Нетрадиционные и традиционные источники энергии: Раздел 1. Общие сведения о возобновляемых нетрадиционных источниках энергии

Содержание

Раздел 1. Общие сведения о возобновляемых нетрадиционных источниках энергии

Раздел 1. Общие сведения о возобновляемых нетрадиционных источниках энергии

Одним из приоритетных направлений развития энергетики в ХХI в. является широкое использование возобновляемых источников энергии, имеющих огромные ресурсы, что позво7 лит снизить отрицательное влияние энергетики на окружающую среду, повысить энерге7 тическую и экологическую безопасность.

К традиционным источникам энергии относятся: невозобновляемые, включающие уголь, природный газ, нефть, уран; возобновляемые, включающие гидроэнергетику, древесину в виде дров.

 

Современная энергетика в основном базируется на невозобновляемых источниках энергии, которые, имея ограниченные запасы, являются исчерпаемыми и не могут гарантировать устойчивое развитие мировой энергетики на длительную перспективу, а их использование – один из главных факторов, приводящий к глобальному ухудшению состояния окружающей среды и ее кризисному состоянию.

К нетрадиционным (альтернативным) относятся возобновляемые источники энергии (ВИЭ), которые используют потоки энергии Солнца, энергию ветра, теплоты Земли, биомассы, морей и океанов, рек, существующие постоянно или периодически в окружающей среде и в обозримой перспективе соответственно практически неисчерпаемые. Все ВИЭ разделяются на две группы, использующие прямую энергию солнечного излучения и ее вторичные проявления (косвенная солнечная энергия), а также энергию взаимодействия Солнца, Луны и Земли.

Результатом косвенной деятельности Солнца являются соответствующие эффекты в атмосфере, гидросфере и геосфере в виде энергии ветра, гидроэнергии, энергии течений, волн, приливной энергии, тепловой энергии окружающей среды и др. (рис. 1.1).

К нетрадиционным возобновляемым источникам энергии относится малая гидроэнергетика с ГЭС мощностью до 30 МВт, а в ряде стран до 10 МВт.

Основными преимуществами ВИЭ по сравнению с традиционными невозобновляемыми источниками являются:

  • практически неисчерпаемые ресурсы;
  • снижение отрицательного влияния на окружающую среду, включая выбросы различных загрязняющих веществ, парниковых газов, радиоактивное и тепловое загрязнение и др.

Основными факторами, ограничивающими использование нетрадиционных ВИЭ, являются:

  • малая плотность энергетического потока, которая составляет, например, для солнечной энергии на поверхности земли 1,36·10-3
    МВт/м2, ветровой при скорости ветра 10 м/с – 6·10-4 МВт/м2, геотермальной – 3·10-8 МВт/м2, в то время как для энергии АЭС – 0,2 МВт/м2 ;
  • значительная неравномерность выработки энергии во времени и ее использования;
  • относительно высокие капиталоемкость энергетических установок и стоимость вырабатываемой электроэнергии.

Необходимость широкого использования ВИЭ определяется быстрым ростом потребности в электрической энергии, которая по прогнозам должна увеличиться по сравнению с 2000 г. в 2 раза к 2030 г. и в 4 раза к 2050 г.; исчерпанием в обозримом будущем разведанных запасов органического топлива; кризисным состоянием окружающей среды в связи с загрязнением оксидами азота и серы, углекислым газом, пылеподобными частицами от сгорания топлива, радиоактивным и тепловым загрязнением и др.

Возобновляемые источники энергии имеют принципиальные отличия, поэтому их эффективное использование является возможным на основе научно разработанных принципов превращения энергии ВИЭ в виды, необходимые потребителям. В окружающей среде всегда существуют потоки возобновляемой энергии, поэтому в процессе развития возобновляемой энергетики необходимо ориентироваться на местные энергоресурсы, выбирая наиболее эффективные из них. Использование ВИЭ должно быть многовариантным и комплексным, что позволит ускорить экономическое развитие регионов. Например, хорошей базой для использования ВИЭ могут служить агропромышленные комплексы, где отходы животноводства и растениеводства являются сырьем для получения биогаза, а также жидкого и твердого топлива, производства удобрений.

 

Таблица 1.1 Энергетический потенциал возобновляемых источников энергии

Возобновляемые энергоресурсы

Показатели, млрд. т у.т./год

Технический

Экономический

Лучевая энергия Солнца

5

1

Тепловая энергия морей и океанов

1

0,1

Энергия ветра

5

1

Гидроэнергия, в том числе:

   

энергия водотоков*

4,5

2,6

энергия волн

0,05

0.01

энергия приливов

0,7

Энергия биомассы
(за исключением дров)

2,55

2,0

Геотермальная энергия

0,4

0,2

* Гидроэнергоресурсы водотоков даны для большой и малой гидроэнергетики.

Для эффективного планирования энергетики на возобновляемых энергоресурсах необходимо: во-первых, систематическое исследование окружающей среды, аналогичное исследованиям геологического характера при поисках нефти или газа, вовторых, изучение потребностей конкретного региона в энергии для промышленного, сельскохозяйственного производства и бытовых потребностей. В частности, чтобы выбрать наиболее экономичный источник энергии, необходимо знать структуру потребителей энергии.

Одной из важнейших характеристик возобновляемых источников энергии является их энергетический потенциал – показатель, определяющий количество энергии, свойственное соответствующему виду ВИЭ.

Для оценки энергетических ресурсов возобновляемых источников энергии, возможных для использования, различают следующие виды энергетического потенциала ВИЭ:

  • теоретический, характеризующий общее количество энергии;
  • технический – часть теоретического потенциала, которую принципиально можно использовать при помощи современных устройств;
  • экономически эффективный – часть технического потенциала, которую в настоящее время целесообразно использовать, исходя из экономических, социальных, экологических и других факторов.

Ориентировочные показатели энергетических ресурсов ВИЭ в мире показаны в табл. 1.1.

Урок 12. традиционная и альтернативная энергетика. экологически безопасные источники получения электроэнергии — Экология — 11 класс

Экологические проблемы электроэнергетики и пути их решения

Традиционная и альтернативная энергетика. Экологически безопасные источники получения электроэнергии

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

Энергоснабжение охватывает все сферы нашей жизни. Главным источником энергии на нашей планете является Солнце. Человек использует тепло и свет, исходящие от Солнца, а также накопленную в течение миллионов лет энергию фотосинтеза в виде полезных ископаемых – исчерпаемых природных ресурсов: угля, нефти и газа. Наибольшее количество электроэнергии в России вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС), где энергию получают путём сжигания природного газа, угля, торфа или мазута. Сжигание топлива – не только основной источник энергии, но и источник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (углекисный газ, двуокись серы, оксиды азота, пылевые частицы).

Гидроэнергетика также получила достаточно широкое распространение. Одно из важнейших её воздействий на окружающую среду связано с отчуждением значительных площадей плодородных земель под строительство водохранилищ.

Атомная энергетика стала развиваться относительно недавно и рассматривается как наиболее перспективная. 0,5 кг ядерного топлива позволяет получать столько же энергии, сколько сжигание 1000 тонн каменного угля. Экологические проблемы этой отрасли энергетики связаны с захоронением отработанного ядерного топлива, ликвидацией самих АЭС после окончания сроков эксплуатации и опасностью радиационного заражения в случае аварийных ситуаций.

Однако, при постоянно возрастающих потребностях современной цивилизации все традиционные источники энергии, возможно, будут исчерпаны. На современном этапе развития, человечество старается найти новые, экологически чистые и восполняемые источники энергии. Эти способы получения, передачи и использования энергии получили название альтернативных. К ним относят солнечную, геотермальную и ветровую энергию, а также энергию биомассы и океана. Наиболее прогрессивная технология – сочетание в одном устройстве генераторов двух видов энергетических установок, например, ветрогенератора и солнечных батарей. Развитие альтернативной энергетики ведётся и в России. Например, функционируют геотермальные электростанции (Камчатка), на Крымском полуострове широко применяется получение электроэнергии с помощью солнечных батарей, возведено несколько сотен ветроэлектростанций, запланированы к строительству приливно-отливные электростанции.

Традиционные способы получения электроэнергии

Нетрадиционные источники энергии

Структура нетрадиционных источников энергии и обоснованная необходимость в их применении

Определение 1

К нетрадиционным (альтернативным) источникам энергии относят:

  • энергию Солнца, ветра, воды (приливов, морских волн),
  • геотермальную и водородную энергию,
  • энергию биомассы.

Интерес к этим источникам энергии постоянно возрастает, поскольку во многих отношениях они неограниченны, экономически выгодны, оказывают на природную среду щадящее воздействие.

Предпосылками необходимости найти нетрадиционные источники энергии, чистые, безопасные, дешевые, стали углубляющийся энергетический кризис, ухудшение экологической ситуации, вызванное, в том числе, и потреблением традиционных источников энергии.

Готовые работы на аналогичную тему

Солнечная энергетика

По экономическим, экологическим, ресурсным критериям, а также по показателям безопасности солнечная энергия в ряду альтернативных источников занимает одно из первых мест, ее использование имеет долгосрочную перспективу.

Замечание 1

Подсчитано, что объем солнечной энергии, поступающей в течение трех дней на территорию РФ, превышает объем энергии, сопоставимый с выработкой электроэнергии в масштабах страны за год.

К преимуществам солнечной энергетики относятся: возобновляемость, огромный потенциал, неисчерпаемость, доступность, бесшумность, экономичность, небольшие расходы при эксплуатации. Особенно важно, что производство и использование солнечных электростанций сопровождается минимальными (почти что нулевыми) по сравнению с традиционными источниками энергии выбросами в природную среду.

Энергия ветра

Ветровые электростанции – перспективный способ получения энергии, особенно в тех местах, где направление ветра постоянно.

Способ получения такой энергии не загрязняет природную среду. Однако прослеживается зависимость от непостоянства направлений и силы ветра. Хотя эту зависимость есть возможность частично сгладить установкой маховиков и разнообразных аккумуляторов.

Но строительство, содержание, ремонт ветровых электростанций обходится недешево. К тому же эксплуатация их сопровождается шумом, мешает птицам и насекомым, отражает радиоволны вращающимися частями.

Энергия воды

В структуру гидроэнергетики, использующей энергию водных ресурсов, входят гидроэлектростанции, малые гидроэлектростанции, приливные электростанции, волновые электростанции.

Для работы гидроэлектростанций необходимо сооружение плотины и водохранилища (гарантия обеспеченности водой). Основное преимущество гидроэнергетики – использование возобновляемой энергии.

Эксплуатация гидроэлектростанций не загрязняет природную среду, однако под водохранилища отчуждаются земли (часто плодородные). Плотины часто перекрывают рыбам путь к нересту.

Геотермальная энергия (тепло Земли)

Представляет практический интерес применение геотермальной энергии, использующей тепло Земли, в виде геотермальных станций. Кроме этого, подаваемые горячие подземные воды могут обогревать здания, теплицы. Для получения геотермальной энергии не нужно сжигать топливо, поскольку природный пар непосредственно используется для получения электроэнергии.

Геотермальная электростанция может вырабатывать электроэнергию из тепловой энергии гейзеров и других подземных источников. Гидроэлектростанции могут составить конкуренцию в регионах, где отпускная цена на электроэнергию высокая.

Водородная энергетика

Водородная энергетика, интерес к которой возрос за последнее время, основана на использовании водорода в качестве топлива.

Очевидно преимущество выбора водорода в качестве энергоносителя: экологическая безопасность (продукт его сгорания – вода), он не токсичен, не представляет опасности для человека и животных.

К недостаткам относятся:

  • получение вещества с затратой иных энергоносителей – нефти, газа, электричества,
  • высокая угроза образования взрывов – главный аргумент противников водородной энергетики.

Замечание 2

Следуя современным технологиям, возможно получать качественное топливо, имеющее высокий коэффициент теплоотдачи. Перспектива за разработкой проектов современных водородных электростанций и установок на топливных элементах.

Биоэнергетика

Сегодня большинство биоэлектростанций напоминает тепловые электростанции.

Основное отличие от традиционных ТЭЦ – применение биотоплива, которое получают в процессе переработки биологических отходов.

В стадии разработки проекты, использующие в качестве биотоплива целлюлозу, органические отходы, осадки канализационных стоков, продукты жизнедеятельности животных (навоз) и газ метан, выделяющийся при переработке отходов животноводческих хозяйств. На практике сегодня биоэлектростанции используют чаще всего отходы древесины.

Энергетика — Что такое Энергетика?

Энергетика — это область хозяйственно-экономической деятельности, науки и техники, охватывающая энергетические ресурсы, производство, передачу, преобразование, аккумулирование и распределение различных видов энергии.

Целью энергетики является обеспечение производства энергии путем преобразования первичной, природной энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую, энергию.
При этом производство энергии чаще всего происходит в несколько стадий:
  • получение и концентрация энергетических ресурсов;
  • передача ресурсов к энергетическим установкам;
  • преобразование с помощью электростанций первичной энергии во вторичную;
  • передача вторичной энергии потребителям.
Суммарное потребление первичной энергии в мире составляет (по состоянию на 1.1.2017):
  • нефть — 31,5%,
  • уголь — 28%,
  • природный горючий газ — 22%,
  • биотопливо — 10%,
  • АЭС — 5,5%,
  • гидроэнергия — 2%,
  • прочие источники энергии — 1%.
Топливно-энергетические ресурсы – важнейший фактор мировой политики и успешного развития мировой экономики.
Мировое потребление первичных энергоресурсов оценивается примерно в 10 млрд т нефтяного эквивалента в год.

Энергетика каждого государства функционирует в рамках созданной энергетической системы (энергосистемы), которая представляет собой совокупность всех звеньев цепочки получения, преобразования, распределения и использования всех видов энергии, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью процесса производства и распределения электрической и тепловой энергии, т. е. источников энергоресурсов, электростанций, котлов, турбин, генераторов, бойлеров, линий электропередачи, трансформаторов и потребителей электрической энергии.
Ключевыми показателями деятельности энергосистемы являются установленная мощность электростанций (сумма паспортных мощностей всех генераторов электростанции, которая может меняться в процессе реконструкции действующих генераторов или установки нового оборудования), выработка электроэнергии (как правило, их единичная электрическая мощность бывает от 500 до 1000 и более МВт) и потребление электроэнергии.

Типы энергетики

Энергетику принято делить на традиционную и нетрадиционную энергетику.

Традиционная энергетика

Традиционная энергетика в начале 21 в. – основной поставщик электроэнергии в мире.
Ее получают на электростанциях (ТЭС, АЭС, ГЭС).

Нетрадиционная энергетика

А к нетрадиционной энергетике относятся возобновляемые источники энергии, включающие преобразование энергии солнечной радиации, внутренней теплоты Земли, энергии ветра, приливов; мини-ГЭС и микроГЭС; технологии получения биотоплива; магнитогидродинамические генераторы (МГД-генераторы), а также нетрадиционные технологии использования традиционных невозобновляемых источников энергии (топлив) – производство синтетического жидкого топлива, водоугольного топлива, технологии по переработке вторичных твердых бытовых отходов, новые энергетические установки или преобразователи (в т. ч. с прямым преобразованием) разных видов энергии в электрическую и тепловую, управляемый термоядерный синтез и др.

Нетрадиционные источники энергии | Энергетика Казахстана

Страница 15 из 110

2.5. Нетрадиционные источники энергии и возможности их использования в Казахстане и мире
К нетрадиционной энергетике принято относить установки и устройства, использующие энергию ветра, солнца, биомассы, геотермальную энергию, а также тепловые насосы, использующие низкопотенциальное тепло, малую гидроэнергетику и другие нетрадиционные способы получения энергии.
Территория Казахстана характеризуется относительно богатыми ветроэнергетическими ресурсами. Ее потенциал в сотни раз превышает современное электропотребление. Расчеты показали, что на высоте 10 м от поверхности земли энергия, заключенная в I м2 сечения воздушного потока, составляет порядка 4000 кВт.ч/м2. Наиболее значительными являются ветроэнергетические ресурсы Джунгарских ворот (17000 кВт.ч/м2). Из других перспективных районов можно отметить Ерментау — 3700 кВт.ч/м2 (Акмолинская обл.), форт-Шевченко 4300 кВт. ч/ м2 (Побережье Каспийского моря), Курдай — 4000 кВт. ч/ м2 (Жамбылская обл.) и некоторые другие.
Анализ хода энергии показывает, что значительная доля энергии приходится на холодное время года, когда потребность народного хозяйства в энергии возрастает.
Наиболее перспективным районом Казахстана по использованию энергии ветра является район Джунгарских ворот. Они представляют собой межгорную долину длиной 20 км и шириной 10-15 км. Сильные и продолжительные бури чаще всего наблюдаются в холодные периоды года. Продолжительность отдельных бурь составляет 50-100 часов, достигая в отдельных случаях 250-300 часов. Максимальные скорости ветра составляют 40-60 м/с. В данном районе могут быть размещены около 11000 штук ВЭУ мощностью 100-250 кВт (при диаметре ветроколеса — 25 м). Выработка одной такой установки ориентировочно составляет 600 тыс. кВт. ч.
В таблице 2.5.1. приведены данные о технически возможной выработке электрической энергии на ВЭС для перспективных районов Казахстана.
В основу расчета положены характеристики ветроагрегата типа «ГРОВАН», размешенные на расстоянии 10 диаметров ветроколеса.
Рассмотренные территории характеризуются малонаселенностью и практической непригодностью для сельскохозяйственного производства.
Технически возможный к использованию энергетический потенциал ветра Казахстана оценивается в 3 млрд. кВт. ч.
Выработка электроэнергии на ВЭС для перспективных районов Казахстана
Таблица 2.5.1


Наименование
показателя

Горы
Манги стау

Хребет
Каратау

Чу-Ил.
горы

Горы
Улутау

Горы
Ерементау

Мугод-
жарские
горы

Количество ВЭУ

8000

7800

6800

3400

2100

400

Мощность комплекса, млн. кВт

210

190

180

90

50

10

Среднегодовая выработка млрд. кВт. ч

410

230

270

130

110

10

Наряду с ветровой энергией наиболее широко может быть использована солнечная энергии и энергия малых рек.
С помощью солнечной энергии можно производить электроэнергию. Это можно делать с помощью фотопреобразователей. Но их мощность значительно меньше, чем мощность электроустановок, в которых преобразование осуществляется с помощью паровой турбины. Солнечные лучи с помощью зеркал фокусируются на емкость с водой, которая прогреваясь превращается в пар. Такая станция построена в Крыму. Площадь огромного зеркала составляет 700 м, мощность станции — 5 МВт. Но строительство солнечных станций обходится пока дороже обычных тепловых электростанций. Поэтому сейчас более перспективен другой путь использования солнечной энергии — для отопления и нагрева воды.
Существуют экспериментальные дома, в которых 70% потребности в тепле и горячей воде обеспечиваются за счет Солнца. Можно строить «солнечные приставки» к котельным, что значительно экономит топливо. Так, под Ташкентом построена «приставка» с площадью 1000 м.
Достоинством солнечной котельной является простота изготовления и малая стоимость оборудования. Приемники солнечного излучения представляют собой панели, покрытые обычным стеклом. Этот простой элемент позволяет превращать около половины солнечной энергии в тепловую энергию воды. Если учесть, что на каждый квадратный метр поверхности приходится около 300 Вт (летом значительно больше), то легко оценить практическую ценность солнечной котельной.
Потенциальный уровень потока энергии Солнца на всей территории Казахстана составляет 1 млн. млрд. кВт. ч. Уровень возможного использования потока энергии по условиям экологии составляет 1 тыс. млрд. кВт. ч (при КПД преобразования 100 %).
Солнечная энергия может быть использована на нужды человека с помощью различных преобразователей энергии.
Потенциально возможная выработка на базе фотопреобразователей при возможной суммарной мощности гелиоэлектростанций 2500 МВт составляет 2,5 млрд. кВт. ч/год.
Наиболее предпочтительные районы размещения гелиоэлектростанций в Казахстане — Приаралье, Кзылординская и Шымкентская области.
Гелиоустановки для отопления и горячего водоснабжения наиболее эффективны для децентрализованного использования в сельской местности.
Использование энергии Солнца для этих целей с КПД 50-60 % может достигать следующих размеров:

  1. тепло для отопительных целей — 2,5 млн.Гкал/год;
  2. тепло для горячего водоснабжения — 0,6 млн.Гкал/год;
  3. суммарная экономия топлива — около 700 тыс.т.у.т/год.

Устройства для нагрева воды выпускаются в некоторых зарубежных странах, в том числе в России, возможно их производство и в Казахстане.
Перспективным направлением повышения эффективности использования гидроэнергоресурсов является строительство малых ГЭС на небольших реках Казахстана. Кроме того, можно отвести воду от арыка с помощью трубы или рукава к микро-ГЭС, установленной на 5-6 метров ниже его, и можно выработать электроэнергию, достаточную для жилого дома.
Полный энергетический потенциал малых рек Казахстана оценивается величиной 38,7 млрд.кВт.ч/год, технически возможный к реализации — 16,9 млрд. кВт.ч. Эти гидроресурсы сосредоточены в бассейнах р. Иртыш и оз. Балхаш.
В данное время выявлена экономическая целесообразность строительства 17 малых ГЭС общей установленной мощностью 425,6 тыс. кВт с выработкой электроэнергии 1,94 млрд.кВт.ч /год.
Возможно строительство ГЭС на 25 существующих и проектируемых водохранилищах ирригационного назначения общей мощностью 118 тыс. кВт с суммарной выработкой электроэнергии 450,4 млн. кВт. ч.
Одной из проблем развития малой гидроэнергетики в Казахстане является создание и выпуск надежного основного и вспомогательного оборудования, средств автоматизации.
Целесообразность развития малой гидроэнергетики подтверждается мировым опытом гидростроительства. Широкая программа возведения ГЭС на малых реках, модернизации и восстановления действующих или заброшенных малых ГЭС реализуется в таких промышленно развитых странах, как США, Франция, Германия, Япония, Англия, Швейцария.
Перспективным направлением повышения эффективности использования гидроэнергоресурсов в России так же считается строительство малых ГЭС на небольших реках, технический потенциал которых оценивается в 360 млрд. кВт.ч. Его использование малыми ГЭС, к которым в странах СНГ принято относить установки мощностью от 0,1 до 30 МВт (при диаметре рабочего колеса турбины не более 3 м), в настоящее время находится на уровне менее 1%. Количество действующих в настоящее время в России установок — порядка 300 ГЭС, а их суммарная мощность оценивается в 1300 МВт.
За рубежом малыми ГЭС считаются объекты мощностью менее 5 МВт, хотя в некоторых странах этот показатель иной: в США — до 30 МВт, в Испании — до 10 МВт, в Финляндии — до 2 МВт. Малые ГЭС являются важнейшей частью программы энергетического строительства в развивающихся ЭС более, чем в 40 развивающихся странах. Большое число малых ГЭС строится в Китае, Индии, странах Африки и Латинской Америки; здесь в полной мере используется одно из основных преимуществ таких ГЭС — обеспечение электроэнергией отдаленных труднодоступных районов.
Общая мощность малых ГЭС в мире оценивается в 25 тыс. МВт, строятся ГЭС мощность 0,5 тыс. МВт, планируется построить примерно 5,5 тыс. МВт.
Широко известные преимущества ГЭС по сравнению с другими типами электростанций — постоянное беззатратное возобновление энергоресурсов, высокая маневренность, комплексное использование водных ресурсов, отсутствие загрязняющих атмосферу выбросов и экономия топлива — часто дезавуируются отрицательным воздействием ГЭС на природу и изъятием сельхозугодий при создании больших водохранилищ.
Поэтому основными направлениями охраны окружающей среды при строительстве ГЭС остаются мероприятия, которыми предусматривается: снижение отрицательного воздействия подтопления прилегающих территорий; обеспечение сохранения рыбных запасов: уменьшение размеров затопления земель и переноса населенных пунктов.
Перспективными разработками гидростроительства предусматривается не только уменьшение отрицательного воздействия на природу, но и полная реализация положительных факторов, включая комплексное освоение районов строительства, регулирования стока, создание зон отдыха и т.д.
Для отопления и горячего водоснабжения зданий и сооружений может использоваться энергия имеющихся в Казахстане термальных вод. Термальные, слабоминерализованные, воды выявлены в Алматинской, Кзылординской, Павлодарской, Талдыкорганской и Шымкентской областях. Суммарный эффект использования температурных параметров этих вод оценивается в размере 1,8-3,3 млн.т.у.т/год.
К биоэнергетическим ресурсам относится биомасса — это отходы животноводства, сельскохозяйственного производства, твердые бытовые отходы и осадки городских сточных вод.
Биогазовые технологии — это наиболее радикальный, экологически чистый, безотходный способ переработки, утилизации и обезвреживания разнообразных органических отходов растительного и животного происхождения.
Биомасса в качестве источника энергии имеет ряд преимуществ:

  1. возобновляемость;
  2. при ее сжигании выделяется менее 0,1% серы и от 3 до 5% золы;
  3. после дезинтеграции и сепарации биомассы в реакторах биогенные
  4. вещества(азот, фосфор, калий и др.) возвращаются в почву в виде удобрений.

Стабильным источником биомассы для производства энергии в Казахстане
являются отходы продуктов животноводства. За счет их переработки может быть получено около 2 млн.т.у.т/год биогаза.
Тепловые насосы позволяют использовать низкопотенциальное тепло. Использование теплонасосных установок и станций может стать важным направлением энергоснабжения, в том числе и в электроэнергетике.
Тепловые насосы могут найти применение в системах тепло- и хладоснабжения регионов с неблагоприятными экологическими условиями и повышенными требованиями к охране окружающей среды, при избытке электроэнергии, использовании низкопотенциального тепла систем охлаждения и вентиляции, в сельском хозяйстве, при утилизации тепла дымовых газов и систем водоснабжения на ТЭС, в металлургии, химии, лесной промышленности, при реконструкции и техническом перевооружении старых котельных.
Важной задачей развития нетрадиционной энергетики является создание эффективных и экологически приемлемых аккумуляторов тепла и электроэнергии. Работа по аккумулированию пока находится на стадии НИОКР, но активно ведутся в направлении создания тепловых, химических, водородных, гидро- и пневмоаккумуляторов.          
Ряд российских организаций проводят оценку возможности и экономичности использования тепла, выделяющегося в процессе расщепления так называемых высокомодульных силикатов с помощью смеси карбида и нитрида кремния. Получено экспериментальное подтверждение реальности химической реакции перечисленных компонентов с выделением теплоты. Основная цель — создать установку и осуществлять так называемую цепную физико-химическую реакцию.
Расчеты показывают, что 1 кг силиката в процессе реакции выделяет 8,5 млн. ккал тепловой энергии, что равноценно сжиганию 1 тыс. т мазута. Если будет доказана реальность цепной физико-химической реакции, то ее энергия может широко использоваться во всех отраслях народного хозяйства с помощью теплообменного контура обычной конструкции.
В энергетике силикатные энергоагрегаты могут устанавливаться вместо котлов на ТЭС и крупных котельных. Этот новый, экологически чистый вид топлива особенно пригоден для ТЭЦ и котельных, расположенных в районах жилой застройки и пригородных зонах.
Нетрадиционная энергетика, использующая энергию ветра, солнца, малых рек, термальных подземных вод, биомассы и других источников в настоящее время имеет высокие удельные капиталовложения по сравнению с традиционными источниками энергии. Однако с ростом цен на органическое топливо и ограничениями общества, направленном На охрану окружающей среды, эффективность нетрадиционных источников энергии будет, несомненно, возрастать, а создание их является важнейшим направлением энергосбережения.
Хозяйственный механизм использования нетрадиционных источников энергии необходимо строить на комплексном подходе, включающем разнообразные способы стимулирования: экономические, правовые, административные, пропагандистские.
Зарубежная государственная научно-техническая политика в области развития нетрадиционных возобновляемых источников энергии развитых капиталистических стран формировалась на основе выбора и принятия решений в двух основных направлениях: прямое экономическое воздействие и косвенное экономическое регулирование.
В связи с крупномасштабностью и долговременностью НИОКР, фундаментальных исследований и разработок значительную долю финансирования (около 50%) на национальном уровне и на уровне международного сотрудничества взяло на себя государство.
Наряду с реализацией национальных программ большинство развитых капстран активно участвует в осуществлении программ, разработанных различными международными организациями (Международное энергетическое агентство, Общий рынок, Объединение Северных стран). На основе разных форм государственного стимулирования ряд стран — членов ЕЭС, США и Япония выполнили различные программы в области нетрадиционной энергетики, доведя многие технологии до стадии коммерческого и промышленного освоения.
В настоящее время в государственной политике стимулирования развития нетрадиционной энергетики произошли существенные изменения. В формах и методах государственного финансового стимулирования появились новые тенденции: повышение косвенных методов стимулирования; селективный целевой характер помощи; рост ассигнаций на прикладные исследования и нововведения; возрастание роли кредита, использование договорных кредитов банков на льготных условиях; введение налоговых и прочих льгот в разработке экологически чистых технологий и энергосберегающего оборудования, а также налоговых льгот потребителям, использующих нетрадиционные виды энергии; помощь средним и мелким фирмам; кооперирование государства с частным бизнесом, включая контрактные отношения, а также совместные исследования.
В группе нетрадиционных источников выделились в приоритетные направления технологии использования солнечной, ветровой и геотермальной энергии, в некоторых странах — энергии биомассы. В США, например, Минэнерго страны на развитие НВИЭ и повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в 1990 году затратило 34,9 млн. долларов. Федеральное министерство исследований и технологии ФРГ ассигновало в 1991 г. на работы по использованию НВИЭ и энергосбережению 318, а в 1992 году — 279 млн. марок. Увеличивается финансирование на нетрадиционную энергетику в Испании, Италии, Австрии и т.д.
Во всех странах с развитой рыночной экономикой идет поиск новой государственной политики, ориентированной на создание постоянного стимула к новаторству и предпринимательству. Государственные субсидии и льготные займы предоставляются для строительства энергоустановок и внедрения новой технологии. Налоговые льготы используются в целях коммерческого освоения технологий производства возобновляемой энергии.
Так, Конгресс США утвердил следующие налоговые льготы (% от общей стоимости):
установки в жилых домах:
солнечные и геотермальные                         — 20
ветровые                                                             — 5

установки в промышленности и торговле:
солнечные и геотермальные                          — 10
ветровые, биоэнергетические                        — 10
В ряде стран существуют программы финансового стимулирования. Так, в ФРГ в соответствии с федеральной программой строительства энергоэкономичных зданий на территории земли Шлезвиг-Гольштейн рекуперация теплоэнергии поощряется снижением налогов в течение 10 лет. В Берлине за использование НВИЭ погашается до 60%, а на территории земли Сев. Рейн-Весфалия — до 25% стоимости установок с НВИЭ. Налоговая политика совершенствуется путем предоставления скидок на разведку, разработку и освоение НВИЭ. В ряде стран (США, Италия) развитие научных исследований и разработок в области нетрадиционной энергетики стимулируется законодательными и правовыми актами.
В таблице 2.5.2. приведены данные об использовании НВИЭ в различных странах
мира.
Ниже приводятся некоторые интересные проекты и мероприятия в области освоения НВИЭ в различных зарубежных странах.
Министерство энергетики США изучает возможности превращения испытательного ядерного полигона в штате Невада* в центр по использованию солнечной энергии. Территория полигона площадью 1350 кв. миль может служить для размещения нескольких СЭС, принадлежащих частным компаниям.
Самая крупная в Европе электростанция, использующая солнечную энергию, пущена в Швейцарии. На склонах горы Мон Солей (Солнечная) установлены солнечные батареи общей площадью 4500 кв.м. При установленной мощности 500 кВт СЭС, как считают специалисты, будет давать в год 750 тыс. кВт. ч электроэнергии, что полностью обеспечит потребности 200-квартирного жилого дома.
Большое внимание использованию подземной тепловой энергии для отопления зданий, получения горячей воды, а также в лечебных целях уделяется энергетиками ФРГ. В Нойбранденбурге и Варене уже действуют геотермальные станции. Использование геотепла, по прогнозам, позволило бы успешно выполнить решение бундестага снизить к 2005 году выбросы в атмосферу двуокиси углерода по сравнению с теперешним уровнем па 25-30%. Геотермальная станция в Нойбранденбурге добилась в 1992 г. оборота в 3,2 млн. марок. Ее специалисты работают над 10 новыми проектами, в которых участвуют представители Франции, Нидерландов и Испании.
Зарубежные страны, имеющие выход к морю работают над созданием приливных электростанций. Так, испанский инженер Антонио де Альба предложил интересный проект ПЭС, которая располагается на морском дне и имеет мощность 1000 МВт.
Огромное распространение ветроэнергетики в мире обусловлено рядом преимуществ производства электроэнергии этим видом. Ветроэнергетика не вызывает загрязнения воздуха при производстве (в отличии от угля и газа) и не создает радиоактивных отходов (в отличие от ядерной энергии). Себестоимость электроэнергии, выработанной на ветроэлектростанциях, составляет 4-7 центов экю за кВт. ч, в зависимости от местных условий, особенно от скорости ветра. Для сравнения, новые электростанции на угле производят электроэнергию себестоимостью 4,5-6 центов экю, новые АЭС — 4-7, станции на газе — 3-5 центов экю за кВт. ч. И это без учета внешних и социальных затрат и ущерба от глобального потепления, который оценивается от 1 до 2,5 центов экю за кВт. ч.
Ветроэнергетика производит электричество гораздо ближе к потребителю, что снижает ее потери и стоимость строительства линий электропередач. Технология производства ветротурбин экономически эффективна, срок окупаемости затрат в среднем меньше шести месяцев.
На конец 1995 г. в США и в Европе (таблица 2.5.3. ) было установлено примерно по 1700 МВт энергомощностей. В Европе на первое место вышла Германия (632 МВт), оттеснив на второе Данию (539 МВт). На третьем оказалась Великобритания (170,5 МВт), на четвертом — Нидерланды (162 МВт).
Таблица 2.5.2
Использование НВИЭ в различных странах мира

Мир, регионы и крупнейшие страны

Установленная мощность тыс. кВт

Производство электроэнергии млн. кВт. ч

Мир,

9967

42098

в том числе:

 

 

Азия, всего

1295

7817

из них:

 

 

Индия

30

32

Индонезия

30

210

Япония

282

1805

Филиппины

888

5700

Турция

15

70

Вьетнам

50

Европа, всего

2246

5892

ж них:

 

 

Бельгия

4

8

Дания

458

902

Франция

240

Германия

39

Греция

9

6

Исландия

45

230

Ирландия

6

5

Италия

471

3460

Нидерланды

147

147

Португалия

4

9

Россия

1 1

29

Испания

780

Швеция

21

31

Великобритания

50

1026

Америка, всего

6090

25777

ж них:

 

 

Канада

20

33

Сальвадор

395

Мексика

720

5200

Никарагуа

468

США

5175

19685

Африка, всего

75

340

ж них:

 

 

Кения

272

Эфиопия

66

Океания, всего

261

2272

ж них:

 

 

Новая Зеландия

261

2272

 

Таблица 2.5.3
Прогноз развития мировой ветроэнергетики

Страна, регион

Установленная мощность на 1995 год МВт

Прогноз

США

1717

 

Канада, Центральная и Южная Америка

9

 

Бельгия

7

 

Дания

539

1500 МВт к 2005 году

Чехия

3,6

 

Финляндия

4

100 МВт к 2005 году

Франция

4

 

Германия

632,2

1300 МВт к 2000 году

Греция

35,8

250 МВт к 2000 году

Италия

22

600 МВт к 2000 году

Ирландия

8

 

Нидерланды

162

1000 МВт к 2000 году

Норвегия

4

 

Португалия

8,5

 

Испания

72,6

1000 МВт к 2000 году

Швеция

40

 

Великобритания

170,6

800 МВт к 2000 году

Остальная Европа

9

 

Всего по Европе

1724,7

 

Ближний Восток и Африка

 

 

Китай

29,4

1000 МВт к 2000 году

Индия

201

500 МВт к 1998 году

Остальная Азия, Австралия и др.

13,2

2000 МВт к 2000 году

ВСЕГО в мире

3731,8

 

Ветроэнергетикой на государственном уровне занимаются и «богатые» и «бедные» страны. К 2000 г. многие из них ставят задачу резко увеличить ввод мощностей ветротурбин.
Индия стремится занять второе место в мире после США по использованию энергии ветра. По программе, разработанной Министерством Индии, созданы и действуют 120 станций, использующих силу ветра, через два года страна будет иметь на ЮС мощность более 600 МВт.
В Финляндии создан проект ВЭС нового типа, обеспечивающий более высокий КПД при более низких затратах. В новой ЮС сила ветра передается при помощи гидравлического насоса и гидромотора на генератор без традиционной механической трансмиссии, применяемой обычно на ЮС. Новая техника дает значительные преимущества. Во-первых, гидротронные ЮС способны вырабатывать электроэнергию при гораздо слабом ветре, чем обычные ЮС. Во-вторых, определенное количество энергии можно накапливать в гидротронном аккумуляторе. КПД ЮС составляет 33-3- 8% по сравнению с 23% для обычных ЮС. Необходимые затраты при этом примерно наполовину меньше прежних, поскольку все основное оборудование устанавливается на земле, а на обычных ЮС генератор и прочее оснащение размещаются на башне. Новая ЮС работает почти бесшумно. Потребителями таких ЮС мощностью 20 кВт могут быть сельские фермы, небольшие поселки, дачные территории и центры зимних видов спорта, стоимость таких ЮС оценивается в 20 тыс. долларов.

Наиболее распространены в настоящее время ветроагрегаты мощностью 100-120кВт в Германии — 200 кВт, диаметр ветроколеса 25 м, высота башни 30 м, стоимость 480 тыс. марок.
Самая же мощная в мире ветроустановка находится в Канаде, диаметр ветроколеса копрой — 64 м, высота башни — 96 м и мощность 4 МВт.
Потенциальные запасы энергии ветра в мире оцениваются величиной 94,1 1018 Дж, которые при реализации в форме вторичной энергии составляют 31,51018 Дж.
Анализ нынешней ситуации на рынке показывает, что ежегодно устанавливаемая мощность ветротурбин в Европе увеличивалась примерно с 200 МВт в 1994 г. до 450 МВт. Наибольшие успехи достигнуты в Северной Европе — Дании, Германии, Великобритании и Нидерландах, но это не означает, что распространение ветроэнергетики ими и ограничивается. Еще в 1991 г. EWEA (Европейская ветроэнергетическая ассоциация) подсчитала, что развитие ветроэнергетики в Европе будет происходить следующим образом: к 2005 г. установленная мощность достигнет 11500 МВт, к 2010 г. — 25000 МВт, а к 2030 г. — 100000 МВт. Эти цифры вполне реальны. EWEA совместно с Европейской Комиссией приступила к подготовке долгосрочной программы производства электроэнергии от ветротурбин в контексте общей энергетической политики.
Что касается вообще нетрадиционной энергетики в мире, то ее доля к 2000 г. в США будет доведена до 5-7 %, в Германии и Дании до 10 %, в Японии и Австралии — до 10-15 % производства всех энергоресурсов.
В настоящее время, например, мощность геотермальных электростанций США превышает 5 млн. кВт, производство фотобатарей достигает почти 20 тыс.-кВт в год.
Некоторые зарубежные данные по удельной стоимости нетрадиционных источников энергии:

 

Стоимость 1 кВт установленной мощности долл. США

Стоимость 1 кВт.ч выработанной электроэнергии долл. США

Малые ГЭС

1200

0.1

ВЭС 100 кВт

1200

0,5-0.6

250 кВт

1800

 

Солнечные батареи

5-10 тыс.

большой разброс

СЭС башенного типа

10-15 тыс.

 

Нетрадиционная энергетика — динамично развивающаяся, хорошо продуманная технология, потенциал которой непрерывно увеличивается — способна сделать заметный вклад в мировой энергетический рынок. Ключ к реализации этого потенциала — интернационализация внешних затрат, то есть учет того фактора, что вредные выбросы электростанций одной страны могут оказать существенное влияние на экологическую обстановку в других странах. Поэтому в развитии экологически чистых технологий производства электроэнергии заинтересованы все. Казахстан может и должен в кратчайший срок стать полноправным участником этого процесса.

Нетрадиционные источники энергии | Обучонок

В рамках исследовательской работы по географии на тему «Нетрадиционные источники энергии» автором было проведено изучение альтернативных источников электрической энергии и выясняется, который из них целесообразно использовать в ближайшем будущем.

Подробнее о работе:


В учебном исследовательском проекте по географии «Нетрадиционные источники энергии» объясняется, что принято считать альтернативным источником энергии, дается определение солнечной энергетики, ветроэнергетики, геотермальной энергетики. Особое внимание автор проекта уделяет исследованию энергии биомассы и тепла Земли как источника энергии.

Исследовательский проект по географии в 10 классе на тему «Нетрадиционные источники энергии» описывает особенности и принцип работы приливных электростанций, исследует историю зарождения и этапы развития данного направления на территории России. Также в рамках проекта был проведен опрос учащихся лицея на предмет их осведомленности об альтернативных источниках энергии и выясняется их отношение к этому.

Оглавление

Введение
1. Что такое альтернативные источники энергии.
2. Солнечная энергетика.
3. Ветроэнергетика.
4. Геотермальная энергетика. Тепло Земли как источник энергии.
5. Энергия биомассы.
6. Приливные электростанции.
7. Вывод.
8. Практическая часть.
8.1. Опрос учащихся на тему «Альтернативные источники энергии».
8.2. Опытно экспериментальная деятельность.
Заключение
Список источников информации
Приложение

Введение


Главным фактором роста энергопроизводства является рост численности населения и прогресс качества жизни общества, который тесно связан с потреблением энергии на душу населения. Сейчас на каждого жителя Земли приходится 2 кВт, а признанная норма качества – 10 кВт (в развитых странах). Если все население Земли рано или поздно должно иметь душевое потребление 10 кВт, то с учетом теплового барьера численность населения не должна превышать 10 млрд человек.

Таким образом, развитие энергетики на невозобновляемых ресурсах ставит жесткий предел численности населения планеты. Однако уже через 75 лет население Земли может достигнуть 20 млрд человек. Отсюда видно: уже сейчас надо думать о сокращении темпов прироста населения примерно вдвое, к чему цивилизация совсем не готова. Очевиден надвигающийся энергодемографический кризис.

Это еще один веский аргумент в пользу развития нетрадиционной энергетики. Для того, чтобы человечество существовало и стремительно развивалось, необходимо постоянно улучшать способы получения энергии. Поиск новых источников энергии и развитие альтернативных способов получения энергии – это основная приоритетная задача человечества в новом тысячелетии.

Многие специалисты энергетики считают, что единственный способ преодоления кризиса – это масштабное использование возобновляемых источников энергии: солнечной, ветровой, океанической, или как их еще называют нетрадиционных. Правда, ветряные и водяные мельницы известны с незапамятных времен, и в этом смысле они – самые, что ни есть традиционные. В наши дни поворот к использованию энергии ветра, солнца, воды происходит на новом более высоком уровне развития науки и техники.

Энергетика – основа любых процессов во всех отраслях народного хозяйства, главное условие создания материальных благ и повышения уровня жизни людей. Энергетика сегодня является важнейшей движущей силой мирового экономического прогресса, и от ее состояния напрямую зависит благополучие миллиардов жителей планеты. Как сказано выше неуклонный рост численности людей приводит к увеличению потребления энергии.

И, если не развивать альтернативную энергетику, то это может привести к энергетическому кризису, так как с каждым днем больше истощаются запасы природных ресурсов (уголь, газ, нефть), необходимых для работы традиционной энергетики. В результате деятельности традиционной энергетики происходит отрицательное воздействие на атмосферу, литосферу и гидросферу, что увеличивает вероятность возникновения катастрофы.

Актуальность проблемы:актуальность темы обусловлена тем, что современные наиболее используемые источники электроэнергии это гидро-тепло- и атомные электростанции, но они не экологичны. Альтернативная энергетика, построенная на использовании возобновляемых источников энергии, может решить проблему экологии и исчерпаемости топливных ресурсов.

Цель: изучение альтернативных, нетрадиционных источников электрической энергии и выяснение который из них целесообразно использовать в ближайшем будущем.

Задачи:

  1. изучить научную литературу по данной теме;
  2. выяснить, что такое альтернативные источники энергии;
  3. исследовать различные альтернативные источники энергии;
  4. рассказать об истории развития источников энергии;
  5. изучить принципы получения и применения энергии;
  6. выявить преимущества и недостатки каждого способа;
  7. сделать вывод о том, какие виды наиболее выгодны и приемлемы для человека;
  8. предложить необычные способы получения энергии.
  9. провести опыты по теме.

Объект исследования: альтернативные источники энергии.

Предмет исследования: актуальность альтернативной энергетики.

Методы исследования: изучение, анализ, систематизация, тестирование.

Гипотеза: Возможно, что альтернативные источники энергии действительно являются наиболее выгодной заменой традиционным источником.

Перейти к разделу: 2. Что такое альтернативные источники энергии?

Нетрадиционные И Традиционные Источники Энергии

Сегодня разберем, какие источники энергии можно отнести к традиционным, а какие к нетрадиционным. Проведем, так сказать небольшой ликбез. Разложим по полочкам то, что знают все, но иногда про это забывают. А зря! Итак начнет с традиционных источников энергии. Что это, откуда они появились и прочие интересные факты прямо сейчас. Как говорится, не переключайтесь.

Традиционные источники энергии

К ним можно отнести все то, что мы традиционно используем в быту сейчас. Это природный газ, уголь, нефть, энергия движения воды (которая используется в гидроэлектростанциях), биотопливо (в частности дрова). Кто-то спросит- … а как же электричество, бензин, мазут,…?..

Ответ прост- электричество как раз и получают, используя выше обозначенные источники энергии. Например, сжигая газ (или мазут или уголь), превращают воду в пар, пар вращает гигантские турбины, а генератор тока, который является частью этой турбины и вырабатывает электричество.

Всем известно, что традиционные источники энергии – это все то, что образовано в результате воздействия солнечной энергии на поверхность Земли в течение продолжительного времени. Как известно, энергия не берется из не откуда и не девается в никуда. Так и энергия солнца, падавшая на Землю миллионы лет, способствовала росту на ней растений, животных, которые умирая, перегнивая и стали той самой нефтью и газом.

Говорят, что современное человечество за один год своего существования сжигает традиционного топлива столько, сколько его было образовано в течение одного миллиона лет жизни Земли. Вот такие темпы! За один год в трубы вылетает то, что творилось один миллион лет. Страшно!

Вот так! А мы с вами сидим в своих уютных гнездышках, смотрим на вазы для цветов, в телевизор, ходим и ездим на работу на собственных машинах и не подозреваем что скрывается за нашим благополучием и чего оно нам стоит.

Нетрадиционные источники энергии

К таковым я отнесу, прежде всего, опять таки, биотопливо в виде древесных пеллет (или топливных гранул, или pellets- у этого топлива много названий), биотопливо в виде биоэтанола (биоэтанол изготавливается на основе растительного сырья, такого, например, как рапс). Идем далее. К нетрадиционным источникам энергии можно и нужно отнести энергию ветра, энергию солнца, энергию приливов и отливов, энергию Земли,…

Да-да,  тут не нужно удивляться. Наша земля это гигантский аккумулятор солнечного тепла, а так же тепловой энергии, которая находится внутри нее много миллионов лет и была образована в процессе появления нашей планеты после ее гигантского сдавливания, спрессовывания (если, конечно, можно так выразиться).

Что происходит с телом, когда его сжимают – оно нагревается. Тоже самое произошло и с Землей во времена ее образования. Гигантская тепловая энергия, выделившаяся в результате сдавливания Земли, находится глубоко внутри ее и периодически вырывается наружу в виде вулканической активности на отдельных ее континентах.

традиционных и нетрадиционных источников энергии | Малый бизнес

В частности, малый бизнес может пострадать от повышения цен на энергию. Увеличение этих затрат может стимулировать рост цен на транспортировку продуктов и повлиять на другие расходы, связанные с управлением компанией. Американские предприятия обычно полагаются на традиционные источники энергии, такие как нефть, уголь и природный газ. Движение происходит на фронтах альтернативной энергии в таких областях, как солнечная, ветровая, водная и геотермальная энергия.На горизонте также ряд экспериментальных и нетрадиционных источников энергии, в том числе разработка биотоплива и электротоплива.

Ископаемое топливо

Обычные источники энергии поступают в основном из ископаемого топлива. Это органические соединения, созданные останками растений и животных, чья органическая «биомасса» со временем создает вещества, известные нам как уголь, природный газ и нефть. Управление энергетической информации США указывает, что по состоянию на 2012 год на ископаемое топливо приходилось 84 процента U.S. потребление энергии. Эти виды топлива используются в производстве и на транспорте, а также поддерживают электрические и энергетические системы домов и предприятий.

Нефть, пожалуй, один из наиболее распространенных и традиционных источников энергии из ископаемого топлива. Он поддерживает работу транспортных систем страны — за счет производства бензина, дизельного и авиационного топлива — а рентабельность этих видов топлива является критически важным элементом операций малого бизнеса. Уголь — это биотопливо, которое служит эффективным источником тепловой энергии и используется в производстве электроэнергии и в качестве топлива для электростанций.Популярность природного газа как традиционного источника энергии растет из-за огромных подземных запасов в США

Возобновляемая энергия

Солнце, ветер и вода считаются полутрадиционными, возобновляемыми, экологически чистыми источниками энергии, поскольку они постоянно пополняются. Хотя концепция использования возобновляемых источников энергии стала общепринятой, ее полная реализация все еще происходит, в первую очередь из-за соображений стоимости. Хотя возобновляемая энергия поступает из «бесплатных» источников, для превращения этих ресурсов в энергию по-прежнему требуется много рабочей силы и оборудования.Гидроэнергетика вырабатывает электричество с помощью воды, наиболее распространенного возобновляемого источника энергии в США.

Солнечная энергия использует энергию солнца для производства электроэнергии и отопления. Энергия ветра производится с помощью высокотехнологичных турбин, а энергия распределяется по электрической сети. Многие малые предприятия находят ценность в создании собственных источников энергии за счет использования солнечных панелей и ветряных турбин на своей собственности. Эти методы снижают затраты на электроэнергию, и предприятия могут также получать прибыль, продавая неиспользованную энергию энергетическим компаниям своего региона.

Биомасса

Биомасса — еще один полутрадиционный источник энергии, потому что он находится в процессе становления основным направлением. Энергия биомассы поступает из растительного материала. Биомасса также служит системой управления отходами. Многие малые сельскохозяйственные предприятия и фермерские хозяйства могут сэкономить на энергозатратах за счет преобразования побочных продуктов своей деятельности в биотопливо. Энергия биомассы может использоваться для отопления и производства электроэнергии, и она становится все более доступной в виде жидкого биотоплива для двигателей.Биомасса имеет дополнительное преимущество в снижении некоторых форм загрязнения.

Электротопливо и инженерные виды топлива

Электротопливо — это инновационные нетрадиционные возобновляемые жидкости, в которых используются микроорганизмы для создания химической или электрической энергии, необходимой для преобразования диоксида углерода в жидкое топливо. С 2012 года ученые Колумбийского университета ищут естественные способы создания топлива, похожего на бензин. Исследователи из Объединенного института биоэнергетики при Управлении науки также разрабатывают возобновляемую альтернативу дизельному топливу, используя процесс метаболической инженерии.В отличие от биодизеля, получаемого из растительного масла, топливо, полученное путем метаболической инженерии, производится из химического соединения бисаболана. Исследователи JBEI используют вечнозеленое дерево, дрожжи, микробы и бактерии кишечной палочки для производства этого соединения. Эта технология имеет потенциал для трудоустройства новых биотехнологических компаний и мелких предпринимателей.

Ссылки

Биография писателя

Лиза МакКуэрри занимается бизнес-писательством с 1987 года. В 1994 году она открыла фирму, предлагающую полный спектр услуг в области маркетинга и коммуникаций.Работа МакКуэрри отмечена наградами Управления малого бизнеса США, Международной ассоциации деловых коммуникаторов и Associated Press. Она также является автором нескольких научно-популярных публикаций, а в 2012 году издательство Glass Page Books опубликовало свой первый роман для взрослых.

Обычные и нетрадиционные ресурсы — Энергетическое образование

Обычные ресурсы и Нетрадиционные ресурсы — это два очень разных, отдельных набора ресурсов, которые потенциально могут быть извлечены.Оба относятся к некоторому количеству ископаемого топлива, которое могло бы внести вклад в запасы, если бы их можно было добыть экономически. Различие между ресурсом и запасом исследуется с помощью диаграммы, известной как ящик Маккелви. Разница между обычным и нетрадиционным топливом относительно проста и в основном связана с легкостью, с которой можно добыть топливо.

Обычные нефть или газ поступают из пластов, которые являются «нормальными» или из которых легко добывать продукт.Извлечение ископаемого топлива из этих геологических формаций может осуществляться стандартными методами, которые можно использовать для экономичного удаления топлива из месторождения. Обычные ресурсы, как правило, проще и дешевле производить просто потому, что они не требуют специальных технологий и могут использовать общие методы. [1] Из-за этой простоты и относительной дешевизны традиционные нефть и газ, как правило, являются одними из первых объектов промышленной деятельности.

  • Нетрадиционные ресурсы нефти
  • Рисунок 1.Пропитанный битумом песчаник. [2]

В отличие от этого, нетрадиционных ресурсов нефти или газа добыть намного сложнее. Некоторые из этих ресурсов задерживаются в коллекторах с плохой проницаемостью и пористостью, что означает, что нефть или природный газ чрезвычайно трудно или невозможно протекать через поры в стандартную скважину. [4] Чтобы иметь возможность производить добычу из этих сложных резервуаров, используются специальные методы и инструменты.Например, добыча сланцевой нефти, плотного газа и сланцевого газа должна включать в себя этап гидроразрыва пласта, чтобы создать трещины для прохождения нефти или газа. В нефтеносных песках месторождений на месте необходимо использовать гравитационный дренаж с помощью пара, чтобы можно было извлекать толстый битум из подземных отложений. Все эти методы более дорогостоящие, чем методы, используемые для добычи ископаемого топлива из традиционного резервуара, но такая стимуляция позволяет добывать нефть и газ из ресурсов, добыча которых ранее была экономически невыгодной.Эти ресурсы становятся резервами, когда их можно использовать экономно.

Нетрадиционный ресурсный потенциал

Нетрадиционные ресурсы используются все больше и больше, поскольку десятилетия добычи нефти и природного газа привели к широкому использованию традиционных ресурсов. В связи с этим постоянно внедряются новые технологии, позволяющие более экономично добывать нетрадиционные нефть и газ, которые ранее было невозможно получить. Разработка этих нетрадиционных ресурсов имеет значительный экономический потенциал, поскольку, по оценкам, большая часть ресурсов нефти и газа находится в нетрадиционных месторождениях. [5] Согласно оценкам, запасы нефти в Канаде составляют 174 миллиарда баррелей нефти, из которых 169 миллиардов находятся в нефтеносных песках — типе нетрадиционных ресурсов. [1] Точно так же в нетрадиционных месторождениях гораздо больше природного газа, чем в традиционных.

Список литературы

  1. 1.0 1.1 PSAC. (5 июня 2015 г.). Обычные и нетрадиционные ресурсы [Онлайн]. Доступно: http://www.oilandgasinfo.ca/wp-content/uploads/Nov_2013_conv_vs_unconv.pdf
  2. ↑ Wikimedia Commons. (3 июня 2015 г.). Гудрон песчаник [Онлайн]. Доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/95/Tar_Sandstone_California.jpg
  3. ↑ Wikimedia Commons. (3 июня 2015 г.). Горючий сланец [Онлайн]. Доступно: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Messel_oil_shale_sideritic_laminae.jpg#/media/File:Messel_oil_shale_sideritic_laminae.jpg
  4. ↑ Дж. Бойл, Б. Эверетт, С. Пик, Дж. Рэмидж. (5 июня 2015 г.). Энергетические системы и устойчивость: сила для устойчивого будущего , 2-е изд.Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета, 2012 г.
  5. ↑ Alberta Energy Regulator. (5 июня 2015 г.). Что такое нетрадиционные нефть и газ? [онлайн]. Доступно: https://www.aer.ca/about-aer/spotlight-on/unconventional-regulatory-framework/what-is-unconventional-oil-and-gas
Информационный бюллетень по нетрадиционным ископаемым видам топлива

| Центр устойчивых систем

Образцы использования

В глобальном масштабе ископаемое топливо обеспечивает 81% первичной энергии. 1 В 2019 году 80% U.S. потребление первичной энергии происходило из ископаемого топлива. 2 Обычные и нетрадиционные ископаемые виды топлива различаются по геологическому расположению и доступности; обычные виды топлива часто находятся в дискретных, легко доступных резервуарах, в то время как нетрадиционные виды топлива находятся в поровых пространствах обширной геологической формации, что требует передовых методов добычи. 3 Если учесть нетрадиционные ресурсы нефти (горючие сланцы, нефтеносные пески, сверхтяжелую нефть и природный битум), то мировые запасы нефти в четыре раза увеличивают текущие традиционные запасы. 4 Цена на сырую нефть достигла пика в 2008 году и составила 145,31 доллара за баррель, что сделало нетрадиционные ископаемые виды топлива более конкурентоспособными по стоимости. 5 Однако в 2020 году цена на сырую нефть временно упала ниже нуля. 5 Частично из-за стабильно низких цен на нефть с 2015 года более 200 производителей нефти и газа объявили о банкротстве. 6 Закон об энергетической политике 2005 года включает положения, способствующие развитию нефтеносных песков, сланца и нетрадиционного природного газа в США. 7

ПРОЕКТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО ЖИДКОГО ТОПЛИВА В МИРЕ
8

Основные нетрадиционные источники

Нетрадиционный природный газ

  • Нетрадиционный природный газ (УГ) поступает в основном из трех источников: сланцевый газ, обнаруженный в сланцевых пластах с низкой проницаемостью; плотный газ, обнаруженный в пластах из песчаника и карбоната с низкой проницаемостью; и метан угольных пластов (МУП), обнаруженный в угольных пластах. 9
  • Хотя несколько стран начали производство УГ, многие мировые ресурсы еще предстоит оценить. Согласно текущим оценкам, Китай обладает крупнейшими технически извлекаемыми ресурсами сланцевого газа (1115 триллионов кубических футов), за ним следуют Аргентина (802 триллиона кубических футов) и Алжир (707 триллионов кубических футов). 10 Мировые ресурсы плотного газа оцениваются в 2 684 триллиона кубических футов, крупнейшие из которых находятся в Азиатско-Тихоокеанском регионе и Латинской Америке. 9 Ресурсы МУП оцениваются в 1 660 трлн фут3, из которых более 75% приходится на Восточную Европу / Евразию и Азиатско-Тихоокеанский регион. 9
  • Извлекаемые ресурсы США оцениваются в 1611 триллионов кубических футов сланцевого и плотного газа и 105 триллионов кубических футов в угольных пластах. 11
  • УГ, особенно сланцевый и плотный газ, чаще всего добывается посредством гидроразрыва пласта или «гидроразрыва пласта». Смесь жидкости (обычно воды) и песка закачивается под землю под экстремальным давлением, чтобы создать трещины в геологической формации, позволяя газу вытекать. Когда давление сбрасывается, часть жидкости возвращается в виде «обратного потока», а песок остается в качестве «проппанта», сохраняя трещины открытыми. 9
  • На долю ПГ приходилось 87% от общей добычи природного газа в США в 2019 году, и ожидается, что к 2050 году на его долю будет приходиться 92% добычи. 12
ГРП горизонтальной скважины
9

Тугое масло

  • Плотная нефть или сланцевое масло содержится в непроницаемых породах, таких как сланец или известняк, и добывается путем гидроразрыва пласта и часто добывается одновременно с природным газом. 13
  • За последнее десятилетие добыча плотной нефти значительно выросла.В 2019 году 63% (7,7 миллиона баррелей в день) добычи сырой нефти в США приходилось на плотную нефть. 14 Среди штатов, ведущих добычу трудноизвлекаемой нефти, находятся Техас, Северная Дакота, Нью-Мексико, Колорадо и Оклахома. 15
  • По оценкам, в США имеется 174 баррелей технически извлекаемой трудноизвлекаемой нефти. 11
  • Обнаружены отрицательные последствия для здоровья новорожденных от внутриутробного воздействия на участки гидроразрыва пласта. 18
Годовой U.S. Добыча сырой нефти 16,17

Нефтяные пески

  • Нефтяные пески, то есть «битуминозные пески» или «природный битум», представляют собой комбинацию песка (83%), битума (10%), воды (4%) и глины (3%). Битум представляет собой полутвердую смолистую смесь углеводородов. 19
  • Известные месторождения нефтеносных песков существуют в 23 странах мира. На долю Канады приходится 73% мировых запасов нефтеносных песков, примерно 2,4 триллиона баррелей (баррелей) нефти. 20 В США 1.6% мировых ресурсов нефтеносных песков; однако в 2019 году 56% импорта сырой нефти США приходилось на Канаду, а 64% добычи в Канаде приходится на нефтеносные пески. 20,21,22
  • Месторождения на глубине менее 250 футов разрабатываются и обрабатываются для отделения битума. 23 Более глубокие месторождения используют методы in situ (подземные), включая закачку пара или растворителя для разжижения битума, чтобы его можно было извлечь из земли. Битум должен быть улучшен до синтетической сырой нефти (SCO) перед переработкой в ​​нефтепродукты. 19
  • Две тонны нефтеносных песков производят один баррель ШОС. 19
Ресурсы нефтеносных песков, 3 ведущие страны
20

НЕФТЬ Сланец

  • Горючий сланец — это осадочная порода с отложениями органических соединений, называемых керогеном, которые не претерпели достаточного геологического давления, тепла и времени, чтобы превратиться в обычную нефть. Горючий сланец можно нагревать для получения жидкостей, подобных нефти. 24
  • Месторождения горючего сланца существуют в 33 странах мира. 4 США обладают крупнейшими запасами горючего сланца в мире, примерно 6 триллионов баррелей нефти, однако сланец далек от коммерческой разработки. 4,25

Воздействие жизненного цикла

Парниковые газы

  • На сжигание ископаемого топлива приходилось 75% выбросов парниковых газов (ПГ) в США в 2018 году. 26
  • Эквивалентные количества парниковых газов выбрасываются при использовании традиционных и нетрадиционных видов топлива.Выбросы в течение жизненного цикла нетрадиционной нефти в среднем выше, чем у обычной нефти, хотя некоторые исследования показывают, что они аналогичны. 27 Исследования показали, что выбросы в течение жизненного цикла нефтеносных песков на 17% выше, чем у средней очищенной нефти в США, а выбросы сланца на 21% — 47% выше, чем у обычной нефти. 28,29 Исследования выбросов в течение жизненного цикла для ПГ дали оценки от 6% ниже до 43% по сравнению с обычными источниками природного газа. 30,31
  • В целом, природный газ производит меньше выбросов парниковых газов при сжигании, чем другие ископаемые виды топлива. 32 Природный газ, однако, в основном представляет собой метан (Ch5), и утечка Ch5 может значительно снизить любые преимущества выбросов природного газа по сравнению с другими ископаемыми видами топлива. 30 Утечка Ch5 из цепочки поставок нефти и природного газа в США оценивается в 13 миллионов метрических тонн (MMT) в год, что эквивалентно 2,3% годовой валовой добычи природного газа в США и почти 42% антропогенных выбросов Ch5 в США. При потенциале глобального потепления 28 эта утечка эквивалентна 364 млн т CO2, или 5.5% от общих выбросов парниковых газов в США в 2018 году. 26,33,34

Вода

  • Для производства одного барреля нефти из горючего сланца используется от 1 до 12 баррелей воды для добычи на месте и от 2 до 4 баррелей воды для добычи полезных ископаемых; на один баррель нефти из нефтеносных песков требуется от 0,4 до 3,1 баррелей воды. 35,36 Для добычи одного барреля нефти в Саудовской Аравии требуется 1,4 барреля воды. 37
  • Для бурения и гидроразрыва горизонтальной газовой скважины может потребоваться от 2 до 4 миллионов галлонов воды. 38 Одно исследование показало, что при добыче сланцевого газа требуется в четыре раза больше воды, чем при производстве обычного природного газа. 32
  • Производство угольного метана требует добычи подземных вод; Бассейны МУП США забирают от 32 до 15 миллиардов галлонов воды из водоносных горизонтов в год. 39
  • Сточные воды, пластовая вода и обратная вода при добыче нефти и газа могут содержать избыточные соли, высокие уровни микроэлементов и встречающиеся в природе радиоактивные материалы. 40 Подземные воды могут быть загрязнены в результате наземных и подземных работ, включая строительство, бурение, разливы химикатов, утечки и сброс сточных вод. 41

Воздействие на землю и отходы

  • Более 75% горючего сланца в США находится на федеральных землях, из которых 678 700 акров предназначены для разработки. 42,43 Для предприятия по добыче нефтеносных песков мощностью 20 000 баррелей в день требуется 2 950 акров земли, и на нем образуется 52 000 тонн песчаных отходов в день; для завода по производству горючего сланца с производительностью 25 000–30 000 баррелей в день требуется 300–1200 акров, а количество отходов составляет от 17 до 23 миллионов тонн в год.Сланцевый завод часто остается активным в течение нескольких лет. 44
    • Для одной газовой скважины требуется от одного до двух гектаров земли, помимо дорожных сетей. 45 Буровой раствор или «раствор» используется для охлаждения бурового долота, регулирования давления и удаления фрагментов породы. 9 Одна скважина может потребовать сотни тонн бурового раствора и произвести от 110 до 550 тонн выбуренной породы. 9
    • Сейсмическая активность от небольшой до умеренной ( 46 Фрекинг был связан с микроземлетрясениями ( 47
    • Влияние токсичности для человека (HTI) электроэнергии, произведенной из сланцевого газа, оценивается на 1-2 порядка меньше, чем из угля. Твердые частицы являются доминирующим фактором для обеих систем. 48
СТОИМОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА, ОБЫЧНЫЕ И НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ ТОПЛИВА
19

Решения и устойчивые альтернативы

  • Химические вещества, используемые в жидкости для гидроразрыва пласта, часто считаются собственностью. 45 Требование к компаниям раскрыть эти химические вещества приведет к лучшему пониманию риска для здоровья населения от их использования. 38 28 штатов США требовали раскрытия информации по состоянию на 2016 год. 49
  • Тщательное размещение и мониторинг нагнетательных скважин могут снизить вероятность сейсмических событий. 9
  • Потребление воды при добыче нефти и газа можно значительно снизить за счет повышения эффективности и повторного использования сточных вод.
  • Поддерживать политику, повышающую энергоэффективность и использование возобновляемых источников энергии. Хотя природный газ считается более предпочтительным по сравнению с другими ископаемыми видами топлива, поскольку он дешевле и горит более чисто, в конечном итоге он остается невозобновляемым топливом и источником выбросов парниковых газов.

Нетрадиционные энергетические ресурсы


Программы исследования нетрадиционного газа Министерства энергетики США на 1976-1995 годы

Начиная примерно с 1976 года, новаторские исследования под руководством Министерства энергетики послужили катализатором для нескольких инновационных отраслевых «первых», которые позже стали коммерческими технологиями, а также привели к сбору, анализу и широкому распространению огромного количества данных по теме, которая в то время вызвали небольшой интерес: нетрадиционные источники природного газа.В то время менее 7 процентов природного газа, добываемого из газовых скважин, поступало из нетрадиционных источников. Сегодня более 40 процентов природного газа, добываемого из газовых скважин в Соединенных Штатах — 7,5 триллиона кубических футов (триллионов кубических футов) в год — поступает из нетрадиционных источников: трещиноватых газовых сланцев, плотных газовых песков и угольных пластов.

Рост добычи нетрадиционного газа за последние тридцать лет был обусловлен несколькими факторами, но быстрый рост новых технологий поиска и добычи нетрадиционного газа сыграл важную роль.Налоговые льготы, начавшиеся в 1980 году, и более высокие цены на природный газ, вызванные быстро растущим спросом, сыграли определенную роль в поддержке экономики, но инструментов для использования этих ресурсов, когда экономика начала обретать смысл, не было бы или не было бы. адаптировались так же быстро, если бы фундамент не был заложен исследованиями, проведенными в рамках программ Министерства энергетики США по исследованию нетрадиционных газов (UGR).

Например, первое использование азотной пены для эффективного стимулирования добычи газа из сланцевых скважин, открытие того, как природный газ хранится в угольных пластах и ​​трещиноватых сланцах, признание важности взаимосвязанных природных трещин в добыче газа из таких коллекторов, первое использование направленного бурения в сланцевых коллекторах для повышения продуктивности за счет пересечения трещин, создание передовых инструментов и методов для измерения свойств нетрадиционных пород-коллекторов и ранняя разработка методов микросейсмического мониторинга для картирования гидравлически созданных трещин ; это лишь некоторые из достижений, инициированных исследованиями, финансируемыми Министерством энергетики США.Окупаемость этих ранних инвестиций отражается в коммерческих технологиях, которые делают возможным текущее расширение добычи нетрадиционного газа.

Сегодня, например, картирование микросейсмических трещин играет ключевую роль в оптимизации способов гидравлического воздействия на газовые скважины на месторождении Barnett Shale Play в Северо-Центральном Техасе. Доказано, что месторождение содержит не менее 2,1 трлн куб. Футов природного газа, и некоторые отраслевые эксперты считают, что это крупнейшее наземное месторождение природного газа в Соединенных Штатах.Но первое систематическое применение микросейсмического картирования трещин было проектом, финансируемым Министерством энергетики США и осуществленным Лос-Аламосской национальной лабораторией в 1970-х годах. Последующие исследования, проведенные на площадке Multiwell Experiment (MWX) Министерства энергетики США в Колорадо в течение 1980-х годов, помогли усовершенствовать этот процесс. Несмотря на то, что потребовалось два десятилетия, чтобы сделать эту технологию применимой для нормальной нефтегазовой деятельности, долгосрочная поддержка Министерства энергетики сыграла решающую роль в разработке коммерческих инструментов для микросейсмического мониторинга процедур гидроразрыва пласта.

Кроме того, многие скважины на участке Барнетт пробурены горизонтально для пересечения трещин и увеличения дебита газа. Совместные усилия Министерства энергетики и промышленности в 1970-х годах привели к появлению первых наклонно пробуренных скважин, предназначенных для пересечения трещин в девонских сланцевых пластах Аппалачского бассейна. Эти демонстрации с разделением затрат и извлеченные из них уроки подготовили почву для технологических достижений, ведущих к тому, что сегодня является широко применяемой практикой в ​​трещиноватых сланцевых месторождениях, таких как Барнетт и другие коллекторы.

Наибольшая часть нетрадиционного газа, добываемого сегодня, поступает из пластов песчаника с низкой проницаемостью (плотных) в Скалистых горах. На месторождении Рулисон в южной части бассейна Пайсенс в штате Колорадо тщательно выбранные местоположения скважин и технически совершенные конструкции заканчивания скважин резко увеличивают объемы газа, которые могут быть извлечены из этих плотных песков. Однако база знаний и фундаментальная наука, лежащие в основе этих передовых методов, уходят корнями в работу, проведенную Министерством энергетики на его площадке MWX на месторождении Рулисон в течение 1980-х годов.Это исследование предоставило ключевые идеи, которые убедили в том, что новые отраслевые технологии могут быть экономичными. Многие из тех же уроков теперь применяются и в плотных песчаных резервуарах Вайоминга.

Оценка выгод от программ исследования нетрадиционного газа Министерства энергетики была подготовлена ​​и отражена в отчете Национального исследовательского совета под названием «Энергетические исследования в Министерстве энергетики: стоит ли оно того? Исследования энергоэффективности и ископаемых источников энергии с 1978 по 2000 годы», опубликованном в 2001 году. Совет сообщил о выгодах в виде нескольких миллиардов долларов дополнительных налоговых поступлений на уровне штата и федерального бюджета, триллионов кубических футов дополнительных поставок газа и миллиардов сбережений потребителей из-за снижения цен на природный газ, сопровождавшего увеличение поставок.

Обычные источники энергии по сравнению с нетрадиционными источниками энергии

Энергия может быть определена как способность или способность выполнять работу. Он играет важную роль в нашей повседневной жизни, поскольку требуется во всех сферах, таких как промышленность, транспорт, связь, спорт, оборона, домашнее хозяйство, сельское хозяйство и т. Д. Есть много источников энергии для получения энергии. Эти энергоресурсы можно разделить на обычные и нетрадиционные источники энергии.Посмотрим, чем они отличаются друг от друга!

Традиционные источники энергии:

Традиционные источники энергии — это природные энергоресурсы, которые присутствуют в ограниченном количестве и используются в течение длительного времени. Их называют невозобновляемыми источниками, поскольку после их истощения они не могут генерироваться со скоростью, которая может поддерживать уровень его потребления. Они образуются из разлагающегося вещества в течение сотен миллионов лет.

Эти ресурсы в значительной степени истощены из-за их непрерывной эксплуатации.Считается, что запасы нефти в нашей стране будут исчерпаны в течение нескольких десятилетий, а запасов угля хватит еще на сотню лет. Некоторые общие примеры традиционных источников энергии включают уголь, нефть, природный газ и электричество.

Нетрадиционные источники энергии:

Нетрадиционные источники энергии — это источники энергии, которые постоянно пополняются естественными процессами. Их нельзя легко исчерпать, их можно генерировать постоянно, поэтому их можно использовать снова и снова, например.г. солнечная энергия, энергия ветра, энергия приливов, энергия биомассы и геотермальная энергия и т. д. Энергия, полученная из нетрадиционных источников, известна как нетрадиционная энергия. Эти источники не загрязняют окружающую среду и не требуют больших затрат. Их называют возобновляемыми ресурсами, поскольку они могут быть восполнены естественными процессами со скоростью, равной или большей, чем скорость, с которой они потребляются.

Основываясь на приведенной выше информации, можно выделить следующие ключевые различия между традиционными и нетрадиционными источниками энергии:
Обычные источники энергии Нетрадиционные источники энергии
Эти источники энергии немногочисленны, присутствуют в ограниченном количестве, например.г. уголь, нефть, природный газ. Эти источники энергии многочисленны в природе, например, солнечная энергия, энергия ветра, энергия приливов, биогаз из биомассы и т. д.
Используются давно. Последние несколько лет они все еще находятся в стадии разработки.
Они не пополняются постоянно. Они формируются более миллиона лет назад. Они постоянно пополняются естественными процессами.
Их называют невозобновляемыми источниками энергии. Их называют возобновляемыми источниками энергии.
Они могут быть полностью исчерпаны из-за чрезмерного потребления, за исключением энергии hydel. Они не могут быть исчерпаны полностью.
Они загрязняют окружающую среду, выделяя вредные газы, а также способствуют глобальному потеплению. Экологически чистые, не загрязняют окружающую среду.
Они обычно используются в промышленных и коммерческих целях. Они обычно используются в бытовых целях.
Использование и поддержание этих источников энергии связано с большими затратами. Использование этих источников обходится дешевле.
Они используются широко и чаще, чем нетрадиционные источники. Они не используются так широко, как обычные источники.

Нетрадиционное топливо — обзор

1.1 Введение

Виды топлива для бытового и промышленного использования меняются с течением времени и продолжают изменяться с тех пор, как китовый жир сначала использовался в качестве осветительного масла, а затем керосин в качестве источника света. С того времени, когда в 1856 году возникла современная нефтяная промышленность, нефть и уголь стали доминирующими источниками топлива, и теперь к ним добавляются природный газ, сланцевый газ, нефть из сланца, битум битуминозного песка и горючий сланец (из которого сланец нефть производится путем термического разложения керогена) в сланце — это так называемые традиционные источники топлива , которые будут доминирующими источниками топлива в течение следующих нескольких десятилетий (Speight and Ozum, 2002; Hsu and Robinson, 2006 ; Гэри и др., 2007; Speight, 2007, 2008, 2009; Бауэр, 2009; Wihbey, 2009; Крейн и др., 2010; Левант, 2010; Speight, 2011a, b, c, 2012, 2013a, b, c, 2014a, b). Все эти источники являются источниками ископаемого топлива, невозобновляемыми и не могут быть заменены без использования концепции геологического времени, и, следовательно, устойчивость существующих источников топлива является предметом обсуждения (Crane et al., 2010; Zatzman, 2012).

Чтобы прояснить и избежать путаницы относительно недавней терминологии, термин нефть из сланца — это нефть нефтяного типа, чем может быть извлечена в ее естественном состоянии из сланцевых пластов, тогда как сланцевое масло является нефтью-заменителем не существует в естественном состоянии в сланце и получается термическим разложением органического материала (керогена) в горючем сланце.Сланцевую нефть добывают как из добытого, так и из недобываемого (in situ) сланца (Speight and Ozum, 2002; Hsu and Robinson, 2006; Gary et al., 2007; Speight, 2013a, 2014a).

Нетрадиционные источники энергии (также называемые альтернативными источниками энергии ) — это любые источники или вещества, которые могут быть использованы для производства топлива, кроме обычного топлива. Это источники, которые постоянно пополняются естественными процессами, включая биомассу, гидроэнергетику, ядерную энергию, солнечную энергию и приливную энергию.Примеры нетрадиционных видов топлива включают биодизель, биоспирты (метанол, этанол, бутанол, получаемые из биологических источников), водород и топливо из других нетрадиционных (неископаемых) источников (Speight, 2011a, b).

Кроме того, биотопливо представляет собой твердое, жидкое или газообразное топливо, состоящее из биомассы или полученное из нее. Биомасса также может использоваться непосредственно для отопления или выработки энергии — это известно как топливо из биомассы . Биотопливо можно производить из любого источника углерода, который можно быстро восполнить, например, из растений.Для производства биотоплива используется множество различных растений и растительных материалов, и различные технологии, применяемые для производства биотоплива, имеют большие перспективы (Speight, 2008; Giampietro and Mayumi, 2009; EREC, 2010; Langeveld et al., 2010; Speight, 2011a, б).

С другой стороны, существуют виды топлива, известные как гибкие виды топлива, которые обычно представляют собой смесь таких видов топлива, как бензин и этанол. Таким образом, транспортное средство с гибким топливом (FFV) — это, например, автомобиль, который может переключаться между двумя или более источниками топлива, такими как смеси бензина и этанола.Автомобили с гибким топливом уже производятся производителями автомобилей и спроектированы для работы на смеси бензина и этанола в любом процентном соотношении до 85%. Например, E85 представляет собой жидкое топливо, состоящее из 85% об. Этанола и 15% об. Бензина — смесь может корректироваться по сезонам с учетом погодных условий и иногда может содержать менее 85% об. / Об. Этанола. . Чтобы считаться транспортным средством на альтернативном топливе (для налоговых льгот), легковой или грузовой автомобиль должен работать на этаноле с концентрацией до 85% об. / Об.Однако для использования любой смеси этанола в соответствии со спецификациями, предоставленными производителем, каждый производитель, скорее всего, будет иметь индивидуальные спецификации. Как правило, все автомобили, работающие на бензине, являются FFV, поскольку они могут работать на смеси бензина и этанола с содержанием этанола до 10% об. / Об. — фактически, в большинстве бензинов, продаваемых в США, содержится примерно такое количество этанола, чтобы соответствовать чистому воздуху. или нормы выбросов.

Этанол является наиболее распространенным альтернативным топливом, которое используется в FFV, и, поскольку использование этанола и появление этанольного топлива стало доступным в конце 1990-х годов, общее использование термина автомобиль с гибким топливом стало синонимом термина использование этанола в качестве автомобильного топлива (Ryan and Turton, 2007).В Соединенных Штатах и ​​многих других странах FFV часто называют автомобилями E85 или автомобилями flex (также автомобилями flexi-fuel ). Кроме того, термин «транспортные средства с гибким топливом» иногда используется для обозначения других транспортных средств, работающих на альтернативном топливе, которые могут работать на сжатом природном газе (КПГ), сжиженном нефтяном газе (СНГ) или водороде. Однако такими транспортными средствами обычно являются двухтопливные транспортные средства , а не FFV, поскольку альтернативное (негазолиновое) топливо хранится в отдельном баке, а двигатель работает на одном топливе за раз — двухтопливные транспортные средства имеют возможность переключаться между бензином и другим топливом.С другой стороны, FFV основаны на двухтопливной системе, которая подает оба топлива в камеру сгорания одновременно в определенных пропорциях.

Расширением концепции гибкого топлива является многотопливный автомобиль , который может работать на более чем двух видах топлива, например, автомобиль, работающий на КПГ-этаноле-бензине. Термин «многотопливный» применяется к любому типу двигателя, котла или другого устройства для сжигания топлива, которое предназначено для сжигания нескольких типов топлива. Обычно многотопливная технология применяется в военных условиях, где обычно используемое дизельное или газотурбинное топливо может быть недоступно во время боевых действий для транспортных средств или других топливных устройств.Однако растущая потребность в создании источников топлива, отличных от нефти, для транспортировки и других нетранспортных целей привела к развитию многотопливной технологии для невоенного использования.

Цель данной главы — представить обзор производства и использования обычных видов топлива, которые пользуются постоянным спросом. Для целей данной главы нефтепродуктов, и топлива — это те объемные фракции, которые получены из нефти и имеют коммерческую ценность как сыпучий продукт (Speight, 2014a).В самом строгом смысле нефтехимические продукты также являются нефтепродуктами, но представляют собой отдельные химические вещества, которые используются в качестве основных строительных блоков химической промышленности.

Эксплуатация традиционных и нетрадиционных источников энергии для привода опреснительной установки обратного осмоса на Синайском полуострове, Египет

Основные моменты

Изучены одиннадцать сценариев работы опреснительной установки обратного осмоса.

Рассчитаны чистая приведенная стоимость, стоимость энергии и выбросы газа.

Программа Homer Pro смоделировала более 300 решений.

Гибрид фотоэлектрической / дизельной / аккумуляторной системы (вариант 6) является оптимальной конструкцией.

Система снижает выбросы углекислого газа на 94%.

Реферат

Процесс опреснения является важным требованием для преодоления нехватки питьевой воды в отдаленных районах Египта. Гибридная энергетическая система использует методы опреснения для обеспечения питьевой водой островов и прибрежных зон, где нет электросети.В данной статье анализируется техническая конфигурация, размеры и экономическая оптимизация автономной гибридной энергетической установки с приводом от установки обратного осмоса. Гибридная система состоит из ветряных турбин, фотоэлектрических панелей, преобразователей, аккумуляторных батарей и дизельного генератора. Целью данного исследования является удовлетворение потребности в электроэнергии установки обратного осмоса (RO) с производительностью пресной воды 100 м 3 / день для использования в Нахле, Северный Синай, Египет. Это моделирование изучило одиннадцать различных конфигураций источников энергии, чтобы выбрать оптимальный вариант в предлагаемом месте.Пакет Homer используется для выбора рентабельной, устойчивой и социально приемлемой системы. Моделирование основано на расчете чистой приведенной стоимости (NPC), избыточной электроэнергии системы, стоимости энергии (COE) и выбросов углекислого газа (CO 2 ). В ходе исследования оптимальная конфигурация состоит из фотоэлектрических панелей мощностью 160 кВт, 19 комплектов свинцово-кислотных аккумуляторов и дизель-генераторной системы мощностью 50 кВт.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *