Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ќетрадиционные возобновл€емые источники энергии




ѕон€тие устойчивого развити€ включает в себ€ как об€зательный компонент постепенный переход от энергетики, основанной на сжигании органического топлива (нефть, уголь, газ и др.), к нетрадиционной (альтернативной) энергетике, использующей возобновл€емые экологически чистые источники энергии ¾ солнце, ветер, энергию биомассы, подземное тепло и др. (рис. 21.5).

–ис. 21.5.  лассификаци€ возобновл€емых источников энергии
(Ёнергоактивные здани€, 1988, с изм.)

¬ послании международной экологической организации √ринпис правительствам всех стран отмечаетс€, что Ђправительства должны признать, что углеводородное топливо ¾ основна€ причина изменени€ климата и что единственной стабильной системой энергоснабжени€, способной отвечать нашим энергетическим потребност€м, может быть система, основанна€ на возобновл€емых источниках энергииї.

ќсновные преимущества возобновл€емых источников энергии хорошо известны: практическа€ неисчерпаемость запасов (рис. 21.5) и относительна€ экологическа€ безвредность, в св€зи с отсутствием побочных эффектов, загр€зн€ющих природную среду. —держивает их развитие недостаточный на сегодн€шний день технический уровень индустриальных методов использовани€.

¬ жилищно-строительной сфере, как и во всех других видах человеческой де€тельности, использование нетрадиционных возобновл€емых источников энергии получило широкое развитие.

Ёнерги€ —олнца. ¬ современной мировой практике энергоснабжени€ излучение —олнца ¾ возможно, главный нетрадиционный источник энергии. ѕо€вилась нова€ отрасль энергетики ¾ гелиоэнергетика, созданы специальные энергетические установки ¾ гелиосистемы.

ЂЋивеньї солнечной энергии неисчерпаем. Ћишь незначительна€ часть излучени€ —олнца (0,02%) попадает в биосферу «емли, но и этого количества энергии достаточно, чтобы в тыс€чи раз перекрыть общую мощность всех электростанций мира.

  недостаткам солнечной энергии относ€т дискретность (прерывистость) ее поступлени€ на поверхность «емли (по часам суток, времени года, географическим по€сам) и зависимость от метеорологических условий. Ќапример, в –оссии специалисты рекомендуют размещать гелиополигоны южнее 55∞ с. ш. ¬ св€зи с этим многие зарубежные ученые работают над проблемой выноса гелиосистем на околоземную орбиту. ѕредполагаетс€ строительство в ≈вропе 40 спутниковых солнечных электростанций, способных обеспечить около 20% потребности в электроэнергии. ќднако не исключено, что солнечные электростанции могут причинить ущерб окружающей среде в процессе передачи энергии на «емлю (ј. ». ћелуа и др., 1988).

—уществует два основных направлени€ использовани€ солнечной энергии: выработка электрической энергии и получение тепловой энергии (теплоснабжение). ѕрименение солнечных электрогенераторов находитс€ все еще в начальной стадии, зато использование солнечного теплоснабжени€ дл€ обогрева жилых зданий занимает в мировой практике уже значительное место.

“ак, в —Ўј в 1977 г. насчитывалось около 1000 солнечных домов, в 90-е гг. число их превысило 15 тыс. —олнечные установки дл€ подогрева воды имеют 90% домов на  ипре и 70% в »зраиле. “олько за последние 15 лет в японии построены сотни тыс€ч зданий с солнечным подогревом, что позволило резко уменьшить выбросы в атмосферу диоксида углерода и других парниковых газов.

—олнечна€ энергетика в –оссии развита совершенно недостаточно, хот€ половина ее территории находитс€ в благопри€тных дл€ использовани€ солнечной энергии услови€х ¾ в год ее поступает не менее 100 к¬т ч/м2, а в таких районах, как ƒагестан, Ѕур€ти€, ѕриморье, јстраханска€ область и др. ¾ до 200 к¬т ч/м2 (—требков, 1993).

—олнечна€ энерги€ очень удобна дл€ энергоснабжени€ зданий.  ак показали экспериментальные исследовани€, только за счет энергии солнечных лучей, падающих на ограждающие конструкции зданий, можно полностью решить энергетические проблемы, св€занные с их обогревом, гор€чим водоснабжением и др.

—уществует три вида гелиосистем, служащих дл€ удовлетворени€ тепловых нужд здани€: пассивные, активные и смешанные (Ўвецов, 1994).

¬ пассивных гелиосистемах само здание служит приемником и преобразователем солнечной энергии, а распределение тепла осуществл€етс€ за счет конвенции.

ќсновным элементом более дорогосто€щей активной гелиосистемы €вл€етс€ коллектор ¾ приемник солнечной энергии, где солнечный свет преобразуетс€ в тепло. √елиоколлектор представл€ет собой теплоизолированный €щик: видимый свет от солнца проходит сквозь прозрачное покрытие (стекло или пленку), попадает на зачерненную панель и нагревает ее. ѕри специальной конструкции коллектора внутри его достигаетс€ очень высока€ температура, позвол€юща€ успешно осуществл€ть гор€чее водоснабжение.

ќценива€ эффективность применени€ солнечного теплоснабжени€ в нашей стране, Ќ. ѕинигин и ј. јлександров (1990) показали, что использование солнечных установок в режиме круглогодичного гор€чего водоснабжени€ зданий экономически целесообразно практически дл€ всей южной части –оссийской ‘едерации.

¬ последние годы созданы установки с сезонным аккумулированием тепла, что позвол€ет даже в услови€х —ибири сохранить до 30% топливных ресурсов и использовать их дл€ обогрева небольших домов в зимний период. Ќеобходимы дальнейшие поиски использовани€ солнечной энергии не только в южных, но и в северных районах –оссии, особенно учитыва€, что в Ќорвегии и ‘инл€ндии такой опыт уже имеетс€.

»спользование солнечной энергии в жилищно-строительной сфере не ограничиваетс€ только теплоснабжением жилых зданий. “ак, јќ Ђѕ»-2ї разработало серию проектов гелиополигонов (стационарных и мобильных, сезонных и круглогодичного действи€), в которых впервые в мире дл€ термовлажностной обработки сборных железобетонных конструкций и изделий была использована солнечна€ энерги€ без промежуточных превращений (¬еликолепов, 1995) (рис. 21.6). ѕосле укладки гелиопокрыти€ (—¬»“јѕ) железобетонное изделие превращаетс€ в аккумул€тор тепла, после чего начинает действовать другой источник тепла ¾ экзотерми€ цемента.

–ис. 21.6. ќбщий вид и технологическа€ схема гелиополигона круглогодичного действи€:
1 ¾ гелиокамеры; 2
¾ форма на колесах; 3 ¾ —¬»“јѕ; 4 ¾ запирающий щит;
5
¾ инфракрасные излучатели; 6 ¾ механизм передвижени€ форм; 7 ¾ производственный корпус с Ѕ—÷;
8 ¾ бетоновозна€ эстакада; 9 ¾ склад арматурных каркасов; 10 ¾ бетоноукладчик;
11 ¾ склад готовой продукции с зоной дозревани€; 12 ¾ козловой кран

—троительство таких гелиополигонов позвол€ет: сократить объемы строительно-монтажных работ, повысить долговечность и качество издели€, снизить его стоимость, отказатьс€ от котельной, теплотрасс, пропарочных камер, уменьшить нагрузку на окружающую среду и, главное, экономить условное топливо. ѕо мнению авторов проекта, необходимо пересмотреть способы производства сборного железобетона и создать услови€ дл€ широкого внедрени€ энергосберегающих технологий, использующих солнечную энергию.

¬ заключение приведем высказывание лауреата Ќобелевской премии ∆ореса јлферова (2001) по поводу использовани€ солнечной энергии: Ђ—олнце ¾ это термо€дерный реактор, который работает миллионы лет надежно и безопасно. » задача преобразовани€ солнечной энергии в электрическую будет решена. ћожет быть, даже в нашем ’’I веке. јкадемик »оффе мечтал о солнечной энергетике и ее широком применении, когда  ѕƒ солнечных преобразований равн€лс€ 0,1%. —егодн€  ѕƒ солнечных преобразований на гетероструктурах достиг 35%. ƒа, это по-прежнему дороже, чем атомна€ энергетика. Ќо дороже не на пор€док, а лишь в несколько раз. » хочетс€ верить, что лет через п€тнадцать - двадцать солнечна€ энергетика будет сравнима или даже обойдет другие видыї.

«авораживающей сознание выгл€дит иде€, предложенна€ €понскими специалистами, о строительстве единой дл€ всей планеты гигантской солнечной электростанции где-нибудь в —ахаре или пустын€х јвстралии. ƒл€ этой станции потребовалась бы площадь, эквивалентна€ квадрату со стороной 800 км. Ќо уже сейчас суммарна€ площадь солнечных отражателей, используемых в мировой практике, превышает 6 млрд м2 (—Ўј ¾ 1,8 млрд м2, япони€ ¾ 1,3 млрд м2 и т. д.).

Ёнерги€ ветра. Ќаправление энергетики, св€занное с ветровой энергией, называют ветроэнергетикой, а здани€, в которых энерги€ ветра преобразуетс€ в электрическую, тепловую и другие виды энергии, ¾ ветроэнергоактивными.

¬етроэнергетика становитс€ рентабельной при средних скорост€х ветра от 3 до 10 м/с при повтор€емости около 60-90% и, следовательно, может использоватьс€ лишь в районах с посто€нным ветром ( райний —евер, побережье ќхотского мор€,  амчатка,  урилы, ѕрикаспийска€ низменность и др.).

¬ ветроэнергоактивном здании энерги€ ветра преобразуетс€ с помощью ветрового колеса, размещенного в здании. ќсновным рабочим органом €вл€етс€ ротор, который вращает генератор.

ѕо ј. Ќ. “етиору (1991), важной экологической проблемой €вл€етс€ защита здани€ и жителей от механических колебаний, генерируемых ветроустановкой. ѕрименение различных способов виброизол€ции, включа€ размещение ветроэнергетических установок вне жилых зданий, приводит к удорожанию их строительства. «начительным недостатком ветроэлектростанции €вл€етс€ также генераци€ ими инфразвукового шума.

», тем не менее, ветроэнергетика имеет большое будущее. «а последние 20 лет она прошла путь от небольших агрегатов до современной многомиллиардной отрасли, обеспечивающей большое количество энергосистем. ¬ 2001 г. ветротурбины, мощность которых составл€ла 14 000 ћ¬т, генерировали Ђчистуюї электроэнергию в более чем 30 странах мира. “олько в —Ўј работает 9000 ветровых электроустановок, в ƒании ¾ 1500. ѕо данным ≈вропейской ассоциации ветровой энергии, к 2020 г. ветровые электростанции обеспечат 10% мировой потребности в электроэнергии.

√еотермальна€ энерги€. Ќа территории —Ќ√ запасы еще одного нетрадиционного источника энергии ¾ геотермального тепла, оцениваютс€ в дес€тки миллионов тонн условного топлива. »де€ использовани€ тепла «емли как альтернативного энергоресурса не нова. ≈ще в 20-е гг. ’’ в.  . Ё. ÷иолковский и ¬. ј. ќбручев считали возможным использование геотермального тепла.   началу ’’I в. мощность энергии геотермальных систем в мире превысила 16 млн к¬т ч, что достаточно дл€ обогрева многих тыс€ч квартир. »сланди€ полностью отказалась от использовани€ органического топлива, и широко использует геотермальные воды.

Ќаиболее экономически выгодный вариант использовани€ геотермального тепла ¾ строительство √Ё— с использованием вод€ного пара (температурой 200-400 ∞—).   сожалению, месторождени€ термального пара в –оссии, да и в мире, редки, поэтому основное применение наход€т геотермальные (теплоэнергетичекие) воды с температурой до 200 ∞—, выход€щие на поверхность земли в виде источников. ƒостаточно упом€нуть в св€зи с этим ѕаужетскую гидротермальную станцию, построенную в 1967 г. на  амчатке.

ѕерспективным направлением в энергосбережении специалисты считают извлечение тепловой энергии из водонасыщенных пластов, залегающих на глубинах 2-3 км и имеющих температуру 150-200 ∞—. Ќа выбранной площадке бур€тс€ вертикальные и наклонные нагнетательные скважины, по которым закачиваетс€ теплоноситель, который прогреваетс€ гор€чими породами, а затем откачиваетс€. ѕодобна€ теплоэнергетическа€ система называетс€ циркул€ционной и ее применение вполне целесообразно во многих районах —Ќ√ (—еверный  авказ,  рым, јрмени€, «акарпатье и др.). ѕерва€ в –оссии термоциркул€ционна€ система действовала в г. √розном, где вода после использовани€ в теплицах нагнеталась на глубину 1 км, там она вновь нагревалась.

Ёнерги€ биомассы. Ѕиомасса ¾ это выраженное в единицах массы количество живого вещества организмов, приход€щеес€ на единицу площади или объема. ¬ процессе переработки она преобразуетс€ в органические отходы и биогаз.

¬ насто€щее врем€ биомасса широко используетс€ в качестве топлива, что €вл€етс€ результатом посто€нных усилий ученых и специалистов по созданию экологически чистой энергии и предотвращению выбросов загр€зн€ющих веществ в атмосферу.

¬ энергетических цел€х биомассу либо сжигают, использу€ теплоту сгорани€ (в этом случае продукты пиролиза могут загр€зн€ть атмосферу), либо перерабатывают путем анаэробного сбраживани€ с целью получени€ биогаза (рис. 21.7). Ѕиогаз, состо€щий на 60-70% из метана и на 20-40% из углекислого газа, получают в специальных установках, основной частью которых €вл€етс€ реактор (метантенк), т. е. бродильна€ камера, в которую загружают биомассу.

–ис. 21.7. ѕринципиальна€ схема переработки “Ѕќ методом
анаэробного компостировани€ дл€ получени€ биогаза:
1 ¾ приемный бункер; 2 ¾ мостовой грейферный кран; 3 ¾ дробилка; 4 ¾ магнитный сепаратор;
5 ¾ насос-смеситель; 6 ¾ метантенк; 7 ¾ шнековый пресс; 8 ¾ рыхлитель; 9 ¾ емкость дл€ сбора
отжима; 10 ¾ цилиндрический грохот; 11 ¾ упаковочна€ машина; 12 ¾ крупный отсев;
13 ¾ склад удобрений; 14 ¾ газголдер; 15 ¾ компрессор; 16 ¾ уравнительна€ касера; I ¾ направление
движени€ отходов; II ¾ направление движени€ биогаза

ћатериалом дл€ переработки на биогазовых установках служат твердые бытовые отходы, навоз, отходы деревообработки (кора, опилки, стружки), осадки биологических очистных устройств и др.

— экологической точки зрени€ укажем на некоторые отличительные особенности использовани€ этого энергетического направлени€:

1) биотехнологическа€ трансформаци€ биомассы в энергию считаетс€ абсолютно безвредной;

2) в отличие от традиционных источников энергии данный метод не загр€зн€ет окружающую среду;

3) вырабатываетс€ не только энерги€, но и одновременно природна€ среда очищаетс€ (освобождаетс€) от продуктов жизнеде€тельности и других отходов.

ѕосле очищени€ от углекислого газа и сероводорода биогаз сжигают и используют в стандартных водонагревател€х, газовых плитах, горелках и других приборах.

¬ строительной сфере биогаз, как показывает мировой опыт, широко используетс€ как источник экологически чистой энергии при производстве многих строительных материалов: гипса, стекла, керамзита и др. ƒоказано также, что при сухом способе производства цемента экологически и экономически выгоднее во вращающихс€ обжиговых печах использовать не традиционные источники энергии, а биогаз.

  нетрадиционным возобновл€емым источникам энергии относ€т также энергию приливов, энергию ветровых волн, тепловые насосы, энергию температурных колебаний различных слоев морской воды и т. д.

ѕерспективным методом использовани€ нетрадиционных источников энергии считаетс€ объединение р€да зданий в единую энергосистему в виде гелио- и ветрогелиокомплексов, а также ветроэнергоактивных комплексов, дополненных тепловыми насосами дл€ трех сред (—еливанов, 1993). Ёксплуатаци€ подобных жилищно-энергетических комплексов позволит не только экономить невозобновл€емые источники энергии, но и исключить или свести к минимуму вредное воздействие энергетики на окружающую среду.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-02-12; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1918 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

¬елико ли, мало ли дело, его надо делать. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

535 - | 387 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.023 с.