Нетрадиционные источники получения электрической энергии и способы ее передачи

Причины появления интереса к нетрадиционным источникам энергии. За последние 10-15 лет существенно возрос интерес к нетрадиционным возобновляемым источникам энергии, к числу которых в первую очередь относятся солнечная, ветровая, геотермальная энергия, энергия биомассы и энергия вод мирового океана. Этот интерес обусловлен главным образом экологической чистотой нетрадиционных возобновляемых источников энергии, и неисчерпаемостью и заботой о сохранении невозобновляемых источников - угля, нефти, и га­за в недалеком будущем Определенное значение имеет и научно-технический прогресс в области их применения. Вклад перечисленных источников энергии в мировой энергетический баланс сейчас небольшой и в перспективе оценивается от 1 до 10 % в общем потреблении первичных энергоре­сурсов в мире, однако эти энергетические установки не только прошли экспериментальный пе­риод, но и в большинстве случаев получили массовое внедрение.

Таким образом, перечисленный вид возобновляемых источников энергии а будущем не ре­шает вопроса о замене существующих традиционных невозобновляемых источников, а является дополнительным вкладом в общий энергетический баланс нашей планеты. Учитывая современ­ный уровень развития фундаментальных и прикладных наук в области энергетики, можно сделать вывод, что замена существующих традиционных невозобновляемых источников получения энер­гии -не неисчерпаемые (в перспективе 21 век) может произойти при использовании одного из двух видов энергии - термоядерного синтеза или солнечной энергии, преобразованной в электри­ческую на одной из космических станций. Возможно их одновременное развитие и внедрение в большую энергетику.

Классификация нетрадиционных источников энергии. Промышленное получение электрической энергии основано на электромашинном способе, принцип действия которого базируется на законе электромагнитной индукции, открытом Фарадеем в 1831 году Этот способ получения электрической энергии, используемый на теневых, гид­равлических м атомных электростанциях, является традиционным. Все другие способы получения электрической энергии, имеющие другую природу по сравнению с электромагнитной индукцией, а также новые способы использования первичных энергоресурсов с сохранением принципа элек­тромагнитной индукции относятся к нетрадиционным) источникам получения электрической энергии. Все нетрадиционные источники получения энергии принадлежат к категории возобнов­ляемых источников с периодом действия на необозримое будущее. Дадим краткую характеристи­ку наиболее перспективным нетрадиционным источникам энергии.

В 80-х годах широкое развитие получила ветроэнергетика, которая пошла по пути создания и производства ветроагрегатов трех классов мощности: до 25 кВт, 55-500 кВт, I МВт и более. Наибольший объем продаж приходится на агрегаты малой мощности, используемые для электро­снабжения автономных потребителей, насосных и мелиоративных установок Следует ожидать расширение рынка ветроагрегатов средней мощности, которые находят все большее применение как источники электроснабжения групп потребителей, для совместной работы с действующими энергосистемами и создание так называемых "ветровых ферм". Крупные агрегаты мегаваттного класса пока выпускаются единичными экземплярами, но имеют хорошую перспективу при созда­нии ветроэнергетических систем электроснабжения, когда ветроагрегаты объединяются в I группу параллельно работающих машин Этому классу специалисты предсказывают большое будущее.

Производство электроэнергии в 1989 году всеми действующими в мире ВЭУ оценено при­мерно в 2,5 млрд. кВт-ч, из них в США вырабатывается 2 млрд. кВт-ч, Дании -291 млн. кВт-ч, Нидерландах - 29, Испании - 9, Швеции и Бельгии по 8 млн. кВт-ч.

Самая мощная в мире ВЭУ с ротором диаметром 64 и высотой 96 м, мощностью 4 МВт ра­ботает в Канаде. Наибольших успехов в развитии ветроэнергетики достигли США: суммарная мощность действующих ветроустановок 1500 МВт. Основная част» всех ВЭУ сосредоточена в штате Калифорния, где они обеспечивают более I % потребности • электроэнергии. По отдельным оценкам в Дания к 2000 году за счет ветроэнергетики будет про­изведено до 10 % всей вырабатываемой в стране электроэнергии. В нашей стране ветроэнергети­ка находится на начальном периоде развития, хотя в 1930 году а Крыму была сооружена первая в мире ВЭУ мощностью 100 кВт. Во время войны она была разрушена.

Этот вид энергии иногда причисляют к неисчерпаемому, экологически чистому источнику энергии. Принцип использования геотермальной энергии состоит в следующем: Пар, поступающий из недр земли, направляется в теплообменник, после этого очищается в сепараторе и через теплообменник поступает в паровую турбину, которая вращает электри­ческий генератор. Отработанный в паровой турбине пар поступает в конденсатор, откуда кон­денсат подается в скважину для обратной закачки воды. Поскольку пар из пробуренной скважины имеет температуру в пределах 100-300 °С, то КПД ГеоТЭС ниже, чем ГЭС на органическом топливе, и составляет не более 25 %.

Эксплуатация первой геотермальной электростанции была начата в 1904 г. в итальянском городе Лардерелло В США сосредоточено около 10 % суммарных мировых ресурсов геотер­мальной энергии, в основном в долине Больших Гейзеров (Калифорния). Большййи геотермаль­ными источниками богата Новая Зеландия, где ГеоТЭС вырабатывается 40 % всей электроэнер­гии. В Японии большие запасы

геотермальной энергии имеются в районах Мацукава, Огаке, Оникоба. В России геотермальные источники имеются на Камчатке (Паужетские источники) и Курильских островах. Северном Кавказе. В 1976 г. была введена и успешно эксплуатируетcя пер­вая в стране Паужтетская ГеоТЭС на Камчатке мощностью 12 МВт Установленная мощность ГеоТЭС составляет: в США -504 МВт, Италии - 405 МВт, Мексике - 75 МВт, Японии - 43 МВт, России-12 МВт.