Новые способы получения электрической энергии

     «Кобольд» представляет собой 10-метровую платформу с вертикальной турбиной диаметром 6 метров. Десять таких платформ позволят обеспечивать электричеством в автоматическом режиме остров с населением в тысячу человек. Сейчас проект готовят к включению в ENEL, Единую национальную энергетическую систему Италии. 

8. Энергия волн.

 

     Морские волны концентрируют в себе всемирную энергию ветра и солнца, и поэтому работать с водой выгоднее. Запасов доступной для извлечения энергии в волнах столько же, сколько сейчас вырабатывают все электростанции мира.

     Проект кандидата  технических наук Александра Темеева победил в международном конкурсе альтернативных источников энергии. Особый колебательный механизм с пружиной прячут внутрь качающегося на воде поплавка, и она, как маятник, колеблется, входя в резонанс с волнами. 
     Во время испытаний в бассейне с искусственным волнением в петербургском ЦНИИ кораблестроения имени Крылова, даже небольшие волны — насколько хитро сделан механизм — заставляют систему качаться, как следует. 
     Александр Темеев считает, что при сравнительно малой высоте волны, порядка двух метров, с помощью сети таких поплавковых преобразователей возможно с одного квадратного километра снимать 25 мегаватт мощности.

 Перспективной идею считают во многих странах. Например, британская компания «Пеламис» (Pelamis Wave Energy) испытывает свою плавучую станцию. Поплавки тут лежат горизонтально, и, как большие червяки, изгибаются вверх и вниз, вырабатывая электричество. 
     Свое изобретение разрабатывают и в Японии. Там пытаются сконструировать особую систему турбин, которые начинают крутиться от волн.

     Демонстрационный экземпляр поплавков сейчас делают на одном из подмосковных заводов. Испытывать в реальных морских условиях эту станцию планируют в Геленджике, на базе Института океанологии. То есть Черному морю теперь предстоит привыкнуть к роли не только здравницы, но и электрической батарейки.

Мурманская область, Каспий, Балтика, Дальний Восток, там, где много волн и куда дорого тянуть электросети и завозить солярку, — везде могли бы появиться такие станции, чтобы питать прибрежные города или, например, нефтяные платформы.

      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, во многих местах море остается бурным в течение длительного времени. По оценкам ученых, за счет энергии морских волн 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 в широком диапазоне условий на  
поверхности моря. 
     В настоящее время волноэнергетические установки используются для энергопитания автономных буев, маяков, научных приборов. Попутно крупные волновые станции могут быть использованы для волнозащиты морских буровых платформ, открытых рейдов, морекультурных хозяйств.   

     Началось промышленное использование волновой энергии. В мире уже около 400 маяков и навигационных буев получают питание от волновых установок. В Индии от волновой энергии работает плавучий маяк порта Мадрас. В Норвегии с 1985 г. действует первая в мире промышленная волновая станция мощностью 850 кВт.

     Волновая энергетическая установка "Каймей" ("Морской свет") - самая мощная действующая энергетическая установка с пневматическими преобразователями - построена в Японии в 1976 г. В своей работе она использует волны высотой до 6 - 10 м. На барже длиной 80 м, шириной 12 м и водоизмещением 500 т установлены 22 воздушных камеры, открытые снизу. Каждая пара камер работает на одну турбину Уэллса. Общая мощность установки 1000 кВт. Первые испытания были проведены в 1978 - 1979 гг. близ города Цуруока. Энергия передавалась на берег по подводному кабелю длиной около 3 км.

     В 1985 г. в Норвегии в 46 км к северо-западу от города Берген построена промышленная волновая станция, состоящая из двух установок. Первая установка на острове Тофтесталлен работала по пневматическому принципу. Она представляла собой железобетонную камеру, заглубленную в скале; над ней была установлена стальная башня высотой 12,3 мм и диаметром 3,6 м. Входящие в камеру волны создавали изменение объема воздуха. Возникающий поток через систему клапанов приводил во вращение турбину и связанный с ней генератор мощностью 500 кВт, годовая выработка составляла 1,2 млн. кВт. ч. Конструкция второй установки состоит из конусовидного канала в ущелье длиной около 170 м с бетонными стенками высотой 15 м и шириной в основании 55 м, входящего в резервуар между островами, отделенный от моря дамбами, и плотины с энергетической установкой. Волны, проходя по сужающемуся каналу, увеличивают свою высоту с 1,1 до 15 м и вливаются в резервуар, уровень которого на 3 м выше уровня моря. Из резервуара вода проходит через низконапорные гидротурбины мощностью 350 кВт. Станция ежегодно производит до 2 млн. кВт.ч электроэнергии.

9. Энергия биомассы.

    Понятие «биомасса» относят к веществам растительного или животного происхождения, а также отходам, получаемым в результате их переработки. В энергетических целях энергию биомассы используют двояко: путем непосредственного сжигания или путем переработки в топливо (спирт или биогаз). Есть два основных направления получения топлива из биомассы: с помощью термохимических процессов или путем биотехнологической переработки. Опыт показывает, что наиболее перспективна биотехнологическая переработка органического вещества. В середине 80-х годов в разных странах действовали промышленные установки по производству топлива из биомассы. Наиболее широкое распространение получило производство спирта.                                                                        

     Одно из наиболее перспективных направлений энергетического использования биомассы – производство из неё биогаза, состоящего на 50-80% из метана и на 20-50% из углекислоты. Его теплотворная способность – 5-6 тыс. ккал/м3 .

     Биогаз можно конвертировать в тепловую и электрическую энергию, использовать в двигателях внутреннего сгорания для получения синтезгаза и искусственного бензина.

     Установки по производству биогаза размещают, как правило, в районе крупных городов, центров переработки сельскохозяйственного сырья. 

     Ежегодное количество органических отходов по разным отраслям народного хозяйства России составляет более 390 млн. т. Сельскохозяйственное производство дает 250 млн. т, из них 150 млн. т приходится на животноводство и птицеводство, 100 млн. т - на растениеводство. Лесо - и деревопереработка дают 700 млн. т, твердые бытовые отходы городов - 60 млн. т, коммунальных стоков - 10 млн. т.

Энергия, запасенная в биомассе, может конвертироваться в технически удобные виды топлива или энергии несколькими путями.

• Получение растительных углеводородов (растительные масла, высокомолекулярные жирные кислоты и их эфиры, предельные и непредельные углеводороды и т.д.). Например, для южных регионов России это может быть рапсовое масло, добавляемое к дизельному топливу.
• Термохимическая конверсия биомассы (твердой, до 60%) в топливо: прямое сжигание, пиролиз, газификация, сжижение, фест-пиролиз.
• Биотехнологическая конверсия биомассы (при влажности от 75 % и выше) в топливо: низкоатомные спирты, жирные кислоты, биогаз.

     На современном этапе экономического развития России в соответствии с Государственной научно-технической программой "Экологически чистая энергетика" возобновляемая энергетика развивается по двум последним направлениям.                                                                                               

     Наиболее активно ведется разработка и создание оборудования для газификации твердой биомассы с целью создания автономных тепло- и электростанций, работающих на генераторном газе. Ведущей организацией по этому направлению является АО "Энерготехнология" (г. Санкт-Петербург).

     Газификация - сжигание биомассы при температуре 800-1500°С в присутствии воздуха или кислорода и воды с получением синтез-газа или генераторного газа с теплотой сгорания от 10500 до 14600-16700 кДж/м3 (при нормальных условиях), состоящего из смеси угарного газа (монооксид углерода) и водорода: возможны примеси метана и других углеводородов.

     Проведенные исследования и имевшийся в стране опыт строительства газогенераторных установок в 30-40-х годах позволили создать газогенераторы нового поколения, реализующие обращенный процесс слоевой газификации при атмосферно-воздушном дутье, что повышает КПД таких систем.

     Газогенераторы, объединенные в один энергетический комплекс с водяными котлами или дизельными электрогенераторами, используются для получения тепловой и электрической энергии.

     Разработан типоразмерный ряд газогенераторов с тепловой мощностью 100, 200, 600, 3000 и 5000 кВт. Освоено производство опытных серий газогенераторов тепловой мощностью 100 и 200 кВт. Успешно прошли испытания газогенераторы на 600 и 3000 кВт и осуществляется подготовка к их серийному производству. Созданы и испытаны горелочные устройства для сжигания генераторного газа, топочные устройства. На базе таких газогенераторов могут создаваться автономные, не зависящие от централизованного энергоснабжения установки или станции для тепло- и электроснабжения потребителей в любых регионах страны, имеющих сырье и лишенных энергоснабжения.                                                                         

     При биотехнологической конверсии, как правило, используется биомасса и прежде всего разнообразные органические отходы с влажностью не менее 75%, хотя в России разработаны научные основы биоконверсии биомассы с влажностью менее 75% - твердофазная метангенерация осадков сточных вод и твердых бытовых отходов                                                                                           

     В настоящее время получение биогаза, связано прежде всего с переработкой и утилизацией отходов животноводства, птицеводства, растениеводства, пищевой, спиртовой промышленности, коммунально-бытовых стоков и осадков.

     ЗАО «Лусакерт биогаз плант» - завод, который производит электрическую и тепловую энергию альтернативным способом. 
«Лусакерт биогаз плант» занимается производством биогаза из куриного помета. Станция по переработке была введена в эксплуатацию в октябре 2008 года. Станция способна перерабатывать до 220 тонн жидкой массы. В настоящее время выработка на предприятии составляет около 4,5 тыс. куб. м газа в день, что достаточно для ежедневного производства 12 Мегаватт электроэнергии. На станции из куриного помета производится метан, из которого производится электроэнергия, продаваемая ЗАО «Электросети Армении». Благодаря заводу, ежегодно сокращается выброс в атмосферу порядка 28 тыс. тонн вредных веществ.

Заключение.

 

     Проблема энергообеспечения с каждым годом становится всё острее. Потребности человека постоянно растут, а так же увеличивается само население. Исчерпаемые ресурсы рано или поздно закончатся, а использование альтернативных источников и применение энергосберегающих технологий еще недостаточно хорошо налажено. В таких условиях перед человечеством встала задача подлинно исторического значения - перейти к использованию надежных, полностью безопасных для жизни человека и окружающей его природы источников энергии, ее разумному расходованию, устойчивому, экономически эффективному энергообеспечению.                                                                                         

     Среди путей решения проблемы энергообеспечения можно назвать следующие:

• развитие самой системы энергообеспечения, снижение энергоемкости производства (это наблюдается в ряде развитых стран, особенно в США);

• интернационализация мировой энергетики;

• переход на возобновляемые источники энергии - солнечной, ветра, биомассы, океанической, гидроэнергии (в отличие от невозобновляемые источников, которые будут исчерпаны в обозримом будущем, они безвредны и беспредельны).

Решение этого ряда проблем может быть только комплексным и интернациональным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемых источников.

 

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

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

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

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

5. Кондаков А.М. Альтернативные источники энергии – География в школе. 4/88 – М.: Педагогика. 1988 г.

6. Кононов Ю.Д. Энергетика и экономика. Проблемы перехода к новым источникам энергии. //М.: Наука, 1981.

7. Энергетические ресурсы мира. Под редакцией Непорожнего П.С., Попкова В.И. //М.: Энергоатомиздат. 1995 г.

8. Видяпин В.И., Журавлева Г.П. Физика. Общая теория.//М: 2005.

9. Илларионов А . Природа российской энергетики. //Вопросы экономики:2003, № 3.

10. Рубан С.С. Нетрадиционные источники энергии. //М.:Энергия, 2003