Электричество из лужи, или Как получить энергию из воды — Энергетика и промышленность России — № 19 (327) октябрь 2017 года — WWW.EPRUSSIA.RU
Газета «Энергетика и промышленность России» | № 19 (327) октябрь 2017 года
Без еды человек может прожить от четырех до шести недель, а вот без воды – не более трех дней. Впрочем, не только человек, все живое нуждается в воде.Однако именно человек пошел дальше всех, ведь людям вода нужна не только для поддержания жизни, приготовления пищи и гигиены, но и для многого другого. Воду мы используем и в быту, и на производстве. И вот теперь человечество всерьез задумалось о том, чтобы добывать из воды энергию!
Конечно, человек давно уже умеет добывать энергию с помощью воды, для чего служит огромное количество гидроэлектростанций, построенных по всему миру. Однако можно ли добывать энергию прямо из воды?
Невозможное возможно?
В принципе, современная физика к подобному относится с изрядным скепсисом. Ведь, в соответствии с фундаментальными физическими законами, нет способа извлекать химическую энергию из воды. У воды отрицательная энтальпия образования, следовательно, для разделения ее на элементы требуется затратить энергию. Не существует соединений кислорода и водорода с большей негативной энтальпией образования, за счет которой мог бы быть получен избыток энергии. Поэтому многие изобретатели, которые заявляли, что научились добывать энергию непосредственно из воды, получали клеймо мошенников.Прототип получил название Sun Catalytix. Для извлечения водорода из воды устройство использует солнечную энергию. Специальный солнечный элемент помещается в сосуд с водой. При попадании на него света образуются пузырьки водорода. Процесс получения дешевой энергии из воды полностью обратим. При помощи солнечного света происходит разложение воды на водород и кислород. Получаемый кислород впоследствии используется при горении водорода. Конечным продуктом горения снова является вода. Получается такой себе «круговорот воды в природе» в пределах энергетической установки. По сути, солнечная энергия преобразуется в удобную для использования форму посредством воды.
Разработчики уверены, что их изобретение сможет применяться не только для обеспечения энергией отдельных домов и учреждений, но даже в транспортных средствах. Их уверенность была подкреплена грантом в размере 4 млн долл. от Агентства исследований в области энергетики и индийского машиностроительного гиганта Tata. Была даже создана «Sun Catalytix Corporation».
По словам разработчиков, их технология обеспечит источниками бесплатной энергии как жилые дома, так и другие объекты в странах третьего мира. Сюда включаются и транспортные решения, и промышленные предприятия и т. д.
Единственное, что смущает в этой «новости» – датирована она 2011 г., а Google даже утверждает, что «по их данным, компания Sun Catalytix Corporation закрыта навсегда».
Топливо из воды
Так что же получается? Неужели физика права, и вода не сможет нам помочь в деле производства энергии? Возможно, это и так, но из воды можно получить топливо. Например, водород. Сейчас водород получают, главным образом, из природного газа методом каталитической конверсии с водяным паром. Пока это самый дешевый способ, но в конечном итоге такой путь ведет в тупик, ведь запасы газа рано или поздно тоже закончатся. Неиссякаемым источником водорода может служить вода. Электролиз воды технически осуществить довольно просто, но этот процесс требует значительных энергозатрат. Технология будет экономически выгодной только в том случае, если использовать дешевую электроэнергию, получаемую желательно из возобновляемых источников, – за счет энергии воды, ветра, солнца.Например, в 2002 г. Genesis World Energy анонсировала готовое к продвижению на рынок устройство, которое извлекало бы энергию из воды путем ее разложения на водород и кислород. Увы, в 2006 г. Патрик Келли, собственник GWE, был приговорен в Нью-Джерси к пяти годам тюрьмы за кражу и выплате возмещений в размере 400 тыс. долл.
Другой изобретатель, Дэниэл Дингел, заявлял, что разработал технологию, позволяющую использовать воду в качестве топлива. В 2000 г. Дингел стал бизнес-партнером компании Formosa Plastics Group с целью дальнейшего развития технологии. Но в 2008-м компания подала на изобретателя иск за мошенничество, и 82‑летний Дингел был приговорен к 20 годам тюрьмы.
В том же 2008 г. СМИ Шри-Ланки сообщили о некоем гражданине этой страны по имени Тушара Приямал Эдиризинге, который утверждал, что проехал около 300 км на «водяном автомобиле», потратив 3 литра воды. Тушара продемонстрировал свою технологию премьер-министру Ратнасири Викреманаяке, который пообещал всемерную правительственную поддержку его усилий по продвижению водяного автомобиля на рынок Шри-Ланки. Однако несколько месяцев спустя Тушара был арестован по обвинению в мошенничестве.
Шанс все же есть
Вместе с тем, ошибочно думать, что все, кто занимается проблемой получения топлива из воды, – мошенники. Например, авторитетный ученый Джеффри Хьюитт даже стал лауреатом премии «Глобальная энергия» в 2007 г. за идею производства топлива на основе энергии воды. К сожалению, сам ученый считает, что подобные методы добычи топлива еще долго останутся недоступными для будничного использования в связи с их высокой стоимостью. По его мнению, стоимость такой энергии безумно велика, и время, когда экологичные виды топлива можно будет использовать в повседневной жизни, настанет еще не скоро. Так что пока энергия из воды – не конкурент традиционной энергетики. Однако ученый уверен, что эту отрасль энергетики необходимо активно развивать, так как применение, например, водородного сырья может повысить коэффициент полезного действия электростанций до 85 % с текущего уровня в 50 %. И в будущем новое горючее способно заменить все существующие ныне ресурсы.Новый метод, который разработали специалисты, способен расщеплять воду на несколько молекул. При правильном синтезе водорода возникают процессы, которые присущи топливу. Однако существует основная проблема, решением которой занимаются ученые. Дело в том, что расщепленные молекулы подвергаются стремительному разрушению, в результате чего синтезировать все элементы не представляется возможным.
На сегодняшний день ученые работают над созданием метода, который бы позволил использовать все полученные элементы. Конечно, это вновь может оказаться уткой, но возможно что и нет. И если результаты научной работы окажутся положительными, то человечество получит новый альтернативный вид топлива, ресурсы которого будут неограниченными.
Альтернативная энергетика: солнце, воздух и вода
Постоянно повышающаяся потребность в энергии, новые, крайне прожорливые потребители электричества – гигантские дата-центры и электромобили для массового рынка – вынуждают человечество искать альтернативные источники энергии. Важно, чтобы они были не только высоко эффективными, но и экологически чистыми.
Отрасли нетрадиционной энергетики
К традиционным источникам электроэнергия относятся тепловые (уголь, газ, мазут), гидро- и атомные электростанции. Причем относительно «зелеными» считается лишь третий тип электростанций, тогда как два первых наносят ощутимый вред атмосфере и гидросфере соответственно.
Экологически чистые (опять-таки, относительно) солнечные, ветровые и геотермальные электростанции в ряде стран мира вырабатывают до половины электричества, но их до сих пор называют альтернативными. Кроме того, существует альтернативная гидроэнергетика, подразумевающая волновые, приливные и водопадные электростанции.
Самой же неоднозначной отраслью альтернативной энергетики является, пожалуй, биотопливо. На фоне вероятного глобального продовольственного кризиса засевать плодородные земли культурами, перерабатывающимися в биотопливо – преступление перед человечеством.
Но давайте же поговорим о каждой отрасли альтернативной энергетики по порядку.
Гелиоэнергетика
Солнечные электростанции (СЭС) – одни из самых распространенных на планете, так как используют неисчерпаемый источник энергии (солнечный свет). В процессе выработки электричества, а при необходимости еще и тепла для обогрева жилых помещений и подачи горячей воды, они не наносят никакого вреда окружающей среде. Но существует обратная сторона медали: утилизация отработавших свое солнечные батарей процесс затратный и уж точно не экологически чистый.
Солнечные панели зачастую встраивают прямо в крыши жилых домовСильно зависима гелиоэнергетика от погоды и времени суток: в дождливый день и, уж тем более, ночью электричество особо-то не покачаешь. Приходится запасаться аккумуляторными батареями, что удваивает стоимость установки солнечных панелей, например, на даче.
Лидерами в популяризации гелиоэнергетики являются Германия, Испания и Япония. Понятное дело, что преимущество тут имеют южные страны, где солнце жарко светит почти круглый год. Германия же традиционно занимает лидирующие позиции в альтернативной энергетике, поэтому даже на СЭС в этой в целом-то холодной стране делается большая ставка.
Солнечная ферма Охотниково: живописный Крым заблестел словно огромное зеркалоПриятно, что в вопросах гелиоэнергетики Украина не пасет задних. В Крыму находится сразу несколько крупных СЭС: Перово (мощность 100 МВт, 11 место в мировом рейтинге), Охотниково (80 МВт, 22 место) и Приозерная (55 МВт, 42 место). Безоговорочными же лидерами являются американские Агуа-Калиенте и Калифорнийская Долина, мощностью по 250 МВт каждая.
Мощнейшая в мире солнечная электростанция Агуа-Калиенте (штат Аризона)Ветроэнергетика
Обуздало силу ветра человечество довольно-таки давно: ветряные мельницы много столетий верой-правдой служили для перемолки зерна в муку. Сейчас же пришло время найти «мельницам» новое применение – гигантские лопасти, гонимые силой ветра, способны вращать мощные генераторы и таким путем эффективно вырабатывать столь нужное электричество.
Ветрогенератор самостоятельно подстраивается под меняющееся направление ветра, свободно вращаясь на мачтеТройку лидеров в мировой выработке электричества с помощью ветра составляют Китай, США и Германия. Если же сравнивать долю ветроэлекстростанций (ВЭС) в каждой конкретной стране, то лидируют Дания, Португалия и Испания. Тут опять-таки многое зависит от климатических условий: в одних странах ветер не утихает ни на секунду, в других наоборот большую часть времени стоит штиль. Украине в этом плане повезло не очень: погода у нас мягкая и маловетреная. Хотя еще в 30-х годах в Крыму была построена первая в мире промышленная ветроэлектростанция, а в 1934 г. под руководством Юрия Кондратюка (того самого, что рассчитал траекторию полета на Луну) разрабатывался проект постройки огромной 12-мегаваттной ветростанции на горе Ай-Петри с башней высотой 165 метров и двумя 80-метровыми турбинами, размещенными на двух уровнях.
Крупнейшая в мире ветровая электростанция London Array построена в море возле берегов Великобритании (630 МВт)Есть у ветроэнергетики как веские преимущества, так и столь же веские недостатки. В сравнении с солнечными панелями «ветряки» стоят недорого и не зависят от времени суток, а потому частенько встречаются на дачных участках. Существенный минус у ветрогенераторов только один – они изрядно шумят. Установку такого оборудования придется согласовывать не только с родными, но и жителями близлежащих домов.
Геотермальная энергетика
В районах с вулканической активностью, где подземные воды нагреваются выше температуры кипения, рационально строить геотермальные теплоэлектростанции (ГеоТЭС). Пожалуй, самой известной страной, где широко применяются ГеоТЭС, является Исландия. Оно и не странно: кипяток и пар циркулирует по трубам круглый год без остановок, что позволяет в процессе выработки электричества обходиться без дорогостоящих и трудно утилизируемых аккумуляторов.
Несьявеллир (Исландия) – крупнейшая в Европе ГеоТЭС (120 МВт)Делают ставку на геотермальную энергетику и в других странах, где удалось обуздать вулканическую активность Земли: США, Новая Зеландия, Индонезия и Филиппины. Богата термальными водами и Россия: вот только новые ГеоТЭС в Сибири давненько не строили. Последние подвижки в этом направлении датируются еще временами СССР.
Мощность ГеоТЭС «Гейзерс» (штат Калифорния, США) изначально составляла 2 тыс. МВт, но постепенно падаетАльтернативная гидроэнергетика
Нетрадиционное использования водных ресурсов планеты для выработки энергии подразумевает три типа электростанций: волновые, приливные и водопадные. Причем самыми перспективными из них считаются первые: средняя мощность волнения мирового океана оценивают в 15 кВт на погонный метр, а при высоте волн выше двух метров пиковая мощность может достигать аж 80 кВт/м.
Главная проблема волновых электростанций – сложность преобразования движения волн (вверх-вниз) во вращение лопастей колеса генератора. Впрочем, последние разработки британский (проект Oyster) и российских ученых (проект Ocean RusEnergy) должны решить данную проблему.
Oyster – высокоэффективный волновой электрогенератор, разработанный в ВеликобританииПриливные электростанции имеют значительно меньшую мощность, чем волновые, зато их куда легче и удобнее строить в прибрежной зоне морей. Гравитационные силы Луны и Солнца дважды в день меняют уровень воды в море (разница может достигать двух десятков метров), что позволяет использовать энергию приливов и отливов для выработки электричества.
Во Франции почти полвека эксплуатируется приливная электростанция «Ля Ранс» (мощность 240 МВт), которая построена в устье реки Ранс рядом с городком Сен-Мало. Долгое время она удерживала мировое лидерство по мощности, но в 2011 году ее обошла южнокорейская Сихвинская ПЭС (254 МВт).
«Ля Ранс» – одна из старейших и в то же время мощнейшая в Европе ПЭСВодопадные электростанции являются, пожалуй, самыми малоперспективными в отрасли гидроэнергетики. Дело в том, что по-настоящему мощных водопадов на планете не так уж и много. Вспомнить стоит разве что электростанции «Сэр Адам Бек 1» и «Сэр Адам Бек 2», построенные на Ниагарском водопаде, а точнее на его канадской стороне.
Комплекс электростанций «Сэр Адам Бек» (США) мощностью 2 тыс. МВт построен на границе США и КанадыБиотопливо
Жидкое, твердое и газообразное биотопливо может стать заменой не только традиционным источникам электричества, но и бензину. В отличие от нефти и природного газа, восстановить запасы которых не представляется возможным, биотопливо можно вырабатывать в искусственных условиях.
Простейшим биотопливом является древесина, а точнее отходы деревообрабатывающей промышленности – щепки и стружка. Спрессованные в брикеты они прекрасно горят, а нагретая с их помощью вода позволяет вырабатывать электричество и тепло, пусть и в небольших масштабах.
Кукуруза – продукт питания и в то же время сырье для биотопливаНо будущее за жидким и газообразным биотопливом: биодизелем, биоэтанолом, биогазом и синтез-газом. Все они производятся на основе богатых сахаром или жирами растений: сахарного тростника, кукурузы и даже морского фитопланктона. Последний вариант так и вовсе имеет безграничные перспективы: выращивать водоросли в искусственных условиях дело не хитрое.
Фитопланктон (крохотные морские водоросли и бактерии) – идеальное сырье для производства жидкого и газообразного биотопливаБудущее альтернативной энергетики
Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA SuntowerУчитывая подорожание энергоносителей и подорванное доверие к атомным электростанциям, развитие альтернативной энергетики постепенно ускоряется. Ну а если смотреть на совсем уж отдаленную перспективу, то стоит упомянуть космическую энергетику.
Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA SERTДанная отрасль подразумевает размещение солнечных батарей на земной орбите и на поверхности Луны. Это позволит добывать примерно на треть больше электроэнергии, чем это возможно в условиях земной атмосферы. На Землю же передаваться выработанное электричество будет с помощью радиоволн.
сила солнца, ветра, воды и вулканов
следующая новость >Альтернативная энергетика: сила солнца, ветра, воды и вулканов
Альтернативная энергетика, основанная на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ), демонстрирует большие темпы роста по всей планете. За последние четыре года ее доля в мировом потреблении электричества удвоилась и составила 20%. В России лишь 1% совокупной установленной мощности всей энергосистемы приходится на долю ВИЭ. Однако, стремление занять достойное место среди развитых стран и осознание того, что наши запасы ископаемых источников энергии хоть и велики, но не безграничны, стимулировали ряд мер по развитию этого сектора генерации. Производство энергии на основе ВИЭ получило мощную государственную поддержку
Солнечная энергетика. По данным исследования Global Power Industry Outlook — 2017 добыча солнечной энергии на основе фотоэлементов – фотовольтаика — станет самым быстрорастущим сегментом альтернативной энергетики, ее доля в объеме глобальных инвестиций к 2020 г. составит 37,5%. Решающий фактор для развития солнечной энергетики — количество солнечных дней в году, а не среднегодовая температура, как ошибочно полагают многие.
Получается, Россия обладает всеми необходимыми ресурсами для освоения этого сектора энергетики. По данным Института Энергетической стратегии, потенциал солнечной энергии, поступающей на территорию РФ в течение трех дней, превышает объем годового производства электроэнергии в нашей стране. Солнечные электростанции (СЭС) уже успешно функционируют в Башкортостане, Оренбургской области, на Алтае, в Хакасии и в Крыму. На данный момент в России создано 57 проектов СЭС совокупной установленной мощностью 1089 МВт, 26 из которых уже распределены между застройщиками и будут реализованы к 2022 году.
Ветровая энергетика. Сила ветра использовалась с давних времен, и сегодня она эффективно преобразуется в электроэнергию во многих странах. В Евросоюзе совокупная установленная мощность ветроэнергетических установок (ВЭУ) составляет 10% от совокупной мощности всей энергосистемы, что превышает даже долю угольной генерации. В одной только Германии ветряки производят более 20% электроэнергии, а в Дании – 42%!
Российская Федерация обладает наибольшим в мире ветроэнергетическим потенциалом. Он составляет примерно 260 ТВт⋅ч/год, что равно 30% энергии, производимой электростанциями страны. Сейчас доля ветрогенерации у нас составляет 0,01% от общей установленной мощности энергосистемы. На 70-ти процентах территории России децентрализованное энергоснабжение, но эта зона обладает богатыми ветроресурсами. Камчатка, Магаданская область, Чукотка, Сахалин, Якутия, Бурятия, Таймыр — здесь открываются большие перспективы для развития отечественной ветрогенерации. До 2022 года в России будут построены еще 43 ветроэлектростанции (ВЭС) совокупной мощностью 1651 МВт, для сравнения: на данный момент этот показатель составляет около 80 МВт.
Гидроэнергия также входит в состав возобновляемых источников энергии. Но большие ГЭС не относятся к альтернативной энергетике, так как наносят большой вред природе. Альтернативная гидроэнергетика включает малые ГЭС, приливные и волновые электростанции. Кислогубская приливная электростанция (ПЭС) была построена в 1968 году, став первой в России. Генераторы для нее были разработаны Ленинградским электромашиностроительным заводом, входящем сегодня в состав концерна «Русэлпром». На этапе строительства сейчас находятся еще 3 ПЭС.
Волновая энергетика – одно из самых молодых направлений, оно активно развивается во всем мире и имеет большие перспективы. Волновые электростанции бывают принципиально разных видов, и все они доказали свою эффективность: волновая энергетика уже составляет 1% от мировой добычи электроэнергии. Это связано с тем, что сила морской стихии имеет очень большую мощность. В этой области энергетики Россия старается не отставать от передовых технологий. В экспериментальном режиме у нас работают уже 2 волновые установки: в Приморье и в Крыму.
Геотермальная генерация. Не стоит забывать и об энергии недр земли. Источниками перегретых вод обладают множественные вулканические зоны планеты, в их числе: Камчатка, Курильские, Японские и Филиппинские острова, обширные территории Кордильер и Анд. Потенциальная суммарная рабочая мощность геотермальных электростанций в мире уступает большинству станций на иных ВИЭ, и зоны их использования невелики. Однако, они составляют большую долю в энергетике таких стран, как Исландия, Филиппины, Мексика, Италия, Индонезия. А в России геотермальная энергия уже обеспечивает электричеством Камчатку на 40%, хотя ее ресурсы еще мало освоены. У нас есть и другие потенциальные регионы для развития геотермальной энергетики: Краснодарский край, Ставрополье, Карачаево-Черкессия, Дагестан.
При переходе на альтернативные источники энергии нужно учитывать особенности конкретного региона. Россия обладает большим потенциалом во всех областях альтернативной энергетики, что является преимуществом и стимулом к развитию технологий, снижению добычи природных ископаемых и вырубки леса, а также сохранению экологии.
Возобновляемые источники энергии — Megaron Energy
Что такое возобновляемая энергия?
Возобновляемая или регенеративная энергия («Зеленая энергия») — энергия из источников, которые, по человеческим масштабам, являются неисчерпаемыми. Основной принцип использования возобновляемой энергии заключается в её извлечении из постоянно происходящих в окружающей среде процессов и предоставлении для технического применения. Возобновляемую энергию получают из природных ресурсов, таких как: солнечный свет, водные потоки, ветер, приливы и геотермальная теплота, которые являются возобновляемыми (пополняются естественным путем).
Источники возобновляемой энергии
1. Гидроэнергия: Гидроэне́ргия — энергия, сосредоточенная в потоках водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Чаще всего используется энергия падающей воды. Для повышения разности уровней воды, особенно в нижних течениях рек, сооружаются плотины.
2. Геотермальная энергия: Геотермальная энергия — это энергия тепла, которое выделяется из внутренних зон Земли на протяжении сотен миллионов лет. По данным геолого-геофизических исследований, температура в ядре Земли достигает 3 000-6 000 °С, постепенно снижаясь в направлении от центра планеты к ее поверхности. Извержение тысяч вулканов, движение блоков земной коры, землетрясения свидетельствуют о действии мощной внутренней энергии Земли. Ученые считают, что тепловое поле нашей планеты обусловлено радиоактивным распадом в ее недрах, а также гравитационной сепарацией вещества ядра.
Главными источниками разогрева недр планеты есть уран, торий и радиоактивный калий. Процессы радиоактивного распада на континентах происходят в основном в гранитном слое земной коры на глубине 20-30 и более км, в океанах — в верхней мантии. Предполагают, что в подошве земной коры на глубине 10-15 км вероятное значение температур на континентах составляет 600-800 ° С, а в океанах — 150-200 ° С.
3. Солнечная энергия: Солнечная энергетика — направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемые источники энергии[1] и является «экологически чистой», то есть не производящей вредных отходов во время активной фазы использования[2]. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.
4. Энергия ветра: Энергия ветра — энергия преобразования кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.
Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием активности Солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. К началу 2016 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов превзошла суммарную мощность атомной энергетики и составила 432 гигаватта.
5. Биоэнергетика: Биоэнергетика — одна из форм возобновляемых источников энергии, получаемой из биомассы для выработки электроэнергии и тепла или для производства жидкого топлива для транспорта.
6. Энергия волн : Эне́ргия волн океана — энергия, переносимая волнами на поверхности океана. Может использоваться для совершения полезной работы — генерации электроэнергии, опреснения воды и перекачки воды в резервуары. Энергия волн — неисчерпаемый источник энергии.
Мощность волнения оценивают в кВт на погонный метр, то есть в кВт/м. По сравнению с ветровой и солнечной энергией энергия волн обладает гораздо большей удельной мощностью. Так, средняя мощность волнения морей и океанов, как правило, превышает 15 кВт/м. При высоте волн в 2 м мощность достигает 80 кВт/м. То есть, при освоении поверхности океанов не может быть нехватки энергии. Конечно, в механическую и электрическую энергию можно использовать только часть мощности волнения, но для воды коэффициент преобразования выше, чем для воздуха — до 85 %.
Волновая энергия представляет собой сконцентрированную энергию ветра и, в конечном итоге, солнечной энергии. Мощность, полученная от волнения всех океанов планеты, не может быть больше мощности, получаемой от Солнца.
7. Энергия водорода: Водородная энергетика — развивающаяся отрасль энергетики, направление выработки и потребления энергии человечеством, основанное на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки и потребления энергии людьми, транспортной инфраструктурой и различными производственными направлениями. Водород выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики). Водородная энергетика относится к нетрадиционным видам энергетики.
Германия бьет рекорды в ″зеленой энергетике″: что за этим стоит? | Анализ событий в политической жизни и обществе Германии | DW
В саксонском городке Липпендорфе энергетический концерн EnBW на время вывел из эксплуатации блок угольной электростанции. Причина оказалась весьма необычной: обеспечивать его дальнейшую работу стало просто-напросто нерентабельно. Цены на квоты на выбросы углекислого газа продолжают расти, а при благоприятных погодных условиях все больше электроэнергии можно получать из альтернативных источников. Что касается последних, то первая половина 2019 года выдалась на редкость удачной: вначале было много ветреных, а затем солнечных дней.
Результат не заставил себя долго ждать: за шестимесячный период в Германии возобновляемые источники (ВИЭ) впервые выработали больше энергии, чем угольные и атомные электростанции. Доля электроэнергии, произведенной из энергии солнца, ветра, биомассы и воды, составила 47,3%.
Акция протеста против угольной электростанции в Липпендорфе
На уголь и АЭС пришлось 43,4%, еще 9,3% электроэнергии было получено из газа, а остальные 0,4 процента — из других источников, в том числе, нефти. Такие данные в июле предоставил Институт солнечно-энергетических систем Общества имени Фраунгофера (Fraunhofer ISE).
Доля угля в энергобалансе ФРГ резко снижается
Сотрудник аналитического центра Agora Energiewende Фабиан Хайн (Fabian Hein), впрочем, подчеркивает, что такая ситуация сложилась лишь на данный момент и о долгосрочной тенденции пока говорить преждевременно. Первая половина 2019 года оказалась особо ветреной: в результате объемы электроэнергии, выработанной ветряками, выросли примерно на 20% по сравнению с тем же периодом 2018 года. Генерация электроэнергии с использованием солнечных батарей увеличилась на 6%, а на газовых ТЭС — на 10%.
Производство электроэнергии на угольных ТЭС обходится все дороже
Доля атомной энергетики в общем энергобалансе страны практически не изменилась, а угля — снизилась. По сравнению с первым полугодием 2018 года, из каменного угля произвели на 30%, а из бурого — на 20% меньше электроэнергии.
И это вполне объяснимо. Из-за растущих цен на эмиссионные квоты генерация электроэнергии из угля обходится концернам все дороже. Газовые электростанции также выбрасывают в атмосферу CO2, однако в меньших объемах, и работают более эффективно.
Выгодные газовые электростанции
Как сырье газ, как правило, дороже угля. Однако в первой половине 2019 года цены на газ в регионе были низкими, поэтому часть электростанций, работающих на голубом топливе, оказались более прибыльными. 29 июня 2019 года цена на газ на голландской торговой площадке TTF составляла около 10 евро за мегаватт-час, а годом ранее — почти 20 евро.
Как поясняют в Федеральном объединении предприятий энерго- и водоснабжения (BDEW), одной из причин падения цен стала сравнительно теплая зима, поэтому в хранилищах осталось еще много газа. Кроме того, в Европе появились несколько новых терминалов для приема сжиженного природного газа (СПГ).
При этом рост объемов электроэнергии, вырабатываемой из энергии солнца и ветра, и снижение мощности угольных электростанций привели к сокращению выбросов углекислого газа. По данным BDEW, в первой половине 2019 года этот показатель был примерно на 15% ниже, чем за аналогичный период 2018 года.
Несмотря на это, в объединении подчеркивают, что к 2030 году в Германии планируют довести долю «зеленого электричества» в энергобалансе до 65%. Этой цели можно будет достичь лишь при условии, что переход на альтернативные источники энергии будет осуществляться ускоренными темпами, уверены в BDEW.
______________
Подписывайтесь на наши каналы о России, Германии и Европе в | Twitter | Facebook | Youtube | Telegram
Смотрите также:
Альтернативные ландшафты Германии
Дисен-ам-Аммерзе (Бавария) • На прошлой июльской неделе мы опубликовали этот снимок из Баварии в нашей рубрике «Кадр за кадром» — причем, руководствуясь чисто эстетическими соображениями: не смогли пройти мимо столь живописного ландшафта. Публикация этого пейзажа с солнечными батареями вызвала оживленное обсуждение в соцсетях — о пользе и вреде возобновляемых источников энергии.
Альтернативные ландшафты Германии
Лемвердер (Нижней Саксония) • Поэтому сегодня продолжим тему солнечных панелей и ветряков на немецких просторах. На возобновляемые источники в Германии уже приходится более 40 процентов всего объема вырабатываемой электроэнергии.
Альтернативные ландшафты Германии
Ульм (Баден-Вюртемберг) • При этом официальная немецкая статистика в этих данных учитывает энергию ветра, солнца, воды, а также получаемую разными путями из биомассы и органической части домашних отходов.
Альтернативные ландшафты Германии
Якобсдорф (Бранденбург) • В 2018 году на наземные (оншорные) и морские (офшорные) ветроэнергетические установки и парки в Германии пришлась почти половина всего объема произведенной возобновляемой энергии — 41 % и 8 % соответственно.
Альтернативные ландшафты Германии
Пайц (Бранденбург) • Доля солнечных электростанций в этом возобновляемом энергетическом «коктейле» достигла 20 %.
Альтернативные ландшафты Германии
Юнде (Нижняя Саксония) • Ровно столько же, то есть 20 % пришлось на использование биомассы в качестве альтернативного источника электрической энергии. Еще три процента дает использование органической части домашних отходов.
Альтернативные ландшафты Германии
Хаймбах (Северный Рейн — Вестфалия) • Оставшиеся семь процентов возобновляемой энергии приходятся на ГЭС. Возможности для строительства гидроэлектростанций в Германии ограничены, но используются эти ресурсы уже очень давно. Эту электростанцию в регионе Айфель построили в 1905 году. Оснащенная современными турбинами, она исправно работает до сих пор.
Альтернативные ландшафты Германии
Халлиг Хооге (Шлезвиг-Гольштейн) • Для полноты картины приведем расклад по всем источникам в Германии за 2018 год: АЭС — 13,3 %, бурый уголь — 24,1 %, каменный уголь — 14,0 %, природный газ — 7,4 %, ГЭС — 3,2 %, ветер — 20,2%, солнце — 8,5 %, биомасса — 8,3 %.
Альтернативные ландшафты Германии
Гарцвайлер (Северный Рейн — Вестфалия) • В 2038 году в Германии намерены полностью отказаться от сжигания бурого угля для получения электроэнергии. Последний атомный реактор, согласно решению федерального правительства, должны вывести из эксплуатации в 2022 году. В прошлом году на АЭС и бурый уголь пришлось более 37 %, которые необходимо будет чем-то замещать.
Альтернативные ландшафты Германии
Сиверсдорф (Бранденбург) • По данным на конец 2018 года в Германии насчитывалось более 29 тысяч наземных ветроэнергетических турбин. В прибрежных морских водах Германии расположено еще около 1350 ветряков, однако более четырех десятков из них еще не были подключены в энергетическую сеть.
Альтернативные ландшафты Германии
Северное море (Шлезвиг-Гольштейн) • Серьезную проблему представляет необходимость строительства новых энергетических трасс для транспортировки энергии из северных регионов, где ветер дует чаще и сильнее (здесь много таких турбин), к потребителям в западные и южные части Германии.
Альтернативные ландшафты Германии
Лебус (Бранденбург) • Эти планы вызывают протесты жителей в тех густонаселенных регионах, по которым линии электропередач должны проходить. В некоторых местах люди требуют убирать высоковольтные ЛЭП под землю.
Альтернативные ландшафты Германии
Рюген (Мекленбург — Передняя Померания) • Планы установки новых ветроэнергетических турбин в разных регионах все чаще наталкиваются в Германии на сопротивление со стороны населения. Соответствующие судебные иски часто имеют успех, что уже заметно сказывается на годовых показателях роста отрасли — тем более, что подходящие места становится находить все труднее.
Альтернативные ландшафты Германии
Вормс (Рейнланд-Пфальц) • Согласно данным службы Deutsche WindGuard, в 2018 году в Германии было введено в эксплуатацию всего 743 новых ветряка. При этом предыдущий 2017 год оказался рекордным в истории развития этого вида возобновляемой энергии в ФРГ: почти 1849 новых установок.
Альтернативные ландшафты Германии
Дассов (Мекленбург — Передняя Померания) • Всего в Германии сейчас насчитывается около тысячи гражданских инициатив, выступающих против строительства новых ветряков. Их сторонники считают, что эти установки разрушают жизненное пространство птиц и летучих мышей, уродуют ландшафты, а инфразвук и прочий постоянный шум этих установок вредит здоровью людей, живущих по соседству.
Альтернативные ландшафты Германии
Восточная Фризия (Нижняя Саксония) • Эти инициативы требуют, в частности, в качестве альтернативы рассматривать газовые и паровые электростанции, повышать эффективность угольных станций, а также пересмотреть решение парламента и правительства Германии об отказе от атомной энергии.
Альтернативные ландшафты Германии
Зауэрланд (Северный Рейн — Вестфалия) • Представители отрасли обычно указывают на недоказанность негативного влияния инфразвука на здоровье. Что касается гибели птиц из-за ветровых установок, специалисты называют разные цифры, максимум — до 200 тысяч в год в целом по Германии. Для сравнения: в результате столкновений со стеклами окон и фасадов погибает около 18 миллионов птиц в год.
Альтернативные ландшафты Германии
Сиверсдорф (Бранденбург) • Летучих мышей гибнет более 100 тысяч в год (по некоторым оценкам, втрое больше) — не только от столкновений с лопастями, но и из-за травм, получаемых в результате завихрений воздуха, когда они пролетают рядом. Много гибнет во время сезонной миграции. Эксперты требуют учитывать эти факторы — в частности, отключать ветряки в часы особой активности летучих мышей.
Альтернативные ландшафты Германии
Бедбург-Хау (Северный Рейн — Вестфалия) • Правила выбора мест для ветряков регулируются земельными законами. Например, в Северном Рейне — Вестфалии минимальное расстояние до жилых построек составляет 1500 метров, в Тюрингии — 750 метров. В Баварии это расстояние вычисляется по формуле «Высота установки х 10», то есть, например, два километра между жилыми зданиями и двухсотметровым ветряком.
Альтернативные ландшафты Германии
Ренцов (Мекленбург — Передняя Померания) • Дискуссии о развитии возобновляемых источников энергии часто ведутся в Германии эмоционально и будут продолжаться в обозримом будущем. Чтобы повысить готовность населения видеть в окрестностях такие установки, предлагается, в частности, отчислять дополнительную часть доходов конкретным регионам на различные нужные и полезные для местных жителей проекты.
Автор: Максим Нелюбин
Энергия ветра. Истоки и реальность
Энергия ветра сыграла значительную роль в развитии человека. Начиная с древних времен, люди использовали энергию ветра, как в мирных, так и в военных целях. За 5 тысяч лет до рождения Христа древние египтяне использовали ветер, чтобы переплывать Нил на лодке с помощью паруса. Так было изобретено парусное судно.
Есть мнение, что еще до нашей эры в Китае была изобретена ветряная мельница. Но подтвержденные сведения про использование энергии ветра в бытовых целях дошли до нас из Персии. Персы использовали ветер и ветряные мельницы, чтобы молоть зерно, примерно за 200 лет до н.э.
Особую роль в истории, но уже не в мирных целях, сыграл скандинавский вариант использования ветра. В 9 столетии нашей эры на легких парусных судах викинги пересекли Северное море и терроризировали Западную Европу. Противостоять им местное население могло с большим трудом и появление легких и быстрых лодок с воинственными викингами на борту приводило его ужас не одно столетие.
В 12 веке Европа создала первую ветряную мельницу для помола зерна. А к 14 столетию в Голландии началось использование энергии ветра для откачивания воды с полей, ведь большая часть Голландии находится ниже уровня моря и часто подвергается затоплениям. В каком-то смысле это и позволило Голландии быть одной из самых богатых стран на то время. В более засушливых регионах Европы ветер подавал воду на поля для орошения земли.
К 1900 году в Дании было приблизительно 2500 ветряных мельниц. Помимо всего прочего они использовались еще и для поднятия механических грузов. Так что ветряки – это весьма привычное зрелище для людских глаз, и радует оно нас уже около 800 лет подряд.
Первая ветряная мельница для производства электрической энергии была спроектирована во второй половине 18 столетия в США Чарльзом Ф. Брашем (Charles F. Brush). К концу 18 столетия в США было 77 фабрик по производству ветряных мельниц и их экспорт в другие страны был значительно весомым.
К 1940 году сотни тысяч турбин были построены в США. Турбина ставилась недалеко от фермерского хозяйства и обеспечивала одну ферму минимальным количеством электроэнергии. В начале 50х годов центральная электрификация всех хозяйств приостановила рост и развитие ветряных турбин почти на 20 лет. В Дании небольшие маломощные мельницы для одной фермы широко использовались в 80х годах. Государство субсидировало постройку таких турбин.
В 1973 году ОПЕК ввело запрет на добычу нефти и с тех пор из года в год контролирует и регулирует количество добываемой нефти. Уменьшение добычи нефти на Ближнем Востоке, увеличение за короткий период времени стоимости на нефть в несколько раз, а также осознание того, что ископаемые источники энергии не безграничны, заставило ряд государств вернуться к изучению, развитию и внедрению нетрадиционных источников энергии. Одним из таких источников является энергия ветра.
США своим законом от 1978 года обязало коммунальные предприятия скупать лишнюю добытую при помощи ветра электрическую энергию у рядовых граждан. Калифорния – наиболее привлекательный регион в США для установки ветряных ферм из-за погодных условий и особенностей ландшафта, а также выгодных государственных программ по скупке «ветряного» электричества.
Такие программы по поддержке развития нетрадиционных источников энергии привели к тому, что процент электричества добываемого при помощи ветра продолжает увеличиваться из года в год, благодаря понижению стоимости данной технологии.
Сейчас Европа стоит на первом месте по использованию энергии ветра. Наибольшее развитие и потребление ветроэнергетика приобрела в Германии, Дании и Испании.
Развитие технологий использования энергии ветра приводит к тому, что многие страны перешли с одиночных установок ветряных «мельниц», до образования ветровых ферм, на которых на близком расстоянии друг от друга устанавливаются сотни ветряков.
Причем довольно часто государство берет в долгосрочную аренду землю у фермеров под установку ветряков, выплачивая за это весьма значительные суммы владельцам земли. При всем при этом фермеры продолжают эксплуатацию своих земельных угодий, и поля под ветровыми установками благополучно распахиваются и засаживаются.
Ситуация с ветроэнергетикой в нашей стране, такой богатой на ветра и поля, оставляет желать лучшего. Но все же хочется думать, что правительство задумается и о будущем нашей страны. Особенно ввиду последних поднятий цен на ископаемые источники энергии. И примут соответствующие законы, которые позволят инвестировать в данную отрасль. Эти законы позволят не только привлечь дополнительные инвестиции в страну, но и создадут новые рабочие места.
Последовав примеру развитых стран, стоит позволить инвестировать в такие предприятия не только крупным предприятиям, но и рядовым гражданам, которые впоследствии смогут получать хороший процент от сделанных вложений. В Дании, к примеру, существуют специальные кооперативы для граждан, которые хотят вложить свои деньги в ветровую энергетику, и такие кооперативы владеют половиной всех установленных в стране турбин.
И чем быстрее урегулируется законодательная база в этой сфере, тем реальнее у нас шансы догнать развитые страны. Ведь современные ветряные турбины – это сложные технические системы, которые созданы при помощи комбинации знаний из многих областей науки, таких как аэродинамика, механика, электротехника, метеорология и других. А постройка одной турбины на 2МВт в хорошем для нее месте позволит покрыть издержки электроэнергии в 2000 домашних хозяйств.
Стоимость ветровой установки зависит от многих факторов, включая расходы на установку, которые могут достигать 40% от стоимости самого ветряка.
Энергия биомассы – альтернативный источник энергии
В большинстве случаев первичная энергия не может быть использована потребителем непосредственно. В большинстве случаев она требует преобразования или переработки во вторичную энергию при помощи различных процессов и технологий.
К сожалению, только несколько форм производства альтернативной энергии обеспечивают базовую нагрузку, что логично, поскольку не все источники энергии можно постоянно вырабатывать. Для оптимального использования доступной возобновляемой энергии используются различные ее источники, которые используются в зависимости от местоположения, среди них:
— энергия ветра
— энергия солнца
— гидроэнергетика или энергия воды
— геотермальная энергия или энергия земли
— энергия биомассы
В данном материале раскроем тему энергии из биомассы.
Энергия биомассы
Биомасса является одним из наиболее гибких альтернативных видов сырья для производства энергии путем ферментации или сжигания. Газ метан получают, как из отходов и остатков растениеводства, так и животноводства. Далее получаемый биогаз может быть преобразован в источники энергии:
— электрическую энергию,
— тепловую энергию,
— пар,
— биометан.
Такие альтернативные источники энергии могут быть реализованы в электрическую сеть или теплосеть, использованы для собственных нужд предприятия или сопутствующие производственные процессы.
Промежуточное хранение биогаза может быть организовано в специальных резервуарах-хранилищах – газгольдерах.
Еще одним вариантом дальнейшего использования биогаза является его доочистка до биометана – аналога природного газа и применение в качестве топлива для транспортных средств, работающих на газу либо же, подача в газотранспортную сеть.
Что касается метода сжигания биомассы, то комбинированные теплоэлектростанции (ТЭЦ) сжигают твердые органические материалы, например древесные отходы, для производства тепловой энергии. ТЭЦ одновременно с тепловой энергией генерируют электрическую энергию, а отработанное тепло может быть использовано для замещения традиционных видов энергии в бюджетном или коммунальном секторе.
Кроме ТЭЦ промышленных мощностей есть маломощные теплоэлектростанции, а также системы отопления на пеллетах, которые обеспечивают производство CO2-нейтральной тепловой энергии в домах и жилых помещениях.
Биомасса – это возобновляемое сырье, доступное на постоянной основе. Так, растения увязывают углекислый газ, а животные являются источником выделения парниковых газов на всех этапах жизнедеятельности. А сжигание и ферментация реализуют СО2 балансирование, а соответственно, не влияют на климат, особенно по сравнению с ископаемым топливом.
преимуществ гидроэнергетики | Министерство энергетики
Вы здесь
Электроэнергия дает ряд преимуществ сообществам, которым они служат.Ниже приведены лишь некоторые из преимуществ гидроэнергетики по сравнению с другими методами энергоснабжения.
Преимущества гидроэнергетики:
- Гидроэнергетика питается за счет воды, поэтому это чистый источник топлива, то есть он не будет загрязнять воздух, как электростанции, сжигающие ископаемое топливо, такое как уголь или природный газ.
- Гидроэлектроэнергия — это внутренний источник энергии, позволяющий каждому штату производить собственную энергию, не полагаясь на международные источники топлива.
- Энергия, вырабатываемая с помощью гидроэнергетики, зависит от круговорота воды, который приводится в движение солнцем, что делает ее возобновляемым источником энергии, что делает ее более надежным и доступным источником, чем ископаемое топливо, которое быстро истощается.
- Гидроэнергетика водохранилища создает водохранилища, которые предлагают разнообразные возможности для отдыха, в частности, рыбную ловлю, плавание и катание на лодках. Большинство гидроэнергетических установок должны обеспечивать некоторый доступ к водохранилищу, чтобы население могло воспользоваться этими возможностями.
- Некоторые гидроэнергетические объекты могут быстро перейти с нулевой мощности на максимальную. Поскольку гидроэлектростанции могут вырабатывать электроэнергию в сеть немедленно, они обеспечивают необходимую резервную мощность во время крупных отключений или перебоев в подаче электроэнергии.
- Помимо устойчивого источника топлива, гидроэнергетика дает ряд преимуществ, таких как борьба с наводнениями, орошение и водоснабжение.
Использование водяных турбин в качестве альтернативного источника энергии | Home Guides
Обычная гидроэнергетика вырабатывает электричество, улавливая речную воду за плотиной или водохранилищем, а затем выпуская ее через турбину.Гидроэнергетика является возобновляемым или альтернативным источником энергии именно потому, что она использует естественные водные циклы, такие как течение рек, для производства электроэнергии.
Мощность
В период своего расцвета в 1940-х годах обычная гидроэнергетика обеспечивала более 1/3 электроэнергии Америки. Гидроэнергетика остается крупнейшим в стране источником чистой возобновляемой энергии собственного производства. В период с 1940 по 1980 год мощность обычных гидроэлектростанций увеличилась почти втрое. В 2009 году гидроэнергетика производила почти 7 процентов энергии страны.По данным Управления энергетической информации США, на другие виды возобновляемой энергии приходилось всего 3,6 процента энергии, произведенной в Соединенных Штатах в том году.
История
Длительная история использования традиционной гидроэнергетики в Соединенных Штатах дает ей явное преимущество перед другими видами альтернативной энергии, такими как энергия ветра и солнца. Гидроэлектростанция, построенная в 1882 году в Аплтоне, штат Висконсин, была первой в мире. К 1889 году 200 электростанций в США использовали гидроэнергетику для производства электроэнергии.К 1907 году гидроэнергетика обеспечивала 15 процентов электроэнергии США. История развития гидроэнергетики показывает, что новые технологии возобновляемых источников энергии могут быть разработаны и эффективно внедрены всего за несколько десятилетий.
Выбросы
Как солнечная и ветровая энергия, обычная гидроэнергетика не требует сжигания ископаемого топлива, поэтому производит небольшое количество выбросов в атмосферу. Однако при некоторых обстоятельствах гидроэнергетика может привести к выбросу метана, особенно сильнодействующего парникового газа.Строительство плотины для производства гидроэлектроэнергии может затопить значительные площади растительности. Разлагающаяся растительность, застрявшая в оставшемся водоеме, создает скопление и выброс метана.
Воздействие на окружающую среду
Обычная гидроэнергетика может оказать значительное влияние на реки, а также на рыбу и диких животных, которые считают их своим домом. Например, плотины гидроэлектростанций могут значительно изменить естественный сток рек. Холодную воду с низким содержанием кислорода можно найти на дне озер, образованных плотинами.Выпуск этой воды для производства электричества может убить рыбу вниз по течению, приспособленную к жизни в более теплых и богатых кислородом условиях. Другим очевидным воздействием традиционной гидроэнергетики является необходимость затопления больших участков земли, которые когда-то могли быть средой обитания диких животных или использовались людьми для сельскохозяйственных угодий или в рекреационных целях.
Ссылки
Ресурсы
Биография писателя
Дэвид Андерсон пишет об окружающей среде и экологически чистом образе жизни с 2007 года.В настоящее время он работает писателем в Green Alliance, базирующемся в Портсмуте, штат Нью-Хэмпшир, а также ведет блог, посвященный экологически чистой энергии и президентской политике. Андерсон имеет степень магистра политических наук Университета Нью-Гэмпшира, где он изучал управление некоммерческими организациями, а также экологическую политику и право.
Объяснение гидроэнергетики — Управление энергетической информации США (EIA)
Гидроэнергетика — это энергия движущейся воды
Люди давно используют силу воды, текущей в ручьях и реках, для производства механической энергии.Гидроэнергетика была одним из первых источников энергии, используемых для производства электроэнергии, и до 2019 года гидроэнергетика была крупнейшим источником общего годового производства электроэнергии из возобновляемых источников в США.
В 2019 году на долю гидроэлектроэнергии приходилось около 6,6% от общего объема производства электроэнергии в коммунальном масштабе США 1 и 38% от общего объема производства электроэнергии из возобновляемых источников в коммунальном масштабе. Доля гидроэлектроэнергии в общем объеме производства электроэнергии в США со временем снизилась, в основном из-за увеличения производства электроэнергии из других источников.
Гидроэнергетика зависит от круговорота воды
- Солнечная энергия нагревает воду на поверхности рек, озер и океанов, что приводит к ее испарению.
- Водяной пар конденсируется в облака и выпадает в виде осадков — дождя и снега.
- Осадки собираются в ручьях и реках, которые впадают в океаны и озера, где они испаряются и снова начинают цикл.
Количество осадков, которые стекают в реки и ручьи в географической области, определяет количество воды, доступной для производства гидроэлектроэнергии.Сезонные колебания количества осадков и долгосрочные изменения в их структуре, например засухи, могут иметь большое влияние на доступность производства гидроэлектроэнергии.
Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)
Источник: Управление долины Теннесси (общественное достояние)
Гидроэлектроэнергия вырабатывается с помощью движущейся воды
Поскольку источником гидроэлектроэнергии является вода, гидроэлектростанции обычно располагаются на источнике воды или рядом с ним.Объем потока воды и изменение высоты — или падения, часто называемого напором — от одной точки к другой определяют количество доступной энергии в движущейся воде. Как правило, чем больше расход воды и чем выше напор, тем больше электроэнергии может производить гидроэлектростанция.
На гидроэлектростанциях вода течет через трубу или трубопровод , затем толкает и вращает лопасти турбины, чтобы вращать генератор для производства электроэнергии.
Обычные гидроэлектростанции включают:
- Русловые системы , где сила течения реки оказывает давление на турбину. Сооружения могут иметь водослив в водотоке для отвода потока воды к гидротурбинам.
- Системы хранения , где вода накапливается в резервуарах, созданных плотинами на ручьях и реках, и сбрасывается через гидротурбины по мере необходимости для выработки электроэнергии.Большинство гидроэнергетических объектов США имеют плотины и водохранилища.
Насосные гидроаккумулирующие установки представляют собой тип гидроаккумулирующей системы, в которой вода перекачивается из источника воды в водохранилище, расположенное на более высоком уровне, и сбрасывается из верхнего водохранилища в силовые гидротурбины, расположенные ниже верхнего водохранилища. Электроэнергия для перекачки может поставляться гидротурбинами или другими типами электростанций, включая ископаемое топливо или атомные электростанции.Они обычно перекачивают воду в хранилище, когда спрос на электроэнергию и затраты на ее производство и / или когда оптовые цены на электроэнергию относительно низкие, и высвобождают накопленную воду для выработки электроэнергии в периоды пикового спроса на электроэнергию, когда оптовые цены на электроэнергию относительно высоки. Гидроэлектростанции с гидроаккумулятором обычно используют больше электроэнергии для перекачки воды в верхние водохранилища, чем они производят с накопленной водой. Таким образом, гидроаккумулирующие сооружения имеют чистый отрицательный баланс выработки электроэнергии.Управление энергетической информации США классифицирует выработку электроэнергии на гидроаккумулирующих гидроэлектростанциях как отрицательную.
История гидроэнергетики
Гидроэнергетика — один из старейших источников энергии для производства механической и электрической энергии, и до 2019 года она была крупнейшим источником общего годового производства электроэнергии из возобновляемых источников в США. Тысячи лет назад люди использовали гидроэнергетику, чтобы крутить гребные колеса на реках для измельчения зерна.До того, как в Соединенных Штатах стали доступны паровая энергия и электричество, зерновые и лесопильные заводы питались напрямую от гидроэлектроэнергии. Первое промышленное использование гидроэнергии для выработки электроэнергии в Соединенных Штатах было в 1880 году для питания 16 щеточно-дуговых ламп на фабрике стульев Росомахи в Гранд-Рапидс, штат Мичиган. Первая в США гидроэлектростанция для продажи электроэнергии открылась на реке Фокс недалеко от Аплтона, штат Висконсин, 30 сентября 1882 года.
В Соединенных Штатах работает около 1 460 обычных и 40 гидроаккумулирующих гидроэлектростанций.Самая старая действующая гидроэлектростанция в США — это гидроэлектростанция Whiting в Уайтинге, штат Висконсин, которая была введена в эксплуатацию в 1891 году и имеет общую генерирующую мощность около 4 мегаватт (МВт). Большая часть гидроэлектроэнергии в США производится на крупных плотинах на крупных реках, и большинство из этих плотин гидроэлектростанций были построены до середины 1970-х годов федеральными правительственными агентствами. Крупнейший гидроэнергетический объект США и крупнейшая электрическая электростанция США по генерирующей мощности — это гидроэлектростанция Гранд-Кули на реке Колумбия в Вашингтоне с общей генерирующей мощностью 7070 МВт.
1 Электростанции коммунального назначения имеют не менее 1 мегаватта общей мощности по выработке электроэнергии.
Последнее обновление: 30 марта 2020 г.
10 причин для продвижения гидроэнергетики
Представители более 170 стран достигли консенсуса на Всемирной конференции по устойчивому развитию в Йоханнесбурге (2002 г.) и на 3 -м Всемирном форуме по водным ресурсам в Киото (2003 г.): вся гидроэнергетика возобновляема и заслуживает международной поддержки.Прочтите ниже десять причин, по которым они пришли к такому выводу.
1. Гидроэлектроэнергия — возобновляемый источник энергии.
Гидроэлектроэнергия использует энергию проточной воды, не уменьшая ее количества, для производства электроэнергии. Следовательно, все гидроэлектростанции, малых или больших размеров, будь то русло реки или накопленные накопители, соответствуют концепции возобновляемой энергии.
2. Гидроэнергетика делает возможным использование других возобновляемых источников.
Гидроэлектростанции с накопительными резервуарами предлагают несравненную эксплуатационную гибкость, поскольку они могут немедленно реагировать на колебания спроса на электроэнергию. Гибкость и накопительная способность гидроэлектростанций делают их более эффективными и экономичными в плане поддержки использования периодических источников возобновляемой энергии, таких как солнечная энергия или энергия Эолийских островов.
3. Гидроэнергетика способствует гарантированной стабильности цен и энергии.
Речная вода — это внутренний ресурс, который, в отличие от топлива или природного газа, не подвержен рыночным колебаниям. Кроме того, это единственный крупный возобновляемый источник электроэнергии, а его соотношение затрат и результатов, эффективность, гибкость и надежность помогают оптимизировать использование тепловых электростанций.
4. Гидроэлектроэнергия способствует накоплению питьевой воды.
Резервуары гидроэлектростанций собирают дождевую воду, которую затем можно использовать для потребления или для орошения.Храня воду, они защищают грунтовые воды от истощения и снижают нашу уязвимость к наводнениям и засухам.
5. Гидроэнергетика повышает стабильность и надежность электроэнергетических систем.
Работа электроэнергетических систем зависит от быстрых и гибких источников генерации для удовлетворения пиковых нагрузок, поддержания уровней напряжения в системе и быстрого восстановления подачи электроэнергии после отключения электроэнергии. Энергия, вырабатываемая гидроэлектростанциями, может быть введена в электрическую систему быстрее, чем у любого другого источника энергии.Способность гидроэлектрических систем быстро и предсказуемо достигать максимальной выработки с нуля делает их исключительно подходящими для решения проблемы изменений в потреблении и предоставления дополнительных услуг электроэнергетической системе, таким образом поддерживая баланс между спросом и предложением электроэнергии.
6. Гидроэлектроэнергия помогает бороться с изменениями климата.
Жизненный цикл гидроэлектростанции производит очень небольшое количество парниковых газов (ПГ).Выбрасывая меньше парниковых газов, чем электростанции, работающие на газе, угле или нефти, гидроэлектроэнергия может помочь замедлить глобальное потепление. Хотя освоено только 33% имеющегося гидроэнергетического потенциала, сегодня гидроэлектроэнергия предотвращает выброс парниковых газов, соответствующий сжиганию 4,4 миллиона баррелей нефти в день во всем мире.
7. Гидроэлектроэнергия улучшает воздух, которым мы дышим.
Гидроэлектростанции не выбрасывают в воздух загрязняющие вещества. Они очень часто заменяют выработку на ископаемом топливе, уменьшая тем самым кислотные дожди и смог.В дополнение к этому, гидроэнергетические разработки не производят токсичных побочных продуктов.
8. Гидроэнергетика вносит значительный вклад в развитие.
Гидроэлектростанции приносят в общины электричество, дороги, промышленность и торговлю, тем самым развивая экономику, расширяя доступ к здравоохранению и образованию и улучшая качество жизни. Гидроэлектроэнергия — это технология, известная и проверенная более века. Его воздействие хорошо изучено и управляемо с помощью мер по смягчению и компенсации ущерба.Он предлагает огромный потенциал и доступен там, где развитие наиболее необходимо.
9. Гидроэнергетика — это чистая и дешевая энергия сегодня и завтра.
Со средним сроком службы от 50 до 100 лет строительство гидроэлектростанций — это долгосрочные инвестиции, которые могут принести пользу различным поколениям. Их можно легко модернизировать, чтобы включить в них новейшие технологии, и они имеют очень низкие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.
10. Гидроэлектроэнергия — фундаментальный инструмент устойчивого развития.
Гидроэнергетические предприятия, которые создаются и эксплуатируются экономически жизнеспособным, экологически разумным и социально ответственным образом, представляют собой лучшую концепцию устойчивого развития. Это означает «развитие, которое сегодня направлено на удовлетворение потребностей людей без ущерба для способности будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности» (Всемирная комиссия по окружающей среде и развитию, 1987).
Источники
IHA — Международная гидроэнергетическая ассоциация
NHA США — Национальная гидроэнергетическая ассоциация США
INHA — Индийская национальная гидроэнергетическая ассоциация
NHA Непал — Непальская гидроэнергетическая ассоциация
CHA — Канадская гидроэнергетическая ассоциация
Водные энергетические ресурсы включают гидроэлектроэнергию из озер и рек, энергию океана в ее различных формах и энергетические технологии, использующие соленую воду. Hydroelectric Power Гидроэнергетика использует кинетическую энергию, которую вода получает, когда она опускается на высоту. Как правило, вода, запруженная в озере или водохранилище, выпускается через турбины и генераторы для производства электроэнергии. Гидроэнергетика была основным продуктом электроэнергии с самого начала электрической эры. Однако очень небольшая часть этого потенциала в настоящее время намечена к развитию. Существенные юридические и нормативные препятствия, такие как приобретение земли и охрана окружающей среды, будут частью любого крупного гидроэнергетического проекта.Кроме того, водохранилища обычно строятся и управляются как муниципальные системы водоснабжения и борьбы с наводнениями и, во вторую очередь, для производства электроэнергии. Этот факт снижает потенциальное влияние развития гидроэнергетики на энергетическую картину. Ocean Energy В качестве возможных источников энергии обычно упоминаются три различных типа ресурсов океана: приливы, волны и разность температур океана (преобразование тепловой энергии океана или OTEC). Например, схемы приливной энергии захватывают воду во время прилива и выпускают ее во время отлива.Устройства для генерации волновой энергии делятся на две общие классификации: стационарные и плавающие. В обоих случаях колебательное движение входящей и исходящей волны используется для привода турбин, вырабатывающих электроэнергию. Энергетические системы приливов задерживают приливы в резервуаре. Когда прилив падает, вода за водохранилищем проходит через силовую турбину, вырабатывая электричество. Преобразование тепловой энергии океана использует разницу температур между теплой поверхностной водой и холодной глубоководной водой для производства электричества. Соленая вода Соленая и солоноватая вода является обычным явлением — обычно это создает проблему для источников пресной воды. Однако некоторые технологии могут использовать соленую воду для производства энергии. К ним относятся солнечные пруды и выращивание водорослей. Солнечные водоемы используют соленую воду таким образом, что тепло от солнечного света эффективно удерживается в бассейне и может использоваться для ряда технологических процессов тепла или производства электроэнергии.Способность пруда накапливать солнечную тепловую энергию уникальна и преодолевает изменчивость ресурсов, которая является недостатком традиционной солнечной энергетики. Морские водоросли обильно растут в условиях культивирования, и их можно прессовать для извлечения биодизельного сырья или сушить и сжигать для производства энергии. Хотя ни одна из технологий не была продемонстрирована за пределами экспериментального уровня, Техасу повезло в том, что регионы с солеными водными ресурсами также имеют тенденцию быть очень солнечными. В сочетании с продолжающимися усилиями по контролю хлоридов в пресной воде использование ресурсов соленой воды для производства энергии может быть возможным при умеренных дополнительных инвестициях. Хари Шринивас — [email protected] |
Наши источники энергии, гидроэлектростанции — Национальные академии
Гидроэлектростанция
На протяжении десятилетий гидроэнергетика была основным возобновляемым источником энергии в Соединенных Штатах. В 2015 году гидроэнергетика составляла около 6% от общего объема производства электроэнергии в США и 46% от всех возобновляемых источников энергии.Управление энергетической информации США прогнозирует, что производство обычной гидроэлектроэнергии вырастет более чем на 20% в течение следующих 25 лет — с 246 миллиардов кВтч в 2015 году до 296 миллиардов кВтч в 2040 году.
В 2014 году выработка электроэнергии из других возобновляемых источников впервые превысила выработку гидроэнергии. Ожидается, что в течение следующей четверти века солнечная энергия будет расти примерно на 11,7% в год, а производство энергии ветра — на 3,7% в год. В 2013 году вступили в силу новые законы, направленные на повышение эффективности объектов и изменение правил, касающихся малых гидроэлектростанций.
В 2015 году гидроэнергетика составляла около 6% от общего объема производства электроэнергии в США и 46% от всех возобновляемых источников энергии.
Гидроэнергетика зависит от наличия подходящих водных путей, и сооружения на многих из них уже созданы. В Соединенных Штатах насчитывается около 2200 гидроэлектростанций, большая часть которых расположена на Западе. Вашингтон, Орегон и Калифорния представляют три штата с наибольшим объемом производства.
Однако явной нехватки ресурсов нет.Исследование Министерства энергетики США в 2014 году показало, что, не считая участков на территории, находящейся под федеральной защитой, Соединенные Штаты обладают примерно 65 гигаватт гидроэнергетического потенциала на водных путях, которые в настоящее время не имеют дамб или водозаборных сооружений. Но стоимость строительства гидроэлектростанций высока по сравнению со многими другими возобновляемыми или ископаемыми источниками топлива.
Есть несколько преимуществ, которые делают гидроэнергетику привлекательной. Например, в отличие от других возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце, гидроэнергетика не является прерывистой.
Но, как и у любого источника энергии, у него есть свои недостатки. Преобладающей среди них является обеспокоенность тем, что перекрытие рек и ручьев может нанести ущерб местным экосистемам как выше, так и ниже по течению от гидроэлектростанции, изменяя среду обитания растений, рыб и животных. Например, лосось должен плыть вверх по течению к нерестилищам, чтобы размножаться, но плотины гидроэлектростанций преграждают им путь. В некоторых случаях предпринимались попытки построить «рыбные лестницы», которые позволили бы лососю перепрыгивать через ряд небольших ступенек мимо гидроэлектростанций.С другими негативными воздействиями на экосистему по-прежнему труднее бороться. Кроме того, объем водохранилища уязвим для засух и потенциальных последствий изменения климата.
Будущие гидроэнергетические технологии могут включать устройства, которые могут использовать энергию волн, приливов, океанских течений и морских термальных градиентов. Однако попытки освоить обширные участки океана или прибрежных проливов и заливов для сбора энергии натолкнутся на сложные социальные или экономические барьеры (например, укоренившиеся виды использования, такие как рыболовство и морские пути или экологически уязвимые районы), а также технологии, материалы и инженерное дело. вопросы (e.г., близость к инженерной инфраструктуре, живучесть).
Однако в настоящее время вклад таких технологий в нашу систему энергоснабжения крайне невелик. Тем не менее, перспектива расширения наших гидроэнергетических ресурсов за счет включения этих дополнительных возобновляемых, непрерывных и свободных от выбросов источников энергии остается весьма привлекательной.
Преимущества производства и использования
• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Темы, посвященные поверхностным водам • Темы водопользования •
Следующая информация относится к информации, предоставленной Itaipu Binacional.Контент на этой странице взят непосредственно с их веб-сайта.
Представители более 170 стран достигли консенсуса на Всемирной конференции по устойчивому развитию в Йоханнесбурге (2002 г.) и на 3-м Всемирном форуме по воде в Киото (2003 г.): производство гидроэлектроэнергии является возобновляемым и имеет определенные достоинства. причины, которые привели их к такому выводу.
1. Гидроэлектроэнергия — возобновляемый источник энергии.
Гидроэнергетика использует энергию проточной воды , не уменьшая ее количества, для производства электроэнергии.Следовательно, все гидроэлектростанции, малых или больших размеров, будь то русло реки или накопленные накопители, соответствуют концепции возобновляемой энергии.
2. Гидроэнергетика делает возможным использование других возобновляемых источников.
Гидроэлектростанции с накопительными резервуарами предлагают несравненную эксплуатационную гибкость, поскольку они могут немедленно реагировать на колебания спроса на электроэнергию. Гибкость и накопительная способность гидроэлектростанций делают их более эффективными и экономичными в плане поддержки использования периодических источников возобновляемой энергии, таких как солнечная энергия или энергия Эолийских островов.
3. Гидроэнергетика способствует гарантированной стабильности цен и энергии.
Речная вода — это внутренний ресурс, который, в отличие от топлива или природного газа, не подвержен рыночным колебаниям. В дополнение к этому, это единственный крупный возобновляемый источник электроэнергии, а его соотношение затрат и результатов, эффективность, гибкость и надежность помогают оптимизировать использование тепловых электростанций .
4. Гидроэлектроэнергия способствует накоплению питьевой воды.
Гидроэлектростанция водохранилища станции собирают дождевую воду, которую затем можно использовать для потребления или для орошения. Храня воду, они защищают грунтовые воды от истощения и снижают нашу уязвимость к наводнениям и засухам.
5. Гидроэнергетика повышает стабильность и надежность электроэнергетических систем.
Работа электроэнергетических систем зависит от быстрых и гибких источников генерации для удовлетворения пиковых нагрузок, поддержания уровней напряжения в системе и быстрого восстановления подачи электроэнергии после отключения электроэнергии.Энергия, вырабатываемая гидроэлектростанциями, может быть введена в электрическую систему быстрее, чем у любого другого источника энергии. Способность гидроэлектрических систем быстро и предсказуемо достигать максимальной выработки с нуля делает их исключительно подходящими для решения проблемы изменений в потреблении и предоставления дополнительных услуг электроэнергетической системе, таким образом поддерживая баланс между спросом и предложением электроэнергии.
6. Гидроэлектроэнергия помогает бороться с изменениями климата.
Жизненный цикл гидроэлектростанции производит очень небольшое количество парниковых газов (ПГ). Выбрасывая меньше парниковых газов, чем электростанции, работающие на газе, угле или нефти, гидроэлектроэнергия может помочь замедлить глобальное потепление. Хотя освоено только 33% имеющегося гидроэнергетического потенциала, сегодня гидроэлектроэнергия предотвращает выброс парниковых газов, соответствующий сжиганию 4,4 миллиона баррелей нефти в день во всем мире.
7. Гидроэлектроэнергия улучшает воздух, которым мы дышим.
Гидроэлектростанции не выбрасывают в воздух загрязняющие вещества. Они очень часто заменяют выработку на ископаемом топливе, уменьшая тем самым кислотные дожди и смог. В дополнение к этому, гидроэнергетические разработки не производят токсичных побочных продуктов.
8. Гидроэнергетика вносит значительный вклад в развитие.
Гидроэлектростанции приносят в общины электричество, дороги, промышленность и торговлю, тем самым развивая экономику, расширяя доступ к здравоохранению и образованию и улучшая качество жизни.Гидроэлектроэнергия — это технология, известная и проверенная более века. Его воздействие хорошо изучено и управляемо с помощью мер по смягчению и компенсации ущерба. Он предлагает огромный потенциал и доступен там, где развитие наиболее необходимо.
9. Гидроэнергетика — это чистая и дешевая энергия сегодня и завтра.
Со средним сроком службы от 50 до 100 лет строительство гидроэлектростанций — это долгосрочные инвестиции, которые могут принести пользу различным поколениям.Их можно легко модернизировать, чтобы включить в них новейшие технологии, и они имеют очень низкие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.
10. Гидроэлектроэнергия — фундаментальный инструмент устойчивого развития.
Гидроэнергетические предприятия, которые создаются и эксплуатируются экономически жизнеспособным, экологически разумным и социально ответственным образом, представляют собой лучшую концепцию устойчивого развития. Это означает «развитие, которое сегодня направлено на удовлетворение потребностей людей без ущерба для способности будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности» (Всемирная комиссия по окружающей среде и развитию, 1987).
Источники и дополнительная информация
.