения стоящих перед ней проблем; продолжить формирование у школьников умений работать с различными источниками географической информации.

Вложение	Размер
urok_v_10_klasse_dok.doc	70 КБ

Предварительный просмотр:

Автор: Солнцева Ирина Николаевна

Учебно-методическое обеспечение: учебник, атлас, рабочая тетрадь, дополнительная литература, интернет-ресурсы.

Время реализации занятия: 45 минут

Цели и задачи урока:

сформировать представление об электроэнергетике мира; рассмотреть основные типы электростанций, их характерные черты и особенности, достоинства и недостатки; познакомить учащихся с основными проблемами электроэнергетики - экономическими, экологическими, социальными; сформировать у учащихся представление о перспективах развития электроэнергетики и путях решения стоящих перед ней проблем; продолжить формирование у школьников умений работать с различными источниками географической информации.

Тип урока: изучение нового материала.

Форма урока: конференция

План проведения урока:

2.Изучение нового материала:

а) вступительное слово учителя;

в) выступления учащихся о перспективах использования альтернативной электроэнергии в мире и в России.

4)Итоги урока. Оценка работы учащихся, самооценка.

Заранее учащимся даётся задание подготовиться к уроку-конференции по вопросам:

Недостатки и преимущества традиционных типов электростанций.
Особенности альтернативой электроэнергетики.

Оргмомент.
Изучение нового материала.

Вступительное слово учителя. (Слайд 1,2). Цели и задачи сегодняшнего урока заключаются в том, чтобы познакомиться со значением и структурой электроэнергетики, с особенностями электростанций традиционного типа в мире и России, поговорить о проблемах этой отрасли и перспективах её развития.

-Какое место в мире занимает Россия по производству электроэнергии?

-В мире и России работают электростанции традиционного типа: ТЭС, ГЭС, АЭС и электростанции, использующие альтернативную энергию.

ТЭС вырабатывают 63%, ГЭС 20%, АЭС – 17% электроэнергии. На долю альтернативных источников приходится менее 1% от всей производимой электроэнергии в мире ( в России: 69% -на ТЭС, 20% - на ГЭС, 11% - на АЭС).

-Теперь давайте оценим экономико-географические достоинства и недостатки различного типа электростанций.

(учащиеся получают инструктивные карточки и по мере выступлений заполняют их ):

Используют невозобновимые ресурсы.
Воздействуют на водные ресурсы.
Используют возобновляемые ресурсы.
Дают самую дешёвую электроэнергию.
Создают опасность радиационного заражения.
Дают много твёрдых отходов.
Дают дорогую электроэнергию.
Могут работать на разнообразном сырье.
Дорогое и длительное строительство.
Затопление плодородных земель, заболачивание, засоление почв.
Процесс выработки электроэнергии не сопровождается загрязнением окружающей среды.
Повышает уровень воды в реке.
Используют небольшое количество сырья.
Выгодно строить в районах острого дефицита электроэнергии, а также при отсутствии других источников энергии.
Сравнительно дешёвое строительство при быстром строительстве.
Дают дешёвую электроэнергию.

Выступление ученика.(Слайд 3)

Тепловые электростанции работают на угле, газе, мазуте, торфе, поэтому их можно строить в разных районах страны и мира. ТЭС строят быстро, и обходится строительство дешевле, чем строительство ГЭС и АЭС. Разновидностью тепловых станций являются ТЭЦ, которые кроме электроэнергии вырабатывают тепло.

Но ТЭС имеют недостатки:

Работают на невозобновимых ресурсах.
Дают много отходов (в т.ч. твёрдых, самые чистые ТЭС на газе).
Режим работы меняется медленно (для разогрева котла необходимо 2-3 соток).
Энергия дорогая, т.к. для эксплуатации станции, добычи и транспортировки топлива требуется много людей).

Выступление ученика.(Слайд 4)

Гидравлические электростанции строят на реках с быстрым течением, с высокими берегами и большим расходом воды. Образующиеся водохранилища – это огромные запасы воды, которая используется в промышленности, в сельском хозяйстве, в быту населением. Преимущества ГЭС заключаются в дешевизне электроэнергии и в экологической чистоте (нет дыма).

Выступление ученика.(Слайд 5)

Атомные электростанции работают на ядерном топливе (уран, плутоний). АЭС строят там, где нет традиционных видов топлива, гидроэнергоресурсов, а энергия нужна.

Для производства равного количества энергии на АЭС надо 1 кг. Ядерного топлива, а на ТЭС – 3000 т. Каменного угля. На 20-30 т. ядерного топлива АЭС может работать несколько лет.

Риск экологических катастроф на АЭС очень велик. Примером может служить авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г.
Проблема переработки и хранения радиоактивных отходов.

-Посмотрите на заполненную таблицу. Какой вывод можно сделать? (ЭС имеют достоинства и недостатки. Объединяет их одно: они отрицательно влияют на окружающую среду)

-Какие типы электростанций работают в Воронежской области? Какие проблемы в связи с этим возникают?

-Мы установили, что большая часть электроэнергии в мире и в России вырабатывается на ТЭС.

-С какими проблемами современная мировая электроэнергетика и электроэнергетика России?

(Работа ТЭС на исчерпаемых видах топлива. Сокращение прироста мощностей. Возможность ядерных катастроф. Загрязнение окружающей среды).

-Каковы перспективы развития электроэнергетики?

(Переход ТЭС на газ – экологически более чистое топливо. Строительство мини-ГЭС. Предусматривать безопасность АЭС и хранение ядерных отходов. Применять энергосберегающие технологии в экономике. Необходимо шире использовать альтернативные источники энергии).

-Какие источники энергии относятся к альтернативным? Каковы перспективы использования альтернативной энергии в мире, в России?

Выступление ученика.(Слайд 6)

Энергетические ресурсы возобновляемые и практически неисчерпаемые. Опыт эксплуатации уже действующих систем океанской энергетики показывает, что они не приносят какого-либо ощутимого ущерба океанской среде.

Работа приливных электростанций основана на колебаниях уровня воды на морских побережьях в течение суток. Огромные массы воды в мировом океане приводятся в движение силами притяжения Луны и Солнца. Через каждые 6ч. 12 мин. Прилив сменяется отливом.

Первая приливная электростанция была пущена в 1966 г. Во Франции в устье реки Ранс, впадающей в Ла-Манш. Высота приливной волны достигает здесь 8,4 м..

В 1968 г. На Баренцевом море, недалеко от Мурманска, вступила в строй опытная ПЭС.

Существуют проекты крупных ПЭС на Белом море (высота приливов 7-10 м). Планируется использовать также огромный потенциал Охотского моря (высота приливов 12-14 м). В 1985 г. Пущена в эксплуатацию ПЭС в Канаде (высота приливов 19,6 м). В Китае построены 3 приливных электростанции небольшой мощности. Разрабатывается проект ПЭС в Великобритании в устье р. Северн (высота приливной волны 16,3 м).

С точки зрения экологии ПЭС имеют бесспорное преимущество перед тепловыми электростанциями.

Выступление ученика.(Слайд 7)

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

Ветряные мельницы с крыльями-парусами из ткани первыми начали сооружать древние персы свыше 1,5 тысяч лет назад. В дальнейшем ветряные мельницы совершенствовались. В Европе они не только мололи, 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. Её 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. А иногда достигает такой силы, что ломает ветряки.

Строительство, содержание, ремонт ветроустановок, круглосуточно работающих в любую погоду под открытым небом, стоит недёшево. К тому же ветроэлектростанции небезвредны: они мешают полётам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны, создавая помехи приёму телепередач в близлежащих населённых пунктах.

Сейчас в мире работает более 30 тыс. ветроустановок различной мощности. Германия получает от ветра 10% своей электроэнергии, а всей Западной Европе ветер даёт 2500 Мвт электроэнергии. Но на сегодняшний день энергия ветра обходится дороже, чем энергия АЭС, хотя себестоимость её год от года снижается.

В России запасы ветроэнергетических ресурсов настолько велики, что их можно приравнять всей электроэнергии, производимой в стране за год.

Энергию ветра рентабельно использовать в районах, где его среднегодовая скорость 3 метра в секунду. Это Нижнее Поволжье, берег Каспийского моря, Северный Кавказ, Юг Западной Сибири, Курильские острова, побережье Северного Ледовитого океана. Арктика. В использовании ветра Россия значительно отстаёт от мирового уровня.

Выступление ученика.(Слайд 8)

Воды, температура которых превышает 20 градусов, называют термальными. Нагреваются подземные воды в результате радиоактивных процессов и химических реакций, протекающих в недрах Земли. В районах вулканической деятельности на глубине 500-1000 метров встречаются бассейны с температурой 150-250 град.; вода в них находится под большим давлением. В горных областях термальные воды выходят на поверхность в виде горячих источников с температурой 90 град.

Люди научились использовать глубинное тепло Земли. В странах, где термальные воды подходят близко к поверхности, сооружают геотермальные электростанции (геоТЭС). В России первая геоТЭС была построена в 1966 г. На юге Камчатки. В Италии работают 11 таких станций. ГеоТЭС действуют в США, Японии, Исландии, Новой Зеландии, Мексике. Поскольку топливо у геоТЭС бесплатное, то и себестоимость электроэнергии низкая.

В России, Болгарии, Венгрии, Грузии, США, Японии, Исландии термальными водами обогревают здания. теплицы, парники, плавательные бассейны. А столица Исландии Рейкьявик получает тепло исключительно от горячих подземных источников.

Выступление ученика.(Слайд 9,10)

Солнце изливает на Землю океан энергии. Человек буквально купается в этом океане, энергия везде. Она доступна всем и каждому. Она экологична – ничего не загрязняет, ничего не нарушает. Эта энергия доровая, но при всех своих достоинствах и самая дорогая. Именно поэтому солнечные электростанции не так распространены, как электростанции других видов.

Солнечные электростанции работают на о. Сицилия, на юге Испании, в Германии.

В России более благоприятные условия для использования солнечной энергии в течение большей части года имеются южнее 50-й параллели (южные районы Европейской части России, юг Сибири и Дальнего Востока).

В России космические летательные аппараты используют в качестве основного источника питания солнечные батареи, которые преобразуют энергию солнечной радиации в электрическую.

-Итак, спор о том, что опаснее, а что выгоднее в производстве электроэнергии пока что не завершён.

-Например, если построить много приливных электростанций, они могут существенно замедлить вращение Земли вокруг оси.

-В Германии чрезмерное использование ветра привело к ослаблению ветров, которые раньше выдували смог и вредные отходы, выделяемые в окружающую среду фабриками и заводами.

-Главный недостаток альтернативной энергетики сегодня – это дороговизна

и, к сожалению, заменить собой традиционные виды получения электроэнергии в нужном количестве они пока не могут.

Оценка работы учащихся.

Д/З. Подготовиться к тестированию по теме «Электроэнергетика мира. Проблемы и перспективы развития.

Список используемой литературы

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Исследовательский проект по экономике "Проблемы и перспективы развития банковского маркетинга"

Тип урока: обобщения и систематизации и практического применения знаний и навыковФорма урока: урок – исследованиеОборудование: мультимедийная система, презентации групп – исследователей, результ.

РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЕТЕНТНОСТНОГО ПОДХОДА НА ОТДЕЛЕНИИ НАРОДНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ МУЗЫКАЛЬНОЙ ШКОЛЫ. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ.

В работе почёркивается необходимость и важность народного инструментального творчества для развития культуры как всей многонациональной страны, так и небольшого провинциального города. Поскольку падае.

РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЕТЕНТНОСТНОГО ПОДХОДА НА ОТДЕЛЕНИИ НАРОДНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ МУЗЫКАЛЬНОЙ ШКОЛЫ. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ.

Презентация к статье.

Газовая промышленность России. Проблемы и перспективы развития.

Исследовательская работа ученицы 9 класса на одну из очень актуальных тем географии России. Может использоваться как работа - реферат на итоговую аттестацию в 9 классе.

Проведение внеурочной деятельности по физической культуре в школе в соответствии с требованиями ФГОСосновного общего образования.

Ни у кого не вызывает сомнения, что прогресс цивилизации зависит исключительно от одаренных людей. Это означает, что общество, а вслед за ним и школа несут перед одаренными детьми особую ответст.

В настоящее время темпы развития экономики выявляют основные проблемы развития мирового энергетического комплекса. Происходит постепенное завершение эры углеводородов, основные причины этого — дороговизна энергии, превышение темпов роста потребления электроэнергии над темпами ее выработки электроэнергии и постепенное исчерпание природных ресурсов.

Проблемой и сложностью исследования путей развития мировой энергетики является необходимость учитывать взаимное влияние трендов развития мировой экономики и мировой энергетики, технологических, ресурсных и экологических трендов, а также политических и социокультурных проблем. Особенно важной становится необходимость учитывать взаимное влияние энергетики и экономики. Для решения этой задачи наиболее целесообразным является применение сценарного подхода.

Наиболее распространенными вариантами развития событий на настоящем этапе являются следующие сценарии: инерционный (углеводородный) сценарий, стагнационный (возобновляемый) сценарий, инновационный (возобновляемо-атомный) сценарий. [1]

Инерционный сценарий предполагает продолжение постиндустриальной фазы и острый кризис после 2030 г. из-за достижения пределов роста индустриальной фазы. По данному сценарию будет происходить расширение индустриальной энергетики в развивающихся странах одновременно с медленным развитием постиндустриальной энергетики в развитых странах. В результате прогнозируется быстрый рост спроса на ископаемые источники энергии, рост разногласий между компаниями и государствами на этой почве, ухудшение экологической ситуации в целом.

Стагнационный сценарий предполагает тенденцию к развитию всех существующих альтернатив нефтепродуктам и двигателю внутреннего сгорания, основной предпосылкой чего является приобщение развивающихся стран к существующим технологиям с целью снижения энергоемкости процесса индустриализации. В результате основные изменения в мировой энергетике будут регулятивными. Сложится сложная система, регулирующая мировую энергетику и включающая в себя глобальные и локальные климатические соглашения, климатические налоговые и таможенные тарифы, технологические стандарты.

Инновационный сценарий предполагает преодоление пределов роста индустриальной фазы и переход к новой фазе к 2030 году. При реализации такого сценария прогнозируется формирование энергетики нового типа в развитых странах и в некоторых лидирующих развивающихся странах. Согласно данному сценарию, в атомной энергетике ожидается прорыв. К 2030 г. атомная энергетика может возрасти вдвое, а к 2050 г. — вчетверо по сравнению с уровнем 2011–2016 годов. В результате основные изменения в мировой энергетике будут технологическими, а регулятивные и геополитические факторы отступят на задний план. Данные изменения приведут к переходу энергетики к новому этапу — постиндустриальному. [1]

Согласно данным компании ВР, можно сделать вывод о том, что на данном этапе электроэнергия, выработка которой требует использование угля, природного газа или нефти, составляет свыше 80 % всей производимой энергии. Однако по мере исчерпания ресурсов появляются все более конкурентоспособные возобновляемые источники (ветровая, солнечная энергия и др.), и их доля в общем объеме выработки растет с каждым годом. [2]

Возобновляемые источники обладают несомненными преимуществами перед традиционными источниками энергии, поскольку в теории они способны решить глобальные энергетические проблемы, но на сегодняшний день они являются лишь небольшим дополнением к ископаемым видам топлива. Поэтому, на взгляд исследователя, в глобальной энергетике именно атомная энергетика является чрезвычайно перспективным направлением для развития. Ее развитие может способствовать переходу от традиционной ядерной энергетики к управляемому термоядерному синтезу, и если наука позволит осуществить этот переход, человечество выйдет на новый уровень своего развития.

Говоря об экономической целесообразности выработки атомной энергии, можно отметить, что далеко не все страны обладают возможностями использовать данный вид энергии, потому что сейчас атомные электростанции чрезвычайно дороги в эксплуатации. Существуют разногласия относительно рентабельности выработки атомной энергии, но ее несомненные преимущества перед другими видами энергии — устойчивость обеспечения базовой выработки, возможность вторичного использования топлива и отсутствие вредных выбросов в атмосферу — говорят о том, что в будущем конкурентоспособность атомной энергетики будет расти наряду с рентабельностью.

Решение проблемы рентабельности выработки атомной энергии можно найти в опыте Китая — многие построенные и еще строящиеся там атомные электростанции абсолютно идентичны, в отличие, к примеру, от отличающихся друг от друга атомных электростанций США. С экономической точки зрения, решением проблемы рентабельности является повышение эффективности затрат, возникающее при массовом производстве. Китай в последние годы значительно увеличивает долю затрат на НИОКР в ВВП страны, находясь по уровню затрат на НИОКР в процентном выражении наравне с развитыми странами, а в денежном превосходя большинство из них (рис. 1). Значительную часть расходов составляют расходы разработок энергетического сектора. [3]

Другие страны Азии также наращивают объемы выработки атомной энергии, в то время многие европейские страны и Япония стремятся к отказу от атомной энергетики в связи с экологическими угрозами, проблема которых особенно остро встала после аварии японского ядерного реактора на АЭС в 2011 году. Однако автор склонен согласиться с мнением ученых-физиков, в соответствии с которым при должном соблюдении техники безопасности польза от деятельности атомных станций для человечества значительна, в то время как риски возникновения чрезвычайных ситуаций минимальны при существующем подходе к обеспечению безопасности на атомных станциях.

Возвращаясь к трем наиболее перспективным сценариям развития мировой энергетики, следует отметить, что при реализации возобновляемого и возобновляемо-атомного сценариев Россия окажется в проигрышном положении из-за не учитывающей возникающие вызовы современной государственной энергетической политики. Необходима корректировка энергетической политики в соответствии с перспективой создания энергетики постиндустриального типа. Данные меры помогут избежать глубокого технологического отставания страны в будущем, поскольку запас исчерпаемых источников энергии ограничен и в мире в любом случае будут происходить изменения структуры энергобаланса.

Для решения проблем энергетического комплекса как в России, так и в мире необходимо проведение исследований, направленных на поиск альтернативы углеводородам. Перспективы развития мировой энергетики во многом зависят от финансирования научных исследований. В будущем на смену эре углеводородов должны прийти инновационные технологии, с которыми связываются основные перспективы энергетики (биотопливо, ветроэнергетика, геотермальная энергетика, гелиоэнергетика, термоядерная энергетика, водородная энергетика, приливная энергетика), и доля затрат на их разработку должна повышаться в общей доле затрат на НИОКР.

Подводя итоги, следует сказать, что при современном уровне развития науки наиболее предпочтительным будущим мировой энергетики является реализация инновационного сценария, при котором происходит развитие атомной энергетики, но в долгосрочной перспективе необходимо повышать расходы на НИОКР для поиска и разработки новых источников энергии.

Основные термины (генерируются автоматически): мировая энергетика, атомная энергетика, атомная энергия, доля затрат, инновационный сценарий, ВВП страны, индустриальная фаза, индустриальная энергетика, Россия, энергетическая революция.

Основные этапы развития энергетики в мире пришлись на 20 век. Использование различных источников энергии являлось способом выживания для человечества во все времена, но энергетические запросы людей постоянно растут. На протяжении всего 20-го столетия в мире наблюдался непрекращающийся рост потребления энергоресурсов, увеличившись к 2000 году более чем в 15 раз, а население планеты выросло в этот период в 4 раза.

Можно выделить четыре основных этапа развития энергетики в 20 веке.

Первый этап развития энергетики (1900-1910гг.) будто продолжил положение дел в мировой энергетике последней трети 19 века. Доля угля составляла не менее 92%, постоянно росла доля нефти (6%), совсем незначительна была доля природного газа и гидроэнергии. За данное десятилетие рост энергетики составил 150%. Территориально добыча разных видов топлива могла существенно различаться. В некоторых регионах большое значение имели навоз, дрова и прочие источники. Уголь в Англии стали добывать в раннем средневековье, эта страна очень долгое время занимала лидирующую позицию по его добыче и использованию. Только в начале 20 века Англия уступила позиции США, Франции, Германии и Бельгии. В Европе нефть добывалась небольшими порциями уже несколько столетий, к началу 20 века в мире добывался 21 млн.т., причем объемы удваивались каждое следующее десятилетие. В это же время в США совсем немного добывался газ, а также появлялись первые автономные электростанции. Современная же нефтяная история начинается в 1958 году, когда этот вид топлива был обнаружен в Пенсильвании Основные этапы развития энергетики в мире пришлись на 20 век, которые в тот момент были мировым лидером производства электроэнергии.

В начале второго этапа развития энергетики добыча угля составляла 84%, нефти – 11%, газа природного – 2%, гидроэнергии – 3%. С этого момента доля угля неуклонно падает в пользу нефти и газа. Резко растет добыча нефти вместе с развитием автомобильной и авиационной промышленности. В 1930-1950 гг. Мексика и Венесуэла добывают 20% мировой нефти. В 30-е годы СССР налаживает экспорт нефти. Для второго этапа развития энергетики характерно увеличение важности транспортировки ресурсов внутри стран и за пределами. Во второй половине 40-х годов начинается всплеск строительства трубопроводов. США становятся лидером по производству энергии.

Четвертый этап развития энергетики характерен значительным снижением темпов роста в отрасли, резким ростом цен на ресурсы, сокращением доли импорта нефти многими странами, значительным увеличением роли атомной энергетики. В 80-е годы существенно поменялась картина в развитии АЭС, а именно, Юго-Восточная и Восточная Азия прочно укрепили свои позиции и лидируют в мире, вводя новые мощности, эффективно их эксплуатируя, совершенствуя технологии мирного атома. На четвертом этапе развития энергетики мировое сообщество осознало необходимость поиска иных путей, а также чистых экологически и возобновляемых источников энергии.

Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.

В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.

Что такое альтернативная энергия?

Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).

Невозобновляемые источники – это нефть, природный газ и уголь. Им ищут замену, потому что они могут закончиться. Ещё их использование связано с выбросом углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.

Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика – это методы, которые отдают энергию более экологичным способом и приносят меньше вреда. Она нужна не только для промышленных целей, но и в простых домах для отопления, горячей воды, освещения, работы электроники.

Ресурсы возобновляемой энергии

Солнечный свет
Водные потоки
Ветер
Приливы
Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
Геотермальная теплота (недра Земли)

Альтернативные виды энергии

1. Солнечная энергия

Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.

Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции. В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.

Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop .

2. Ветроэнергетика

Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).

Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. К началу 2016 года мощность всех ветрогенераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергетики.

Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.

3. Гидроэнергия

Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.

Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.

4. Волновая энергетика

Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три. Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.

Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.

Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.

5. Энергия приливов и отливов

Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.

Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.

6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)

Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.

Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.

7. Энергия жидкостной диффузии

Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.

Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.

8. Геотермальная энергия

Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).

Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.

Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.

Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.

9. Биотопливо

Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.

Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.

Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).

Третье поколение – биотопливо из водорослей.

Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.

Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.

Плюсы и минусы альтернативной энергии

Главная перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.

Преимущества:

Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.

Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.

Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.

Недостатки и проблемы:

Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически. Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.

Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.

Низкий КПД и маленькая мощность установок (кроме ГЭС). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.

Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.

Возобновляемая энергия в мире

Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.

Германия

40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники. Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.

Исландия

У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.

Швеция

После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.

Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.

Ещё Швеция активно использует энергию от переработки мусора и даже планирует его закупать у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.

Китай

Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.

Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.

Альтернативная энергия в России

Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.

Виды возобновляемой энергии в России

Солнечная энергия

Ветровая энергетика

Гидроэнергетика

Геотермальная энергетика

За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.

Биотопливо

Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.

Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.

Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии

Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.

First Solar Inc.

Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.

Vestas Wind Systems A/S

Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.

Atlantica Yield PLC

Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.

ABB Ltd. Asea Brown Boveri

Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.

Читайте также: