Распространение солнечной энергетики

Химическое загрязнениеэто изменения в естественных химических свойствах природной среды, в результате которых заметно повышается количество каких-либо веществ, превышающих естественный фон.

} Тяжелые металлы – металлы с большим атомным весом (свинец, цинк, ртуть, медь, никель, железо, ванадий, кадмий и др.). Тяжелые металлы чрезвычайно ядовиты. Их ионы и некоторые соединения растворимы в воде и могут попасть в организм, где, взаимодействуя с рядом ферментов, подавляют их активность.

} Синтетические органические соединения.

Сложные молекулы в составе растительных и животных организмов - это природные органические вещества. Помимо них люди научились получать сотни тысяч органических соединений, которые напоминают природные, но организм может оказаться неспособным разлагать их или включать их в метаболизм. В результате они нарушают его функционирование. Наиболее опасны галогенированные углероды – органические соединения, в которых один или более атомов водорода замещены атомами хлора, брома, фтора или йода.

Как тяжелые металлы, так и галогенированные углеводороды особенно опасны ввиду способности к биоаккумуляции, которые в итоге создают токсическую концентрацию и наносят ущерб здоровью.

Биологическое загрязнение это случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства чуждых им растений, животных и микроорганизмов (бактериологическое). Особенно загрязняют среду предприятия, производящие антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок и др., т. е. предприятия, в выбросах которых присутствуют живые клетки и микроорганизмы. Также источниками биозагрязнения являются сточные воды, предприятия кожевенной и пищевой промышленности, кладбища, канализационная сет

7.Опишите механизм образования парникового эффекта, качественная характеристика загрязнителей, последствия воздействия парникового эффекта, меры и мероприятия по снижению воздействия парникового эффекта.

ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ - постепенное потепление климата на планете в результате накопления в атмосфере антропогенного углекислого и других газов (метана, фтор- и хлоруглеводородов), которые аналогично покрытию теплицы или закрытым стеклам автомобиля, пропуская солнечные лучи, препятствуют инфракрасному (тепловому)излучению с поверхности Земли. В настоящее время наблюдаемое изменение климата, которое выражается в постепенном повышении среднегодовой температуры, начиная со второй половины прошлого века, большинство ученых связывают с накоплением в атмосфере так называемых «парниковых газов» - диоксида углерода (СО2), метана (СН4), хлорфторуглеродов (фреонов), озона (О3), оксидов азота и др.

Усиление парникового эффекта в индустриальную эпоху связано в первую очередь с возрастанием содержания в атмосфере техногенного диоксида углерода за счет сжигания ископаемых видов органического топлива предприятиями энергетики, металлургическими заводами, автомобильными двигателями: С + О = СО2, С3H8+ 502 = ЗСО2 + 4Н2О, С25Н52 + 38О2 = 25СО2+26Н20, 2С8Н18+25О2 = 16СО2 + 18Н2О.

Главным следствием усиления парникового эффекта является повышение приземной температуры, которое устойчиво наблюдается в последние десятилетия. По данным экспертов ООН, к 2025 г. повышение среднегодовой температуры у поверхности Земли может составить 2,5 °С, а к концу столетия - почти 6 °С.

Рамочная конвенция ООН по сокращению парниковых газов была принята 9 мая 1992 года и ратифицирована 4 мая 1995го. Протокол к конвенции был принят в городе Киото 11 октября 1997 года и получил название Киотского протокола по изменению климата. А в марте 99го подписан представителем Казахстана в ООН, но он до сих пор не ратифицирован. Основная цель протокола к рамочной конвенции – усилиями всех стран мира стабилизировать концентрацию парниковых газов в атмосфере на том уровне, который бы не приводил к глобальному потеплению. На сегодняшний день 161 страна мира ратифицировала этот протокол.

 

8.Опишите механизм разрушения озонового слоя Земли, качественная характеристика загрязнителей, последствия воздействия парникового эффекта, меры и мероприятия по снижению воздействия парникового эффекта.

Озоновый слой (озоносфера), охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10-50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20-25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области.

Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете.

В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Неслучайно поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение заболевания людей раком кожи и др.

Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты экосистем и т. д.

Наука еще до конца не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона.

По данным международной экологической организации «Гринпис», основным поставщиком хлорфторуглеродов (фреонов) являются США – 30,85%, Япония – 12,42%, Великобритания – 8,62% и Россия – 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн.кв.км, Япония - 3 млн. кв.км, что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и в ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладоагрегатов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя.

Согласно протоколу Монреальской конференции (1990г.), пересмотренному затем в Лондоне (1991г.) и Копенгагене (1992г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуглерода к 1998 г. на 50%. Казахстан присоединился к этому международному соглашению и все организации и предприятия нашей страны обязаны сократить и в последующем полностью прекратить производство и использование озоноразрушающих веществ. Даже если протокол будет выполнен всеми странами, необходимо продолжать решать проблему защиты людей от УФ-радиации, поскольку многие их хлорфторуглеродов могут сохраняться в атмосфере сотни лет.

9.Особенности трансграничного загрязнения, международное сотрудничество в области предотвращения и снижения последствий трансграничного загрязнения.

LIFE-CYCLE ASSESSMENT (Оценка жизненного цикла продукции), инструменты LIFE-CYCLE ASSESSMENT

Оценка жизненного цикла (LCA) является инструментом, используемым для оценки потенциального экологического воздействия продукта, процесса или деятельности в течение всего жизненного цикла путем количественной оценки использования ресурсов ("входы", таких как энергетика, сырье, вода) и выбросов в окружающую среду ("выходы" в воздух, воду и почву), связанные с системой.

Оценка жизненного цикла используется для ответа на конкретные вопросы, такие как:

· Как два различных производственных процессов на тот же продукт сравним с точки зрения использования ресурсов и выбросы?

· Как компактный моющих средство по сравнению с обычные моющие средством с точки зрения использования ресурсов и выбросы?

· Каковы относительные вклады на различных этапах жизненного цикла данного продукта в общем объеме выбросов?

Говоря другими словами, оценка жизненного цикла направлена на повышение эффективности. И потому, что она учитывает каждый этап в жизни продукта, явные улучшения, что только смена проблемы вокруг признаются и ее можно избежать.

Инструменты LCA:

1. Анализ продуктов из всей системы с функциональной точки зрения устройства в последовательной, прозрачной и воспроизводимой системой для определения руководства выбора сырья, руководства инновационного продукта и дизайна упаковки с более низким воздействием,

2. Анализ энергии и ресурсов при производстве продукта,

3. Анализ различных выбросов, отходов, а также ресурсы, используя экологическое моделирование,

4. Определение наиболее вероятных параметров мониторинга и контроля,

5. Определение возможностей для улучшения общей производительности системы,

6. Benchmark продукта с течением времени, и доклад о ходе работы.

 

10.Концепция безотходного производства. Разработка малоотходных и безотходных технологий и методов комплексного использования отходов промышленности.

Важность экономного и рационального использования природных ресурсов не требует обоснований. В мире непрерывно растет потребность в сырье, производство которого обходится всё дороже. Будучи межотраслевой проблемой, разработка малоотходных и безотходных технологий и рациональное использования вторичных ресурсов требует принятия межотраслевых решений.

Вторичные материалы и ресурсы (ВМР) – отходы производства и потребления, которые на данном этапе развития науки и техники могут быть использованы в народном хозяйстве как на предприятии, где они были образованы, так и за его пределами. К ВМР не относятся возвратные отходы производства, используемые повторно в качестве сырья технологического процесса, в котором образуются.

Побочные продукты и отходы – возможное сырье для других производств. Побочные продукты могут быть планируемыми и давать прибыль с их продажи или использования. Отходы – нежелательные, но неизбежные продукты.

Классифицируются ВМР по следующим критериям:

1. По отраслям промышленности или откуда исходят отходы;

2. По технологическим процессам;

3. По видам ресурсов;

4. По степени и возможности использования;

5. По агрегатному состоянию.

В зависимости от возможности использования ВМР подразделяются:

1. Реально возможные к использованию, т.е. существуют эффективные условия переработки и использования;

2. Потенциально возможные к использованию, ВМР, использование которых пока экономически и технически нецелесообразно.

По источникам своего появления существуют ВМР:

1. Отходы промышленного производства и строительства – остатки сырья, материалов или полуфабрикатов, пригодные к использованию в качестве сырья, вспомогательных материалов или готовой продукции;

2. Отходы сферы потребления:

1) Отходы средств производства, потерявшие непригодность для дальнейшего использования,

2) Отходы предметов потребления – изделия непригодные для использования по назначению, но потенциально годные как вторичное сырье,

3) Твердые бытовые отходы, образующиеся у населения в процессе жизнедеятельности и вряд ли имеющие пригодность;

3. Отходы сферы обращения, т.е. материалы, пришедшие в негодность из-за неосторожной транспортировки, складирования и погрузки-разгрузки.

Кроме этого ВМР могут быть использованы в местах своего образования или в других отраслях хозяйства.

 

11. Малоотходные и безотходные технологии (МБТ), как правило, ориентированы на наиболее важные отрасли народного хозяйства: производство и рациональное использование металлов, стройматериалов, древесины, полезных ископаемых.

Существует несколько основных направлений по осуществлению МБТ:

1) Создание и внедрение процессов комплексной переработке сырья без образования отходов;

2) Переработка всех видов отходов производства и потребления с получением товарной продукции;

3) Выпуск новых видов продукции с учетом требований ее повторного использования;

4) Применение замкнутых систем промышленного водоснабжения с использованием осадков очистных сооружений;

5) Организация безотходных территориально-промышленных комплексов и экономических регионов.

При этом необходимо соблюдать ряд условий:

1) Самоочевидное использование всех компонентов того или иного сырья, которые обычно не находят применения вследствие отсутствия необходимых производственных условий и навыков обработки, и причисляются к отходам;

2) Взаимосвязь с экологической обстановкой, в которой реализуются проекты (выбросы в атмосферу, водоемы, почву, отчуждение пахотных или пригодных для других целей земель под захоронение или складирование);

3) Возможность вовлечения в хозяйственный оборот ресурсов, ранее не использовавшихся;

4) Применение одной или минимума прогрессивных операций в общей технологической цепи приводит к необходимости переводить всю технологическую систему на новый уровень;

5) Возможность получения новых материалов с необходимыми характеристиками;

6) Улучшение условий труда за счет сокращения процессов, сопровождаемых выделением вредных газов и пыли. Устранение вредных компонентов в качестве промежуточных продуктов и катализаторов.

Многостороннее и глубокое освоение безотходных производств –долговременное и кропотливое дело, которым предстоит заниматься ряду поколений ученых, инженеров, техников, экологов, экономистов, рабочих разного профиля и многих других специалистов. Полностью безотходное производство – далекая перспектива, но необходимо уже сейчас решать эту задачу, как на общеэкономическом уровне, так и в отдельных отраслях хозяйства.

 

12. Информационно-контрольными методами управления природопользованием и охраны окружающей среды (экологического менеджмента). Краткое описание ОВОС и экологической экспертизы.

Информационно-контрольными методами управления природопользованием и охраны окружающей среды (экологического менеджмента) являются:

1.Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС)

2.Экологическая экспертиза

3. Экологический аудит

4.Производственный экологический контроль

Термин ОВОС, т.е. Оценка Воздействия на Окружающую Среду предназначен для определения и выявления интенсивности, характера и степени опасности вредного влияния любого вида планируемой хозяйственной деятельности, будь то производство, нефте- или газопровод, электростанция, на состояние здоровья человека и окружающей среды.

Целью разработки раздела ОВОС является выявление и принятие достаточных и необходимых мер по предупреждению экологических, социальных, экономических и некоторых других последствий, связанных с реализацией хозяйственной деятельности.

ОВОС на сегодняшний день является обязательной и неотъемлемой частью предпроектной документации. Процедура ОВОС применяется при подготовке и принятии решений о введении хозяйственной деятельности. Действующая Инструкция ОВОС устанавливает требование о применении данной процедуры ко всем, без исключения, видам планируемой хозяйственной деятельности. На практике, в силу причин экономического характера процедура ОВОС осуществляется только по крупным объектам, когда заказчик способен оплатить соответствующие работы.

Экологическая экспертиза – это комплексная система мероприятий для установления соответствия хозяйственной деятельности предприятия экологическим требованиям. В значительной, степени он остается разделом в проектной документации, представляемой на государственную экологическую экспертизу (ЭЭ).

Виды экологической экспертизы:

1.Государственная экологическая экспертиза

2.Общественная экологическая экспертиза

Заключение государственной экологической экспертизы

1. Заключение государственной экологической экспертизы выдается по результатам ее проведения.

2. Положительное заключение государственной экологической экспертизы содержит выводы о допустимости и возможности принятия решения по реализации объекта экологической экспертизы.

3. При отрицательном заключении государственной экологической экспертизы заказчик обязан обеспечить доработку представленных на экспертизу материалов в соответствии с предложениями и замечаниями экспертного заключения и в установленный им срок представить все материалы на повторную экологическую экспертизу либо отказаться от намечаемой деятельности.

4. Запрещаются финансирование и реализация проектов хозяйственной и иной деятельности, по которым обязательно проведение государственной экологической экспертизы, банками и иными финансовыми организациями без положительного заключения государственной экологической экспертизы.

5. Заключение государственной экологической экспертизы подписывается Главным государственным экологическим экспертом Республики Казахстан, области (города республиканского значения, столицы) либо руководителем экспертного подразделения местного исполнительного органа в пределах его компетенции.

6. Положительное заключение государственной экологической экспертизы к проектной документации действует в течение пяти лет со дня его выдачи

 

 

13. ОВОС. Показатели, на основе которых производится расчет предельно – допустимой техногенной нагрузки.

Термин ОВОС, т.е. Оценка Воздействия на Окружающую Среду предназначен для определения и выявления интенсивности, характера и степени опасности вредного влияния любого вида планируемой хозяйственной деятельности, будь то производство, нефте- или газопровод, электростанция, на состояние здоровья человека и окружающей среды.

Целью разработки раздела ОВОС является выявление и принятие достаточных и необходимых мер по предупреждению экологических, социальных, экономических и некоторых других последствий, связанных с реализацией хозяйственной деятельности.

ОВОС на сегодняшний день является обязательной и неотъемлемой частью предпроектной документации. Процедура ОВОС применяется при подготовке и принятии решений о введении хозяйственной деятельности. Действующая Инструкция ОВОС устанавливает требование о применении данной процедуры ко всем, без исключения, видам планируемой хозяйственной деятельности. На практике, в силу причин экономического характера процедура ОВОС осуществляется только по крупным объектам, когда заказчик способен оплатить соответствующие работы.

ПДВ (предельно допустимые выбросы) – это норматив выбросов вредных загрязняющих веществ в атмосферу, который устанавливается с учетом фонового загрязнения воздуха и технических нормативов выбросов при условии соблюдения данным источником экологических и гигиенических нормативов качества атмосферного воздуха, а также предельно допустимой нагрузки на экологическую систему.

Под ПДВ принято понимать:

 

Нормативы допустимых сбросов в атмосферный воздух, устанавливаемые для стационарных источников загрязнения с учетом фонового загрязнения атмосферы и технических нормативов выбросов.

Норматив, который задает массу выброса вредного вещества в единицу времени, при которой обеспечивается соответствие санитарно-гигиеническим нормативам.

Норматив ПДВ, согласно природоохранному законодательству РK, устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха.

Основная задача проекта нормативов ПДВ заключается в оценке выбросов предприятия, разработке соответствующих мероприятий и мер по защите атмосферы, которые будут способствовать снижению приземных концентраций загрязняющих веществ в жилой зоне, их соответствию нормативам ПДК. Стоит учесть тот факт, что для каждого источника вредных веществ необходимо установить такие НДС, чтобы суммарная предельная концентрация загрязняющих веществ не превышала санитарных норм (с учетом фонового загрязнения) на границе санитарно защитной зоне (СЗЗ) и на границе жилой застройки. Аудит ПДВ, контроль за показателями, Контроль за показателями ПДВ, их своевременная инвентаризация – важная составляющая поддержания благоприятной экологической ситуации в районе воздействия объекта, в его санитарно защитной зоне (СЗЗ), контроля за экологией производства. Установление ПДВ, расчет томов ПДВ происходит на основании произведенных исследований и в соответствие с законодательно утвержденными формулами. Срок действия согласованных проектов нормативов ПДВ составляет до 5 лет, после чего требуется их продление.

НДС - нормативы допустимых сбросов разрабатываются для организаций, которые осуществляют сброс сточных вод, с целью предотвращения и предупреждения превышения ПДК (предельных концентраций вредных веществ) в контрольном створе. Нормативы предельно допустимых сбросов необходимы при выдаче лицензии на водопользование, оценке эффективности водоохранных мер, наложении штрафов, а также при установлении размеров платежей за использование водных объектов. Также нормативы ПДС требуются при осуществлении государственного контроля за охраной и использованием водных объектов.

 

14.Концепция устойчивого развития. Экологизация производства и ресурсосбережение.

Концепция устойчивого развития экологии – это процесс согласования научно-технического прогресса, процесса эксплуатации природных ресурсов и инвестиций, укрепляющих будущий потенциал удовлетворения потребностей человека. Часто речь идет об обеспечении высокого качества жизни людей.

На конференции ООН 1992 года было принято решение об изменении курса общемирового сообщества. Такое решение глав 179 стран было обусловлено сильной заинтересованностью ухудшающейся экологической обстановкой в мире, которая может привести к гибели человечества.

Среди основных экологических проблем принятых Программой ООН связанных с окружающей средой являются: изменение климата из-за выброса парниковых газов, загрязнение и недостаток пресной воды, вырубание лесных покровов планете и опустынивание плодородных земель, сокращение биоразнообразия мира, увеличения численности населения, загрязнение воздуха и деградация почвенных ресурсов, увеличения числа химических загрязнителе, уменьшение озонового слоя, распространение новых (мутация) заболеваний, нарушение биохимических циклов природы. Каждая из данных проблем, если не будет решаться по мере развития человека, может привести к его полному вымиранию.

Концепция устойчивого развития экологии выявила пагубность традиционного пути развития, характеризуемый кризисами и катастрофами. Переход на новую стратегию развития поможет увеличить процент выживания человечества в будущем. На данный момент человечество столкнулось с множеством противоречащих проблем, к которым относятся неспособность природы обеспечить человеческие потребности, не разрушаясь.

Усилия по формированию устойчивого образа жизни предполагают комплексный подход к деятельности в трех ключевых областях:

Экономический рост и справедливость - применение комплексного подхода к стимулированию долгосрочного

экономического роста.

Сохранение природных ресурсов и охрана окружающей среды – поиск экономически приемлемых решений проблемы сокращения потребления ресурсов, прекращения загрязнения окружающей среды и сохранения природной среды обитания.

Социальное развитие – удовлетворение потребностей людей в рабочих местах, продовольствии, образовании, энергии, медицинской помощи, воде и санитарии; бережное отношение к богатому культурному и социальному разнообразию и соблюдение прав трудящихся; обеспечение возможностей всех членов общества участвовать в принятии решений, влияющих на их дальнейшую судьбу.

Под экологизацией производства понимается максимально возможное уподобление производственных процессов в целом и ресурсных циклов в частности природным круговоротам веществ в биосфере, либо это любые мероприятия, снижающие опасность производства для природы и человека.

Экологические последствия разработки и добычи битумных углеводородов на месторождении Альберта, Канада.

Канада является единственной страной в мире, где из битуминозных песков в значительном объеме добывается тяжелая нефть и битум (в 2010 году – 93,5 млн т). Отмечавшийся в течение последнего десятилетия устойчивый рост добычи нефти в стране был обусловлен активным вводом в эксплуатацию, начиная с 1999 года, новых месторождений битуминозных песков.

 

15. Практически все запасы битуминозных песков Канады сосредоточены в пределах провинции Альберта

 

При оценочном уровне запасов около 1,7 трлн баррелей природного битума нефтеносные пески Альберты являются одним из крупнейших месторождений углеводородов в мире. Примерно 11% в этом объеме (около 173 млрд баррелей) признается потенциально извлекаемыми запасами, которые позволят частично удовлетворять потребности Северной Америки в нефтепродуктах даже в следующем веке (при допущении, что добыча из нефтеносных песков достигнет пика около 5-6 млн баррелей в сутки не ранее 2014 года и будет оставаться на этом уровне до истощения ресурсов).

Для использования этого огромного потенциала сейчас применяются два метода — открытая разработка и добыча внутри пласта. Из 173 млрд баррелей битума 82% являются извлекаемыми при разработке внутри пласта, остальное — при открытой добыче.

Разработка нефтеносных песков затрагивает почти все районы и территории Канады, оказывая стимулирующее влияние на создание новых рабочих мест и экономический подъем. Поэтому нефтеносные пески Альберты стали движущей силой канадской экономики. Но сейчас их разработка затормозила. Чтобы движение возобновилось, необходима подпитка — рост ликвидности и повышение цен на нефть.

 

1. Применение геотермальной энергии, технологии, особенности, достоинства и недостатки существующих технологий.

 

Тепловая энергия, хранящаяся в зонах вод высокого давления, паровых или горячих водных системах, горячих горных породах ниже поверхности Земли.

Постоянный тепловой поток от ядра земли до мантии, которая в итоге выделяет эту энергию на поверхность земли в атмосферу.

Источники геотермальной энергии:

• месторождения геотермального сухого пара;

• источники влажного пара (смеси горячей воды и пара);

• месторождения геотермальной воды (содержат горячую воду или пар и воду);

• сухие горячие скальные породы, разогретые магмой (на глубине 2 км и более);

• магма, представляющая собой нагретые до 1300°С расплавленные горные породы.

Достоинства и недостатки:

• Достоинства:

- неиссякаемость;

- экологичность;

- доступность в любое время года и при любой погоде.

• Недостатки:

- высокая минерализация термальных вод;

- наличие токсичных соединений и металлов.

Геотермальные электростанции- вид электростанций, которые вырабатывают электрическую энергию из тепловой энергии подземных источников.

Геотермальная энергетика развивается достаточно интенсивно в США, на Филиппинах, в Мексике, Италии, Японии, России, Исландии.

Виды ГеоТЭС:

1. Станции, основой для работы которых являются месторождения сухого пара.

2. Станции с сепаратором. (эксплуатируют месторождения горячей воды по давлением)

3. Станции, применяющие бинарный цикл работы (природный пар из скважины поступает в паропреобразователь и свое тепло отдает вторичному теплоносителю, после чего чистый вторичный пар направляется в конденсационную турбину)

Схемы получения энергии:

1. Прямая схема: Природный пар направляется по трубам в турбины, соединенные с электрогенераторами.

2. Непрямая схема: Пар предварительно (до того как попадает в турбины геотермальной электростанции) очищают от газов, вызывающих разрушение труб.

3. Смешанная схема: Неочищенный пар поступает в турбины, а затем из воды, образовавшийся в результате конденсации, удаляют не растворившиеся в ней газы.

 

Развитие геотермальной энергетики:

Исландия

- мировой лидер в использовании геотермальной энергии;

- 5 теплофикационных геотермальных электростанций общей электрической мощностью 570 МВт (2008), которые производят 50 % всей электроэнергии в стране;

- 90% исландских домов обогревается подземной энергией.

Россия

- Камчатка (Верхне-Мутновская ГеоЭС, Мутновская ГеоЭС)

- Сахалин (Океанская ГеоТЭС, Менделеевская ГеоТЭС)

В России геотермальные источники экономически расположены невыгодно. Камчатка, Сахалин и Курильские острова отличаются слабой инфраструктурой, высокой сейсмичностью, малонаселенностью, сложным рельефом местности.

США

- Крупнейший производитель геотермальной электроэнергии;

- Основные промышленные зоны: штаты Калифорния и Невада;

- The Geysers - 22 отдельных ГеоЭС.

Филиппины

- Makiling Banahaw («Макилинг-Банахау») – 1984, одна из крупнейших ГеоТЭС в мире;

- Tiwi («Тиви»)

Геотермальный потенциал в Казахстане

Казахстан имеет многочисленные низкотемпературные геотермальные источники.

2. Применение ветровой энергии, технологии, особенности, достоинства и недостатки существующих технологий.

 

Ветроэнергетика - отрасль энергетики, которая специализируется на использовании энергии Солнца — электромагнитных волн, которые излучаются Солнцем по причине протекания в нём термоядерной реакции, поэтому энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии. Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. Ветряные генераторы практически не потребляют ископаемого

Типы ветрогенераторов

Разработано большое количество ветрогенераторов. В зависимости от ориентации оси вращения по отношению к направлению потока ветрогенераторы могут быть классифицированы:

• с горизонтальной осью вращения, параллельной направлению ветрового потока;
• с горизонтальной осью вращения, перпендикулярной направлению ветра (подобные водяному колесу);
• с вертикальной осью вращения, перпендикулярной направлению ветрового потока.

Сооружаются ветроэлектрические станции преимущественно постоянного тока. Ветряное колесо приводит в движение динамо-машину – генератор электрического тока, который одновременно заряжает параллельно соединенные аккумуляторы.

Сегодня ветроэлектрические агрегаты надежно снабжают током нефтяников; они успешно работают в труднодоступных районах, на дальних островах, в Арктике, на тысячах сельскохозяйственных ферм, где нет поблизости крупных населенных пунктов и электростанций общего пользования.

Основное направление использования энергии ветра – получение электроэнергии для автономных потребителей, а также механической энергии для подъема воды в засушливых районах, на пастбищах, осушения болот и др. В местностях, имеющих подходящие ветровые режимы, ветроустановки в комплекте с аккумуляторами можно применять для питания автоматических метеостанций, сигнальных устройств, аппаратуры радиосвязи, катодной защиты от коррозии магистральных трубопроводов и др.

По оценкам специалистов, энергию ветра можно эффективно использовать там, где без существенного хозяйственного ущерба допустимы кратковременные перерывы в подаче энергии. Использование же ветроустановок с аккумулированием энергии позволяет применять их для снабжения энергией практически любых потребителей.

Мощные ветровые установки стоят обычно в районах с постоянно дующими ветрами (на морских побережьях, в мелководных прибрежных зонах и т.д.) Такие установки уже используют в России, США, Канаде, Франции и других странах.

 

 

3. Применение комбинации солнечной и ветровой энергии, технологии, особенности, достоинства и недостатки существующих технологий.

 

Ветроэнергетика - отрасль энергетики, которая специализируется на использовании энергии Солнца — электромагнитных волн, которые излучаются Солнцем по причине протекания в нём термоядерной реакции, поэтому энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии. Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. Ветряные генераторы практически не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет эксплуатации позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.

Солнечная энергетика – отрасль энергетики, где используют солнечное излучение для получения энергии в каком-либо виде. Наиболее перспективными местами для производства солнечной энергии считаются места с изобилием солнечного излучения.[1]

Комбинация солнечной энергии и энергии ветра является альтернативным подходом к производству не загрязняющей, экологически чистой энергии из двух наиболее распространенных возобновляемых источников энергии – солнца и ветра. Эта система использует гибридные солнечные батареи и генераторы ветровой турбины для производства электроэнергии, которая затем хранится в батареях. Она дает преимущества погодных условий максимального производства энергии и позволяет без перебоев, вредных выбросов и шума давать свет и тепло независимо от центральных коммуникаций.

Такие системы должны быть разработаны для получения максимального количества электричества, которое будет генерироваться из обоих источников. Но для того чтобы некоторые детали системы не прогорели от сильного напряжения (так как оба источника могут создавать пиковую мощность), контроллер заряда должен иметь текущий рейтинг, который достаточно высок для размещения максимального тока. Они также должны иметь электрическую цепь, которая будет автоматически отсоединяться, как только батарея зарядилась, для того чтобы не испортить ее. Кроме того, солнечные панели должны иметь отдельный контроллер заряда с максимальной мощностью точки слежения (MPPT - maximum power point tracking) схемы для оптимизации энергоэффективности панели.

 

Преимущества:

- Когда один из источников не доступен (из-за пасмурной или не ветреной погоды), система все равно сможет обеспечить энергию из альтернативных источников энергии.

- Когда оба источника присутствуют (и солнце, и ветер), батареи будут взимать еще быстрее.

- С такой системой комбинации солнечной энергии и энергии ветра, можно тратить больше средств на энергию ветра, чтобы компенсировать количество необходимых панелей солнечных батарей и достичь того же результата, так как стоимость солнечных панелей намного выше, чем ветровых турбин.

- Солнечные батареи требуют минимального обслуживания (уборка в случае необходимости). Ветровым турбинам нужно только периодическое обслуживание (осмотр и смазка движущихся частей).

Недостатки:

- Погодные условия непредсказуемы и гибридная система не может быть использована в качестве основного источника энергии для критически важных случаев.

- Солнечные батареи и ветряные турбины должны поставлять достаточно энергии для аккумуляторов. Если производится недостаточная энергия, батареи не будут полностью заряжены. Если производится слишком много энергии, дополнительная энергия будет растрачена.

- Солнечные батареи требуют достаточно места с полным воздействием солнца, а для ветровых турбин необходим беспрепятственный доступ к ветру, поэтому для создания такой системы необходимо очень большое место, что может быть неудобно для вас и для ваших соседей.

- Шум, при вращении лопастей.

Принцип работы:

} 1. Выработка электроэнергии ветрогенератором, солнечным модулем и тепловым генератором

} 2. Накопление электроэнергии (выработанная электроэнергия через зарядные устройства заряжает аккумуляторную станцию).

Преобразование электроэнергии (электричество из аккумуляторной станции поступает в инвертор, где постоянный ток преобразуется в переменный (220 В/50 Гц).

Япония

Причиной перехода на использование ветра и солнца является антиядерная программа.

Особенно остро встал вопрос перехода на возобновляемые источники энергии после катастрофы на Фукусиме, в Япониии весной этого года. Англия

В декабре 2006 года правительство Англии объявило, что к 2016 году все новые дома будут ипользовать гибридную систему. Чтобы способствовать этому, возможно освобождение от обязоности уплаты земельного налога. Более вероятным, что фактической датой реализации будет 2012 год.

 

4. Применение солнечной энергии, технологии, особенности, достоинства и недостатки существующих технологий.

 

Солнечная энергетика — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии^[1] и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов^[2]. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.

 

Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения

• Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.
• Преобразование солнечной энергии в электричество с помощью тепловых машин:
• паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны;
• двигатель Стирлинга и т. д.
• гелиотермальная энергетика — Нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах).
• Термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор).
• Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием). Преимущество — запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.

Достоинства

• Общедоступность и неисчерпаемость источника.
• Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

Недостатки

• Зависимость от погоды и времени суток.
• Как следствие необходимость аккумуляции энергии.
• Высокая стоимость конструкции.
• Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.
• Нагрев атмосферы над электростанцией.

Экологические проблемы

При производстве фотоэлементов уровень загрязнений не превышает допустимого уровня для предприятий микроэлектронной промышленности. Современные фотоэлементы имеют срок службы 30—50 лет. Применение кадмия, связанного в соединениях, при производстве некоторых типов фотоэлементов, с целью повышения эффективности преобразования, ставит сложный вопрос их утилизации, который тоже не имеет пока приемлемого с экологической точки зрения решения, хотя такие элементы имеют незначительное распространение и соединениям кадмия при современном производстве уже найдена достойная замена.

В последнее время активно развивается производство тонкоплёночных фотоэлементов, в составе которых содержится всего около 1 % кремния, по отношению к массе подложки на которую наносятся тонкие плёнки. Из-за малого расхода материалов на поглощающий слой, здесь кремния, тонкоплёночные кремниевые фотоэлементы дешевле в производстве, но пока имеют меньшую эффективность и неустранимую деградацию характеристик во времени. Кроме того, развивается производство тонкоплёночных фотоэлементов на других полупроводниковых материалах, в частности CIS и CIGS, достойных конкурентов кремнию. Так, например, в 2005 году компания «Shell» приняла решение сконцентрироваться на производстве тонкоплёночных элементов, и продала свой бизнес по производству монокристаллических (нетонкоплёночных) кремниевых фотоэлектрических элементов.

Солнечные концентраторы вызывают большие по площади затенения земель, что приводит к сильным изменениям почвенных условий, растительности и т. д. Нежелательное экологическое действие в районе расположения станции вызывает нагрев воздуха при прохождении через него солнечного излучения, сконцентрированного зеркальными отражателями. Это приводит к изменению теплового баланса, влажности, направления ветров; в некоторых случаях возможны перегрев и возгорание систем, использующих концентраторы, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Применение низкокипящих жидкостей и неизбежные их утечки в солнечных энергетических системах во время длительной эксплуатации могут привести к значительному загрязнению питьевой воды. Особую опасность представляют жидкости, содержащие хроматы и нитриты, являющиеся высокотоксичными веществами.

Распространение солнечной энергетики

В 2010 году 2,7 % электроэнергии Испании было получено из солнечной энергии

В 2010 году 2 % электроэнергии Германии было получено из фотоэлектрических установок

В 2011 году около 3 % электроэнергии Италии было получено из фотоэлектрических установок

Первая в России солнечная электростанция мощностью 100 кВт была запущена в сентябре 2010 года в Белгородской области