Альтернативные источники электроэнергии

На пороге XXI века человек все чаще стал задумываться о том, что станет основой его существования в новой эре. Можно выделить много составляющих, которые играют важнейшую роль в жизни людей, но все-таки особое место в ней занимает, конечно, энергетика. Однако в последнее время все человечество сталкивается с проблемой нехватки электроэнергетики. Дефицит энергии и ограниченность топливных ресурсов с все нарастающей остротой показывают неизбежность перехода к нетрадиционным (альтернативным источникам энергии).

Электроэнергетика

Электроэнергетика – составная часть энергетики, задача которой – выработка электроэнергии на электростанциях и передача ее потребителям по линиям электропередач.

Энергетика – важнейшая часть жизнедеятельности человека. Она является основой развития производительных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Электроэнергетика рассматривается как часть единой народно-хозяйственной экономической системы. В настоящее время без электрической энергии наша жизнь немыслима. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос [приложение 1]. Представить без электроэнергии наш быт также невозможно.

Эта единственная отрасль промышленности, продукцию которой нельзя хранить. Электроэнергия производиться преимущественно на:

ТЭС строятся быстро и дешево, но потребляют большое количество топлива, работают в постоянном режиме, но требуют длительной остановки при ремонтах, угольные ТЭС выбрасывают много твердых отходов и вредных газов в атмосферу.

ГЭС строятся дольше, стоят дороже всех типов электростанций. Используют энергию воды, себестоимость электроэнергии минимальна, легко включаются в нужное время, происходит затопление речных долин - особо ценных земель.

АЭС строятся долго и стоят дорого, но электроэнергия дешевле, чем на ТЭС, использует уран, требует точности оборудования, квалифицированных работников, при работе без происшествий - воздействие на среду незначительно; требуется захоронение радиоактивных отходов .

Интересно будет узнать, сколько процентов электроэнергии производят на станциях разного типа. Из диаграммы видно, что больше всего приходит на ТЭС, затем идет ГЭС, а последней стала атомная электростанция.

Электростанции кроме атомных требуют огромных экономических затрат, а АЭС создают экологические проблемы, поэтому все больше и больше говорят об альтернативных источниках электроэнергии.

Глава 2. Альтернативные источники электроэнергии

Ученые предостерегают: разведанных запасов органического топлива при нынешних темпах роста энергопотребления хватит всего на 70-130 лет. Именно такие умозаключения лишний раз подтверждают необходимость скорейшего перехода к альтернативным источникам электроэнергии.

Основные виды «нетрадиционной» энергии, перерабатываемой в электрическую: солнечная, ветровая, геотермальная, водородная, тепловая энергия океана, энергия приливов и отливов, морских течений.

Но обо всем подробнее.

2. 1. Солнечная энергия

Солнечная энергия – это кинетическая энергия излучения, образующаяся в результате реакций в недрах Солнца. Поскольку её" запасы практически неистощимы, ее относят к возобновляемым энергоресурсам, но при всех своих достоинствах и самая дорогая. Именно поэтому солнечные электростанции не так распространены, как электростанции других видов.

Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения.

1. Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов [приложение 4].

2. Гелиотермальная энергетика – Нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение, и использование тепла.

3. «Солнечный парус» может в безвоздушном пространстве преобразовывать солнечные лучи в кинетическую энергию.

4. Термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергию в энергию воздушного потока).

5. Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата).

Солнечный модуль – это батарея взаимосвязанных солнечных элементов, заключенных под стеклянной крышкой. Чем интенсивнее свет, падающий на фотоэлементы и чем больше их площадь, тем больше вырабатывается электричества и тем больше сила тока. Модули классифицируются по пиковой мощности в ваттах (Втп). Ватт – единица измерения мощности. Один пиковый ватт - техническая характеристика, которая указывает на значение мощности установки в определенных условиях, т. е. когда солнечное излучение в 1 кВт/м2 падает на элемент при температуре 25°С. Такая интенсивность достигается при хороших погодных условиях и Солнце в зените. Чтобы выработать один пиковый ватт, нужен один элемент размером 10x10 см. Более крупные модули, площадью 1м х 40см, вырабатывают около 40-50 Втп. Однако солнечная освещенность редко достигает величины 1 кВт/м. Более того, на солнце модуль нагревается значительно выше номинальной температуры. Оба эти фактора снижают производительность модуля. В типичных условиях средняя производительность составляет около 6 Вт-ч в день и 2000 Вт-ч в год на 1 Втп. 5 ватт-час - это количество энергии, потребляемое 50-ваттной лампочкой в течение 6 минут (50 Вт х 0,1 ч = 5 Вт-ч) или портативным радиоприемником в течение часа (5 Вт х 1 ч = 5 Вт-ч).

Хотя качество продукции не всегда одинаково, большинство международных компаний производят достаточно надежные фотоэлектрические модули со сроком эксплуатации до 20 лет. На сегодняшний день производители модулей гарантируют указанную мощность на период до 10 лет.

На острове Сицилия недалеко от известного своим неспокойным характером вулкана Этна еще в начале 80-х годов дала ток солнечная электростанции мощностью 1 МВт. Принцип ее работы - башенный. Зеркала фокусируют солнечные лучи на приемнике, расположенном на высоте 50 м. Та м вырабатывается пар с температурой более 500°С, который приводит в действие традиционную турбину с подключенным к ней генератором тока. При переменной облачности недостаток солнечной энергии компенсируется паровым аккумулятором. Неоспоримо доказано, что на таком принципе могут работать электростанции мощностью 10-20 МВт, а также и гораздо больше, если группировать подобные модули, присоединяя их друг к другу.

Несколько иного типа электростанция в Альмерии на юге Испании. Ее отличие в том, что сфокусированное на вершину башни солнечное тепло приводит в движение натриевый круговорот (как в атомных реакторах на быстрых нейтронах), а тот уже нагревает воду до образования пара. У такого варианта ряд преимуществ. Натриевый аккумулятор тепла обеспечивает на только непрерывную работу электростанции, но дает возможность частично накапливать избыточную энергию для работы в пасмурную погоду и ночью. Мощность испанской станции всего 0,5 МВт. Но на ее принципе могут быть созданы куда более крупные - до 300 МВт. В установках подобного типа концентрация солнечной энергии настолько высока, что КПД паротурбинного процесса ничуть не хуже, чем на традиционных тепловых электростанциях.

Такой принцип работы заложен еще в одном варианте солнечной электростанции, разработанном в Германии. Ее мощность тоже невелика - 20 МВт. Подвижные зеркала по 40м2 каждое, управляемые микропроцессором, располагаются вокруг 200-метровой башни. Они фокусируют солнечный свет на нагреватель, где помещается сжатый воздух. Он нагревается до 800°С и приводит в действие две газовые турбины. Затем теплом этого же отработавшего воздуха нагревается вода, и в действие вступает уже паровая турбина. Получаются как бы две ступени выработки электричества. В результате КПД станции поднят до 18%, что существенно больше, чем у других гелиоустановок.

А в бывшем СССР недалеко от Керчи сооружена станция мощностью в 5МВт. Вокруг башни концентрическими зеркалами размещены 1600 зеркал, направляющих солнечные лучи на паровой котел, который венчает 70-метровую башню. Зеркала площадью 25м каждое с помощью автоматики и электроприводов следят за Солнцем и отражают солнечную энергию точно на поверхность котла, обеспечивая ее плотностью потока в 150 раз большую, чем Солнце на поверхности Земли. В котле при давлении 40 атмосфер генерируется пар с температурой 250°С, поступающий на паровую турбину. В специальных емкостях-аккумуляторах под давлением содержится вода, накапливающая тепло для работы по ночам и в пасмурную погоду. Благодаря этим аккумуляторам станция может работать еще 3-4 часа после захода Солнца, а на половинной мощности - около полусуток.

Солнечная энергия используется также в небольших автомобилях на солнечных батареях, на космических станциях и спутниках.

Идет работа, идут оценки. Пока они, надо признать, не в пользу солнечных электростанций: сегодня эти сооружения все еще относятся к наиболее сложным и самым дорогостоящим техническим методам получения гелиоэнергии. Но может создаться такое положение в мире, когда относительная дороговизна солнечной энергии будет не самым большим ее недостатком. Речь идет о «тепловом загрязнении» планеты вследствие гигантского масштаба потреблении энергии. Необратимые последствия, утверждают ученые, наступят, если потребление энергии превысит сегодняшний уровень в сто раз. Упускать этого из виду никак нельзя. Вывод же ученых таков: на определенном этапе развития цивилизации крупномасштабное использование экологически чистой солнечной энергии становится полностью необходимым. Но это не значит, что у гелиоэнергетики нет противников. Вот их резоны: из-за низкой плотности солнечного излучения установка аппаратуры для его улавливания приведет к изъятию из землепользования огромных полезных площадей, не считая крайней дороговизны оборудования и материалов.

Пока же предстоит еще долгий путь, прежде чем удастся вырабатывать из солнечных лучей электроэнергию, сравнимую по стоимости с производимой за счет сжигания традиционного ископаемого топлива. Разумеется, нереально в таких условиях рассчитывать хотя бы в обозримом будущем перевести всю энергетику на гелиотехнику. Пока ее удел - набирать мощности и снижать стоимость своего киловатт-часа. При этом не стоит забывать, что с точки зрения экологии солнечная энергия действительно идеальна, поскольку не нарушает равновесия в природе.

2. 2. Ветровая энергия

Ветровая энергия - огромная энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты.

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. 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.

Но существуют также и недостатки данных установок. Вряд ли требуется говорить, что за ветер платить не нужно, однако машины, нужные для того, чтобы запрячь его в работу, обходятся слишком дорого. При использовании ветра возникает серьезная проблема: избыток энергии в ветреную погоду и недостаток ее в периоды безветрия. Но, несмотря на эти недостатки, ветроэнергетика все равно имеет место в будущем и перспективы развития. Некоторые из них: правительством Канады установлена - цель к 2015 году производить 10% электроэнергии из энергии ветра, Германия планирует к 2020 году производить 20% электроэнергии из энергии ветра, В Испании к 2011 году будет установлено 20 000 МВт ветрогенераторов, Международное Энергетическое Агентство International Energy Agency (IEA) прогнозирует, что к 2030 году спрос на ветрогенерацию составит 4 800 ГигаВатт.

В середине 90-х годов прошлого столетия на территории Хасанского района Приморского района на предприятии Дорожное ремонтно-строительное управление под руководством Лопоникова, была смонтирована ветроустановка, но из-за не учета розы ветров в промышленную эксплуатацию ветроустановка запущена не была.

2. 3. Геотермальная энергия

Геотермальная энергетика — производство электроэнергии, а также тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли. В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температур кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. Более чем паротермы распространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие горизонты пород с температурой менее 100°С распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, поэтому наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.

Достоинства и недостатки. Итак, достоинствами геотермальной энергии можно считать практическую неисчерпаемость ресурсов, независимость от внешних условий, времени суток и года, возможность комплексного использования термальных вод для нужд теплоэлектроэнергетики и медицины. Недостатками ее являются высокая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных соединений и металлов, что исключает в большинстве случаев сброс термальных вод в природные водоемы.

Хозяйственное применение геотермальных источников распространено в Исландии и Новой Зеландии, Италии и Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Японии, Кении, России (Камчатка).

Существуют следующие принципиальные возможности использования тепла земных глубин. Воду или смесь воды и пара в зависимости от их температуры можно направлять для горячего водоснабжения и теплоснабжения, для выработки электроэнергии либо одновременно для всех трех целей. Высокотемпературное тепло около вулканического района и сухих горных пород предпочтительно использовать для выработки электроэнергии и теплоснабжения. От того, какой источник геотермальной энергии используется, зависит устройство станции.

Геотермальная электроэнергетика в мире. Крупнейшим производителем геотермальной электроэнергии являются США. Основные промышленные зоны: «гейзеры» — в 100км к северу от Сан-Франциско (1360 МВт установленной мощности), и северная часть Солёного моря в центральной Калифорнии (570 МВт установленной мощности), в Неваде установленная мощность станций достигает 235МВт. Геотермальная электроэнергетика, как один из альтернативных источников энергии в стране, имеет особую правительственную поддержку. В Исландии действует пять теплофикационных геотермальных электростанций общей электрической мощностью 420 МВт, которые производят 26. 5 % всей электроэнергии в стране.

2. 4. Энергия приливов и отливов

Веками люди размышляли над причиной морских приливов и отливов. Сегодня мы достоверно знаем, что могучее природное явление - ритмичное движение морских вод вызывают силы притяжения Луны и Солнца .

Первая морская приливная электростанция мощностью 635 кВт была построена в 1913г. в бухте Ди около Ливерпуля. В 1935г. приливную электростанцию начали строить в США. Американцы перегородили часть залива Пассамакводи на восточном побережье, истратили 7 млн. долл. , но работы пришлось прекратить из-за неудобного для строительства, слишком глубокого и мягкого морского дна, а также из-за того, что построенная неподалеку крупная тепловая электростанция дала более дешевую энергию.

Аргентинские специалисты предлагали использовать очень высокую приливную волну в Магеллановом проливе, по правительство не утвердило дорогостоящий проект.

В электросеть Норвегии была подключена первая в истории подводная электростанция, генерирующая электроэнергию за счёт приливно-отливных движений воды .

С 1967г. в устье реки Ране во Франции на приливах высотой до 13 метров работает ПЭС мощностью 240тыс. кВт. Советский инженер Бернштейн разработал удобный способ постройки блоков ПЭС, буксируемых на плаву в нужные места, и рассчитал рентабельную процедуру включения ПЭС в энергосети в часы их максимальной нагрузки потребителями. Его идеи проверены на ПЭС, построенной в 1968 году в Кислой Губе около Мурманска; своей очереди ждет ПЭС на 6 млн. кВт в Мезенском заливе на Баренцевом море. В настоящее время в мире эксплуатируются 10 приливных электростанций: промышленная «Ране» во Франции, экспериментальные - «Кислогубская» в России [приложение 10] и «Аннаполис» в Канаде и семь малых ПЭС в Китае.

В последние десятилетия разработаны проекты крупных ПЭС «Северн» в Англии (8,6 ГВт), «Кемберленд» (1,15 ГВт) и «Кобекуид» (4,03 ГВт) в Канаде, ведутся проектные работы по ПЭС в Южной Корее, Австралии, Индии, Аргентине.

Стратегия оптимальной эксплуатации приливной электростанции (ПЭС) проста: накапливать воду в водохранилище за плотиной во время приливов и расходовать ее на производство электроэнергии, когда наступает "пик потребления" в единых энергосистемах, ослабляя тем самым нагрузку на другие электростанции.

Но на сегодняшний день ПЭС уступает тепловой энергетике, и причина не только в том, что вместо того, чтобы вкладывать миллиарды долларов в сооружение ПЭС, можно купить нефть, газ и уголь, продаваемые развивающимися странами за бесценок. Дело в том, что для сооружения ПЭС даже в наиболее благоприятных для этого точках морского побережья, где перепад уровней воды колеблется от 1-2 до 10-16 метров, потребуются десятилетия, или даже столетия!

Но все, же она обладает всеми необходимыми предпосылками, чтобы в будущем стать важнейшей составляющей мировой энергетики, такой, какой сегодня, к примеру, является природный газ.

Потенциально приливы и отливы могут дать человечеству примерно 70 млн. миллиардов киловатт-часов в год.

2. 5. Тепловая энергия океана

Известно, что запасы энергии в Мировом океане колоссальны, ведь две трети земной поверхности (361 млн. км2) занимают моря и океаны - акватория Тихого океана составляет 180млн. км. Атлантического - 93 млн. км , Индийского - 75 млн. км. Так, тепловая (внутренняя) энергия, соответствующая перегреву поверхностных вод океана по сравнению с донными, скажем, на 20 градусов, имеет величину порядка 1026Дж. Кинетическая энергия океанских течений оценивается величиной порядка 1018Дж. Однако пока что люди умеют использовать лишь ничтожные доли этой энергии, да и то ценой больших и медленно окупающихся капиталовложений, так что такая энергетика до сих пор казалась малоперспективной.

Последние десятилетие характеризуется определенными успехами в использовании тепловой энергии океана. Так, созданы установки мини-ОТЕС и ОТЕС-1 (ОТЕС - начальные буквы английских слов Ocean Thermal Energy Conversion, т. е. преобразование тепловой энергии океана – речь идет о преобразовании в электрическую энергию). В августе 1979г. вблизи Гавайских островов начала работать теплоэнергетическая установка мини-ОТЕС. Пробная эксплуатация установки в течение трех с половиной месяцев показала ее достаточную надежность. При непрерывной круглосуточной работе не было срывов, если но считать мелких технических неполадок. Впервые в истории техники установка мини-ОТЕС смогла отдать во внешнюю нагрузку полезную мощность, одновременно покрыв и собственные нужды. Опыт, полученный при эксплуатации мини-ОТЕС, позволил быстро построить более мощную теплоэнергетическую установку ОТЕС-1 и приступить к проектированию еще более мощных систем подобного типа.

Новые станции ОТЕС на мощность во много десятков и сотен мегаватт проектируются без судна. Это - одна грандиозная труба, в верхней части которой находится круглый машинный зал, где размещены все необходимые устройства для преобразования энергии. Верхний конец трубопровода холодной воды расположится в океане на глубине 25-50 м. Машинный зал проектируется вокруг трубы на глубине около 100 м. Там будут установлены турбоагрегаты, работающие на парах аммиака, а также все остальное оборудование. Масса всего сооружения превышает 300 тыс. т. Труба-монстр, уходящая почти на километр в холодную глубину океана, а в ее верхней части что-то вроде маленького островка.

2. 6. Энергия морских течений

Неисчерпаемые запасы кинетической энергии морских течений, накопленные в океанах и морях, можно превращать в механическую и электрическую энергию с помощью турбин, погруженных в воду (подобно-ветряным мельницам, «погруженным» в атмосферу).

Если бы мы смогли полностью использовать эту энергию, она была бы эквивалентна суммарной энергии от 50 крупных электростанций по 1000 МВт. Но эта цифра чисто теоретическая, а практически можно рассчитывать на использование лишь около 10% энергии течения. В настоящее время в ряде стран, и в первую очередь в Англии, ведутся интенсивные работы по использованию энергии морских волн. Британские острова имеют очень длинную береговую линию, к во многих местах море остается бурным в течение длительного времени. По оценкам ученых, за счет энергии морских волн в английских территориальных водах можно было бы получить мощность до 120 ГВт, что вдвое превышает мощность всех электростанций, принадлежащих Британскому Центральному электроэнергетическому управлению.

Один из проектов использования морских волн основан на принципе колеблющегося водяного столба. В гигантских «коробах» без дна и с отверстиями вверху под влиянием волн уровень воды то поднимается, то опускается. Столб воды в коробе действует наподобие поршня: засасывает воздух и нагнетает его в лопатки турбин. Главную трудность здесь составляет согласование инерции рабочих колес турбин с количеством воздуха в коробах, так чтобы за счет инерции сохранялась постоянной скорость вращения турбинных валов.

2. 7. Гидроэнергия

"Мини-ГЭС" могут располагаться на небольших реках или даже ручьях, их электрогенераторы будут работать при небольших перепадах воды или движимые лишь силой течения. Эти же "мини-ГЭС" могут быть установлены и на крупных реках с относительно быстрым течением. При поточном производстве унифицированного гидротурбинного оборудования "мини-ГЭС" способны конкурировать с "макси" по себестоимости киловатт-часа. Несомненным плюсом является также возможность их установки даже в самых труднодоступных уголках страны: все оборудование можно перевезти на одной вьючной лошади, а установка или демонтаж занимает всего несколько часов.

Геликоидная турбина Горлова . Ее особенность заключается в том, что она не нуждается в сильном напоре и эффективно работает, используя кинетическую энергию водяного потока - реки, океанского течения или морского прилива. Это изобретение изменило привычное представление о гидроэнергостанции, мощность, которой ранее зависела только от силы напора воды, то есть от высоты плотины ГЭС.

2. 8. Энергия волн

Принцип получения волновыми электростанциями энергии основан на использовании океанических течений.

Уже инженерно разработаны и экспериментально опробованы высокоэкономичные волновые энергоустановки, способные эффективно работать даже при слабом волнении или вообще при полном штиле. На дно моря или озера устанавливается вертикальная труба, в подводной части которой сделано "окно"; попадая в него, глубинная волна (а это - почти постоянное явление) сжимает воздух в шахте, а тот крутит турбину генератора. При обратном движении воздух в турбине разрежается, приводя в движение вторую турбину. Таким образом, волновая электростанция работает беспрерывно почти при любой погоде, а ток по подводному кабелю передается на берег.

2. 9. Гидротермальная энергия

Принцип получения энергии гидротермальными электростанциями основан на использовании тепла воды

Вода - это всегда хотя бы несколько градусов тепла, а летом она нагревается до 25 °С. Почему бы не использовать часть этого тепла? Для этого необходима установка, действующая по принципу "холодильник наоборот". Известно, что холодильник "выкачивает" из своей замкнутой камеры тепло и выбрасывает его в окружающую среду. Если пропускать воду через холодильный аппарат, то у нее тоже можно отбирать тепло. Горячий пар, который образуется в результате теплообмена, конденсируется, его температура поднимается до 110°С, а затем его можно пускать либо на турбины электростанций, либо на нагревание воды в батареях центрального отопления до 60-65° С. На каждый киловатт-час затрачиваемой на это энергии природа дает 3 киловатт-часа! По тому же принципу можно получать энергию для кондиционирования воздуха при жаркой погоде.

2. 10. Управляемый термоядерный синтез

Управляемый термоядерный синтез использует ядерную энергию, выделяющуюся при слиянии легких ядер, таких как ядра водорода или его изотопов дейтерия и трития, (реакцию синтеза дейтерия с тритием D + Т = Не + n, результате которой образуется ядро гелия, Не, и нейтрон. ) .

Будущий термоядерный реактор будет работать в режиме:

1. Последовательных микровзрывов с частотой в несколько герц, а выделяемая в камере энергия будет сниматься теплоносителем и использоваться для получения электроэнергии

2. Термоядерные реакторы, основанные на магнитном удержании. Магнитное поле используется для изоляции горячей дейтериево-тритиевой плазмы от контакта со стенкой, системами для магнитного удержания плазмы: токама;

3. Стелларатор.

2. 11. Водород - топливо будущего

Водород самый простой и легкий из всех химических элементов, можно считать идеальным топливом. Он имеется всюду, где есть вода. При сжигании водорода образуется вода, которую можно снова разложить на водород и кислород, причем этот процесс не вызывает никакого загрязнения окружающей среды . Во вселенной содержится 92% водорода, а 73% поверхности Земли покрыты водой, то можно считать, что водород -неисчерпаемое топливо.

Но как, же используют водород как топливо сегодня? В настоящее время существует множество методов промышленного производства водорода. Можно выделить несколько наиболее распространенных способов получения водорода.

1. Паровая конверсия природного газа/метана. В настоящее время данным способом производится примерно половина всего водорода. Водяной пар при температуре 700° -1000°С смешивается с метаном под давлением в присутствии катализатора.

2. Газификация угля. Старейший способ получения водорода. Уголь нагревают при температуре 800°-1300° Цельсия без доступа воздуха. Из атомной энергии. Использование атомной энергии для производства водорода возможно в различных процессах: химических, электролиз воды, высокотемпературный электролиз.

3. Водород из биомассы. Водород из биомассы получается термохимическим, или биохимическим способом. При термохимическом методе биомассу нагревают без доступа кислорода до температуры 500°-800° С.

Водород обладает очень высокой теплотворной способностью. Водород можно транспортировать и распределять по трубопроводам, как природный газ. Что ожидает нас в будущем? Планируют построить водородное шоссе в Калифорнии, а к 2010 году 200 заправочных станций на главных шоссе штата. Вскоре начнет действовать SINERGY - Сингапурская энергетическая программа.

Это только небольшая часть всего, что планируется сделать. Но некоторое уже реализовано. В Германии производятся подводные лодки класса U-212 с топливными элементами производства Siemens AG . Французский автомобильный концерн Renault совместно с компанией Nuvera Fuel Cells планирует разработать серийный автомобиль, использующий в качестве топлива водород, уже к 2010 г . Все выше приведенные примеры лишний раз подтверждают, что водород имеет перспективы для дальнейшего развития, много различных проектов запланировано уже, но, главное, чтобы они были реализованы, и финансирование не тормозило этот процесс.

На данный момент водород является самым разрабатываемым «топливом будущего». На это есть несколько причин: при окислении водорода образуется как побочный продукт вода, из нее же можно водород добывать. А если учесть, что 73% поверхности Земли покрыты водой, то можно считать, что водород неисчерпаемое топливо. Так же возможно использование водорода для осуществления термоядерного синтеза, который вот уже несколько миллиардов лет происходит на нашем Солнце и обеспечивает нас солнечной энергией.

Глава 3. Альтернативные источники электроэнергии в России

Узнав об альтернативной электроэнергетике, в общем, конечно, будет интересно и, безусловно, очень важно рассказать об альтернативных источниках именно в России. Узнать о положении альтернативной электроэнергетике в нашей стране просто необходимо, потому, что без этого невозможно продвижение вперед во всей добыче энергии традиционной, и нетрадиционной. В 1990 году на долю АПЭ приходилось приблизительно 0,05 % общего энергобаланса, в 1995 году - 0,14%, в 2005 год планировалось около 0,5-0,6% энергобаланса страны (т. е. приблизительно в 30 раз меньше, чем в США, а если учесть соотношение энергобалансов, то у нас «запланировано» отставание примерно в 150 раз). Такие процентные соотношения, конечно, не радуют. Но в чем, же проблемы такого положения альтернативной электроэнергетике в России? Итак, по всем видам АПЭ Россия находится на одном из последних мест в мире. В нашей стране отсутствует правовая база для внедрения АПЭ, нет никаких стимулов для развития этого направления.

В стране отсутствует отрасль, объединяющая все разрозненные разработки в единый стратегический замысел. Практически отсутствует стратегия полномасштабного перехода к альтернативной энергетике и по-прежнему делается ставка на малую, автономную энергетику, причем в весьма отдаленном будущем. Что, конечно скажется на экономическом отставании страны, а также на экологической обстановке в стране.

Проблема финансирования, на мой взгляд, тоже актуальна и наиболее важная. Но все-таки в нашей стране существуют станции, которые вырабатывают энергию за счет альтернативных источников, несмотря на то, что их доля мала и незначительна.

Подземное тепло или геотермальную энергию используют на Камчатке. Выделяют основные области использования геотермальной энергии . Этот способ добычи энергии относительно дешевый и новый для нашей страны.

Далее, на Кольском полуострове используют энергию приливов и отливов (Кислогубская станция, она располагается в заливе, которое соединяется с морем, такое узкое пространство перегораживают плотиной и устанавливают турбины).

Солнечная энергию используют в разных частях России, особых закономерностей нет, только необходима ясная солнечная погода

Ветровые станции широкого распространения у нас не получили, но выделяются некоторые области

Вот такое скудное положение станций, производимых энергию при помощи альтернативных источников, в России.

Проблем, связанных с переходом на альтернативную электроэнергетику, у нас очень много, и даже трудно выделить какую-либо из них. Но, главное, то, что нам необходимо начать разработку и финансирование станций таких типа, потому что это сказывается на экономическом отставании страны, если сейчас это еще не очень проявляется, то в будущем ситуация изменится в корне из-за того, что традиционные источники энергии не возобновимы, а на долго их не хватит.

Заключение:

Роль энергии в поддержании и дальнейшем развитии цивилизации неоспорима. За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергии на новые, такие переходы играли очень важную роль во всем развитии человечества и в экономическом развитии каждой страны, именно благодаря этому были выделены лидирующие и отстающие страны. Говорить о значении энергии для всех землян необязательно т. к. каждый человек понимает нашу зависимость от энергии.

Жизнь не стоит на месте, все идет вперед. Это доказывает и изменение структуры потребляемого топлива. Человечество прошло следующий путь: соломадроваугольнефтьгаз. На этом оно не остановится.

Мы не знаем, что будет дальше, но можем это предположить. Уже сейчас явно выражена необходимость перехода к альтернативной электроэнергетике (причины указаны во введении).

В своей работе я рассказал об альтернативных источниках электроэнергетике, определил причины скорейшего перехода к данному способу добычи энергии, рассказал о положении дел, связанных с данным вопросом, в России. Все это уже было сказано, но цель моей работы не только рассказать о выше перечисленном, но и выделить то, что тормозит развитие альтернативной энергии, и что можно и уже нужно сделать для достижения поставленной цели т. е. для перехода к такому способу добычи энергии.

Почему в мире так неохотно переходят на АПЭ? Вот основные причины:

1. финансирование - пожалуй, самая главная проблема.

2. не достаточно изученность многих АИЭ

3. низкое КПД

4. разные административные барьеры

Преодолев одну проблему, человечество лишь приблизится к поставленной цели, но не сможет осуществить ее полностью, поэтому нужно искать новые пути выхода из сложившейся ситуации.

Существует много путей выхода, и каждый человек по-своему оценивает их, но хочу предложить следующее:

1. Необходимо объединить все разрозненные разработки в единый стратегический замысел.

1. Обратить особое внимание на использование альтернативных источников в крупных, развитых, индустриальных городах, потому что, как известно, все инновации прежде всего появляются именно в них, и создать проект «АИЭ для мировых столиц», задачи которого будут: внедрить альтернативную электроэнергетику в жизнь городов, изменить сложившуюся на сегодняшний день экологическую ситуацию, стать независимыми от поставщиков традиционных источников электроэнергетики, которые диктуют цены на топливные ресурсы.

2. Создать привлекательность для инвесторов во вложении денежных средств в проекты, связанные с переходом на альтернативные источники электроэнергетики, путем снижением налогов или предоставлением определенных льгот. Тем самым можно решить главную проблему неохотного перехода к альтернативным преобразованиям энергии -финансирование.

3. Необходимо с помощью средств массовой информации донести до людей сложившуюся на сегодняшний день ситуацию, но и обратить их внимание на важность такого перехода.