Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии кратко
Обновлено: 05.07.2024
Возобновляемые источники энергии – это источники на основе постоянно существующих или периодически возникающих в окружающей среде потоков энергии.
Возобновляемая энергия присутствует в окружающей среде в виде энергии, не являющейся следствием целенаправленной деятельности человека.
К возобновляемым энергоресурсам относят энергию:
- мирового океана в виде энергии приливов и отливов, энергии волн;
- вырабатываемую из биомассы;
- твердых бытовых отходов;
Недостатком возобновляемых источников энергии является низкая степень ее концентрации. Но это в значительной степени компенсируется широким распространением, относительно высокой экологической частотой и их практической неисчерпаемостью. Такие источники наиболее рационально использовать непосредственно вблизи потребителя без передачи энергии на расстояние. Энергетика, работающая на этих источниках, использует потоки энергии, уже существующие в окружающем пространстве, перераспределяет, но не нарушает их общий баланс.
Неиспользование потоков энергии возобновляемых источников приводит к ее безвозвратной потере, предопределяет несколько иной подход к оценке эффективности устройств, применяющих эти источники, по сравнению с устройствами, работающими на невозобновляемых ресурсах.
Учитывая истощенность энергетических ресурсов, роль использования возобновляемых источников энергии во многих странах с каждым годом возрастает. Так, выработка электроэнергии на ветряных установках увеличивается в среднем в год на 24%, от солнечных батарей - на 17, а на геотермальных станциях - на 4%.
Невозобновляемые источники энергии – это природные запасы веществ и материалов, которые могут быть использованы человеком для производства энергии.
Энергия невозобновляемых источников, в отличие от возобновляемых, находится в природе в связанном состоянии и высвобождается в результате целенаправленных действий человека.
К невозобновляемым (невосполняемым) энергетическим ресурсам относят:
- каменный уголь, запасы которого в мире оцениваются в 10-12 трлн. т;
- нефть, запасы которой распределены крайне неравномерно на Земле: на Ближнем и Среднем Востоке - 67, в Африке - 12,5, Юго-Восточной Азии и Дальнем Востоке - 3, Северной Америке - 9, Центральной и Южной Америке - 5,5, Западной Европе - 3 %. По уровню добычи нефти Россия занимает 3-е место в мире, уступая только Саудовской Аравии и США. В 2009 г. ею добыто 500 млн. т.
Подавляющая часть нефти потребляется в Северной Америке, и, прежде всего вСША, в индустриально развитых странах Западной Европы и Японии;
- природный газ, запасы которого характеризуются данными, приведенными в таблице 1.2 Как видно из этих данных, основные разведанные запасы газа в мире сосредоточены в России (32 %), Иране (15,7 %), Катаре (6 %). Добыча газа в России составляет 25,1, в США - 24,1, Канаде -8,1 % от мировой. Владельцами крупных газовых месторождений также являются: Казахстан, Туркменистан, Ирак, Саудовская Аравия, Объединенные Арабские Эмираты, Египет, Алжир, Ливия. Активно осваиваются газовые шельфы в Северном и Норвежском морях. Суммарные запасы природного газа здесь превышают российские.
Таблица 1.2 Доказанные запасы газа в мире
| Регионы и страны | Запасы на 1 января 2000 г. | |
| млрд м 3 % | ||
| Центральная и Южная Америка В т. ч. Венесуэла | 6304,8 4035,2 | 4,3 2,7 |
| Ближний и Средний Восток В т. ч.: Абу-Даби Иран Катар Саудовская Аравия | 49533,4 5553,0 23002,0 8495,1 5776,7 | 33,8 3,8 15,7 5,8 3,9 |
| Африка В т. ч.: Алжир Нигерия | 11161,6 4522,2 3511,3 | 7,6 3,1 2,4 |
| Западная Европа В т. ч.: Нидерланды Норвегия | 7108,8 1771,0 3847,0 | 4,9 1,2 2,6 |
| Восточная Европа и СНГ В т. ч. Россия | 54916,7 46900,0 | 37,5 32,0 |
| Юго-Восточная Азия и Австралия В т. ч.: Китай Малайзия Индонезия | 10292,5 1367,7 2313,5 2046,4 | 6,9 0,9 1,5 1,4 |
| ВСЕГО | 146622,8 | 100,0 |
На начало 2000 года месторождения нефти и газа были открыты более чем в 90 странах мира. Разведанные запасы газа в мире составляют 146,6 трлн. м 3 , нефти - 138, 6 млрд. т. Доля газа в топливно-энергетическом комплексе мира составляет в настоящее время 22 %, в России - более 50 %, в которой открыто 769 месторождений, а разведанные запасы к началу 2000 года насчитывали 46,9 трлн. м 3 .
Энергетические ресурсы принято характеризовать числом лет, в течение которых данного ресурса хватит для производства энергии на современном качественном уровне. Из доклада комиссии Мирового энергетического совета при современном уровне потребления запасов угля хватит на 250 лет, газа — на 60 лет, нефти — на 40 лет. При этом по данным Международного института прикладного системного анализа, мировой спрос на энергоносители вырастет с 9,2 млрд. т в пересчете на нефть (конец 1990-х гг.) до 14,2—24,8 млрд. т в 2050 году.
Доля различных видов энергетических ресурсов в общемировой выработке первичной энергии представлена на рис. 1.6.
Основные источники энергии.
Существует девять основных источников энергии:
1. солнечное излучение;
2. движение и притяжение Солнца, Земли и Луны;
3. тепловая энергия ядра Земли, а также химических реакций и радиоактивного распада в ее недрах;
4. механическая энергия движения воды;
5. механическая энергия движения воздуха;
6. биологическая энергия;
Рис. 1.6. Доля различных видов энергетических ресурсов в общемировой выработке первичной энергии (1998 г.),%
7. тепловая энергия природных видов топлива(нефти, газа, угля, древесины, торфа, сланцев, сухой растительности);
8. химические реакции различных веществ;
9. ядерные реакции.
Источники 1-6 являются источниками возобновляемой энергии.
Виды топлива
В различных технологических процессах применяют природные (природный газ, уголь, торф, дрова и т.д) и искусственные (мазут, керосин, дизельное топливо, жидкий газ, продукты утилизации полимерных материалов и т.п.) теплоэнергетические ресурсы (ТЭР).
Минеральное топливо основной источник энергии в современном хозяйстве и важнейшее промышленное сырье. Переработка минерального топлива является базой формирования промышленных предприятий по производству ТЭР, в т. ч. нефтехимических, газохимических, торфобрикетных и т. п.
Топливо, в зависимости от его агрегатного состояния, подразделяют на следующие четыре группы:
Твердое топливо.
К твердому виду топлива относят:
· древесину и другие продукты растительного происхождения;
· уголь (с его разновидностями: каменный, антрацит, кокс, бурый);
· горючие продукты утилизации различных изделий.
Древесина.Мировой объем вывозки древесины составляет 3,4 млрд. кубических метров(0,7%от всего древостоя),50%идет на топливо, наиболее качественная древесина идет на изготовление изделий для мебельной и строительной промышленности. Для топлива используют так называемые дрова и отходы деревообработки, которые перерабатывают в гранулы, прессуют в брикеты и пеллеты. В странах ЕС за 2009г изготовлено около 12 млн. т пеллет. В мире наблюдается непрерывный рост спроса на древесные гранулы. В ближайшие годы ожидается освоение процесса получения из древесины жидкого биотоплива. Древесина топливная обеспечивает около 7% потребности в ТЭР, причем в развивающихся странах за счет древесины закрывают около 15% потребности в энергетических ресурсах.
В Республике Беларусь около 36% территории занято лесом, но его большая часть не может быть отнесена к деловой древесины. Для повышения продуктивности наших лесов необходимо провести их расчистку, при которой топливную древесину необходимо заготовить в виде гранул, прессованной щепы, брикетов и пеллет. В н. в. топливную щепу изготавливает 33 предприятия, которые способны произвести 511 тыс. т в год. К концу 2010г. семь предприятий будут изготавливать всего 20 тыс. т пеллет, что не соответствует спросу на внешнем и внутреннем рынке. В 2009г. было заготовлено в Беларуси 5,6 млн. куб. м дров.
Ископаемые твердые топлива являются продуктом разложения органической массы растений. Самый молодой из них торф представляющий собой относительно плотную массу, образовавшуюся из перегнивших остатков болотных растений. Торф добывают на торфяниках, которые имеются в 180 странах мира и площадь которых составляет 4 млн. квад. км. Самое большое количество торфяников в России, Канаде и Индонезии, в Финляндии они занимают 75% площади страны. В Беларуси добывают ежегодно около 3 млн. т торфа при общих запасах 4000 млн.т.
Наибольший прирост потребления местных видов топлива может быть достигнут за счет древесного топлива и торфа.
Дальнейшая реализация этой программы позволит обеспечить:
-увеличение к 2020 году добычи торфа (с учетом торфа, добываемого организациями Минсельхозпрода) до 7,5 млн. тонн в год и удовлетворение потребности республики в торфяном топливе и продукции на основе торфа;
- увеличение доли использования торфяного топлива в общем объеме котельно-печного топлива с 2,2 % в 2007 году до 4,3 % в 2020-м;
- внедрение новых и совершенствование существующих технологий и оборудования для добычи, переработки и использования торфа;
- модернизацию действующих и строительство двух производств, снижение к 2020 году износа основных фондов торфопредприятий на 30 % по сравнению с 2005-м до уровня 40 %.
Горючие сланцы представляют собой полезное ископаемое из группы твердых каустобиолитов, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы, близкой по составу к нефти. В последнее десятилетие предложены технические решения по получению из них сланцевого газа, что реализовано в США и проводятся работы по внедрению этого способа в Польше, в Украине и других странах. Залежи горючих сланцев в Беларуси находятся на юге республики (Туровское месторождение в Гомельской области, Любанское - в Солигорском и Любанском районах Минской области), и открыты они в 1963 г. Прогнозные запасы составляют 11 млрд. т, в т. ч. промышленные на глубине 300 м - 3,6 млрд. т, что соответствует 792 млн. т у. т. Наиболее изученным является Туровское месторождение.
Твердое топливо состоит из горючей и негорючей составляющих:
Горючей составляющей в органическом топливе являются: углерод (С), водород (Н) и сера (S). С увеличением возраста топлива содержание углерода увеличивается (от 40% у древесины до 93% у антрацита).
При полном сгорании углерода образуется относительно безвредный диоксид углерода СО2 и выделяется при этом 32,8 МДж теплоты на 1 кг углерода. В случае сжигания углерода при недостатке кислорода, продуктом сгорания является токсичный оксид углерода СО (угарный газ) и выделяется при этом всего 9,2 МДж теплоты.
Негорючей составляющей являются минеральные примеси – зола и влага. Есть твердые топлива (древесина, торф, угли некоторых пластов) зольность которых составляет не более 10%. Максимальное значение зольности до 50%.
Жидкое топливо.
Природным жидким топливом является нефть, которую перерабатывают с помощью ректификационных колон путем нагрева до 300 . 370°С, после чего полученные пары разгоняют на фракции, конденсирующиеся при различной температуре:
· - сжиженный газ (выход около 1 %);
· -бензиновую (около 15 %, tK = 30 . 180 °С);
· -керосиновую (около 17 %, tK = 120 . 135 °С);
· - дизельную (около 18%, tK = 180 . 350 °С).
Жидкий остаток с температурой начала кипения 330 . 350 0 С называется мазутом.
Мазутная фракция используется как топливо или может подвергаться дальнейшей переработке на светлые нефтепродукты путем крекинг-процесса т.е. расщепления тяжелых молекул на более легкие. Крекинг бывает термическим и каталитическим. При крекинг-процессе получают до 50 - 60% бензиновой фракции. Выход мазута сокращается до 20%.
Мазут, как топливо, содержит до 84 – 86% углерода , 10 – 12% водорода и серы до 3,5%.
Теплотворная способность жидкого топлива составляет:
мазут – 41 МДж/кг, бензин – 42 МДж/кг, дизельного топлива – 42,7 МДж/кг.
К искусственному жидкому топливу относят и жидкий газ, который по специальной технологии может быть получен путем генерации твердых видов топлива, переработки био- или природного газа и других искусственных горючих материалов. В промышленности и, особенно в быту, находит широкое распространение сжиженный газ,получаемый при первичной переработке нефти и попутных нефтяных газов. Он состоит из пропана и бутана.
Температура конденсации пропана при атмосферном давлении равна ─ 44,5 0 С, а бутана – + 5 0 С. Эти газы транспортируют в жидком виде в баллонах и цистернах под небольшим давлением 1,6 МПа. Это очень удобно для транспортировки.
Газообразное топливо
Газообразными видами топлива являются природный газ,добываемый непосредственно со скважин, так и попутно с добычей нефти, называемый попутным.Основным компонентом природного газа является метан СН4 и в небольшом количестве азот N2, высшие углеводороды CnHm, двуокись углерода СО2. Попутный газ содержит меньше метана, чем природный, но больше высших углеводородов, и поэтому выделяет при сгорании больше теплоты.
В последнее время все большее применение находит биогаз - продукт анаэробной ферментации (сбраживание) органических отходов (навоза, растительных остатков, мусора, сточных вод и т. д.).
Ядерное топливо
В настоящее время электроэнергия в большинстве случаев получается с помощью механических устройств, отдельные части которых движутся со значительным трением. На электростанциях химическая энергия превращается в тепло путем окисления топлива, а атомная в ядерных реакторах - в результате ядерных превращений. Полученный при помощи этого тепла пар приводит в движение турбины, которые вращают роторы генераторов, вырабатывающих электрический ток. Коэффициент полезного действия этих устройств обычно не превышает 60%, значительное количество энергии из-за трения частей машин превращается в тепло (при этом часть полезной мощности пропадает), но главным образом вследствие того, что тепло, являющееся здесь промежуточным продуктом превращения энергии. Целесообразно превращать энергию, заключенную в энергоносителях, непосредственно в электрическую. Над этой проблемой активно работают ученые, инженеры и изобретатели. Известно, что в некоторых химических соединениях под воздействием света может возникать до некоторой степени направленное движение электронов, т.е. начинает течь ток. Это так называемый фотоэлектрический эффект, который используется в фотоэлементах. Здесь можно говорить о превращении световой энергии в электрическую без выделения сколько-нибудь значительного количества тепла. Принципиально световое излучение Солнца можно таким образом превращать в электрическую энергию без потерь. На практике из-за технического несовершенства фотоэлементы работают пока с КПД, не превышающим 10-12 %, следовательно, превращают в электрическую энергию только 10-12 % падающего на них излучения. На пути широкого внедрения фотоэлементов в технику имеются и другие препятствия, однако в особых условиях (например в приборах, установленных в отдаленных пунктах, на космических кораблях и т.д.) они незаменимы.
Условное топливо
Различные виды энергетических ресурсов обладают разным качеством, которое характеризуется энергоемкостью топлива. Удельной энергоемкостью называется количество энергии, приходящееся на единицу массы физического тела энергоресурса.
Для удобства сопоставления различных видов энергоресурсов и возможности расчетов расход всех видов топлива, а также планирования необходимо проводить сравнение на единой базе. За единую базу принято так называемое условное топливо (У.Т.).
За условное принято такое топливо, при сгорании 1 кг которого выделяется 29,3 МДж энергии, или 7000 ккал тепла. В табл.1.3 приведены значения удельной энергоемкости для ряда энергетических ресурсов в сравнении с условным топливом. В качестве единицы измерения в государствах СНГ принята 1 тонна условного топлива (Т У.Т.). За рубежом применяется идентичная по сути и функциональному назначению единица измерения – тонна условного топлива в нефтяном эквиваленте или проще тонна нефтяного эквивалента (т.н.э.), 1 т н.э. = 41,86 МДж.
Анализ разведанных в мире запасов природных энергоресурсов показывает, что при существующих темпах развития экономики стран мира, нефти хватит на 40 лет, газа – на 60лет, угля – на 250 лет, урана – на 80 лет. Торфяные месторождения и запасы торфа, учитывая его невысокую калорийность, практически не изменяют энергетический потенциал Земли. Поэтому необходимо максимально использовать возобновляемые энергоресурсы (солнце, ветер, биотопливо, движение воды в реках, морях и океанах), разрабатывать экономически рациональные технологии водородной энергетики и термоядерного синтеза.
Таблица 1.3. Значения удельной теплоты сгорания (энергоемкости) основных видов топлива.
| Удельная теплота и энергия сгорания | Древесина | Торф | Бурый уголь | Сланцы | Каменный уголь | Антрацит | Кокс | Бензин | Керосин | Дизельное топливо | Мазут | Природный газ | Сжиженный газ |
| Ккал/кг | 2 960 | ||||||||||||
| кДж/кг |
2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является важнейшей структурной составляющей народного хозяйства Республики Беларусь в обеспечении функционирования экономики и повышения уровня жизни населения. ТЭК включает системы добычи, транспорта, хранения, производства и распределения всех видов энергоносителей: газа, нефти и продуктов ее переработки, твердых видов топлива, электрической и тепловой энергии. Отрасли комплекса занимают значительное место в народном хозяйстве республики. На них приходится 26 % капитальных вложений в промышленность, почти пятая часть основных производственных фондов, 14 % валовой продукции промышленности отрасли.Традиционную энергетикуглавным образом разделяют на электроэнергетику и теплоэнергетику.
Энергетические ресурсы можно разделить на две категории: возобновляемые и невозобновляемые источники энергии.
Невозобновляемые ресурсы
К невозобновляемым источникам энергии относятся ископаемые виды топлива, которые включают уголь, нефть и природный газ, потому что потребовались миллионы лет для их формирования. После того, как ископаемые виды топлива используют они безвозвратно будут потеряны.
Многие электростанции используют ископаемое топливо. Ископаемое топливо сгорает с выделением тепла, которое используется для производства пара. Пар затем используется, чтобы провернуть лопасти турбины соединенные с генератором, вырабатывающем электроэнергию.
Некоторые электростанции работают на атомной энергии которая представляет невозобновляемые источники энергии.
Атомные электростанции полагаются на уран: тип металла, который добывают из земли и специально обработанный. Тепло, выделяющееся от расщепления атомов урана используется для преобразования воды в пар, который также вращает турбины.
Возобновляемые энергетические ресурсы
Возобновляемые источники энергии включают использование древесины, ветра, солнца, геотермальную мощность, биомассу и воду, хранящуюся на плотинах, озерах и водохранилищах. Электрический ток может быть получен с использованием нескольких видов энергетических ресурсов.
К возобновляемым источникам относится то, что можно использовать снова, потому что может быть создано заново довольно быстро.
Ресурсы ветра могут производить электричество в тех регионах, где дуют устойчивые ветры. Гигантские ветряные турбины захватывают энергию ветра и используют её для генераторов.
Биомасса является материалом, который сформирован из живых организмов, таких как древесина или сельскохозяйственные отходы. Биомасса может быть сожжена для производства электроэнергии или быть преобразована в газ используемый в качестве топлива.
Геотермальная энергия привлекает горячую воду или пар из глубины или под поверхностью земли для производства электроэнергии.
Гидроэлектростанции применяют энергию падающей воды, чтобы вращать генератор турбины.
Солнечная энергия может также использоваться для производства электроэнергии. Солнечные батареи преобразуют лучистую энергию солнца в электрическую. Некоторые калькуляторы и портативные радиоприемники питаются от солнечных батарей. Панели солнечных батарей или модули, расположенные на крыше могут поставлять электроэнергию в здание. Большая часть электроэнергии производится на разного типа электростанциях.
Использование возобновляемых и неисчерпаемых источников энергии
Ископаемые и ядерные виды топлива не возобновляемые, потому что эти виды топлива были созданы миллионы лет назад. Между тем, древесина, этанол, биодизель, сельскохозяйственные отходы и метан от коров считаются возобновляемыми, несмотря на то, что использование этих видов топлива генерирует большое количество двуокиси углерода. Некоторые из них, как древесина, производят опасные в воздухе макрочастицы. Разница заключается, что возобновляемые источники энергии топлива вырабатываются из растений, которые росли сравнительно недавно. Сторонники утверждают, что новые растения для следующего цикла топлива используют двуокись углерода от первого цикла выбросов. На практике этот аргумент не всегда справедлив по разным причинам. В некоторых регионах поглощение углерода происходит в тропических лесах удаленно от места производства биотоплива где увеличивается двуокись углерода, которая не будет скомпенсирована. Кроме того биотопливо обрабатывается и транспортируется с помощью формы энергии, которая по-прежнему во многом использует ископаемые виды. Кроме того использование пищевых растений для топлива увеличивает цены на продовольствие.
Некоторые возобновляемые виды топлива имеют замкнутый цикл производства. Некоторые отрасли как сельское хозяйство поддерживают производство метана из биологических источников.
Конечно возобновляемые источники топлива, как энергетические ресурсы ветра, солнца, геотермальная и океана не полагаются на сельское хозяйство.
Природные топливно энергетические ресурсы
Если сокращение выбросов парниковых газов является одной из национальных целей, важно получить всю картину включая побочные продукты. Все возобновляемые источники энергии в части выбросов вредных веществ не являются равными.
Все ресурсы имеют влияние на растения и животный мир. Хотя они не выделяют углерод или токсичные выбросы, приливная энергия и ГЭС может помешать движению рыбы и других водных обитателей. Тепловые электростанции океана могут нарушить распределение температуры в воде, что может иметь пагубные последствия для водной жизни.
Солнечная и ветровая энергия требует больших площадей земли, которые могут нарушить дикую природу. Ветряные мельницы убивают птиц и летучих мышей. Солнечная тепловая станция использует воду для турбин, и это может быть проблемой, если солнечная электростанция находится в пустыне. Солнечные фотоэлектрические станции используют неприятные химикаты для производства солнечных батарей.
Тем не менее ископаемые виды топлива, вероятно, по любым меркам, гораздо более экологически вредные. Все они добавляют больше двуокиси углерода в атмосферу, способствуют выбросам парниковых газов:
- Уголь является наиболее известный источник. Он добавляет твердые частицы, оксиды серы, оксиды азота, ртути, загрязняют воду и способствуют кислотным дождям. Угольные шахты разрушительны для человека, источников воды и природной среды.
- Сжигание природного газа значительно чище, чем уголь, и если сжигается в электростанциях комбинированного цикла природный газ, то производит меньше двуокиси углерода, чем уголь. Однако новая технология получения сланцевого газа считается основной причиной загрязнения подземных вод.
- Нефть также выделяет углекислый газа, когда используется, и он приходит с частицами. Каждый год происходят бесчисленные нефтяные пожары, разливы нефти и буровые аварии.
Но если источник энергии возобновляемый, это не значит, что производится мало выбросов парниковых газов. Этот тип может быть токсичным, опасным или экологически катастрофическим.
Мы говорим, что источник энергии является возобновляемым, если он поступает из природного источника и не иссякнет со временем. Кроме того, он чистый, не загрязняет окружающую среду и имеет большое количество разнообразных ресурсов. На нашей планете существует множество возобновляемых источников энергии. С развитием технологий люди открыли больше способов использовать энергию нашей планеты без необходимости переходить на ископаемое топливо и продолжать бороться с последствиями изменения климата. Существуют разные виды возобновляемые и невозобновляемые источники энергии и каждый из них обладает уникальными характеристиками.
В этой статье мы расскажем вам, какие источники возобновляемой и невозобновляемой энергии являются основными в мире.
Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии
Биотопливо
Это жидкое или газообразное топливо, получаемое из биологических материалов растений или животных. Это вид возобновляемой энергии, которая не иссякнет и может удовлетворить потребности в транспорте. Используя это зеленое топливо, мы можем уменьшить нашу зависимость от нефти и уменьшить ущерб, который она наносит окружающей среде. Среди наиболее важных видов биотоплива, мы открыли биодизель и биоэтанол.
Биомасса
Другой вид возобновляемой энергии - энергия биомассы. Это органическое вещество, которое используется для выработки энергии. Он собирает группу органических веществ с неоднородностью и различными исходными характеристиками. Биомасса можно рассматривать как органическое вещество, образующееся в биологических процессах которые можно использовать как энергию.
Например, мы находим органическую часть реликвий сельского и лесного хозяйства, сточных вод, осадка сточных вод и твердых городских отходов. Есть много способов использовать энергию биомассы.
Энергия ветра
По сути, этот тип энергии основан на сборе кинетической энергии, которой обладает воздушная масса, и выработке из нее электричества. С древних времен, Это был источник энергии, используемый людьми для питания парусных судов, измельчения зерна или перекачки воды.
Сегодня ветряные турбины используются для выработки электроэнергии из ветра. В зависимости от того, насколько сильно вы дунете, вы можете получить больше или меньше. Есть два типа ветровой энергии: океанская и наземная.
геотермальной энергии
Это энергия, хранящаяся под поверхностью земли в виде тепла. Наша планета полна энергии, и мы можем использовать эту энергию для производства электроэнергии. Это непрерывное 24-часовое производство, неисчерпаемое, неисчерпаемое, без каких-либо загрязнений.
Морская энергия
Это набор технологий, которые могут использовать энергию океана. Это всегда зависит от погоды, сила океана непреодолима, но он также хорошо использует энергию.
Волны, приливы, океанские течения и перепады температур между поверхностью морского дна можно использовать как источники энергии. Кроме того, его преимущество в том, что он не создает эффектов окружающей среды или визуальных эффектов, которые мы должны учитывать.
Гидравлическая энергия
Гидравлическая энергия - это энергия, используемая кинетической энергией водоема. Из-за водопада, вызванного неровностями, сила воды может толкать турбины, вырабатывающие электричество. Стоит отметить, что этот вид возобновляемой энергии был основной источник крупномасштабного производства электроэнергии до середины XNUMX века.
Его работа связана с гидроэлектростанциями, признанными наиболее экологически чистым источником энергии.
Солнечная энергия
Он использует солнечные панели для прямого преобразования падающего солнечного излучения в электрическую энергию. Благодаря фотоэлементам падающее на них солнечное излучение может возбуждать электроны и создавать разность потенциалов. Чем больше солнечных панелей вы подключите, чем больше разность потенциалов.
Помимо фотоэлектрической, существуют и другие виды солнечной энергии, такие как солнечная тепловая энергия и солнечная термоэлектрическая энергия. Солнечная тепловая энергия - это разновидность солнечной энергии, отвечающая за удовлетворение тепловых потребностей строительного, промышленного и сельскохозяйственного секторов. Этот это очень эффективный способ использования солнечной энергии.
С другой стороны, термоэлектрическая солнечная энергия использует линзы или зеркала, которые могут концентрировать солнечное излучение на меньших поверхностях. Таким образом они могут достигать более высоких температур и, следовательно, преобразовывать тепло в электричество через жидкости.
Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии: ископаемое топливо
В настоящее время для получения энергии используются различные виды ископаемого топлива. Каждый из них имеет разные характеристики и происхождение. Однако все они содержат много энергии для разных целей.
Вот основные из них:
- Минеральный углерод. Это уголь, который используется в локомотивах. В основном это углерод, обнаруженный в крупных подземных месторождениях. Для его добычи строится шахта, в которой добываются ресурсы.
- масло. Это смесь нескольких углеводородов в жидкой фазе. Он состоит из других крупных примесей и используется для получения различных видов топлива и побочных продуктов.
- Натуральный газ. Он состоит в основном из метана. Этот газ соответствует легчайшей части углеводородов. Поэтому некоторые люди говорят, что природный газ менее загрязнен и имеет высокую чистоту. Добывается с нефтяных месторождений в виде природного газа.
- Битуминозные пески и горючие сланцы. Это материалы, образованные песками размером с глину, которые содержат небольшие остатки органического вещества. Это органическое вещество состоит из разложившихся материалов, структура которых очень похожа на структуру масла.
- La ядерная энергия он также считается одним из видов ископаемого топлива. Он высвобождается в результате ядерной реакции, называемой ядерным делением. Это разделение ядер тяжелых атомов, таких как уран или плутоний.
Они считаются невозобновляемыми, поскольку нефть находится в осадочных источниках. Это означает, что образовавшийся материал является органическим и покрыт осадком. Все глубже и глубже под действием давления земной коры он превращается в углеводороды.
Этот процесс занимает миллионы лет. Поэтому, хотя нефть добывается непрерывно, в человеческом масштабе она производится очень небольшими темпами. Более того, скорость расхода масла настолько высока, что дата его расхода запрограммирована. В реакции нефтеобразования сначала действуют аэробные бактерии, а анаэробные бактерии появляются позже и глубже. Эти реакции выделяют кислород, азот и серу. Эти три элемента входят в состав летучих углеводородных соединений.
Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о возобновляемых и невозобновляемых источниках энергии.
Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.
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![саяно-шушенская гэс]()
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: