Виды нетрадиционных источников энергии: Нетрадиционные источники энергии

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.

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.

Готовые работы на аналогичную тему

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.

Издания | Библиотечно-издательский комплекс СФУ

Все года изданияТекущий годПоследние 2 годаПоследние 5 летПоследние 10 лет

Все виды изданийУчебная литератураНаучная литератураМатериалы конференций

Все темыЕстественные и точные наукиАстрономияБиологияГеографияГеодезия. КартографияГеологияГеофизикаИнформатикаКибернетикаМатематикаМеханикаОхрана окружающей среды. Экология человекаФизикаХимияТехнические и прикладные науки, отрасли производстваАвтоматика. Вычислительная техникаБиотехнологияВодное хозяйствоГорное делоЖилищно-коммунальное хозяйство. Домоводство. Бытовое обслуживаниеКосмические исследованияЛегкая промышленностьЛесная и деревообрабатывающая промышленностьМашиностроениеМедицина и здравоохранениеМеталлургияМетрологияОхрана трудаПатентное дело. Изобретательство. РационализаторствоПищевая промышленностьПолиграфия. Репрография. ФотокинотехникаПриборостроениеПрочие отрасли экономикиРыбное хозяйство. АквакультураСвязьСельское и лесное хозяйствоСтандартизацияСтатистикаСтроительство. АрхитектураТранспортХимическая технология. Химическая промышленностьЭлектроника. РадиотехникаЭлектротехникаЭнергетикаЯдерная техникаОбщественные и гуманитарные наукиВнешняя торговляВнутренняя торговля. Туристско-экскурсионное обслуживаниеВоенное делоГосударство и право. Юридические наукиДемографияИскусство. ИскусствоведениеИстория. Исторические наукиКомплексное изучение отдельных стран и регионовКультура. КультурологияЛитература. Литературоведение. Устное народное творчествоМассовая коммуникация. Журналистика. Средства массовой информацииНародное образование. ПедагогикаНауковедениеОрганизация и управлениеПолитика и политические наукиПсихологияРелигия. АтеизмСоциологияФизическая культура и спортФилософияЭкономика и экономические наукиЯзыкознаниеХудожественная литература

Все институтыВоенно-инженерный институтБазовая кафедра специальных радиотехнических системВоенная кафедраУчебно-военный центрГуманитарный институтКафедра ИТ в креативных и культурных индустрияхКафедра истории России, мировых и региональных цивилизацийКафедра культурологии и искусствоведенияКафедра рекламы и социально-культурной деятельностиКафедра философииЖелезногорский филиал СФУИнженерно-строительный институтКафедра автомобильных дорог и городских сооруженийКафедра инженерных систем, зданий и сооруженийКафедра проектирования зданий и экспертизы недвижимостиКафедра строительных конструкций и управляемых системКафедра строительных материалов и технологий строительстваИнститут архитектуры и дизайнаКафедра архитектурного проектированияКафедра градостроительстваКафедра дизайнаКафедра дизайна архитектурной средыКафедра изобразительного искусства и компьютерной графикиИнститут горного дела, геологии и геотехнологийКафедра геологии месторождений и методики разведкиКафедра геологии, минералогии и петрографииКафедра горных машин и комплексовКафедра инженерной графикиКафедра маркшейдерского делаКафедра открытых горных работКафедра подземной разработки месторожденийКафедра технической механикиКафедра технологии и техники разведкиКафедра шахтного и подземного строительстваКафедра электрификации горно-металлургического производстваИнститут инженерной физики и радиоэлектроникиБазовая кафедра «Радиоэлектронная техника информационных систем»Базовая кафедра инфокоммуникацийБазовая кафедра физики конденсированного состояния веществаБазовая кафедра фотоники и лазерных технологийКафедра нанофазных материалов и нанотехнологийКафедра общей физикиКафедра приборостроения и наноэлектроникиКафедра радиотехникиКафедра радиоэлектронных системКафедра современного естествознанияКафедра теоретической физики и волновых явленийКафедра теплофизикиКафедра экспериментальной физики и инновационных технологийКафедры физикиИнститут космических и информационных технологийБазовая кафедра «Интеллектуальные системы управления»Базовая кафедра геоинформационных системКафедра высокопроизводительных вычисленийКафедра вычислительной техникиКафедра информатикиКафедра информационных системКафедра прикладной математики и компьютерной безопасностиКафедра разговорного иностранного языкаКафедра систем автоматики, автоматизированного управления и проектированияКафедра систем искусственного интеллектаИнститут математики и фундаментальной информатикиБазовая кафедра вычислительных и информационных технологийБазовая кафедра математического моделирования и процессов управленияКафедра алгебры и математической логикиКафедра высшей и прикладной математикиКафедра математического анализа и дифференциальных уравненийКафедра математического обеспечения дискретных устройств и системКафедры высшей математики №2афедра теории функцийИнститут нефти и газаБазовая кафедра пожарной и промышленной безопасностиБазовая кафедра химии и технологии природных энергоносителей и углеродных материаловКафедра авиационных горюче-смазочных материаловКафедра бурения нефтяных и газовых скважинКафедра геологии нефти и газаКафедра геофизикиКафедра машин и оборудования нефтяных и газовых промысловКафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторожденийКафедра технологических машин и оборудования нефтегазового комплексаКафедра топливообеспеченя и горюче-смазочных материаловИнститут педагогики, психологии и социологииКафедра информационных технологий обучения и непрерывного образованияКафедра общей и социальной педагогикиКафедра психологии развития и консультированияКафедра современных образовательных технологийКафедра социологииИнститут торговли и сферы услугБазовая кафедра таможенного делаКафедра бухгалтерского учета, анализа и аудитаКафедра математических методов и информационных технологий в торговле и сфере услугКафедра технологии и организации общественного питанияКафедра товароведения и экспертизы товаровКафедра торгового дела и маркетингаОтделение среднего профессионального образования (ОСПО)Институт управления бизнес-процессамиКафедра бизнес-информатики и моделирования бизнес-процессовКафедра маркетинга и международного администрированияКафедра менеджмент производственных и социальных технологийКафедра цифровых технологий управленияКафедра экономики и управления бизнес-процессамиКафедра экономической и финансовой безопасностиИнститут физ.культуры, спорта и туризмаКафедра медико-биологических основ физической культуры и оздоровительных технологийКафедра теоретических основ и менеджмента физической культуры и туризмаКафедра теории и методики спортивных дисциплинКафедра физической культурыИнститут филологии и языковой коммуникацииКафедра восточных языковКафедра журналистики и литературоведенияКафедра иностранных языков для гуманитарных направленийКафедра иностранных языков для естественнонаучных направленийКафедра иностранных языков для инженерных направленийКафедра романских языков и прикладной лингвистикиКафедра русского языка и речевой коммуникацииКафедра русского языка как иностранногоКафедра теории германских языков и межкультурной коммуникацииИнститут фундаментальной биологии и биотехнологииБазовая кафедра «Медико-биологические системы и комплексы»Базовая кафедра биотехнологииКафедра биофизикиКафедра водных и наземных экосистемКафедра медицинской биологииИнститут цветных металлов и материаловеденияБазовая кафедра «Технологии золотосодержащих руд»Кафедра автоматизации производственных процессов в металлургииКафедра аналитической и органической химииКафедра инженерного бакалавриата СDIOКафедра композиционных материалов и физико-химии металлургических процессовКафедра литейного производстваКафедра металловедения и термической обработки металловКафедра металлургии цветных металловКафедра обогащения полезных ископаемыхКафедра обработки металлов давлениемКафедра общаей металлургииКафедра техносферной безопасности горного и металлургического производстваКафедра физической и неорганической химииКафедра фундаментального естественнонаучного образованияИнститут экологии и географииКафедра географииКафедра охотничьего ресурсоведения и заповедного делаКафедра экологии и природопользованияИнститут экономики, государственного управления и финансовКафедра бухгалтерского учета и статистикиКафедра международной и управленческой экономикиКафедра социально-экономического планированияКафедра теоретической экономикиКафедра управления человеческими ресурсамиКафедра финансов и управления рискамиКрасноярская государственная архитектурно-строительная академияКрасноярский государственный технический университетКрасноярский государственный университетМежинститутские базовые кафедрыМежинститутская базовая кафедра «Прикладная физика и космические технологии»Политехнический институтБазовая кафедра высшей школы автомобильного сервисаКафедра конструкторско-технологического обеспечения машиностроительных производствКафедра материаловедения и технологии обработки материаловКафедра машиностроенияКафедра прикладной механикиКафедра робототехники и технической кибернетикиКафедра стандартизации, метрологии и управления качествомКафедра тепловых электрических станцийКафедра теплотехники и гидрогазодинамикиКафедра техногенных и экологических рисков в техносфереКафедра техносферной и экологической безопасностиКафедра транспортаКафедра транспортных и технологических машинКафедра химииКафедра электротехникиКафедра электроэнергетикиХакасский технический иститутЮридический институтКафедра гражданского праваКафедра иностранного права и сравнительного правоведенияКафедра конституционного, административного и муниципального праваКафедра международного праваКафедра предпринимательского, конкурентного и финансового праваКафедра теории и истории государства и праваКафедра теории и методики социальной работыКафедра уголовного праваКафедра уголовного процеса и криминалистики

По релевантностиСначала новыеСначала старыеПо дате поступленияПо названиюПо автору

виды, значение, преимущества и недостатки — Природа Мира

Время чтения 5 мин.Просмотры 1.3k.Обновлено 2021-05-26

Альтернативные, или нетрадиционные источники энергии – это ресурсы природы, которые можно использовать для получения электричества. Сюда относятся солнце, ветер, и даже энергия земли, биомасс, сточных вод и отходов. По прогнозам, с помощью биогенного горючего можно получать до 49% электроэнергии, а также 16-22% – от энергии ветра и воды.

Читайте также: Возобновляемые источники энергии

Виды, преимущества и недостатки разных альтернативных источников энергии

У каждого типа нетрадиционной энергетики есть свои плюсы и минусы, а также особенности организации процесса для получения электричества.

Солнечная энергия

Преобразование энергии солнца происходит с помощью особых технологий. Сложность обработки солнечной энергии выступает в качестве недостатка этого источника:

• излучение имеет низкую плотность и непостоянно, поэтому существующие технологии имеют ряд ограничений;
• в некоторых странах из-за низкого уровня солнечного излучения реализовать методику нецелесообразно.

Среди преимуществ можно выделить абсолютную экологическую безопасность солнечной энергии и отсутствие вмешательства в геологию Земли.

На солнечной энергии работают космические станции и спутники. Широкое распространение получили солнечные панели в некоторых странах – ими оснащают крыши домов.

Геотермальная энергетика

Геотермальный метод получения энергии построен на принципе преобразования тепла мантии и ядра Земли (чаще всего источником служат пароводяные резервы). Преобразование природного пара – процесс трудоемкий, так как требуется строительство труб и турбин, проводящих его с глубины от 2-3 км. Однако стоимость электроэнергии на выходе получается не слишком высокой.

Недостаток метода – вероятность оседания грунта и повышения сейсмической активности, поэтому в опасных районах этот источник альтернативной энергии неприменим.

Ветровая энергетика

Для реализации метода требуется ветряная электростанция. Одно из преимуществ такого источника энергии – это дешевое оснащение. Но недостаток – сильная зависимость от погодных условий, требуется постоянный контроль состояния. А еще ветровые электростанции могут создавать помехи для радиоволн.

Важно! Обширное использование ветряных электростанций может стать причиной недостаточной вентиляции промышленных районов, что приведет к ухудшению экологической обстановки.

Также для ветряных станций требуются большие площади, поэтому реализация в густонаселенных регионах затруднена. Однако ветряные источники энергии используются в некоторых странах Европы и Америки для снабжения небольших поселений.

Волновая энергетика

В этом способе для получения электричества используется энергия волн. В отличие от альтернативных источников, описанных выше, волновая энергия отличается большей ударной мощностью. Это самый многообещающий способ получения энергии в перспективе освоения океанов.

Важно! Все виды естественной энергии – ветер, солнце, волны – относятся к возобновляемым источникам.

Самый яркий пример традиционного использования волновой энергии – гидроэлектростанции, но он не единственный. Целесообразно строительство волновых станций в районах с мощными приливами (колебание больше 4 м).

Среди недостатков можно выделить небольшую мощность, строительство только возле побережья, а также цикличность работы – всего 2 раза в сутки. Экологическая безопасность такого способа получения энергии под вопросом, ведь станции нарушают баланс соленой и пресной воды, что несет угрозу морской жизни.

Новейшая технология получения энергии волновым путем – аэро ГЭС. Они работают по принципу конденсации влаги из атмосферы, однако до внедрения этой технологии в жизнь еще далеко.

Градиент-температурная энергетика

В основе этого метода лежит баланс температур. Для строительства станций требуется морское побережье. Поглощая до 70% солнечной энергии, мировой океан становится отличным источником температурных ресурсов. Однако нагрев и выделение углекислой кислоты при обработке морской воды нарушают экологическую обстановку. Среди преимуществ можно выделить только то, что ресурс крайне обширен.

Биомассовая энергетика

Под этим понятием скрывается процесс гниения биологических отходов и ресурсов – в результате выделяется биологический газ с большим содержанием метана. Его можно использовать для обогрева помещений и выработки электричества.

Больше всего такой источник энергии используется в сельскохозяйственных предприятиях. Это безотходное производство, так как гниющие продукты потом используются для удобрения. Кроме растений и навоза, можно использовать быстрорастущие водоросли.

Главный недостаток теплового источника – КПД не превышает 6% и для обеспечения нужд мегаполиса энергией такой метод не подойдет.

Энергия молнии

Один из самых новых альтернативных методов получения электричества – сбор энергии молний, попадающих в землю. Пока что проект находится на стадии разработки – установки для улавливания молнии еще не готовы.

Это дорогостоящий, но окупающийся метод, ведь 1 молния способна обеспечить целый район крупного города энергией на некоторое время. Но уже сейчас можно выделить главный недостаток – зависимость от частоты гроз.

Роль и значение альтернативной энергетики

Поиск альтернативных источников энергии – одна из самых актуальных задач, так как человечество чудовищными темпами поглощает газ, нефть и другие виды топлива, чтобы производить энергию. Научная «мечта» – получение альтернативы электричеству, но она пока что недостижима. Кризис топливных ресурсов неизбежен, и нетрадиционные источники энергии должны помочь предотвратить его.

Альтернативные источники энергии в России

В России в разных регионах интегрируется практическое использования следующих альтернативных источников энергии:

• Солнечная энергия. Самая большая трудность – это законодательное и финансовое обеспечение станций, собирающих солнечную энергию. Наибольший потенциал такого способа получения энергии сосредоточен в южных регионах, а также на севере – в Якутии и Магаданской области.
• Гидроэнергетика. ГЭС после АЭС занимают 2 место по способам производства электроэнергии, и перспективы у этого метода достаточно большие.
• Геотермальная энергетика. Геотермальные ресурсы России в 10 раз богаче, чем залежи нереализованного угля. Самый перспективный край – Камчатка, где на глубине чуть больше 3 км заложен пар температурой 200 градусов. Большим потенциалом также обладает Кавказ и Краснодарский край.
• Биогаз. Активно развивающаяся отрасль энергетики, востребованная в России. Есть даже предприятия, которые начали производство установок.
• Приливная энергетика. Наиболее перспективны города, расположенные на побережье.
• Ветроэнергетика. На территории России ветрогенные установки используются со времен СССР: на территории Калининграда, в заполярье, Башкортостане и Чувашии. Потенциал у этого метода в РФ обширен, поэтому ветроэнергетика активно развивается.

Альтернативные источники энергии – один из вопросов сохранения окружающей среды и ресурсов планеты, который изучается тысячами специалистов. Каждый день ищутся новые решения и разрабатываются методы для получения энергии из ветра, солнца, воды. Но сфера изучена недостаточно и многие задачи только предстоит решить.

Гугломаг

Спрашивай! Не стесняйся!

Задать вопрос

Мне нравится1Не нравится

Не все нашли? Используйте поиск по сайту ↓

Процесс добычи нетрадиционного природного газа

Гидравлический разрыв

Гидравлический разрыв дает трещины в породе, которые стимулируют поток природного газа или нефти, увеличивая объемы, которые могут быть извлечены. Скважины могут быть пробурены вертикально от сотен до тысяч футов ниже поверхности земли и могут включать горизонтальные или направленные секции, простирающиеся на тысячи футов.

Трещины создаются закачкой большого количества флюидов под высоким давлением вниз по стволу скважины в целевую горную породу.Жидкость для гидроразрыва пласта обычно состоит из воды, проппанта и химических добавок, которые открывают и увеличивают трещины в породе. Эти трещины могут распространяться на несколько сотен футов от ствола скважины. Расклинивающие наполнители — песок, керамические гранулы или другие небольшие несжимаемые частицы — удерживают вновь образовавшиеся трещины.

После завершения процесса закачки внутреннее давление горной породы заставляет жидкость возвращаться на поверхность через ствол скважины. Этот флюид известен как «обратный поток» и «пластовая вода» и может содержать закачанные химические вещества, а также природные материалы, такие как рассолы, металлы, радионуклиды и углеводороды.Возвратная и пластовая вода обычно хранится на месте в резервуарах или ямах перед обработкой, удалением или переработкой. Во многих случаях его закачивают под землю для утилизации. В районах, где это невозможно, он может подвергаться очистке и повторному использованию или переработке на очистных сооружениях, а затем сбрасываться в поверхностные воды.

Добыча «нетрадиционного» природного газа, добыча сланцевого газа и гидроразрыв пласта

Гидравлический разрыв пласта — это метод, используемый при добыче «нетрадиционного» газа.«Нетрадиционные» коллекторы могут рентабельно добывать газ только при использовании специальных методов воздействия, таких как гидроразрыв пласта, или других специальных процессов и технологий добычи. Часто это происходит потому, что газ сильно диспергирован в породе, а не находится в концентрированном подземном месте.

Добыча нетрадиционного газа — относительно новое явление. Добыча метана из угольных пластов началась в 1980-х годах; добыча сланцевого газа началась еще недавно. Основные вспомогательные технологии, гидравлический разрыв пласта и горизонтальное бурение, открыли новые области для разработки нефти и газа, с особым вниманием к коллекторам природного газа, таким как сланцы, угольные пласты и плотные пески.

Добыча сланцевого газа. Сланцевые породы стали важным источником природного газа в Соединенных Штатах. Сланцевый газ присутствует во многих регионах прилегающих к нему Соединенных Штатов, в том числе в некоторых районах, где добыча нефти или газа ранее не производилась.

Производство метана из угольных пластов. Метан из угольных пластов (CBM) был впервые извлечен из угольных шахт в качестве меры безопасности для снижения опасности взрыва, создаваемой газообразным метаном в шахтах. Сегодня метан улавливается и используется в качестве источника энергии.Более глубокие угольные пласты могут потребовать гидроразрыва пласта для высвобождения природного газа.

Плотные пески. Плотные пески — это газоносные мелкозернистые песчаники или карбонаты с низкой проницаемостью. Если отсутствуют естественные трещины, почти во всех плотных песчаных коллекторах требуется гидроразрыв пласта для выпуска газа.

Экономические выгоды от использования нетрадиционных источников энергии в Азии

Экономические выгоды от нетрадиционных источников энергии, получаемые азиатскими странами, зависят от различных факторов.Хотя он варьируется в зависимости от страны, он также зависит от стоимости источника энергии, наличия ресурсов и правительственных инициатив.

Тем не менее, до сих пор общие экономические выгоды от нетрадиционных источников были значительными. Они привели к созданию деловых возможностей, новых рабочих мест и множеству инвестиционных возможностей. Ниже приведены несколько примеров азиатских стран, извлекающих выгоду из различных типов нетрадиционных источников энергии.

Примеры нетрадиционных источников энергии в Азии

Солнечная энергия в Монголии и Индии

Солнечная энергия в настоящее время является одним из самых быстрорастущих нетрадиционных источников энергии.Его мощность растет со скоростью 22% в год. Он улавливается фотоэлектрическими элементами, которые преобразуют солнечную энергию в электричество, накапливая ее в батареях или подключают напрямую к электросети.

В Монголии кочевые пастухи составляют более четверти ее населения, но имеют ограниченный доступ к электричеству или совсем не имеют его. Благодаря правительственным программам и инициативам Всемирного банка от 60 до 70 процентов этих пастухов получили доступ к электричеству с 2000 года. Это было достигнуто с помощью домашних портативных фотоэлектрических солнечных систем.К 2012 году это привело к продаже более 67 000 домашних солнечных систем, открытию 50 центров продаж и обслуживания и увеличению продаж бытовой электроники, например, радиоприемников и телевизоров.

В течение 2019 года приведенная в Индии нормализованная стоимость энергии (LCOE) от солнечных фотоэлектрических (PV) стала на 14 процентов дешевле, чем угольная энергия. В основном это связано с импортом дешевых фотоэлектрических панелей из Китая, обилием земли и дешевой рабочей силой. Поскольку фотоэлектрическая энергия становится конкурентоспособной по стоимости, это увеличивает спрос и инвестиции в этот тип возобновляемой энергии.К 2030 году Индия стремится к тому, чтобы на нетрадиционные источники энергии приходилось 40 процентов всей ее энергии.

Морской ветер на Тайване

Энергия ветра — второй по величине нетрадиционный источник энергии в мире. В 2017 году на его долю приходилось пять процентов от общего объема электроэнергии в мире. Ветровые турбины вырабатывают электроэнергию путем преобразования кинетической энергии, накопленной в ветре, в электричество.

Правительству Тайваня удалось успешно наладить поставку ветровой энергии на шельфе.Они сделали это с помощью тщательно спланированных зеленых тарифов, точного зонирования, отраслевых союзов и соглашений о закупке электроэнергии. Эти инициативы позволили Тайваню стимулировать, масштабировать и создавать конкуренцию в области развития морской ветроэнергетики. Это привело к появлению инвестиционных возможностей для международных компаний, финансирующих акции и заемные средства. Это также привело к появлению местных компаний по цепочке поставок и созданию более 20 000 рабочих мест.

Геотермальная энергия в Индонезии

Геотермальная энергия уникальна тем, что может поставлять энергию в виде тепла или электричества.Он делает это, используя естественные высокие температуры, расположенные относительно близко к поверхности Земли. Обычно это делается путем использования тепла для превращения воды в пар, что в конечном итоге приводит к превращению турбины.

Индонезия обладает вторыми по величине запасами геотермальных ресурсов в мире благодаря своему расположению на пересечении двух тектонических плит. Правительство Индонезии осознало это и планирует увеличить мощность геотермальной энергии на 200 процентов к 2028 году.Это расширит возможности развития бизнеса для местных и международных геотермальных компаний, участвующих в бизнес-моделях EPC и / или IPP. Кроме того, это также создаст новые возможности для трудоустройства.

Напомним, экономические выгоды, которые получают азиатские страны от нетрадиционных источников энергии, зависят от различных факторов внутри каждой страны. В некоторых странах поведение населения или неэффективные энергетические технологии создали возможности для бизнеса и трудоустройства. В других случаях относительная стоимость традиционной энергии (угля), многочисленные правительственные инициативы и наличие экономически жизнеспособных природных ресурсов создали многочисленные инвестиционные возможности.

Такие примеры показывают, что нетрадиционные источники энергии / возобновляемые источники энергии приносят выгоды и устойчивость для соответствующих стран без экологических опасностей, связанных с производством ископаемого топлива, таких как отходы, затраты и выбросы CO2, которые могут производить промышленные электростанции.

Определение нетрадиционной нефти

Что такое нетрадиционная нефть?

В нефтегазовой отрасли термин «нетрадиционная нефть» относится к сырой нефти, которая добывается другими методами, кроме традиционной добычи из вертикальных скважин.

Примеры таких методов включают разработку нефтеносных песков, направленное бурение и гидроразрыв пласта (в просторечии известный как «гидроразрыв») и другие. Сегодня нетрадиционная нефть становится все более распространенной благодаря новым технологическим разработкам, а также по экономическим соображениям, что делает ее более рентабельной и прибыльной. Однако некоторые люди опасаются, что нетрадиционные методы добычи нефти могут нанести вред окружающей среде.

Ключевые выводы

• Нетрадиционная нефть — это сырая нефть, добываемая относительно новыми и / или сложными методами.
• Исторически нетрадиционная нефть ассоциировалась с периодами относительно высоких цен на нефть, когда более дорогостоящие методы могли быть экономически оправданы.
• Однако все чаще технологические достижения, достигнутые за счет нетрадиционной добычи нефти, были реализованы во всех основных методах добычи нефти, например, в случае методов направленного бурения.

Как работает нетрадиционная нефть

Есть две основные причины, по которым нетрадиционная нефть становится все более распространенной в последние годы.Первый связан с экономическим климатом, окружающим нефтедобывающую промышленность. Например, в периоды, когда цена на нефть относительно низкая, компании вынуждены разрабатывать новые технологические средства более эффективной добычи нефти.

На практике это означает повышение скорости и надежности оборудования, снижение зависимости от персонала за счет увеличения автоматизации, разработку новых методов, которые сокращают количество оборудования или персонала в целом, или некоторую комбинацию вышеперечисленного.Все эти разработки могут привести к тому, что методы, используемые для добычи нефти, существенно отличаются от традиционных вертикальных скважин, используемых при традиционной добыче нефти. Например, методы направленного бурения позволили компаниям получить доступ к нескольким подземным запасам, используя одну вертикальную скважину — то, что раньше требовало нескольких площадок вертикального бурения.

То же самое и при устойчиво высоких ценах на нефть. В этих обстоятельствах запасы нефти, которые ранее считались слишком сложными для экономической эксплуатации, могут внезапно оказаться коммерчески выгодными целями.Например, повышение цен на нефть помогло стимулировать развитие методов, ныне известных как гидравлический разрыв пласта, которые включают использование закачки пара, газа и химикатов для разрушения пластов горных пород и извлечения содержащихся в них углеводородов.

В конечном итоге кажется неизбежным, что растущий процент методов добычи нефти станет считаться «нетрадиционным» по историческим меркам. Поскольку нефть становится все более дефицитной, и альтернативные источники энергии, такие как солнечная, ветровая и ядерная энергия, создают проблемы, вполне вероятно, что методы добычи нефти будут продолжать меняться, и промышленность работает над постоянным повышением эффективности методов ее добычи.

Пример нетрадиционной нефти: гидроразрыв

Возможно, самым известным примером нетрадиционной добычи нефти является гидравлический разрыв пласта, который был впервые изобретен в 1947 году инженерами Stanolind Oil and Gas Corporation. Основная предпосылка гидравлического разрыва пласта заключается в том, что можно создать новые доступные запасы нефти путем высвобождения углеводородов, которые удерживаются в подземных горных образованиях.

Для этого в скважину закачивают жидкость для гидроразрыва под высоким давлением, которая затем создает трещины в подземной горной породе.Образовавшаяся нефть, выходящая из трещин, затем постепенно течет вверх по скважине в направлении поверхности низкого давления. Движение нефти к поверхности дополнительно ускоряется за счет искусственного увеличения давления внутри подземного резервуара, а также использования химических инъекций для регулирования вязкости нефти.

Пример нетрадиционной нефти: нефтеносные пески

Другой пример — нефтеносные пески. Также известные как «битуминозные пески», они относятся к почве и горному материалу, который содержит сырой битум, плотную вязкую форму сырой нефти.Битум слишком густой, чтобы течь сам по себе, поэтому необходимы специальные методы извлечения. В результате извлечение пригодной для использования сырой нефти из нефтеносных песков является сложным и дорогим методом добычи. Однако технологический прогресс со временем снизил ее стоимость, и когда на рынке цены на нефть высоки, нетрадиционная нефть этого типа становится прибыльной.

Нефтяные пески встречаются в основном в регионах Атабаска, Холодное озеро и Пис-Ривер на севере Альберты и Саскачевана, Канада, а также в районах Венесуэлы, Казахстана и России.Битум добывается и обрабатывается двумя способами: добычей и на месте.

НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ — IAS gatewayy

Уровень Prelims
Уровень сети

5.1 ВВЕДЕНИЕ

• Нетрадиционные (возобновляемые) источники энергии — это источники, которые постоянно пополняются естественными процессами. Большая часть возобновляемой энергии поступает прямо или косвенно от солнца или ветра и никогда не поступает. Возобновляемые источники энергии — это, по сути, потоки энергии, тогда как ископаемое и ядерное топливо, по сути, являются запасами энергии.

5.2 ПРЕИМУЩЕСТВА

• Производство и потребление энергии из нетрадиционных источников энергии вызывает минимальную деградацию
или ее отсутствие.
• Практически неисчерпаемый и легко доступный в природе
• Энергетические установки для использования этих нетрадиционных источников энергии подходят для периферийной установки в отдаленных районах, в то время как установка традиционных источников энергии на электростанциях чрезвычайно высока.

• Таким образом, нетрадиционные источники энергии используются децентрализованно, генерируя локальные
• Стоимость установки высока, но затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию таких установок очень рентабельны в течение более длительного периода.
• Период созревания короткий, дает быстрый урожай

5.3 НЕДОСТАТКИ

• Они подвержены влиянию природных сил, и поэтому их доступность варьируется от дня к ночи, а также от сезона, то есть эти растения не могут обеспечить стабильное непрерывное снабжение энергией.
• Первоначальная инвестиционная стоимость высока и на данном этапе технологического развития не очень затратна

Различные типы источников энергии NC:

• Волновая энергия
• Приливная энергия
• Преобразование тепловой энергии океана (OTEC)
• Геотермальная энергия
• Биоэнергетика

5.4 СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

• Это относится к энергии, собранной из солнечного света, который является неисчерпаемым, чистым и основным источником всей остальной энергии. Он обеспечивает энергию в процессе ядерного синтеза. Солнечная энергия может использоваться двумя разными способами, например,
.
• Солнечный тепловой маршрут (солнечная энергия преобразуется в тепловую с помощью таких устройств, как солнечные водонагреватели, солнечные плиты и т. Д.)
• Солнечный фотоэлектрический маршрут или солнечный электрический маршрут (сделанный из полупроводникового кремния, преобразующий солнечную энергию в электрическую)
• Крупнейшая солнечная электростанция строится в Тардесенте в Джайсалмере в Раджастане.Самый большой солнечный пруд находится в Бхудже, Гуджарат.

5.5 ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГИЯ

• Это в основном использование энергии ветра для производства электроэнергии. Кинетическая энергия ветра преобразуется в электрическую энергию с помощью ветряных турбин. В ветряных мельницах энергия ветра используется непосредственно в качестве механической энергии для перекачивания воды или измельчения зерна. Валовой потенциал ветроэнергетики в Индии составляет около 45 000 МВт. Благоприятные участки для использования электричества из энергии ветра были расположены по всему прибрежному региону, включая Гуджарат, Конкан, Южный Тамил Наду, Ориссу и Западную Африку. Самая большая ветровая форма Азии расположена в Мупандале в Тамил Наду.Индия занимает пятое место после Китая, Германии, США и Испании по производству энергии за счет использования ресурсов энергии ветра. Для получения хорошего качества
требуется средняя скорость ветра 25 км / час.

5,6 ЭНЕРГИЯ ОКЕАНА

• Океан покрывает более 70% поверхности Земли, образуя крупнейшие в мире солнечные коллекторы. Энергия океана использует энергию океанских волн, приливов или тепловую энергию, хранящуюся в океане.

5,7 ЭНЕРГИЯ ОКЕАНСКОЙ ВОЛНЫ

• Технологии волновой энергии генерируют электричество за счет волнообразного движения океанских волн.Сила движущейся волны может приводить в действие турбину или устройство напрямую, либо она может создавать давление воздуха или гидравлической жидкости. Отделение океанотехники, ИИТ Ченнаи, реализовало пилотный проект мощностью 150 кВт в гавани Вижинджам и Тангассери в Керале. Он должен создать 5 пилотных проектов в Mus Point в Карникобаре на Андаманских и Никобарских островах.

5,8 ПРИЛИВНАЯ ЭНЕРГИЯ

• Приливная энергия вызвана гравитационными силами Солнца и Луны. Это форма гидроэнергетики, которая преобразует энергию приливов в электричество.Его потенциал 8000-9000 МВт. Плотина или плотина обычно используются для преобразования приливной энергии в электричество путем принуждения

вода через турбины приводит в действие генератор. Центральное управление электроэнергетики Индии определило залив Кач и Камбай и побережье Сандербан в Западной Бенгалии как благоприятные места с необходимым диапазоном приливов для использования энергии приливов. Индия обращается за технической помощью к Франции, которая является мировым лидером в использовании приливной энергии, а также успешно построила приливную энергетическую установку мощностью 240 МВт в местечке под названием Ла Ранс.

5.9 ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ОКЕАНА

• Он использует разницу температур, создаваемую между теплой водой на поверхности океана и водой на его глубине. Этот температурный градиент составляет около 10 ° C и достаточен для испарения летучих веществ, таких как аммиак, пропан и т.д. генератор до

производят электроэнергию.Лучшее место для создания заводов OTEC — побережье Тамил Наду, Андаманские Никобарские острова и Лакшадвип. Проектная группа OTEC ИИТ Ченнаи создала пилотный проект мощностью 1 МВт каждый в 2 местах на островах Каваратти и Миникар в Лакшадвипе. Корпорация морской солнечной энергетики США заключила коммерческое соглашение с правительственным учреждением штата Тамил Наду. Это первый действующий завод в КулашекарПаттинам.

5.10 ГЕОТЕРМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

• Он обнаружен в ловушке земной коры на глубине 10 км в виде горячих источников, гейзеров и т.д. идентифицированы в таких местах, как Долина Пуга в Ладакхе, Маникаран в Химачала-Прадеше и Таттапани в Чхаттисгархе. Национальная аэрокосмическая лаборатория

Бангалор запустил пилотный проект в Маникаране для НИОКР и сбора эксплуатационных данных для проектирования более крупной геотермальной электростанции.

5.11 БИО-ЭНЕРГИЯ

• В рамках биоэнергетики биомасса рассматривается как потенциальный источник возобновляемой энергии. (Биомасса относится к органическим биоразлагаемым отходам животного и растительного происхождения). Его получают из множества источников, включая побочные продукты деревообрабатывающей промышленности, сельскохозяйственных культур, лесное сырье, бытовые отходы, коровий навоз и т. Д. Он в основном богат углеводами, такими как крахмал и целлюлоза, а также содержит различное количество азота и фосфор. Биомасса предлагает чистое топливо или энергию в форме
• Биогаз — это чистое и эффективное топливо, получаемое из коровьего навоза, человеческих отходов или любого биоразлагаемого материала, полученного в результате анаэробной ферментации.Биогаз — это в основном метан (55–65%) и CO2 (35–40%). Это универсальное топливо, используемое для приготовления пищи, освещения и даже для работы дизельных насосов по низкой цене. Считается, что органические отходы, извлекаемые из биогазовой установки, богаты фосфором и калием и могут очень эффективно использоваться в качестве навоза. Он имеет высокую теплотворную способность, низкую зольность, отсутствие загрязняющих газов, таких как сера, устраняет необходимость в оборудовании для контроля загрязнения, прост в обращении, транспортировке и хранении. Ожидается, что биоэнергетика в виде биогаза станет одним из ключевых энергетических ресурсов для глобального устойчивого развития.

• Потенциал энергии биомассы в Индии оценивается примерно в 19 500 МВт. Национальная программа по биогазу была инициирована в 1981–1982 годах для продвижения биогазовых установок для семей с целью обеспечения чистого и дешевого источника энергии наряду с другими преимуществами, такими как обогащение навоза, улучшение санитарии, гигиены и сокращение тяжелой работы для женщин. Центр даже предлагает 50% субсидии штатам на установку биогазовых установок в сельской местности.

5.12 АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ТОПЛИВО

• Это топливо, получаемое из источников, не являющихся сырой нефтью, таких как биоспирт (метанол, этанол и бутанол), биодизельное топливо, водородный топливный элемент и т. Д. Это возобновляемые источники энергии, доступные на местном уровне, которые имеют вероятное будущее. Альтернативные виды топлива выгодны как с экологической, так и с экономической точки зрения.

5.12.1 Экологические преимущества

• Они не содержат серы, поэтому не вызывают SO2
• Они горят больше Производят меньше окиси углерода — уменьшается примерно на 35%
• Они также сокращают выбросы углеводородов почти на 55%
• В них меньше твердых частиц, и в этом случае выбросы уменьшены на 45%.

5.12.2 Экономическая выгода:

• Индия в настоящее время импортирует 75% потребности в сырой нефти, что превышает 70 000 рупий в год. АФ могут быть значительным импортозамещением, поскольку они являются возобновляемыми источниками энергии. Их постоянный спрос также может помочь фермерам получать стабильный доход за счет выращивания растений, от которых они выросли.

5.12.3 Недостатки

• Эти виды топлива имеют высокую вязкость, поэтому при использовании в двигателях внутреннего сгорания требуется высокое давление впрыска.
• Это топливо является коррозионно-агрессивным по своей природе. Значит, это не очень стабильные виды топлива.
• Их постоянное использование приводит к отложению углерода в

5.12.4 Биодизель

• Это альтернативное топливо, полученное из растительных масел ятрофы, соевых бобов, виноградных косточек, махуа, подсолнечника и т.д.

биодизель. Химически биодизельное топливо представляет собой метиловый или этиловый эфир жирных кислот, полученный в процессе трансэтерификации.

Растительное масло + NaOH + Methand

• Жирные кислоты + метиловый эфир (FAME)

• Этанол — это спирт, извлеченный из мелассы — побочный продукт сахарной промышленности доступен в трех странах Индии.

5.12.6 Водородный топливный элемент

• Топливные элементы преобразуют химическую энергию в электрическую посредством электрохимического процесса, происходящего между топливом и окислителем, разделенными электролитом.Химическая реакция продолжается до тех пор, пока в топливный элемент не поступит топливо и окислитель извне. Следовательно, топливный элемент не разряжается, как батареи. Наиболее распространенное топливо — h3, окислитель — O2.

5.12.7 Топливо на основе водорослей:

• Водорослям для роста требуются питательные вещества, солнечный свет и вода, водоросли процветают в соленых, солоноватых и сточных водах. Были внесены предложения, согласно которым сточные воды, отходы жизнедеятельности человека, животноводства и растительные отходы, а также выбросы CO2 от промышленных процессов могут быть использованы в качестве питательных веществ в альгакультуре.Что касается монокультурного производства водорослей, сточные воды, отходы жизнедеятельности человека, отходы животноводства и растительные отходы, а также выбросы CO2 от промышленных процессов должны быть транспортированы или перекачены на фермы альгакультуры в засушливых районах. После извлечения масла из водорослей остатки водорослей используются в качестве корма для животных или почвы.
• Липид или масляная часть биомассы водорослей затем может быть извлечена и преобразована в биодизельное топливо с помощью процесса, аналогичного тому, который используется для любого другого растительного масла, или преобразована на нефтеперерабатывающем заводе в заменители топлива на нефтяной основе.Содержание углеводов в водорослях может составлять

ферментировать до биоэтанола и биобутанола.

• Биотопливо из водорослей может давать более 2000 галлонов топлива в год производства. Они успешно проходят испытания в US
.

ЭНЕРГИЯ

1. Что такое частотная модуляция? (90 / II / 8a (C) / 3)
2. Что вы понимаете под ядерными выпадениями? Каковы его вредные эффекты? (90 / II / 8b (C) / 3)
3. Что такое реактор на быстрых нейтронах? Кратко обсудите его роль в индийской ядерной энергетической программе.(92 / II / 7b / 20)
4. Что такое тяжелая вода? Для чего это используется? (92 / II / 8a (C) / 3)
5. Из чего сделан гексоген? Почему это было в последнее время в новостях? (93 / II / 7д / 20)
6. Кратко опишите различные этапы индийской ядерно-энергетической программы. (94 / II / 7a / 20)
7. Что такое ядерная медицина? Кратко опишите различные варианты его использования. (96 / II / 7a / 20)
8. Где находятся следующие объекты? (96 / II / 8f (C) / 3)

(Укажите название города и штата)

• Центральный научно-исследовательский институт лекарственных средств
• Центр космических приложений
• Индия Центр атомных исследований Ганди.(96 / II / 8f (C) / 3)

9. Как ядерная программа Индии способствовала удовлетворению экономических и оборонных потребностей страны? (Около 250 слов) (97 / II / 3b / 40)

• Что такое реактор на быстрых нейтронах? Прокомментируйте его пригодность в контексте Индии. (Около 250 слов) (99 / II / 3b / 40)

11. Что такое углеродное датирование? Опишите его применение в археологии. (99 / II / 7b / 20)
12. Что означает INMAS? (99 / II / 10d (iii) / 1)
13. Где находится Центр атомных исследований Индирана Ганди? (99 / II / 10e (ii) / 1)
14. Напишите о радиации и ее эффектах.(01.03.13b / 2)
15. Обсудите подробно «Альтернативные источники энергии». (04 / II / 10a / 30)
16. Почему водород считается топливом для

будущее? (Около 150 слов) (05 / II / 11c / 15)

17. Какие альтернативные виды топлива доступны для транспортного сектора? Обсудите их характеристики, преимущества и недостатки при использовании. (07 / II / 11a / 15)

• Напишите краткую заметку примерно из 30 слов: Искусственный (09 / II / 10a / 3)

19. Комментарий по основным характеристикам Комплексной энергетической политики, недавно одобренной правительством, и ее последствиям для потребностей энергетической безопасности страны.(09 / I / 8a / 30)

Недостатки нетрадиционных источников энергии

В последние годы призывы к решительному сдвигу в сторону возобновляемых нетрадиционных природных ресурсов по мере увеличения количества источников энергии. Потенциальные игроки в секторе возобновляемых нетрадиционных источников энергии включают солнечную, ветровую, водорослевую, геотермальную, ядерную, гидроэнергетику и альтернативы океану (приливным или волновым). Хотя эти нетрадиционные варианты выглядят многообещающе, у них есть свои недостатки.

Непостоянное, ненадежное снабжение

Для ряда из этих нетрадиционных источников энергии погода, атмосферные условия и окружающая среда должны взаимодействовать, чтобы использовать их энергию. Ветра может не хватать для ветряных турбин, или облачный покров может мешать сбору солнечной энергии. Известно, что геотермальные растения истощают свой источник энергии, иногда непредсказуемо. Эта непоследовательность и низкая надежность могут быть дорогостоящими, особенно когда целью является преобразование источника энергии в электричество для распределения электроэнергии.

Когда электроснабжение нестабильно и ненадежно, большие количества энергии могут не генерироваться из нетрадиционных источников энергии. Это проблематично, если страна хочет зависеть от источника энергии для удовлетворения потребностей всей страны. Непоследовательность, ненадежность и непредсказуемость секторов нетрадиционной энергетики, которые все еще находятся в зачаточном состоянии, приводят к спорам о том, являются ли эти сектора практически устойчивыми в долгосрочной перспективе.

Загрязнение

Загрязнение — серьезная экологическая проблема, когда речь идет о нетрадиционных источниках энергии.Ветряные электростанции создают шумовое загрязнение. Ядерные реакторы образуют токсичные отходы, которые вредны для живых существ, что делает хранение, транспортировку и утилизацию серьезной проблемой. Геотермальные станции связаны с токсичными выбросами, такими как двуокись серы, кремнезем и отложения тяжелых металлов ртути, мышьяка и бора.

Вредно для дикой природы и окружающей среды

Вредные риски, связанные с некоторыми нетрадиционными источниками энергии, являются реальностью. Ветряные электростанции известны тем, что лопастями ветряных мельниц наносят вред птицам, летучим мышам и насекомым.Некоторые солнечные энергетические фермы создают в атмосфере интенсивные горячие зоны из-за количества тепла, отражающегося от их отражающих поверхностей. Эти горячие зоны повредили, ослепили и убили пролетающих птиц и насекомых. Строительство объектов, использующих энергию океана, может дестабилизировать морские экосистемы, отрицательно сказываясь как на местах гнездования, так и на охотничьих угодьях, угрожая будущему всего вида.

Что касается атомной энергетики, существует опасность расплавления реактора. Землетрясения, наводнения, воронки, торнадо, ураганы и всевозможные стихийные бедствия могут повредить атомную станцию, создав утечки и загрязнение окружающей среды.Ядерная очистка — непростая задача, а учитывая период полураспада ядерных элементов, используемых на атомных станциях, он может быть значительным. Такой срок восстановления после аварии на атомной электростанции может не понравиться избирателям и политическим группам. Даже если не произойдет ядерный расплав, атомные станции производят вредные отходы, которые трудно утилизировать, транспортировать и хранить.

Высокая стоимость

Создание фермы или завода, использующего солнечную энергию, ветер, водоросли, геотермальную, ядерную, гидроэнергетику и океан, требует значительных финансовых средств и инвестиций.Приобретение недвижимости для размещения ветряных мельниц, солнечных батарей, фермы по выращиванию водорослей, геотермальной установки, атомной электростанции, плотины гидроэлектростанции и океанского центра требует значительных авансовых капитальных затрат для финансирования, строительства, обслуживания и реализации проектов должным образом с инфраструктурой и технологиями, которые соответствуют требованиям. стандарты кодекса. Крупномасштабное производство, уход и сбор водорослей могут обернуться непомерными расходами.

Не все нетрадиционные источники энергии являются коммерчески жизнеспособными

Геотермальные и океанические источники энергии требуют определенных мест, близких к геотермальным или океанским источникам энергии.Иногда такой доступ сопряжен с рисками и опасностями, которые могут повлиять на распределительные сети и инфраструктуру. Эти риски и опасности, не говоря уже о страховых расходах на их покрытие, могут оказаться слишком дорогостоящими для проекта, чтобы он был коммерчески жизнеспособным при нынешних технологических стандартах. Необходим некоторый технологический прорыв для дальнейшего развития секторов геотермальной и океанской энергетики. Если существуют неблагоприятные экономические условия, эти нетрадиционные источники энергии могут оказаться слишком дорогими и неэффективными, чтобы на них можно было положиться.

Специфика местоположения означает меньшие шансы универсальности

Нетрадиционные источники энергии, которые зависят от местоположения, имеют ограниченный доступ. Государства, не имеющие выхода к морю, не могут иметь в наличии источники энергии океана. Государства, в которых нет пустынь, устьев рек, геотермальных зон или больших участков свободной земли, свободной от застройки, не смогут воспользоваться солнечными, гидроэнергетическими, геотермальными или ветровыми источниками энергии.

Низкие уровни эффективности

Первоначальные затраты на установку высоки для нетрадиционных источников энергии.После этого управление землей также может облагаться налогом. Политические группы в штате или городе могут попытаться помешать продвижению проекта, особенно если они спорят об экологических проблемах, перемещении людей с больших участков земли или любых других конкурирующих интересах.

Ветряные электростанции применимы только в районах с сильным ветром, и даже если известно, что в этом районе ветрено, будут моменты, когда ветра не будет. В этой ситуации необходимо жизнеспособное резервное решение для определения того, откуда будет поступать энергия для питания электрической сети.Рассмотрим плотины гидроэлектростанций во время засухи. Плотины могут показаться выгодными в благоприятный год водного потока. Однако в случае засухи или возникновения экологических проблем из-за перенаправления естественного водного потока — будь то вмешательство в лососевые потоки на северо-западе Тихого океана или образование токсичных химических стоков в Солтон-Си на юге Калифорнии — возникают вопросы. Даже если засуха не является проблемой, плотины гидроэлектростанций по-прежнему вызывают споры со стороны природоохранных организаций по поводу потери биологического разнообразия, нарушения потока питательных веществ и проблем эрозии.Возникают споры о том, насколько эффективными могут быть нетрадиционные источники энергии в трудные времена. Сектор нетрадиционной энергетики все еще находится в зачаточном состоянии. Следовательно, часто будут возникать аргументы и дебаты, вращающиеся вокруг осуществимости, эффективности и масштабируемости.

Природный газ | Национальное географическое общество

Природный газ — это ископаемое топливо. Как и другие ископаемые виды топлива, такие как уголь и нефть, природный газ образуется из растений, животных и микроорганизмов, которые жили миллионы лет назад.

Существует несколько различных теорий, объясняющих, как образуются ископаемые виды топлива. Наиболее распространенная теория заключается в том, что они образуются под землей в интенсивных условиях. По мере разложения растений, животных и микроорганизмов они постепенно покрываются слоями почвы, отложений, а иногда и горных пород. За миллионы лет органическое вещество сжимается. По мере того, как органическое вещество продвигается все глубже в земную кору, оно сталкивается с все более высокими температурами.

Сочетание сжатия и высокой температуры вызывает разрушение углеродных связей в органическом веществе.В результате этого молекулярного распада образуется термогенный метан — природный газ. Метан, вероятно, самое распространенное органическое соединение на Земле, состоит из углерода и водорода (Глава 5).

Месторождения природного газа часто находятся рядом с нефтяными месторождениями. Месторождения природного газа, расположенные близко к поверхности Земли, обычно затмеваются близлежащими месторождениями нефти. Более глубокие месторождения, образующиеся при более высоких температурах и более высоком давлении, содержат больше природного газа, чем нефти. Самые глубокие месторождения могут состоять из чистого природного газа.

Однако природный газ не обязательно должен образовываться глубоко под землей.Он также может быть образован крошечными микроорганизмами, называемыми метаногенами. Метаногены обитают в кишечнике животных (включая человека) и в районах с низким содержанием кислорода у поверхности Земли. Например, свалки полны разлагающегося вещества, которое метаногены распадаются на тип метана, называемый биогенным метаном. Процесс образования метаногенов в природном газе (метане) называется метаногенезом.

Хотя большая часть биогенного метана улетучивается в атмосферу, создаются новые технологии для удержания и сбора этого потенциального источника энергии.

Термогенный метан — природный газ, образующийся глубоко под поверхностью Земли — также может улетучиваться в атмосферу. Часть газа может подниматься через проницаемые вещества, такие как пористые породы, и в конечном итоге рассеиваться в атмосфере.

Однако большая часть термогенного метана, поднимающегося к поверхности, встречается с геологическими образованиями, которые слишком непроницаемы для его выхода. Эти скальные образования называются осадочными бассейнами.

Осадочные бассейны задерживают огромные резервуары природного газа.Чтобы получить доступ к этим резервуарам природного газа, в породе необходимо просверлить отверстие (иногда называемое скважиной), чтобы газ мог выйти и быть собран.

Осадочные бассейны, богатые природным газом, встречаются по всему миру. Пустыни Саудовской Аравии, влажные тропики Венесуэлы и ледяная Арктика американского штата Аляска — все это источники природного газа. В Соединенных Штатах за пределами Аляски бассейны в основном расположены вокруг штатов, граничащих с Мексиканским заливом, включая Техас и Луизиану.Недавно в северных штатах Северная Дакота, Южная Дакота и Монтана были созданы значительные сооружения для бурения осадочных бассейнов.

Типы природного газа

Природный газ, который экономичен в добыче и легкодоступен, считается «традиционным». Обычный газ задерживается проницаемым материалом под непроницаемой породой.

Природный газ, обнаруженный в других геологических условиях, не всегда так просто и практично добыть. Этот газ называют «нетрадиционным».«Постоянно разрабатываются новые технологии и процессы, чтобы сделать этот нетрадиционный газ более доступным и экономически выгодным. Со временем газ, считавшийся «нетрадиционным», может стать обычным.

Биогаз — это газ, который образуется при разложении органических веществ в отсутствие кислорода. Этот процесс называется анаэробным разложением и происходит на свалках или там, где разлагаются такие органические материалы, как отходы животноводства, сточные воды или побочные продукты производства.

Биогаз — это биологическое вещество, которое поступает от растений или животных, которые могут быть живыми или неживыми. Этот материал, такой как лесные остатки, можно сжигать для создания возобновляемого источника энергии.

Биогаз содержит меньше метана, чем природный газ, но его можно очищать и использовать в качестве источника энергии.

Deep Natural Gas
Deep Natural Gas — нетрадиционный газ. В то время как самый обычный газ находится всего на глубине нескольких тысяч метров, природный газ находится на глубине не менее 4500 метров (15000 футов) ниже поверхности Земли.Бурение глубокого месторождения природного газа не всегда экономически целесообразно, хотя методы его добычи были разработаны и усовершенствованы.

Сланцы
Сланцевый газ — еще один тип нетрадиционных месторождений. Сланец — это мелкозернистая осадочная порода, не разрушающаяся в воде. Некоторые ученые говорят, что сланец настолько непроницаем, что мрамор по сравнению с ним считается «губчатым». Толстые пласты этой непроницаемой породы могут «прослоить» между собой слой природного газа.

Сланцевый газ считается нетрадиционным источником из-за сложных процессов, необходимых для доступа к нему: гидроразрыв пласта (также известный как гидроразрыв) и горизонтальное бурение. Фрекинг — это процедура, при которой открытая порода раскалывается струей воды под высоким давлением, а затем «подпирается» крошечными песчинками, стеклом или кремнеземом. Это позволяет газу более свободно вытекать из скважины. Горизонтальное бурение — это процесс бурения прямо в землю, а затем бурение сбоку или параллельно поверхности Земли.

Плотный газ
Плотный газ — это нетрадиционный природный газ, уловленный под землей в непроницаемой горной породе, что делает его чрезвычайно трудным для добычи. Для извлечения газа из «плотных» горных пород обычно требуются дорогие и сложные методы, такие как гидроразрыв и кислотная обработка.

Окисление аналогично гидроразрыву. Кислота (обычно соляная кислота) закачивается в скважину с природным газом. Кислота растворяет плотную породу, которая блокирует поток газа.

Метан угольных пластов
Метан угольных пластов — еще один вид нетрадиционного природного газа. Как следует из названия, метан угольных пластов обычно находится в угольных пластах, которые проходят под землей. Исторически сложилось так, что при добыче угля природный газ намеренно выбрасывался из шахты в атмосферу как отходы. Сегодня метан угольных пластов собирается и является популярным источником энергии.

Газ в зонах с избыточным давлением
Еще один источник нетрадиционного природного газа — это зоны с избыточным давлением.Зоны с избыточным давлением составляют 3 000-7 600 метров (10 000-25 000 футов) ниже поверхности Земли.

Эти зоны образуются, когда слои глины быстро накапливаются и уплотняются поверх более пористого материала, такого как песок или ил. Поскольку природный газ вытесняется из сжатой глины, он откладывается под очень высоким давлением в песке, иле или другом абсорбирующем материале под ним.

Зоны с избыточным давлением очень трудно добывать, но они могут содержать очень большое количество природного газа.В Соединенных Штатах большинство зон с повышенным давлением обнаружено в районе побережья Мексиканского залива.

Гидраты метана
Гидраты метана — еще один тип нетрадиционного природного газа. Метаногидраты были обнаружены совсем недавно в океанских отложениях и в районах вечной мерзлоты Арктики. Гидраты метана образуются при низких температурах (около 0 ° C или 32 ° F) и под высоким давлением. При изменении условий окружающей среды в атмосферу выбрасываются гидраты метана.

По оценкам Геологической службы США (USGS), гидраты метана могут содержать в два раза больше углерода, чем весь уголь, нефть и обычный природный газ в мире вместе взятые.

В океанических отложениях на континентальном склоне образуются гидраты метана, когда бактерии и другие микроорганизмы опускаются на дно океана и разлагаются в иле. Метан, заключенный в отложениях, обладает способностью «цементировать» рыхлые отложения на месте и поддерживать стабильность континентального шельфа. Однако, если вода становится теплее, гидраты метана разрушаются. Это вызывает подводные оползни и выделяет природный газ.

В экосистемах вечной мерзлоты гидраты метана образуются при замерзании водоемов, и молекулы воды создают индивидуальные «клетки» вокруг каждой молекулы метана.Плотность газа, заключенного в замороженной решетке воды, намного выше, чем в газообразном состоянии. Когда ледяные клетки тают, метан улетучивается.

Глобальное потепление, текущий период изменения климата, влияет на высвобождение гидратов метана как из слоев вечной мерзлоты, так и из слоев океанических отложений.

В гидратах метана хранится огромное количество потенциальной энергии. Однако, поскольку это такие хрупкие геологические образования, способные разрушать и нарушать окружающие условия окружающей среды, методы их извлечения разрабатываются с особой осторожностью.

Бурение и транспортировка

Природный газ измеряется в кубических метрах или стандартных кубических футах. В 2009 году Управление энергетической информации США (EIA) подсчитало, что доказанные мировые запасы природного газа составляют около 6 289 триллионов кубических футов (триллионов кубических футов).

Большая часть запасов находится на Ближнем Востоке, 2 686 триллионов кубических футов в 2011 году, или 40 процентов от общих мировых запасов. Россия занимает второе место по размеру доказанных запасов, составив 1680 трлн фут3 в 2011 году.В Соединенных Штатах сосредоточено чуть более 4 процентов мировых запасов природного газа. <

По данным EIA, общее мировое потребление сухого природного газа в 2010 году составило 112 920 миллиардов кубических футов (bcf). В том году Соединенные Штаты потребили немногим более 24 000 млрд куб. Футов — больше, чем любая другая страна.

Природный газ чаще всего добывается вертикальным бурением от поверхности Земли. При одиночном вертикальном бурении скважина ограничивается запасами газа, с которыми она сталкивается.

Гидравлический разрыв пласта, горизонтальное бурение и кислотная обработка — это процессы, позволяющие увеличить объем газа, к которому скважина может получить доступ, и тем самым повысить ее продуктивность.Однако такая практика может иметь негативные экологические последствия.

Гидравлический разрыв пласта или гидроразрыв — это процесс, при котором открытые горные породы разделяются потоками воды, химикатов и песка под высоким давлением. Песочные подпорки открывают скалы, что позволяет газу улетучиваться и храниться или транспортироваться. Однако для гидроразрыва требуется огромное количество воды, что может радикально снизить уровень грунтовых вод в районе и отрицательно повлиять на водную среду обитания. В результате этого процесса образуются высокотоксичные и часто радиоактивные сточные воды, которые при неправильном обращении могут протекать и загрязнять подземные источники воды, используемые для питья, гигиены, промышленного и сельскохозяйственного использования.

Кроме того, гидроразрыв может вызывать микроземлетрясения. Большинство из этих образований слишком малы, чтобы их можно было почувствовать на поверхности, но некоторые геологи и защитники окружающей среды предупреждают, что землетрясения могут вызвать структурные повреждения зданий или подземных сетей труб и кабелей.

Из-за этих негативных воздействий на окружающую среду гидроразрыв был подвергнут критике и запрещен в некоторых регионах. В других областях гидроразрыв — это прибыльная экономическая возможность и надежный источник энергии.

Горизонтальное бурение — это способ увеличения площади скважины без создания множества дорогостоящих и экологически чистых буровых площадок.После бурения прямо с поверхности Земли бурение можно направить в сторону — горизонтально. Это увеличивает продуктивность скважины, не требуя нескольких буровых площадок на поверхности.

Подкисление — это процесс растворения кислотных компонентов и их помещения в скважину с природным газом, при котором растворяется порода, которая может блокировать поток газа.

После добычи природного газа его чаще всего транспортируют по трубопроводам диаметром от 2 до 60 дюймов.

В континентальной части Соединенных Штатов имеется более 210 трубопроводных систем, состоящих из 490 850 километров (305 000 миль) магистральных трубопроводов, по которым газ транспортируется во все 48 штатов. Для этой системы требуется более 1400 компрессорных станций, чтобы газ продолжал свой путь, 400 подземных хранилищ, 11000 пунктов доставки газа и 5000 пунктов приема газа.

Природный газ также можно охладить до температуры около -162 ° C (-260 ° F) и преобразовать в сжиженный природный газ или СПГ.В жидкой форме природный газ занимает лишь 1/600 объема своего газообразного состояния. Его легко хранить и транспортировать в места, где нет трубопроводов.

СПГ транспортируется в специализированном изотермическом танкере, в котором СПГ поддерживается при температуре кипения. Если какой-либо из СПГ испаряется, он сбрасывается из зоны хранения и используется для питания транспортного судна. Соединенные Штаты импортируют СПГ из других стран, включая Тринидад и Тобаго и Катар. Однако в настоящее время США наращивают производство СПГ внутри страны.

Потребление природного газа

Хотя для разработки природного газа требуются миллионы лет, его энергия использовалась только в течение последних нескольких тысяч лет. Около 500 г. до н.э. китайские инженеры использовали природный газ, выходящий из Земли, построив бамбуковые трубопроводы. Эти трубы транспортируют газ для нагрева воды. В конце 1700-х годов британские компании поставляли природный газ для освещения уличных фонарей и домов.

Сегодня природный газ используется бесчисленными способами в промышленных, коммерческих, жилых и транспортных целях.По оценкам Министерства энергетики США (DOE), природный газ может быть на 68 процентов дешевле, чем электричество.

В жилых домах природный газ наиболее часто используется для отопления и приготовления пищи. Он используется для питания бытовой техники, такой как печи, кондиционеры, обогреватели, наружное освещение, обогреватели для гаражей и сушилки для одежды.

Природный газ также используется в более крупных масштабах. В коммерческих помещениях, таких как рестораны и торговые центры, это чрезвычайно эффективный и экономичный способ питания водонагревателей, обогревателей, сушилок и плит.

Природный газ также используется для обогрева, охлаждения и приготовления пищи в промышленных условиях. Однако он также используется в различных процессах, таких как обработка отходов, пищевая промышленность и очистка металлов, камня, глины и нефти.

Природный газ также можно использовать в качестве альтернативного топлива для автомобилей, автобусов, грузовиков и других транспортных средств. В настоящее время в мире насчитывается более 5 миллионов автомобилей, работающих на природном газе, и более 150 000 автомобилей в США.

Хотя изначально газомоторные автомобили стоят дороже, чем автомобили, работающие на газе, их дешевле заправлять топливом, и они являются самыми экологически чистыми автомобилями в мире.Транспортные средства с бензиновыми и дизельными двигателями выделяют вредные и токсичные вещества, включая мышьяк, никель и оксиды азота. Напротив, газовые двигатели могут выделять незначительное количество пропана или бутана, но выделять в атмосферу на 70 процентов меньше окиси углерода.

Используя новую технологию топливных элементов, энергия природного газа также используется для производства электроэнергии. Вместо сжигания природного газа для получения энергии топливные элементы вырабатывают электричество с помощью электрохимических реакций. Эти реакции производят воду, тепло и электричество без каких-либо других побочных продуктов или выбросов.Ученые все еще исследуют этот метод производства электричества, чтобы по доступной цене применять его в электрических изделиях.

Природный газ и окружающая среда

Природный газ обычно необходимо обработать, прежде чем его можно будет использовать. При добыче природный газ может содержать множество элементов и соединений, кроме метана. Вода, этан, бутан, пропан, пентаны, сероводород, диоксид углерода, водяной пар и иногда гелий и азот могут присутствовать в скважине с природным газом.Чтобы использовать его для получения энергии, метан обрабатывается и отделяется от других компонентов. Газ, который используется для получения энергии в наших домах, представляет собой почти чистый метан.

Как и другие ископаемые виды топлива, природный газ можно сжигать для получения энергии. Фактически, это топливо с наиболее чистым сгоранием, то есть при нем выделяется очень мало побочных продуктов.

При сжигании ископаемого топлива они могут выделять (или выделять) различные элементы, соединения и твердые частицы. Уголь и нефть представляют собой ископаемое топливо с очень сложными молекулярными образованиями и содержат большое количество углерода, азота и серы.Когда они сгорают, они выделяют большое количество вредных выбросов, включая оксиды азота, диоксид серы и частицы, которые уносятся в атмосферу и способствуют загрязнению воздуха.

Напротив, метан в природном газе имеет простую молекулярную структуру: Ch5. Когда он горит, он выделяет только углекислый газ и водяной пар. Когда мы дышим, люди выдыхают те же два компонента.

Двуокись углерода и водяной пар, а также другие газы, такие как озон и закись азота, известны как парниковые газы.Увеличение количества парниковых газов в атмосфере связано с глобальным потеплением и может иметь катастрофические экологические последствия.

Хотя при сжигании природного газа по-прежнему выделяются парниковые газы, он выделяет почти на 30 процентов меньше CO2, чем нефть, и на 45 процентов меньше, чем уголь.

Безопасность

Как и при любой другой добыче, бурение на природный газ может привести к утечкам. Если буровая установка попадает в неожиданный карман с высоким давлением природного газа, или если скважина повреждена или разрывается, утечка может быть немедленно опасной.

Поскольку природный газ так быстро растворяется в воздухе, он не всегда вызывает взрыв или возгорание. Однако утечки представляют собой опасность для окружающей среды, которая также приводит к утечке грязи и масла в прилегающие районы.

Если для расширения скважины использовался гидроразрыв, химические вещества, полученные в результате этого процесса, могут загрязнить местные водные среды обитания и питьевую воду высокорадиоактивными материалами. Выбрасываемый в воздух неконтролируемый метан также может вынудить людей временно покинуть территорию.

Утечки также могут происходить медленно. До 1950-х годов чугун был популярным выбором для распределительных трубопроводов, но он позволял выходить большому количеству природного газа. Чугунные трубы становятся негерметичными после долгих лет циклов замерзания-оттаивания, интенсивного движения по воздуху и нагрузок из-за естественного смещения грунта. Утечки метана из этих распределительных трубопроводов составляют более 30 процентов выбросов метана в секторе распределения природного газа США. Сегодня трубопроводы изготавливаются из различных металлов и пластмасс, чтобы уменьшить утечки.

Наши источники энергии, природный газ — Национальные академии

Природный газ

Природный газ обеспечивает 29% нашей энергии и используется для отопления примерно половины домов в США. Это также сырье для различных обычных продуктов, таких как краски, удобрения, пластмассы, лекарства и антифризы. Пропан, который используется во многих кухонных плитах и ​​уличных грилях, а также в системах отопления домов, получают из природного газа. Природный газ также используется для производства 33% нашей электроэнергии.

В отличие от нефти, около четверти которой в настоящее время импортируется, практически весь наш природный газ поступает из Соединенных Штатов.

Природный газ часто называют «чистым сжиганием», поскольку он производит меньше нежелательных побочных продуктов на единицу энергии, чем уголь или нефть. Как и все ископаемое топливо, при его сжигании выделяется углекислый газ, но примерно в два раза меньше, чем уголь на киловатт-час вырабатываемой электроэнергии. Кроме того, он более энергоэффективен. В среднем типичная угольная электростанция в 2013 году показала около 33% эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую.Газовая установка имела КПД около 42%. А на электростанциях с комбинированным циклом, работающих на природном газе, где отработанное тепло от турбины, работающей на природном газе, используется для питания паровой турбины, эффективность выработки может достигать 60%.

В отличие от нефти, около четверти которой в настоящее время импортируется, практически весь наш природный газ поступает из Соединенных Штатов. Прогнозируется, что годовое потребление вырастет примерно на 25% в течение следующих 25 лет, с 28,3 триллиона кубических футов (триллионов кубических футов) в 2015 году до 35,4 триллиона кубических футов в 2040 году.Но темпы открытий могут расти еще быстрее: по данным Управления энергетической информации США (EIA), общие доказанные запасы природного газа в США выросли на 10% только в 2014 году и достигли рекордного уровня для Соединенных Штатов в 389 триллионов кубических футов. Хотя Соединенные Штаты импортируют часть своего природного газа, они также экспортируют растущие объемы, а чистый импорт составляет менее 4% потребления в США.

Одной из причин такого увеличения является расширенная добыча путем гидроразрыва пласта («гидроразрыва») природного газа, задержанного в сланцах и других пластах, большого ресурса, который увеличился почти в девять раз с 2007 года.