Введение 3
Глава I. Состояние и перспективы использования экологически чистых источников энергии 7
1.1. Понятие экологически чистые источники электроэнергии. Квалификация видов электроэнергии 7
1.2. Понятие солнечная энергия 13
1.3. Понятие ветровая энергия 16
1.4. Понятие геотермальная энергия 28
1.5. Понятие энергия морских приливов и волн 33
1.6. Перспективы использования ветроэнергетики в городе Бийске Алтайского края 37
Глава II. Экспериментальная часть. Ветровой баланс в Алтайском крае в 2017 году 43
2.1. Описание предмета и методик исследований 43
2.2. Оценка ветрового режима в Бийске Алтайского края за сентябрь 2017 по февраль 2018 год 43
2.3. Расчет 48
2.4. Результаты исследования 48
Заключение 50
Список литературы 53
Приложения 57
Современную жизнь человечества невозможно представить без электричества. Каждый день с самого утра мы используем электричество.
Электрические провода, кабели, линии передач, современные гаджеты - все это окутало сегодняшнюю жизнь жителей городов и целых стран. На работе электроэнергии строится связь, не только телефонная, но Интернет, телевидение и даже работа почты, такого старинного вида деятельности. Уровень развития страны оценивается не только по объему производства, но и по использованию энергии.
К энергетическим ресурсам относят любые источники механической, химической и физической энергии, которые можно классифицировать по источникам и местоположению, скорости исчерпания, возможности самовосстановления и другим признакам .
По научным данным всемирное потребление энергии неуклонно растет с прогрессом общества и науки. По прогнозам Мировой энергетической конференции, спрос на энергию к 2020 году может увеличиться на 75%[28, 5]. До сих пор ископаемое топливо (нефть, газ) остаются главным и доминирующим источником энергии, несмотря на то, что доступные запасы нефти и газа примерно на два порядка превышают их современное годовое извлечение, запасы угля - на три порядка. Другими словами, сравнивая цифры, относящиеся к оценке разведанных запасов наиболее доступных видов топлива, с цифрами их современного потребления, можно назвать максимальное время, на которое этих запасов может хватить. По расчетам для подвижной нефти - это 65 лет, для угля - 320 лет, для газа - 44 года. Как показывает практика, что потребление запасов продолжает расти, реальные значения должны быть заметно [28, 5].
Главная проблема современного человечества заключается в том, что люди не могут существовать без достижений науки, зависят от вещей, которые причиняют вред нашей планете, здоровью, но при этом природа
сделала всё, что бы человек мог добывать энергию и экологически чистыми путями.
Для всего мира важнейшим направлением развития являются энергосбережение и использование нетрадиционных, альтернативных, экологически чистых источников энергии. Поэтому актуальнейшим вопросом современности является создание экологически чистых источников энергии.
Как и за счет, каких источников, человечество собирается покрывать всё возрастающие затраты энергии? Даже если обществу удастся избежать энергетического кризиса, мир рано или поздно столкнется с тем, что запасы не возобновляемых сырьевых ресурсов - нефти, газа и угля - будут исчерпаны. Чем активней человечество использует не возобновляемые источники энергии, тем все меньше их остается, и дороже они будут обходиться. По расчетам специалистов, на Земле угля объемах добычи хватит лет на 400-500, а нефти и газа - максимум на столетие. К тому же опустошение сырья в земных недрах и сжигание топлива наносят урон планете и год от года ухудшают ее экологию.
Теперь перед человечеством стоит важнейшая задача для сохранения экосистемы планеты - освоение экологически чистых, возобновляемых, источников энергии. К экологически чистым источникам, которые не вносит практически никаких изменений в природу, и являются неисчерпаемыми, относятся энергия солнца и ветра[19, 122].
Энергия - не только одно из чаще всего обсуждаемых сегодня понятий; помимо своего основного физического содержания, оно имеет многочисленные экономические, технические, политические и иные аспекты.
Человечеству во всех сферах своей жизнедеятельности необходима энергия, причем потребности в ее потреблении увеличиваются с каждым годом. При этом во всем мире запасы традиционных природных топлив, таких как нефть, уголь, газ и др. люди исчерпают. Конечны есть также и запасы ядерного топлива. Эти запасы термоядерного топлива - водорода, практически неисчерпаемы, однако управляемые термоядерные реакции пока учеными не освоены и неизвестно, когда они будут использованы для промышленного получения энергии в чистом виде. Теперь перед наукой и человечеством остаются два пути: строгая экономия при расходовании энергоресурсов и использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии.
Проблемы, связанные с происхождением, экономичностью, техническим освоением и способами использования различных источников энергии, были и будут неотъемлемой частью жизни на нашей планете. Прямо или косвенно с ними сталкивается каждый житель Земли. Понимание принципов производства и потребления энергии составляет необходимую предпосылку для успешного решения приобретающих все большую остроту проблем современности и в еще большей степени - ближайшего будущего.
Ученые всего мира ищут и разрабатывают новые способы получения энергии. Самым лучшим из них является использование вечных, возобновляемых источников энергии - энергии текущей воды и ветра, океанских приливов и отливов, тепла земных недр, солнца. Много внимания уделяется развитию атомной энергетики, ученые разрабатывают и рассчитывают способы воспроизведения на Земле процессов, протекающих в звездах и снабжающих их колоссальными запасами энергии. Не менее важной причиной необходимости освоения возобновляемых источников энергии является проблема загрязнения окружающей среды .
Исходя из вышеизложенного, объектом исследования в нашей работе являются экологически чистые источники энергии и перспективы их использования.
Предметом исследования в данной работе нами были выбраны ветроэлектростанции как один из альтернативных экологически чистых источников энергии, который наиболее целесообразно использовать в нашем Алтайском крае и городе Бийске.
Целью данной исследовательской работы является изучение возобновляемых источников энергии, а также целесообразность и перспективы использования их в Бийске.
Для реализации данной цели нами были поставлены следующие задачи:
1) проанализировать имеющуюся теоретическую литературу по теме «Возобновляемые источники энергии»;
2) выявить наиболее экологически чистые возобновляемые источники энергии;
3) определить наиболее эффективные возобновляемые источники энергии для нашего края;
4) изучить ветровой баланс перспектив использования энергии ветра в промышленном масштабе.
Перед началом исследования нами была выдвинута следующая гипотеза: наиболее эффективным экологически чистым возобновляемым источником энергии для нашего края и города с учетом его географического положения, особенностей рельефа и климатических условий является энергия ветра.
Теоретическая значимость работы состоит в том, что в исследовательской работе раскрыты перспективы развития экологически чистых источников в Алтайском крае.
Практическая значимость работы: материалы данной работы могут быть использованы в дальнейшем при чтении лекций по данной теме исследования.
Структура работы состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка литературы и приложений.
Человечеству необходимо уже сейчас, не растратив природных богатств, перейти на чистые источники энергии. Их надо рассматривать не с точки зрения конкурентной способности по сравнению с традиционными способами энергетики, а отвести роль важного, иногда вспомогательного направления, способного эффективно дополнять уже используемые энергетические средства и заменять их.
Альтернативные источники энергии - ветер и солнце являются постоянно возобновляемыми, практически вечными видами энергии.
Немаловажным фактором являются высокие экологические требования к энергопроизводящим и топливно-потребляющим источникам, связанным с развитием в регионе индустрии отдыха и туризма. Основное неоспоримое достоинство ветроэнергетики в том, что она позволяет сберечь не возобновляемые природные богатства - нефть, уголь, газ. ВЭС не загрязняют природу, не выделяют никаких вредных выбросов. Они экологически безопасны.
Таким образом, одним из наиболее привлекательных направлений развития в данной сфере является ветроэнергетика. Использование механической энергии ветра позволит получать абсолютно чистую электроэнергию.
Естественно, как и любая другая энергетическая отрасль, ветроэнергетика не обделена и недостатками. К основным минусам относят:
-изменчивость ветра: не секрет, что мощность ветроустановки зависит от скорости ветра. Производители ветрогенераторов указывают номинальную мощность, которую может выработать установка при оптимальных условиях. Нужно понимать, скорее всего, на практике выдаваемая мощность будет существенно ниже. Кроме того, бывают такие дни, когда ветра нет вовсе. Для борьбы с таким явлением как «штиль» промышленные ветроустановки должны иметь высокую мачту. Это позволяет размещать рабочее колесо на такой высоте, где присутствуют более-менее стабильные потоки воздуха;
-большие инвестиционные затраты связанные с внедрением ветроэнергетики: хотя благодаря новейшим разработкам, видна тенденция к уменьшению стоимости ветроустановок;
-опасность для птиц: ветроустановки могут нести угрозу для миграции птиц, поэтому перед строительством ветропарка, необходимо посоветоваться с экологами. Хотя следует сказать, что вероятность столкновения птиц с лопастями ветроустановки такая же, как и с проводами высоковольтных линий;
-необходимость предоставления значительной территории для строительства ветропарков: с развитием морской ветроэнергетики данный недостаток постепенно решается.
Как видим, большинство отрицательных сторон ветроэнергетики являются достаточно субъективными. Они меркнут перед бесспорным достоинством - экологически чистой энергией.
Некоторые передовые специалисты заявляют, что понятие «альтернативной энергии» уже не относится к ветроэнергетике. По их утверждению, данная отрасль в обозримом будущем выйдет на лидирующие позиции в генерации электричества.
Ветроэнергетика, как и любая отрасль хозяйствования, должна обладать тремя обязательными компонентами, обеспечивающими ее функционирование:
a. ветроэнергетическими ресурсами;
b. ветроэнергетическим оборудованием;
c. развитой технической инфраструктурой.
Алтайский край располагает значительными ресурсами ветровой энергии. Имеется развитая централизованная электросеть и большое количество свободных площадей, не занятых субъектами хозяйственной деятельности. Имеется большое число малых населенных пунктов, электроснабжение которых по традиционной схеме экономически убыточно.
В настоящее время существуют возможности приобретения как отечественной (в основном малой мощности) так и зарубежных ветроэнергетических установок. Поэтому развитие использования ветроэнергетических установок (ВЭУ) и ветроэлектрических станций (ВЭС) обусловливается только грамотным размещением ветроэнергетической техники на пригодных для этого площадях.
Отсутствие инфраструктуры по проектированию, внедрению и эксплуатации ветротехники и, соответственно, практического опыта и квалифицированных кадров можно преодолеть только в ходе создания пилотных ветроэнергетических установок и активного сотрудничества с ведущими отечественными и зарубежными специалистами.
Мы составили «Розу ветров Бийска», из которой можно сделать вывод о том, что в нашем городе Бийске преобладают западный, восточный и юго-западный ветра.
Природные условия в Алтайском крае могут способствовать развитию ветровых электростанций, возобновляемые источники энергии могут сильно облегчить жизнь в отдаленных от города районах, финансовые затраты на возобновляемые источники энергии очень быстро окупаются за счет использования энергии природы.
Таким образом, гипотеза подтвердилась.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
