Альтернативные источники энергии

1.

муниципальное бюджетное
общеобразовательная организация средняя
общеобразовательная школа №2
Иформационный проект по теме
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ
ЭНЕРГИИ
ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЕКТ
ОБУЧАЮЩЕГОСЯ 11 «А» КЛАССА
МБОУ СОШ №2 ПЛАТОВА ДАНИЛА
РУКОВОДИТЕЛЬ – УЧИТЕЛЬ ФИЗИКИ
МОРДОНЁВА Л.И
Белая Калитва
2022

2.

Введение
В наше время вопрос о загрязнении окружающей среды
становится острее с каждым днём, что сподвигло
человечество на поиски и создание источников энергии,
являющиеся более экологически чистыми, чем
традиционные. Так же такие источники являются
возобновляемыми и независимыми от объёма полезных
ископаемых.
Моя работа нацелена на изучение способов получения
энергии из альтернативных источников и их использование в
современном быте человека, степень их влияния, а так же
перспективу их развития.

3.

Цель
Целью своего информационного
проекта я определяю
распространение информации о
ВИЭ

4.

Проблема
Основной причиной поиска и
развития ВИЭ является повышение
загрязнения атмосферы
выбросами парниковых газов
(NO+NO2, SO2, CO, CO2), что несет
за собой изменения климата,
такие как повышенное таяние
ледников, на что указывает
повышение уровня мирового
океана

5.

Рост добычи
полезных
ископаемых с
каждым годом
Так же не стоит исключать и
проблемы глобальной энергетики,
связанные с ростом цен на
топливо, и ограниченностью этих
ресурсов. За минувшие четверть
века разведали в десять раз
меньше, чем за предыдущие годы,
многие еще советские
месторождения истощаются,
сообщают в "Росгеологии". По их
оценкам, газа хватит на 70 лет,
нефти — на тридцать.

6.

Доля использования
ВИЭ в ЕС на 2017
Так, как большинство стран ЕЭС не
располагают обильными
запасами горючего топлива, по
сравнению со странами ОПЕК+,
проблема роста цен на полезные
ископаемые и истощаемость
месторождений для них более
важна. В связи с этим, многие
развитые страны Европы переходят
на использование «зеленой»
энергии

7.

Уровень
потребления ВИЭ в
России по
отношению к
другим странам
В настоящее время, Россия в
основном использует для
энергетики полезные ископаемые
- в основном газ и уголь, но так же
развивает и ВИЭ.

8.

Ветренные
электрогенераторы
Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка
или сокращенно ВЭУ) — устройство для
преобразования кинетической
энергии ветрового потока в механическую
энергию вращения ротора с последующим её
преобразованием в электрическую энергию.
Ветрогенераторы можно разделить на три
категории: промышленные, коммерческие и
бытовые (для частного использования).
Промышленные устанавливаются государством
или крупными энергетическими корпорациями.
Как правило, их объединяют в сети, в результате
получается ветровая электростанция. Раньше
считалось, что они полностью экологичны, чем
отличаются от традиционных. Однако лопасти
ветрогенератора сделаны из
полимерного композита, вторичное
использование и переработка которого
невыгодны с точки зрения расходов. Сейчас
вопрос о переработке лопастей является
открытым.
Единственное важное требование для ВЭС —
высокий среднегодовой уровень ветра.

9.

Устройсто ВЭУ
ВЭУ состоит из : Ветротурбины,
установленной на мачте с
растяжками и
раскручиваемой ротором либо ло
пастями и электрогенератора.
Полученная электроэнергия
поступает в:
Контроллер заряда аккумуляторов,
подключенный
к аккумуляторам (обычно на 24 В)
Инвертор (= 24 В -> ~ 220 В 50Гц),
подключенный к электросети

10.

Солнечные
электростанции
(СЭС)
Солнечная
электростанция (СЭС) —
инженерное сооружение,
преобразующее солнечную
радиацию в электрическую
энергию. Способы
преобразования солнечной
радиации различны и зависят от
конструкции электростанции

11.

Виды СЭС
СЭС башенного типа
Данные электростанции основаны на принципе получения
водяного пара с использованием солнечной радиации. В
центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров (в
зависимости от мощности и некоторых других параметров
высота может быть больше либо меньше), на вершине которой
находится резервуар с водой. Этот резервуар покрашен в
чёрный цвет для поглощения теплового и видимого излучения.
Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая
воду в резервуар от турбогенератора, который находится вне
башни. По кругу от башни на некотором расстоянии
располагаются гелиостаты.
Гелиостат — зеркало площадью в несколько квадратных
метров, закреплённое на опоре и подключённое к общей
системе позиционирования. То есть, в зависимости от
положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в
пространстве. Основная и самая трудная задача — это
позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой
момент времени все отражённые лучи от них попали на
резервуар. В ясную солнечную погоду температура в
резервуаре может достигать 700 °C0 Такие температурные
параметры используются на большинстве традиционных
тепловых электростанций, поэтому для получения энергии
используются стандартные турбины. Фактически на станциях
такого типа можно получить сравнительно большой КПД (около
20 и высокие мощности).

12.

СЭС тарельчатого
типа
Данный тип СЭС использует принцип
получения электроэнергии, схожий с
таковым у башенных СЭС, но есть
отличия в конструкции самой
станции. Станция состоит из
отдельных модулей. Модуль состоит
из опоры, на которую
крепится ферменная конструкция
приемника и отражателя. Приёмник
расположен примерно в области
концентрации отражённого
солнечного света. Отражатель
состоит из зеркал в форме,
напоминающей тарелки (отсюда
название), радиально
расположенных на ферме.
Диаметры этих зеркал достигают 2
метров, а количество зеркал —
нескольких десятков (в зависимости
от мощности модуля). Такие станции
могут состоять как из одного модуля
(автономные), так и из нескольких
десятков (работа параллельно с
сетью)

13.

СЭС, использующие
фото
электрические
модули
СЭС этого типа в настоящее время
очень распространены, так как в общем
случае СЭС состоит из большого числа
отдельных модулей (фотобатарей)
различной мощности и выходных
параметров. Данные СЭС широко
применяются для энергообеспечения как
малых, так и крупных объектов (частные
коттеджи, пансионаты, санатории,
промышленные здания и т. д.).
Фотоэлектрические модули и массивы
производят электричество постоянного
тока. Они могут быть подключены как в
последовательном, так и в
параллельном электрическом
устройстве к инвертору, для получения
любой требуемой комбинации
напряжения и тока. Устанавливаться
фотобатареи могут практически везде,
начиная от кровли и фасада здания и
заканчивая специально выделенными
территориями. Установленные
мощности тоже колеблются в широком
диапазоне, начиная от снабжения
отдельных насосов, заканчивая
электроснабжением городов.

14.

Биотопливо
Биотопливо — топливо из растительного или животного сырья, из
продуктов жизнедеятельности организмов или органических
промышленных отходов.
Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания,
например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо
(дрова, брикеты, топливные гранулы, щепа, солома, костра, лузга) и
газообразное (синтез-газ, биогаз, водород).
54—60 % биотоплива составляют его традиционные формы: дрова,
растительные остатки и сушёный навоз для отопления домов и
приготовления пищи. Их используют 38 % населения Земли.
Основной формой биотоплива в электроэнергетике являются пеллеты,
производимые из древесины.
Транспортное биотопливо существует в основном как этанол и
биодизель. В 2014 году этанол составлял 74 % рынка транспортного
биотоплива, биодизель — 23 % (преимущественно в форме метиловых
эфиров жирных кислот), гидрированное растительное масло (HVO) —
3 %. Эти виды топлива производятся из пищевого сырья. Этанол получают
из сахарного тростника (61 %) и из зерна (39 %). Основными видами
сырья для производства биодизеля являются соя и рапс. Попытки
коммерциализации жидких биотоплив из источников, не конкурирующих
с производством продуктов питания, пока не привели к статистически
значимым рыночным результатам.
Расширению использования биотоплива способствуют обязательные
нормы, требующие иметь определённый процент биотоплива в
энергопотреблении. К 2011 году такие нормы существовали на
национальном уровне в 31 стране, на региональном уровне — в 29
регионах.
Биотопливо в России.
По данным Росстата, в 2010 году российский экспорт топлива
растительного происхождения (в том числе солома, жмых, щепа и
древесина) составил более 2,7 млн тонн. Россия входит в тройку стран
экспортеров топливных пеллет на европейском рынке. Всего около 20 %
произведённых биотоплив потребляется в России[.
Потенциальное производство в России биогаза — до 72 млрд м³ в год.
Потенциально возможное производство из биогаза электроэнергии
составляет 151 200 ГВт, тепла — 169 344 ГВт.
В 2012—2013 годах планируется ввести в эксплуатацию более 50
биогазовых электростанций в 27 регионах России. Установленная
мощность каждой станций составит от 350 кВт до 10 МВт. Суммарная
мощность станций превысит 120 МВт. Общая стоимость проектов
составит от 58,5 до 75,8 млрд рублей (в зависимости от параметров
оценки). Реализацией данного проекта занимаются ГК "Корпорация
«ГазЭнергоСтрой» и Корпорация «БиоГазЭнергоСтрой».

15.

Энергия термальных
вод
Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на
использовании тепловой энергии недр Земли для производства электрической
энергии на геотермальных электростанциях, или непосредственно,
для отопления или горячего водоснабжения. Обычно относится к альтернативным
источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы.
Запасы тепла Земли практически неисчерпаемы — при остывании
только ядра Земли (не считая мантии и коры) на 1 °C выделится 2*1020 кВт⋅ч энергии,
что в 10000 раз больше, чем содержится во всем разведанном ископаемом
топливе, и в миллионы раз больше годового энергопотребления человечества. При
этом температура ядра превышает 6000 °C, а скорость остывания оценивается в
300-500 °C за миллиард лет.
Тепловой поток, текущий из недр Земли через её поверхность, составляет 47±2 ТВт
тепла (400 тыс. ТВт⋅ч в год, что в 17 раз больше всей мировой выработки, и
эквивалентно сжиганию 46 млрд тонн угля), а тепловая мощность, вырабатываемая
Землей за счет радиоактивного распада урана, тория и калия-40 оценивается в
33±20 ТВт, т.е. до 70% теплопотерь Земли восполняется. Использование даже 1% этой
мощности эквивалентно нескольким сотням мощных электростанций. Однако,
плотность теплового потока при этом составляет менее 0,1 Вт/м 2 (в тысячи и десятки
тысяч раз меньше плотности солнечного излучения), что затрудняет её
использование.
В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры
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 такие
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 °C распространены и на
множестве геологически малоактивных территорий, потому наиболее
перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.
Хозяйственное применение геотермальных источников распространено
в Исландии и Новой
Зеландии, Италии и Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, КостаРике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Японии, Кении и Таджикистане.

16.

Проблемы ВИЭ
В настоящее время доля ВИЭ в
мировой энергетике ничтожно
мала (менее 12%). А производство
винтовых лопастей и фотобатарей
требует энергии, большинство из
которой выделяется на ТЭС и АЭС в
основном, тем самым повышая
спрос на энергоресурсы и их
выработку.

17.

Иррациональное
использование ВИЭ
Иногда альтернативные источники
могут вызывать негативные
эффекты на окружающую среду,
такие, как занимание большой
площади электростанциями,
которую можно было бы можно
использовать под посевы, или то,
что ВЭУ генерируют сильные и
опасные вибрации

18.

Вывод
ВИЭ, при должном развитии, могут
решить такие проблемы
человечества, как ограниченность
топливных рес-ов и их кризис, но на
данный момент полный переход
глобальной энергетики на них
невозможен, из-за не достаточного
уровня развития «зеленой» энергии,
её не рационального
использования и не экологичных
издержках производства
оборудования для их добычи.

19.

Используемые ресурсы
https://finance.rambler.ru/economics/46385495-glava-minprirodyrasskazal-naskolko-let-hvatit-zapasov-nefti-i-gaza-v-rf/
https://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Альтернативная_энергет
ика
https://cyberleninka.ru/article/n/energeticheskaya-politikaevropeyskogo-soyuza-v-otnoshenii-primeneniya-alternativnyhistochnikov-energii
https://myslide.ru/presentation/globalnye-problemyenergeticheskoj-bezopasnosti
https://ru.wikipedia.org/wiki/Список_стран_по_производству_элек
троэнергии
https://ria.ru/20210921/zapasy-1751002337.html

20.

Глоссарий
ВИЭ – Возобновляемые источники энергии
Альтернативная энергетика - Совокупность перспективных способов получения, передачи и
использования энергии (зачастую -из возобновляемых источников)
Геотермальная энергетика - Направление энергетики, основанное на использовании тепловой энергии недр Земли
для производства электрической энергии на геотермальных электростанциях
Геотермальная станция - Вид электростанций, которые вырабатывают электрическую энергию из тепловой энергии
подземных источников
Солнечная энергетика - Направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании
солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде
Солнечная электропанель - объединение фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) —
полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток
Ветроэнергетика - отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных
масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии
Ветрогенератор - устройство для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию
вращения ротора с последующим её преобразованием в электрическую энергию.
Парниковые газы - газы с высокой прозрачностью в видимом диапазоне и с высоким поглощением в среднем и
дальнем инфракрасном диапазонах. Присутствие таких газов в атмосферах планет приводит к парниковому
эффекту
Парниковый эффект - повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной
температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.