Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1,Основные направления развития и создания новых технологий в энергетике.Новейшие технологии и разработки в энергетике
Основные направления энергетики
1) Тепловая энергетика,2) Гидроэнергетика,3) Атомная энергетика,4) Возобновляемые ист энер(Био,геотермальная,солн,прилив,ветер)
Новейшие технологии
Установки для нагрева жидкости, «Холодный ядерный синтез», Магнитомеханический усилитель мощности, Индукционные нагреватели, Двигатели без выброса массы, Плазменные генераторы электроэнергии, Напряженные замкнутые контуры, Беспроводная передача электричества,Радикальные инновации,
Нанопроводниковый аккумулятор
В 2007 году Стэндфордский университет представил новое изобретение. Им оказался нанопроводниковый аккумулятор, вид литий-ионного аккумулятора. Суть изобретения в замене традиционного графитового анода аккумулятора на анод из нержавеющей стали покрытый кремниевым нанопроводником. Благодаря способности кремния удерживать в 10 раз больше лития, чем графит стало возможно создавать значительно большую плотность энергии на аноде. Масса аккумулятора при этом снизилась. Предполагается, что со временем увеличение площади поверхности анода сделает процесс зарядки и разрядки более быстрым. До конца 2012 года ожидается начало коммерческого использования нового аккумулятора.
Атмосферная электроэнергетика
В 2010 году бразильский ученый Фернандо Галембекк сделал сенсационное заявление о возможностях получения атмосферного электричества. Согласно разработкам его группы из университета Кампинаш в Сан-Паулу мельчайшие заряды могут собираться из влажного воздуха. Как показали испытания, для сбора зарядов могут применяться определенные металлы, что в перспективе открывает крупные возможности для производства электроэнергии в регионах с влажным климатом. Считается, что совершенствование этой технологии даст человечеству еще один источник возобновляемой энергии.
2 Энергосберегающие технологии – понятие, виды, основные направления развития
Энергосбережение - организационная, научная, практическая, информационная деятельность государственных органов, юридических и физических лиц, направленная на снижение расхода (потерь) топливно-энергетических ресурсов в процессе их добычи, переработки, транспортировки, хранения, производства, использования и утилизации;
Энергосберегающие технологии - комплекс мер, направленных на более эффективное и рациональное использовать энергетические и топливные ресурсы. Энергосберегающие технологии реализуются с целью экономии тепловой энергии, электрической энергии, воды топлива, возобновляемых источников энергии. Энергосберегающие технологии направлены как на достижение экономической эффективности, рентабельности производства, так и на уменьшения влияния на окружающую среду. К основным энергосберегающим технологиям относят использование энергосберегающего оборудования (энергосберегающие лампы, энергоэффективные электроприборы и др.), управление электроэнергией дома с помощью системы «умный дом», утепление дома. Следует внедрять при соответствующем научном и экономическом обосновании новые энергосберегающие технологии.
Оснавные виды Энергосбережение на сегодня
Электросбережение,Теплосбережение
3 Новые источники энергии: развитие альтернатив традиционной нергетике.
Альтернати́вная энерге́тика — совокупность перспективных способов получения,передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.
Альтернативный источник энергии
Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) получают все большее развитие в
мировой энергетике. Переход на альтернативную энергетику и отказ от традиционного
углеводородного топлива представляются беспроигрышным вариантом спасения
человечества от различного рода экологических, экономических и социальных бедствий.При этом природный газ, как ископаемое топливо, часто противопоставляется «зеленой»энергетике.Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии — «встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию»[1]. Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом, он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, вызывающий парниковый эффект и глобальное потепление. Причина поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.
Классификация источников
Тип источников ,,Ветряные ,(движение воздушных масс),Геотермальные,(тепло планеты) Солнечные(электромагнитное излучение Cолнца) Гидроэнергетические (движение воды в реках или морях) Биотопливные(теплоту сгорания возобновляемого топлива (например, спирта))
4, Новые аккумулирующие устройства: направления развития, принципы действия, материалы, области применения.
Ambri – одна из самых известных новинок в области аккумулирования энергии.. Технология Ambri основана на использовании расплава солей, который размещается между двумя слоями жидкого металла. Батареи выполнены в виде модульной системы, ячейки которой размещены в контейнере длиной чуть больше 12 метров. Максимальная мощность, выдаваемая этим аккумулятором, составляет 500 кВт, а емкость аккумулятора - 2 МВт. Для увеличения мощности/емкости можно включать несколько систем совместно. Планируемая дата промышленной реализации - 2й квартал 2014 года Использовав цинк вместо лития и применив технологию трафаретной печати, компания Imprint Sakti3 – детище компании из Мичигана, которая разрабатывает инновационный литий-ионный аккумулятор. Электролит такого аккумулятора находится в полностью твердом состоянии, и имеет высокую плотность энергии. Использование твердых полимеров подразумевает отсутствие легковоспламеняющихся жидкостей в конструкции аккумулятора. А это гораздо безопаснее для электрических автомобилей. Компанию поддерживают: GM Ventures, Khosla Ventures и Itochu.
Аккумулирование энергии в форме теплоты представляет значительный интерес при управлении системами с многими энергиями, но наиболее актуально для солнечных энергетических систем. Более совершенными являются такие системы, которые основаны на системах, чувствительных к теплоте, или с фазовым переходом. Преимуществом систем с фазовым переходом над системами, чувствительными к теплоте, является их высокая теплоемкость. Например, большинство аккумулирующих теплоту веществ, основанных на чувствительности к теплоте, позволяет получить менее одной калории в градус по стоградусной шкале, тогда как при фазовом переходе из твердого состояния в жидкое можно получить 160 калорий в грамм без какого-либо изменения температуры. Однако, применение этих систем затруднительно, поскольку твердые вещества имеют тенденцию к осаждению в теплообменнике, что препятствует эффективной теплопередаче.
5,Топливные ячейки, топливные микроэлементы: принцип действия, основные типы, конструкция, область применения.
Топливный элемент / ячейка – это устройство, которое эффективно вырабатывает постоянный ток и тепло из богатого водородом топлива путем электрохимической реакции.Топливный элемент подобен батарее в том, что он вырабатывает постоянный ток путем химической реакции. Топливный элемент включает анод, катод и электролит. Однако, в отличие от батарей, топливные элементы/ячейки не могут накапливать электрическую энергию, не разряжаются и не требуют электричества для повторной зарядки. Топливные элементы/ячейки могут постоянно вырабатывать электроэнергию, пока они имеют запас топлива и воздуха.В отличие от других генераторов электроэнергии, таких как двигатели внутреннего сгорания или турбины, работающие на газе, угле, мазуте и пр., топливные элементы/ячейки не сжигают топливо. Это означает отсутствие шумных роторов высокого давления, громкого шума при выхлопе, вибрации. Топливные элементы/ячейки вырабатывают электричество путем бесшумной электрохимической реакции. Другой особенностью топливных элементов/ячеек является то, что они преобразуют химическую энергию топлива напрямую в электричество, тепло и воду.Топливные элементы высокоэффективны и не производят большого количества парниковых газов, таких как углекислый газ, метан и оксид азота. Единственным продуктом выброса при работе - являются вода в виде пара и небольшое количество углекислого газа, который вообще не выделяется, если в качестве топлива используется чистый водород. Топливные элементы/ячейки собираются в сборки, а принцип действия Топливные элементы/ячейки вырабатывают электроэнергию и тепло вследствие происходящей электрохимической реакции, используя электролит, катод и анод.затем в отдельные функциональные модули. На катализаторе анода молекулярный водород диссоциирует и теряет электроны. Ионы водорода (протоны) проводятся через электролит к катоду, в то время как электроны пропускаются электролитом и проходят по внешней электрической цепи, создавая постоянный ток, который может быть использован для питания оборудования. На катализаторе катода молекула кислорода соединяется с электроном (который подводится из внешних коммуникаций) и пришедшим протоном, и образует воду, которая является единственным продуктом реакции (в виде пара и/или жидкости).
Ниже приведена соответствующая реакция:
Реакция на аноде: 2H2 => 4H+ + 4e-
Реакция на катоде: O2 + 4H+ + 4e- => 2H2O
Общая реакция элемента: 2H2 + O2 => 2H2O
Подобно существованию различных типов двигателей внутреннего сгорания, существуют различные типы топливных элементов – выбор подходящего типа топливного элемента зависит от его применения. Топливные элементы делятся на высокотемпературные и низкотемпературные. Низкотемпературные топливные элементы требуют в качестве топлива относительно чистый водород. Это часто означает, что требуется обработка топлива для преобразования первичного топлива (такого как природный газ) в чистый водород. Этот процесс потребляет дополнительную энергию и требует специального оборудования. Высокотемпературные топливные элементы не нуждаются в данной дополнительной процедуре, так как они могут осуществлять "внутреннее преобразование" топлива при повышенных температурах, что означает отсутствие необходимости вкладывания денег в водородную инфраструктуру.
основные типы: Топливные элементы/ячейки на расплаве карбоната (РКТЭ),
Топливные элементы/ячейки на основе фосфорной кислоты (ФКТЭ),
Твердооксидные топливные элементы/ячейки (ТОТЭ),
Топливные элементы/ячейки с прямым окислением метанола (ПОМТЭ),
Щелочные топливные элементы/ячейки (ЩТЭ),
Полимерные электролитные топливные элементы/ячейки (ПЭТЭ),
Твердокислотные топливные элементы/ячейки (ТКТЭ),
Различные модули топливных элементов. Батарея топливного элемента
Батарея топливных элементов
Остальное оборудование, работающее при высокой температуре (интегрированный парогенератор, камера сгорания, устройство смены теплового баланса)
Теплостойкая изоляция
6,Возобновляемые источники энергии: понятие, виды, энергетические характеристики, условия использования.
Возобновляемая или регенеративная энергия («Зеленая энергия») — энергия из источников, которые по человеческим масштабам являются неисчерпаемыми. Основной принцип использования возобновляемой энергии заключается в её извлечении из постоянно происходящих в окружающей среде процессов и предоставлении для технического применения. Возобновляемую энергию получают из природных ресурсов, таких как: солнечный свет, ветер, дождь, приливы и геотермальная теплота, которые являются возобновляемыми (пополняются естественным путем).
Экономический потенциал возобновляемых источников энергии в мире в настоящее время оценивается в 20 млрд. т.у.т. в год, что в два раза превышает объем годовой добычи всех видов ископаемого топлива. И это обстоятельство указывает путь развития энергетики ближайшего будущего. Основное преимущество возобновляемых источников энергии - неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Эти качества и послужили причиной бурного развития возобновляемой энергетики за рубежом и весьма оптимистических прогнозов их развития ближайшем десятилетии.
Можно выделить пять основных причин, обусловивших развитие ВИЭ:
· обеспечение энергетической безопасности;
· сохранение окружающей среды и обеспечение экологической безопасности;
· завоевание мировых рынков ВИЭ, особенно в развивающихся странах;
· сохранение запасов собственных энергоресурсов для будущих поколений;
· увеличение потребления сырья для неэнергетического использования топлива.
7,Использование возобновляемых источников энергии: ветроэнергетика.
Ветровая энергетика в Казахстане не развита, несмотря на то, что условия для ее создания есть, особенно в горных районах, где скорость ветра достигает 5-9 м/с (Жунгарские Ворота, Чиликский коридор и др.).
Годовой экономический потенциал только ветровых ресурсов составляет более 110 млрд. кВт•часов, что превышает внутреннее годовое потребление всех видов энергоресурсов в стране.
Энергия ветра.Страна имеет огромные ресурсы энергии ветра. Использование даже 1-2 % этих ресурсов даст возможность получения экологически чистой энергии, количество которой сопоставимо с годовой потребностью в электроэнергии всей страны.В некоторых регионах скоростной напор ветра в среднем на высоте 15 м составляет 27-36 м/с. Имеется не менее 10 ветропотенциальных районов со средней скоростью ветра 8 -10 м/с.В соответствии с Программой* развития электроэнергетики до 2030 года выбраны площадки для сооружения ветровых электростанций (ВЭС): Джунгарская ВЭС – 40 МВт; Шелекская ВЭС – 140 МВт; Сарыозекская ВЭС – 140 МВт; Алакольская ВЭС – 140 МВт; Каройская ВЭС – 20 МВт; Шенгельдинская ВЭС – 20 МВт; Курдайская ВЭС – 20 МВт. Они смогут выработать в год около 1,8 – 2 млрд. кВт•ч электроэнергии.Тарифы на электрическую и тепловую энергию продолжают увеличиваться, что делает использование ветроэнергетики коммерчески привлекательным, обеспечивая надежной и бесперебойной электроэнергией небольшие населенные пункты.
8,Использование возобновляемых источников энергии: солнечная энергетика.
Солнечная энергетика в Казахстане используется также незначительно, при том, что годовая длительность солнечного излучения составляет 2200...3000 часов при годовой мощности одного квадратного метра 1300...1800 кВт.В настоящее время в общем энергопотреблении Казахстана* доля энергии солнца, ветра, термальных вод и биомассы крайне незначительна и составляет всего 0,02 %. Выработка* электроэнергии за счет ВИЭ в 2010 г. должна достигнуть 460 тыс. кВт•ч.
Энергия солнца.Казахстан имеет благоприятные климатические условия для использования солнечной энергии практически на всей территории.
Количество энергии, приходящейся на 1 кв.м горизонтальной поверхности в июле месяце, составляет в среднем от 6,4 до 7,5 кВт•ч в день.
Солнечная энергетика
Установленные мощности фотоэлементов в мире удваиваются, а цена электричества, производимого солнечной энергетикой, падает на 22%. До 2005 гг. цены на фотоэлементы снижались в среднем на 4% в год.
Солнечные элементы чаще всего изготавливают из монокристаллического и поликристаллического кремния. Монокристаллические имеют более высокий КПД, но поликристаллические дешевле.В последнее время получило широкое распространение производство тонкопленочных фотоэлементов, в составе которых содержится всего около 1% кремния, по отношению к массе подложки, на которую наносятся тонкие пленки. Тонкопленочные кремниевые фотопреобразователи дешевле в производстве, но имеют пока меньшую эффективность и неустранимую деградацию характеристик во времени. Наибольший КПД (47%) достигнут в многослойных солнечных батареях на основе арсенида галлия. Максимальный теоретический КПД солнечных батарей – 93%.Солнечные установки горячего водоснабжения используемые в холодном климате Швеции и Финляндии, окупаются в среднем за 15 лет.
9,Использование возобновляемых источников энергии: малая гидроэнергетика.
Гидроэнергоресурсы для малых ГЭС
Мощности существующих ГЭС* Казахстана обеспечивают годовую выработку 8,32 млрд. кВт•ч электроэнергии, что составляет 12% в структуре генерирующих мощностей.Казахстан имеет огромный запас энергоресурсов малых рек.
Суммарный гидропотенциал Казахстана составляет порядка 170 млрд. кВт•ч в год.
Основные гидроэнергетические ресурсы сосредоточены в Восточном и Юго- Восточном регионах республики.Строительство новых источников электроэнергии в дефицитных регионах с использованием гидроресурсов позволит и снизить их энергетическую зависимость.Наиболее перспективными для новых гидроэнергетических объектов различных регионов страны являются реки : Иртыш, Или, Сырдарья, Чарын, Чилик, Каратал, Коксу, Тентек, Хоргос, Текес, Талгар, Большая и Малая Алматинки, Усек, Аксу, Лепсы, Ыргайты.
Малая гидроэнергетика
Экологические последствия строительства больших плотин привели к тому, что ведущие государства перестали их строить. В первую очередь снижение выработки происходило в силу ужесточения экологических требований к водному режиму водохранилищ и нижних бьефов. Мировой рост большой гидроэнергетики идет за счет Китая и других догоняющих стран. Однако, на этом фоне строительство малых ГЭС продолжается практически во всех государствах, имеющих гидроресурсы. Лидерами в выработке гидроэнергии являются Китай, Канада, Бразилия.
Энергия приливов
Преимуществами приливных электростанций (ПЭС) является экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Выработка электроэнергии носит предсказуемый плановый характер и практически не зависит от изменений погоды. Недостатки – высокие капитальные затраты и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов. Число часов работы в год для ПЭС составляет 2000-2200. Приливное рассеяние (трение, вызванное Луной) составляет примерно 2,5 ТВт, что несколько меньше мощности всех электростанций мира. Однако эта энергия рассеяна по побережьям крайне неравномерно и сосредоточена преимущественно в воронкообразных заливах.
Энергия волн
Суммарная энергия океанских волн больше энергии приливов. Средняя мощность волнения морей и океанов, как правило, превышает 15 кВт на каждый погонный метр. При высоте волн в 2 м мощность достигает 80 кВт/м. Коэффициент преобразования энергии достигает 85%. Недостатком волновых электростанций является зависимость от погоды и невозможность работать в замерзшем море. Освоение энергии волн находится на стадии технических экспериментов. Тем не менее, волновая электростанция в Португалии является коммерческой. Электростанция состоит из трех преобразователей энергии волн. Диаметр каждого – 3,5 метра, длина – 140 метров. Взаимное угловое перемещение сегментов преобразователя приводит в действие электрогенераторы. Такая конструкция позволяет сохранить берег курортной зоны для отдыхающих. В 2009 году в мире проводились испытания еще 6 волновых электростанций.
10,Использование возобновляемых источников энергии: геотермальная энергия.
Геотермальные* ресурсы
Казахстан имеет многочисленные геотермальные локальные точки.
Самым высоким температурным потенциалом обладают два геотермальных колодца вблизи Жаркента, остальные источники сконцентрированы в регионах рек Арысь и Иртыш.
Температуры являются достаточно высокими.
Геотермальная энергетика
Геотермальной является энергия, доступная в виде теплоты, выделяющейся из недр Земли, обычно в виде горячей воды или пара. Геотермальный электростанции могут служить надежными источниками, вырабатывающими электричество для покрытия базовой нагрузки. Недостатком геотермальной энергетики является зависимость возможности ее использования от местных геологических условий. Хозяйственное применение геотермальных источников распространено в Исландии и Новой Зеландии, Италии и Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Японии, Кении, США.
11,Использование возобновляемых источников энергии: биоэнергетика.
Энергия биомассы и биогаза
В настоящее время вся деятельность по использованию биомассы в стране может иметь экологическую направленность. Ликвидация отходов в целях улучшения экологических и санитарно- эпидемиологических условий более важна, чем энергетический эффект. Казахстан является значительным производителем зерновых культур, стебли которых являются биомассой.Ежегодно производится свыше 3 млн. тонн.Городское население Казахстана ежегодно производит почти 2 млн. тонн твердых бытовых отходов .Потенциал животноводства как источник биомассы для ВИЭ также значителен. Более 80% поголовья скота содержится в личных хозяйствах населения. Кроме того, в Казахстане возможно использование вторичных энергоресурсов (утилизация газов нефтепромыслов, угольных шахт и пр.).«...Широкое внедрение биогазовых технологий в сельском хозяйстве способствовало бы решению вопросов охраны окружающей среды и снижению общих эмиссий метана в атмосферу с одновременным предотвращением загрязнения почвы и подземных вод и оказало существенное и эффективное влияние на снижение уровня бедности сельскихжителей». МинистерствоохраныокружающейсредыРК
Биомасса и отходы
С тех пор, как люди научились добывать огонь, биомасса стала для них основным источником энергии. Твердое растительное топливо – дрова, отходы лесопереработки и растениеводства – продолжают использоваться и сейчас для производства тепла и электроэнергии в деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, а также в коммунальном хозяйстве. К ним прибавились пеллеты и специально выращиваемые быстрорастущие растения типа ивы или бамбука. Мировой опыт использования древесных ресурсов показывает, что страны с развитой лесной промышленностью активно занимаются поиском альтернативных видов органического топлива. В настоящее время доля биомассы в конечном потреблении энергии в мире составляет примерно 10-15%. Финляндия, Швеция, Дания и другие страны Северной Европы активно участвуют в развитии биоэнергетики. Есть несколько программ, предусматривающих поддержку развития биоэнергетики в США, Канаде и других странах. Самым распространенным способом использования древесины в качестве источника энергии является прямое сжигание в паровых и водонагревательных котлах. Кроме того, наиболее эффективным способом считается комбинированный способ производства тепловой и электрической энергии (когенерация) по схеме «паровой котел-паровая турбина».
Биогаз
Известный французский бактериолог Пастер в 1884 г. впервые предложил использовать навоз с парижских конюшен для производства газа на освещение улиц. В 2006 году объем электроэнергии из биогаза составил в Европе 17272 ГВт*час, из которых 7338 ГВт*час в Германии. Из общего европейского производства биогаза 58% приходится на переработку промышленных отходов и мусора, 24% - на сельскохозяйственные отходы и ко-ферментацию, 18% - на анаэробную обработку сточных вод. Источником биогаза в сельском хозяйстве являются, в первую очередь, экскременты домашних животных. В биогазовых расчетах используется понятие «животной единицы», чтобы иметь возможность сравнивать количества производимого из экскрементов разных животных биогаза и правильно масштабировать размеры биогазовой установки. Одной животной единице соответствуют: 1 взрослая корова, или 5 телят, или 6 свиней, или 250 кур. Одна животная единица производит в день около 1,5 куб.м биогаза. Выработка биогаза приносит не только энергетическую выгоду, но и полезное использование навоза. Перебродивший навоз может использоваться в качестве удобрения даже во время роста растений, так как не оказывает характерного для свежего навоза разъедающего действия. Применение этого навоза позволяет сократить расходы на прочие удобрения.
12,Сравнительная характеристика разных видов ВИЭ. Проблемы развития ВИЭ в мире.
Сравнительная характеристика разных видов ВИЭ
Современной экономикой к источникам энергии предъявляются жесткие и противоречивые требования: непрерывность электроснабжения, т.е., возможность в любое время обеспечить базовое энергопотребление; маневренность, т.е., возможность энергоснабжения в условиях резких скачков потребляемой мощности; возможность прогнозирования и планирования; повсеместная доступность; концентрация большой мощности для крупных потребителей; экологические и экономические характеристики.
Зависимость ВИЭ от природных условий создает большие неудобства. Но предсказуемость этих условий позволяет успешно управлять энергосистемой.
Только гидроэнергия, и то в отдельных районах, удовлетворяет всем требованиям. По вариациям выработки и маневренности все ВИЭ можно разделить на 4 группы: Погодозависимые (ветровая, солнечная, энергия волн). Зависимость от погоды, тем не менее, позволяет с достаточной для энергетики точностью предсказывать выработку этих видов энергии на сутки вперед. Частично погодозависимые (гидроэнергия, биогаз). Долгосрочно предсказуемые (приливная, солнечная). Стабильная (геотермальная). Следовательно, в системах электроснабжения необходимо комбинировать разные виды ВИЭ друг с другом и с аккумуляторами энергии (что имеет место и для «традиционных» видов энергетики).
Проблемы развития ВИЭ в мире
Масштабы традиционной энергетики
• За последние 30 лет мировая электроэнергетика выработала более 300 трлн. кВт*час электроэнергии.
• Огромный накопленный опыт и производственные мощности, вложенный в оборудование капитал, наконец, инерция сознания тормозят технологический сдвиг в энергетике.
• Кроме этого, огромное влияние оказывает продолжающаяся государственная поддержка традиционной энергетики в виде различных субсидии
Глобальное субсидирование
• В рамках Программы развития Организации Объединенных наций (ПРООН) проводились расчеты такого субсидирования в масштабах глобальной экономики.
• Ежегодные субсидии из государственного бюджета в традиционной энергетике составляют примерно 250 млрд. долларов. Это 1,25 центов за кВт*час, что сравнимо с оптовой ценой электроэнергии на российском и казахстанском рынке.
• К этой сумме следует добавить субсидии на добычу ископаемого топлива.
• Например, только в США, общая сумма государственных субсидий нефтяной и угольной отраслям составляет по 1 трлн. долларов в год каждой.
Субсидирование традиционной энергетики
13,Технологии водородной энергетики.
Водородная энергетика Новые технологии производства энергии.
Задачи по снижению антропогенных нагрузок на окружающую среду являются основными из проблем, поставленными перед человеком.
Один из варианта по решению этих проблем – переход на альтернативный источник топлива – в частности – водород.Почти 400 млрд. кубометров водорода сегодня производится на планете – это около 10 % по производству черного золота – нефти. По общему признанию, этот водород используется в основном в химической и пищевой промышленности.Проекты по развитию водородной энергетики имеют достаточно долгосрочную перспективу. К 2050 году этот проект должен водворится в жизнь.Мировая водородная энергетика по своему развитию тормозится высокими ценами на этот вид топлива. Также здесь немаловажны вопросы инфраструктур, производство водорода в необходимых количествах и нормативные базы. Здесь есть только одно решение – если цена на водород снизится до 2 долларов, то это сырье будет более чем востребовано потребителями.Водородная энергетика, в частности решение ее проблем, можно обозначить двумя проблемами: использование водорода в качестве топлива и непосредственно само производство водорода.
Существует в настоящее время несколько направлений при производстве водорода.
Первое – способ получения водорода в обычных процессах преобразования натурального угля и газа, с транспортом его и использованием полученного водорода в различных формах.
Второе – производство водорода путем электролиза, при помощи разложения обычной воды.
Без сомнений, главные устройства для пользования водородом будут являться обычные топливные элементы. В этих топливных элементах идет процесс, прямо пропорционально обратный электролизу. Во время электролиза в водных растворах к электроду подходит электрический ток, в результате чего происходит выделение как водорода, так и кислорода. Это все будет зависеть непосредственно от полярности электрода. В топливных аппаратах к электроду подводят и водород и кислород, потом генерируется электрический ток и как следствие пар водяной.
Водородная энергетическая безопасность
В современном мире идет постоянный спрос на углеводородное сырье. Причем не прекращающееся. Как прогнозируют эксперты, потребности в водородном сырье до 2030 года вырастут боле чем на 60 %!!!
14,Солнечная термальная энергетика: направления развития, характеристика направлений по энергетическим параметрам, основные технические решения.
Солнечная термальная энергетика это научное, техническое и технологическое направление эффективного использования энергии Солнца для получения тепловой энергии, а через нее и других видов энергии, например, механической,электрической.
Солнечная термальная энергетика развивается по двум основным
направлениям:
высокотемпературные и
низкотемпературные технологии и технические решения на их основе.
1) Высокотемпературная солнечная термальная
энергетика (ВСТЭ)
представляет собой технологии и технические решения,
позволяющие осуществлять эффективное преобразование солнечной
энергии в высокотемпературную тепловую энергию, нагревая рабочие
жидкости до температур, сопоставимых с температурами в тепловых и
атомных электрических станциях (более 400 град. С).
Это позволяет получать высокопотенциальную тепловую энергию и создавать на
основе таких технологий электрические станции, аналогичные электрическим
станциям, работающим на угле, газе, мазуте, а также атомным станциям.
Принцип получения высоких температур основан на концентрации энергии
солнечного света с помощью различных устройств.
Созданные на основе технологий ВСТЭ электрические станции могут
использоваться как в качестве экологически чистых и безопасных локальных
автономных источников электрической энергии, так и работать совместно с
традиционными энергетическими системами.
2) Низкотемпературная солнечная
термальная энергетика (НСТЭ)
представляет собой технологии и технические решения, позволяющие
осуществлять эффективное преобразование солнечной термальной энергии в
тепловую энергию, нагревая рабочие жидкости до температур, порядка 100 град.
С. Это позволяет получать тепловую энергию и создавать на основе таких
технологий различные экологически чистые устройства нагрева. Например,
подогрева воды для бытовых и хозяйственных нужд, систем искусственного
климата и отопления помещений, подогрева воды в бассейнах и пр.
Принцип получения температур выше температуры окружающей среды
основан на способности концентрации солнечной термальной энергии с помощью
различных устройств типа «солнечного ящика», «черного тела», вакуумных трубок
и пр. Созданные на основе таких технологий солнечные термальные коллекторы
(или просто, солнечные коллекторы, солнечные водонагреватели) могут
использоваться в качестве экологически чистых и безопасных локальных
автономных источников тепловой энергии.
15.Высокотемпературная солнечная термальная энергетика: характеристики, основные технические решения.
1) Высокотемпературная солнечная термальная энергетика (ВСТЭ) представляет собой технологии и технические решения,позволяющие осуществлять эффективное преобразование солнечной энергии в высокотемпературную тепловую энергию, нагревая рабочие жидкости до температур, сопоставимых с температурами в тепловых и атомных электрических станциях (более 400 град. С).
Это позволяет получать высокопотенциальную тепловую энергию и создавать на основе таких технологий электрические станции, аналогичные электрическим станциям, работающим на угле, газе, мазуте, а также атомным станциям.
Принцип получения высоких температур основан на концентрации энергии
солнечного света с помощью различных устройств.
Созданные на основе технологий ВСТЭ электрические станции могут
использоваться как в качестве экологически чистых и безопасных локальных
автономных источников электрической энергии, так и работать совместно с
традиционными энергетическими системами.
В настоящее время созданы и используются ВСТИ различных типов, среди
которых:
1) ВСТИ, использующие высокотемпературные двигатели Стирлинга, приводящие
в движение электрические генераторы и
2) ВСТИ с тепловым оборудованием, аналогичным традиционным тепловым
станциям – традиционная паровая турбина, приводящая в движение электрический
генератор.
Применяются ВСТИ в странах и территориях с высоким среднегодовым
солнечным температурным потенциалом, имеют наземное расположение, как
правило, в безлюдных, равнинных, пустынных районах (например, Испания, южные
штаты США и др.).
16.Низкотемпературная солнечная термальная энергетика: характеристики, основные технические решения.
Низкотемпературная солнечная термальная энергетика (НСТЭ)
представляет собой технологии и технические решения, позволяющие
осуществлять эффективное преобразование солнечной термальной энергии в
тепловую энергию, нагревая рабочие жидкости до температур, порядка 100 град.С. Это позволяет получать тепловую энергию и создавать на основе таких технологий различные экологически чистые устройства нагрева. Например, подогрева воды для бытовых и хозяйственных нужд, систем искусственного климата и отопления помещений, подогрева воды в бассейнах и пр.
Принцип получения температур выше температуры окружающей среды
основан на способности концентрации солнечной термальной энергии с помощью различных устройств типа «солнечного ящика», «черного тела», вакуумных трубок и пр. Созданные на основе таких технологий солнечные термальные коллекторы (или просто, солнечные коллекторы, солнечные водонагреватели) могут использоваться в качестве экологически чистых и безопасных локальных автономных источников тепловой энергии.
создание и применение низкотемпературных солнечных термальных источников энергии (НСТИ) малой и средней единичной мощности в виде солнечных термальных коллекторов.В настоящее время созданы и широко используются плоские и трубчатые солнечные коллекторы.
Применяются в странах и территориях с достаточным
среднегодовым солнечным температурным потенциалом; имеют как
наземное расположение, так и на крышах жилых и административных
зданий. Специальные конструкции солнечных термальных коллекторов
могут работать и при отрицательных температурах окружающего
воздуха (до – 30 град. С).
Для достижения требуемой производительности солнечные
термальные коллекторы могут объединяться в единую термально-
гидравлическую систему. Плоские термальные солнечные коллекторы
широко распространены в южно-европейских странах. В ряде
конструкций предусмотрен дополнительный электрический
нагреватель небольшой мощности.
17.Солнечная энергетика: фотовольтаика - направления развития, характеристика направлений по энергетическим параметрам, основные технические решения.
СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
В области солнечной энергетики – развиваются два направления:
солнечная термальная энергетика и
солнечная фотовольтаика
Солнечная фотовольтаика – это научное, техническое и технологическое направление эффективного
использования световой энергии Солнца для получения электрической энергии.
Развивается по нескольким основным направлениям: эффективные низкозатратные технологии массового создания непосредственно фотопреобразовательных элементов и технических решений на их основе; совершенствование полупроводниковых силовых устройств – инверторов и создание эффективных накопителей энергии – аккумуляторных
батарей.
18.Принцип действия фотопреобразовательных элементов, основные типы, конструкция, область применения, основные технические решения.
Фотопреобразовательные элементы – солнечные панели, PV-
преобразователи, фотопреобразователи – полупроводниковые элементы, непосредственно преобразующие солнечный свет в электричество. Принцип основан на явлении фотоэффекта – способности некоторых физических объектов вырабатывать электричество под действием световых волн.
Первые фотопреобразователи промышленного производства были применены для создания источников питания космических аппаратов.
Существуют несколько направлений технологий развития фотопреобразователей: монокристаллические, поликристаллические, аморфные, тонкопленочные. На сегодняшний день наилучшими свойствами в отношении эффективности преобразования солнечной энергии обладают
монокристаллические фотопреобразователи; несколько ниже эффективность поликристаллических и аморфных. По стоимости – наиболее дорогие – монокристаллические, ниже стоимость поликристаллических, еще ниже – аморфных фотопреобразователей. В отдельное направление
можно выделить гибкие, тонкопленочные фотопреобразователи. Они имеют наименьшую цену и эффективность преобразования энергии, но имеют хорошие конкурентные преимущества.
Применение фотопреобразователей позволяет создавать полноценные источники электрической энергии - электрические станции, которые могут использоваться как в качестве экологически чистых и безопасных локальных автономных источников электрической энергии, так и работать совместно с традиционными энергетическими системами.
19.Принцип действия солнечных батарей
Принцип действия солнечных Батарей состоит в прямом преобразовании солнечного света в электрический ток.При этом генерируется электрический ток постоянного напряжения.
Энергия может использоваться как напрямую различными нагрузками
постоянного тока, так и запасаться в аккумуляторных батареях для
последующего использования.Аккумуляторные батареи также обеспечивают питание пиковой нагрузки, т.е.ток нагрузки обеспечивается суммой токов от солнечной батареи и от аккумулятора.
Если необходимо получить напряжение переменного тока, то необходимо
использовать преобразователи постоянного тока в переменный ток -
инверторы.
20,Фотопреобразовательные элементы: структуры ячеек в различном исполнении, основные технические решения, сравнение различных фотопреобразовательных элементов.
Фотопреобразовательные элементы – солнечные панели, PV-
преобразователи, фотопреобразователи – полупроводниковые элементы, непосредственно
преобразующие солнечный свет в электричество. Принцип основан на явлении фотоэффекта –
способности некоторых физических объектов вырабатывать электричество под действием световых волн. Первые фотопреобразователи промышленного производства были применены для создания источников питания космических аппаратов.
Существуют несколько направлений технологий развития фотопреобразователей:
монокристаллические, поликристаллические, аморфные, тонкопленочные. На сегодняшний день наилучшими свойствами в отношении эффективности преобразования солнечной энергии обладают монокристаллические фотопреобразователи; несколько ниже эффективность поликристаллических и аморфных. По стоимости – наиболее дорогие – монокристаллические, ниже стоимость поликристаллических, еще ниже – аморфных фотопреобразователей. В отдельное направление можно выделить гибкие, тонкопленочные фотопреобразователи. Они имеют наименьшую цену и эффективность преобразования энергии, но имеют хорошие конкурентные преимущества. Применение фотопреобразователей позволяет создавать полноценные источники электрической энергии - электрические станции, которые могут использоваться как в качестве экологически чистых и безопасных локальных автономных источников электрической энергии, так и работать совместно с традиционными энергетическими системами.
Достоинства
возможность прямого преобразования света в электричество; возможность непосредственного использования крыш и фасадов зданий для получения электрической энергии с помощью фотопреобразователей; возможность создания и использования как стационарных, так и обильных фотопреобразовательных систем; наиболее эффективное использование солнечного света; широкий диапазон мощностей фотопреобразовательных устройств; значительные мощности солнечных фотопреобразовательных систем (десятки мегаватт и более); гарантийные бязательства жизненного цикла фотопреобразователя более 20-25 лет; низкие эксплуатационные и ремонтные затраты; практически не требуется техническое обслуживание; возможность работы как автономно в качестве локальных источников электрической энергии, так и совместно с традиционными электроэнергетическими системами; наиболее полное использование солнечного светового потенциала малолюдных, незаселенных и неиспользуемых территорий. Экологическая чистота и техногенная безопасность.
Недостатки
– необходимы значительные инвестиции в строительство мощных фотоэлектрических источников
энергии; достаточно высокая стоимость одного ватта получаемой энергии; необходимость периодической очистки рабочих поверхностей фотопреобразователей от атмосферных и природных загрязнений.
23,Работа солнечных панелей совместно с электрической сетью.
ДЕНЬ, светлое время суток. Передача произведенной солнечными батареями электрической энергии в питающую сеть.
• Счетчик электрической энергии вращается в обратную сторону и считает количество отпущенной электроэнергии в электросеть.
• НОЧЬ, темное время суток. Солнечные батареи не производят электрической энергии. Электроэнергия потребляется из питающей сети.
• Счетчик электрической энергии считает количество потребленной электроэнергии из электросети.
Солнечная энергетика в Казахстане используется также незначительно, при том, что
годовая длительность солнечного излучения составляет 2200…3000 часов при годовой
мощности одного квадратного метра 1300…1800 кВт.
23,Достоинства и недостатки биоэнергетических установок.
Преимущества биоэнергии (интернет)
Биоэнергия — возобновляемая энергия.
Биоэнергия не увеличивает концентрацию углекислого газа в атмосфере.
Биоэнергия решает проблему использования отходов.
Технология получения биоэнергии конкурентоспособна.
Недостатки биоэнергии
Для производства биомассы нужны обширные территории.
Если вырубка лесов будет производится быстрее, чем естественный прирост, будет нанесен серьезный ущерб окружающей среде. Поэтому необходимо увеличивать высадку лесов и заботиться о них. Увеличение населения Земли и необходимость увеличения производства продуктов питания означает, что земля становится больше необходима для производства пшеницы, чем для производства биотоплива. Замещение пищевых сельскохозяйственных посадок посадками биомассы может еще усугубить недостаток продовольствия в развивающихся странах. Использование торфа в качестве биотоплива приводит осушению болот, нарушению гидрологического режима и высыханию рек, уменьшению биоразнообразия, для которого болота очень важны. Безответственное использование биотоплива может привести к значительным выбросам окислов азота и сажи, но использование современных технологий исключает этот недостаток.
Биоэнергия используется преимущественно в качестве некоммерческого топлива в виде биомассы . Включение биоэнергетических установок в производственный
цикл позволяет решить как минимум три задачи :
1 Утилизировать отходы в зонах производства и переработки
сельхозпродуктов и улучшить экологическую обстановку.
2. Получить дополнительные энергетические ресурсы на
основе местного возобновляемого сырья.
3. Получить дешевые экологически чистые органические
удобрения и обеспечить процесс восстановления и увеличения
естественного плодородия почв.
Неблагоприятные воздействия
биоэнергетики на экологию:
− выбросы твердых частиц, канцерогенных и токсичных
веществ, окиси углерода, биогаза, биоспирта;
-выброс тепла, изменение теплового баланса;
− обеднение почвенной органики, истощение и эрозия
почв;
− взрывоопасность;
− большое количество отходов в виде побочных продуктов
(промывочные воды, остатки перегонки).
25,Программа развития возобновляемой энергетики в Казахстане.
Закон о возобновляемых источниках энергии был подписан
Президентом Республики Казахстан Нурсултаном Назарбаевым 4 июля
2009 года.
Казахстан взял на себя обязательства сократить на 15% свои
выбросы по отношению к уровню 1992 года, поэтому роль
возобновляемых источников энергии в сокращении парниковых газов
трудно переоценить.
Правительство Республики Казахстан намеревается значительно
увеличить долю электроэнергии, вырабатываемой посредством
возобновляемых источников энергии.
В соответствии с Национальной программой по форсированному
индустриально-инновационному развитию Республики Казахстан на
период с 2010 по 2014 год, доля потребления электроэнергии,
производимой от возобновляемых источников энергии должна
превысить 1% к 2015 году.
И в соответствии с национальными программами для перехода к
устойчивому развитию, предусмотрено увеличение доли
возобновляемых источников энергии в энергетическом балансе
Казахстана до 5 процентов к 2024 году.
Законодательная база Республики Казахстан в области электроэнергетики и, в частности, в
использовании возобновляемых источников энергии включает в себя следующие документы:
1) Закон Республики Казахстан «Об электроэнергетике» от 9 июля 2004 года №588-II, с
изменениями и дополнениями от 29.12.2008 г.;
2) Закон Республики Казахстан «Об энергосбережении» от 25 декабря 1997 года № 210 – I, с
изменениями и дополнениями по состоянию на 10.01.2006 г.;
3) Закон Республики Казахстан «О поддержке использования возобновляемых источников
энергии» от 4 июля 2009 № 165 – IV.;
4) Постановление Правительства Республики Казахстан от 25 декабря 2009 года № 2190 «Об
утверждении правил, сроков согласования и утверждения технико-экономического обоснования
и проектов строительства объектов по использованию возобновляемых источников энергии»;
5) Постановление Правительства Республики Казахстан от 5 октября 2009 года № 1529 «Об
утверждении правил осуществления мониторинга за использованием возобновляемых
источников энергии»;
6) Правила покупки электрической энергии у квалифицированных энергопроизводящих
организаций от 29 сентября 2009 года № 264;
7) Правила определения ближайшей точки подключения к электрическим и тепловым сетям и
подключения объектов по использованию возобновляемых источников энергии от 1 ноября 2009
года № 270.__
Главными мотивирующими факторами для развития возобновляемой энергетики в Казахстане должны стать
•Ограничение импорта электроэнергии, в особенности, в южные
регионы страны
•Осуществления качественного электроснабжения отдаленных
районов республики
•Защита экосистемы за счет сокращения зависимости выработки
электроэнергии от угля (на сегодняшний день 85% электроэнергии
получают от угольных станций)
•Ограничение потерь в линиях электропередач и улучшения
стабильности и надежности посредством установки рассредоточенных
электростанций, использующих возобновляемые ресурсы (на
сегодняшний день при передаче и распределении теряется 21,5%
электроэнергии)
26.Ветроэнергетика в Казахстане: характеристика, перспективы использования потенциала ветровой энергии, отечественные разработки.
Энергия ветра
Страна имеет огромные ресурсы энергии ветра.Использование даже 1-2 % этих ресурсов даст возможность получения экологическичистой энергии, количество которой сопоставимо с годовой потребностью в электроэнергии всей страны.В некоторых регионах скоростной напор ветра в среднем на высоте 15 м составляет 27-36 м/с.Имеется не менее 10 ветропотенциальных районов со средней скоростью ветра 8 -10м/с.В соответствии с Программой* развития электроэнергетики до 2030 года выбраны площадки для сооружения ветровых электростанций (ВЭС): Джунгарская ВЭС – 40МВт; Шелекская ВЭС – 140 МВт; Сарыозекская ВЭС – 140 МВт; Алакольская ВЭС – 140
МВт; Каройская ВЭС – 20 МВт; Шенгельдинская ВЭС – 20 МВт; Курдайская ВЭС – 20МВт.Они смогут выработать в год около 1,8 – 2 млрд. кВт•ч электроэнергии.Тарифы на электрическую и тепловую энергию продолжают увеличиваться, что делает использование ветроэнергетики коммерчески привлекательным,обеспечивая надежной и бесперебойной электроэнергией небольшие населенные пункты.
Ветровая роторная турбина ВРТБ:
- отсутствие зависимости работы турбины от направления ветра;
- использование энергии малых и высоких скоростей ветра, порывов и пульсаций любого направления;
- направляющий аппарат, обеспечивает концентрацию энергии ветра на лопатках ротора турбины;
- диаметр, высота и количество модулей турбины подбираются для получения требуемой мощности и электроэнергии в соответствии со свойствами ветра в месте её размещения;
- роторы турбины, расположенные в разных по скорости и направлению зонах воздушного потока могут иметь независимое вращение ротора и статора генератора в противоположных направлениях, что обеспечивает высокий коэффициент использования энергии ветра;
- оригинальные электрогенераторы с возможностью одновременного встречного вращения ротора и статора обеспечивают выход на номинальное напряжение сети при низких скоростях ветра;
– визуально спокойный и безопасный источник электроэнергии,отсутствие наружных вращающихся частей, шума, раздражающего зрительного воздействия, помех средствам связи;
- возможность плотного размещения на территории в любом пространственном положении, эффективное использование площади и энергии «месторождений ветровой энергии»;
- широко распространенные конструкционные материалы, простая
технология изготовления, сборки и установки.
27.Основные направления развития ветроэнергетики: характеристики, основные технические решения.
Первое направление – это создание больших ветроэнергетических систем (ветропарков), образующих самостоятельные источники электрической энергии, работающие автономно или, в большинстве случаев, работающих совместно с традиционными энергосистемами.
Особенность создание и применение ветроустановок большой единичной мощности.В настоящее время созданы и используются ветроустановки единичной мощностью 5 Мвт и более. Применяются ветропарки морского и
прибрежного базирования (оффшорные и оншорные), что характерно для стран, имеющих выход к несудоходным и непромысловым морским участкам, например, для скандинавских стран, атакже для наземного расположения – горные (например, Греция), равнинные районы (США,
Германия и др.).
Второе направление развития ветроэнергетики- создание и применение небольших ВЭУ, образующих самостоятельные источники электрической энергии.
• Особенность – ВЭУ как источники электрической энергии с диапазоном
мощности от десятков и сотен ватт до нескольких (десятков) киловатт для локального производства электрической энергии преимущественно индивидуального использования.
• Используются ВЭУ различной конструкции, мощности. По конструктивному расположению ротора наиболее широкое применение получили ВЭУ с горизонтальным расположением
ротора и тремя лопастями. Хотя имеются разработки как двух-, так и многолопастных ВЭУ.
• Многолопастные ВЭУ – тихоходные, рассчитанные на малоскоростные потоки ветра.Исторически их чаще всего их применяли не для выработки электроэнергии, а для преобразования энергии ветра в механическую энергию, например для перекачки воды.
• Трех- и двухлопастные ВЭУ – быстроходные агрегаты, рассчитанные на высокие скорости
ветрового потока.
28.Ветропарки: основные технические решения, проекты, их функционирование совместно с традиционными энергосистемами.
Первое направление – это создание больших ветроэнергетических систем (ветропарков), образующих самостоятельные источники электрической энергии, работающие автономно или, в большинстве случаев, работающих совместно с традиционными энергосистемами.
Особенность создание и применение ветроустановок большой единичной мощности. В настоящее время созданы и используются ветроустановки единичной мощностью 5 Мвт и более. Применяются ветропарки морского и прибрежного базирования (оффшорные и оншорные), что характерно для стран, имеющих выход к несудоходным и непромысловым морским участкам, например, для скандинавских стран, а также для наземного расположения – горные (например, Греция), равнинные районы (США, Германия и др.).
• Достоинства наиболее эффективное использование ветрового потенциала;
значительные мощности ветроэнергетических систем (сотни и более мегаватт –мощность ветропарка или ветроэнергетической системы);
возможность работы совместно с традиционными энергетическими системами; наиболее полное использование ветрового потенциала больших по площади малолюдных, незаселенных и неиспользуемых, в том числе и «бросовых» территорий
29.ВЭУ небольшой мощности: автономные энергетические системы
Автономная ветроэнергетическая установка 10-110 кВт, выполнена по москитной технологии:большая мощность набирается из малых ветроагрегатов.
Эта технология имеет следующие преимущества:
1. Быстрый возврат вложенных финансовых
средств.
2. Высокая надежность работы.
3.Простота обслуживания, не требующая применения дорогостоящих машин и механизмов.
Использование ветрового потенциала любых, в том числе незначительных характеристик; незначительные мощности ВЭУ (десятки, сотни ватт, единицы,реже десятки киловатт) и сравнительно доступная цена позволяют простыми средствами создавать индивидуальные локальные источники электрической энергии, в том числе мобильные, передвижные и переносные; возможность работы совместно с имеющимися локальными электрическими сетями,например, внутридомовыми, внутриквартирными; хорошо проработанные конструкции электрической, электронной и механической части и аэродинамические формы современных ВЭУ обеспечивают высокую надежность и долговечность при любых погодных условия, практически не требуя никакого обслуживания; эксплуатация подобных ВЭУ не требует специальной электротехнической подготовки владельца; установка таких ВЭУ не требует никаких дополнительных согласований и разрешительных документов. Недостатки возможный кратковременный дискомфорт людей из-за акустических шумов средне- и низкочастотного спектра, возникающих при высоких скоростях вращения ротора при большой скорости и порывистости ветра; уровень шума при этом сопоставим с уровнем шума проезжающего по улице автобуса или мотоцикла; неравномерность скорости вращения ротора ВЭУ при изменениях скорости ветра; из-за высокой скорости вращения ветроротора имеется вероятность нанесения вреда птицам (по неподтвержденным данным).
30.Солнечная энергетика в Казахстане: характеристика потенциала солнечной энергии, перспективы использования потенциала солнечной энергии.
Несмотря на то, что Казахстан расположен на широтах между 42 и 55 градусами к северу, потенциал солнечной радиации на территории республики достаточно значителен и составляет 1300_1800 кВт.ч/м2.год. В связи с континентальным климатом, количество солнечных часов в году составляет _ 2200_3000. Наличие значительного потенциала солнечной энергии делает возможным его экономическое использование в Казахстане.
В Казахстане есть все условия для развития солнечной энергетики как основного вида альтернативной энергетики. Только запасы кварцевого сырья составляют 267 млн. тонн. Есть промышленные месторождения и источники других минералов, в том числе редкоземельных, необходимых для производства фотоэлементов - галлия, мышьяка, кадмия, германия. На этой основе уже в течение более чем 20 лет развиваются фототехнологии.
В Казахстане ведутся работы по всем основным направлениям солнечной энергетики, при этом их уровень не намного отстает от мирового. Всего было собрано около 300 научных проектов по получению и очистке полупроводников, производству фотоэлементов, аккумуляторов, строительству солнечных станций, опреснению соленой воды, использованию гелиоэнергии в жилом доме. При этом основной проблемой остается нехватка средств и оборудования для продолжения работ.
Под эгидой проекта ПРООН с целью демонстрации возможностей применения солнечных технологий в Казахстане был осуществлен проект по установке солнечной батареи на котельной в одном из районов Алматы совместно с АО «Алматытеплокоммунэнерго». Солнечные панели площадью 260 кв.м имеют тепловую производительность примерно 0,1 Гкал/час. На данный момент это самая большая солнечная установка в стране. Другая площадью 72 кв. м смонтирова на НПО «Тарбие» на «Доме ребенка» в Кызылорде при финансировании со стороны Программы малых грантов ПРООН. Представители ПРООН надеются, что эти установки станут своего рода рекламой возможностей, которые имеются в использовании солнечной энергии в Казахстане.
31.Гидроэнергетика Казахстана: основные направления развития, технические решения.
Гидроэнергоресурсы для малых ГЭС
Мощности существующих ГЭС* Казахстана обеспечивают годовую выработку 8,32 млрд. кВт•ч электроэнергии, что составляет 12% в структуре генерирующих мощностей. Казахстан имеет огромный запас энергоресурсов малых рек. Суммарный гидропотенциал Казахстана составляет порядка 170 млрд. кВт•ч в год. Основные гидроэнергетические ресурсы сосредоточены в Восточном и Юго-Восточном регионах республики. Строительство новых источников электроэнергии в дефицитных регионах с использованием гидроресурсов позволит и снизить их энергетическую зависимость.
Наиболее перспективными для новых гидроэнергетических объектов различных регионов страны являются реки : Иртыш, Или, Сырдарья, Чарын, Чилик, Каратал, Коксу, Тентек, Хоргос, Текес, Талгар, Большая и Малая Алматинки, Усек, Аксу, Лепсы, Ыргайты.
32.Мини- и микроГЭС: основные технические решения. Мини ГЭС
МикроГЭС - надежные, экологически чистые, компактные, быстроокупаемые источники электроэнергии для деревень, хуторов, дачных поселков, фермерских хозяйств, а также мельниц, хлебопекарен, небольших производств в отдаленных, горных и труднодоступных районах, где нет поблизости линий электропередач, а строить такие линии сейчас и дольше, и дороже, чем приобрести и установить МикроГЭС. В комплект поставки входят: энергоблок, водозаборное устройство и устройство автоматического регулирования.
Имеется успешный опыт эксплуатации оборудования на перепадах уже существующих плотин, каналов, систем водоснабжения и водоотведения промышленных предприятий и объектов городского хозяйства, очистных сооружений, оросительных систем и питьевых водоводов. Более 150 комплектов оборудования поставлено заказчикам в различные регионы России, страны СНГ, а также в Японию, Бразилию, Гватемалу, Швецию и Латвию.
Объекты малой гидроэнергетики условно делят на два типа: “мини” - обеспечивающие единичную мощность до 5000 кВт, и “микро” - работающие в диапазоне от 3 до 100 кВт. Преимущества малой гидроэнергетики
Современная гидроэнергетика по сравнению с другими традиционными видами электроэнергетики является наиболее экономичным и экологически безопасным способом получения электроэнергии. Малая гидроэнергетика идет в этом направлении еще дальше. Небольшие электростанции позволяют сохранять природный ландшафт, окружающую среду не только на этапе эксплуатации, но и в процессе строительства. При последующей эксплуатации отсутствует отрицательное влияние на качество воды: она полностью сохраняет первоначальные природные свойства. В реках сохраняется рыба, вода может использоваться для водоснабжения населения.В отличие от других экологически безопасных возобновляемых источников электроэнергии - таких, как солнце, ветер, - малая гидроэнергетика практически не зависит от погодных условий и способна обеспечить устойчивую подачу дешевой электроэнергии потребителю. Еще одно преимущество малой энергетики - экономичность. В условиях, когда природные источники энергии - нефть, уголь, газ - истощаются, постоянно дорожают, использование дешевой, доступной, возобновляемой энергии рек, особенно малых, позволяет вырабатывать дешевую электроэнергию. К тому же сооружение объектов малой гидроэнергетики низкозатратно и быстро окупается.
33.Представление будущих электроэнергетических систем.
Энергетика будущего: новые источники энергии и новые системные энергетические технологии
Уровень развития технологий в этой сфере уже сейчас позволяет не только существенно снизить себестоимость их добычи и держать цены на энергоносители на относительно низких уровнях, стимулируя тем самым неоиндустриальный промышленный ренессанс, но и развивать добычу таких углеводородов в индустриально развитых, но прежде энергодефицитных регионах мира, таких как США, а в перспективе – Китай и Европа.
В перспективе существенный вклад в мировой энергетический баланс будут вносить и газогидраты, промышленная добыча которых уже началась в Японии.
Дальнейшее развитие получат технологии «умной» энергетики и «электрического мира», которые позволят не только радикально снизить или оптимизировать удельные затраты энергии в экономике и в промышленности, но и качественно изменить энергообеспечение экономики, сделав его максимально гибким и адаптированным к требованиям потребителя. Так, переход к «электрическому миру» означает, что конечным видом энергии практически для всех потребителей, включая домохозяйства, промышленность и транспорт, станет электроэнергия. А последнюю можно производить из любых источников сырья, доступных на данной конкретной территории.
Экологический кризис поставит новые требования перед энергетикой, которая станет по-настоящему «зеленой». Доминантой энергетического развития в этот период может стать уход от топливной энергетики в принципе через преимущественное развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Дополнительным стимулом к масштабному развитию ВИЭ станет научно-технический прогресс ,который к тому времени обеспечит ВИЭ не только экологическую, но и экономическую привлекательность по сравнению с углеводородами.
С точки зрения получения и потребления энергии человек во все большей степени будет стремиться к энергетической «автотрофности», то есть к созданию замкнутых циклов производства и потребления энергии на основе ВИЭ и безотходных концепций развития экономики и производства. Этот период развития глобальной системы «природа – общество – человек» будет соответствовать наивысшему духовному расцвету человеческой цивилизации, когда будет достигнута относительная гармония человека и природы через развитие и практическое воплощение идей социогуманизма и устойчивого развития.
На последующих стадиях развития миросистемы возможно радикальное переустройство социопространственной организации мира в пользу различных институциональных пространств, которые, в свою очередь, потребуют адекватных энергетических технологий и источников энергии. Возможно, в этот период произойдет обратный переход от «индивидуализации» к «интегрализации» энергетики и созданию глобальных энергетических систем, опирающихся на прямое получение энергии из окружающих сред. Понимание необходимости координации и единого будущего всего человечества позволит организовать мировую систему энергообмена, организованную по принципу фрактальности. Ядерной структурой мирового энергообмена будет являться каждый производящий и потребляющий индивид – новый человек мира (homo mundus).
34.Ториевая энергетика: направления развития, проблемы, достоинства и недостатки.
Ториевый цикл обладает следующими преимуществами:
- отработавшие твэлы не нуждаются в радиохимической переработке, что значительно снижает риск загрязнения среды;
- снимается проблема накопления плутония, а, следовательно, и его распространения (в виде оружия);
- не требуется создавать новых реакторов, а достаточно модернизировать существующие под загрузку твэлы с новым топливом;
- ториевые реакторы обладают повышенной внутренней ядерной безопасностью.
Сплавы тория с небольшими добавками оружейного урана и плутония в ядерном отношении безопасны и не требуют специальных мер при хранении. Они опасны только в радиационном отношении, однако это их свойство может служить дополнительной гарантией от хищения. Возможно, в будущем торий займет место урана и станет важнейшим стратегическим материалом - энергоносителем.
Недостатки ториевого цикла то же хорошо известны:
- Ториевый цикл, в целом, дороже уранового.
- Исходные ториевые твэлы обладают высокой гамма-радиоактивностью, что затрудняет обращение с ними. Топливо из тория и образующегося урана-233 характеризуется жестким γ-излучением энергии 2.6 Мэв, источником которого является 208Tl, образующийся при радиоактивном распаде 232U, образовавшегося из 233U в результате (n, 2n) реакции. Жёсткое γ-излучение обусловливает необходимость дистанционного управления всеми операциями топливного цикла из операторского помещения, обеспеченного защитным экраном, что увеличивает затраты ториевого цикла по сравнению с урановым топливным циклом. Поэтому ториевое топливо пойдет в энергетические реакторы только после существенной модернизации уран-ториевого цикла, т.е. после создания новой технологии производства тепловыделяющих элементов
35.Ториевая энергетика: уран-ториевый ЯТЦ
4. УРАН-ТОРИЕВЫЙ ЯТЦ
Интерес к торию, как топливу для ядерных реакторов объясняется возможностью образования делящегося изотопа 233U в результате захвата теплового нейтрона природным 232Th. Как правило, в топливных системах отработавшее топливо перерабатывается с целью извлечения делящегося 233U. Однако в некоторых случаях 233U сжигается на месте без переработки и производства нового топлива. Так как 233U не существует в природе, топливный цикл может начаться лишь на существующем в природе делящемся изотопе, а именно на 235U. Если в топливе накоплено достаточное количество 233U, то реактор может работать длительное время лишь на тории и воспроизводимом 233U.
Реакторы на ториевом топливном цикле подобны реакторам на быстрых нейтронах. В реакторах этого типа естественный 232Th при поглощении нейтронов превращается в делящийся изотоп урана (233U). Этот изотоп, участвуя в цепной реакции деления, выделяет теплоту и избыточные нейтроны, которыепреобразовывают еще большее количество тория в 233U. Такая технология привлекательна тем, что, во-первых, позволяет избежать производства плутония, во-вторых, в качестве топлива используется довольно распространенный торий, а, в-третьих, эффективность использования топлива может быть близка к эффективности реакторов на быстрых нейтронах. Однако, количество расщепляющегося 233U, производимого в такой установке, не достаточно, чтобы поддерживать цепную реакцию деления. Поэтому, хотя интерес к таким проектам не затухает вот уже на протяжении последних 30 лет, тем не менее до их промышленного применения пока еще далеко.
Отметим, что реакторы на тепловых нейтронах лучше работают на топливе 232Th-233U, тогда как реакторы на быстрых нейтронах более эффективны для уран-плутониевого цикла. Внедрение ториевого топлива в атомную энергетику диктуется несколькими причинами: Запасы тория на планете превосходят запасы урана в 4 - 5 раз. Ториевые месторождения более доступны, чем урановые. Особенно это важно для России: российских разведанных запасов урана хватит только на 20 лет, а запасов тория в месторождениях в районе Новокузнецка и Томска (туганское месторождение тория, титана, циркония) достаточно много. С точки зрения наработки делящихся нуклидов, преимущество тория перед ураном состоит в его тугоплавкости: лишь при 1400-1500°С кристаллическая решетка тория начинает претерпевать фазовые превращения. Это позволяет реактору на ториевом горючем работать при более высоких температурах. . Ториевая энергетика, в отличие от урановой, не нарабатывает плутоний и трансурановые элементы. Это важно как с экологической точки зрения, так и с точки зрения нераспространения ядерного оружия (Выделение из уранового топлива оружейных актиноидов позволяет создать государствам-«изгоям» и террористам собственное ядерное оружие). Поскольку ториевая энергетика принципиально неосуществима без использования в ней оружейного урана, реакторы на ториевом горючем естественным образом позволяют использовать непосредственно оружейный уран (не разбавляя его ураном-238, как приходится делать в урановом топливном цикле). . Ядерные реакторы на ториевом топливе более безопасны, чем на урановом, поскольку ториевые реакторы не обладают запасом реактивности. Поэтому никакие разрушения аппаратуры реактора не способны вызвать неконтролируемую цепную реакцию. Как уже упоминалось, при всех различиях современных быстрых и тепловых реакторов есть одна черта, их объединяющая. И тот и другой работают по схеме выжигания активной компоненты топлива (уран-235, плутоний-239) в активной зоне: в них первоначально закладывается активного материала больше, чем это требуется для непосредственного поддержания критического уровня. Стационарное положениебалансируется стержнями - поглотителями нейтронов. Поэтому ни один из ныне существующих реакторов, работающих по принципу выгорания, нельзя отнести к безусловно безопасным, ибо, если по какой-топричине регулирующие стержни покинут активную зону, то возникнет значительная надкритичность.
36.Реакторы на быстрых нейтронах: современные достижения, достоинства и недостатки.
РЕАКТОРЫ НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ
Преимуществом реактора на быстрых нейтронов является возможность вовлечения в энергетику делящегося урана-238 – основного изотопа в природном уране. Кроме того, высокопоточный реактор на быстрых нейтронах позволяет нарабатывать плутоний-239 – ценное топливо для тех же ядерных реакторах. Идею быстрого реактора (БР) впервые высказал Э.Ферми ещё в 1942 г. Первые два реактора на быстрых нейтронах появились в США,. В СССР со временем также были поострен сравнительно мощный экспериментальный реактор БОР-60 (г.Димитровград, 1969) и энергетические реакторы БН-350, БН-600, БН-800 (быстрые натриевые). Реакторы на быстрых нейтронах дают возможность расширенного воспроизводства ядерного горючего. Это значит, что, например, на 100 разделившихся ядер горючего в реакторах на быстрых нейтронах образуется примерно 120–140 новых ядер, способных к делению. Внедрение реакторов на быстрых нейтронах (быстрых реакторов-размножителей или реакторов- бридеров) в энергетику могло бы шестидесятикратно (и более) увеличить эффективность использования урана. Каждый такой реактор, загруженный первоначально естественным ураном, очень быстро достигает стадии, когда каждая тонна руды выдает в 60 раз больше энергии, чем в обычном реакторе. Этот тип реакторов может работать на плутониевом топливе, произведенном в обычных реакторах, и эксплуатироваться в замкнутом цикле с собственным заводом по переработке отработанного топлива. При развитии энергетики реакторов на быстрых нейтронах может быть решена задача самообеспечения ядерной энергетики топливом. Быстрые реакторы открывают возможность использования не делящихся в реакторах на тепловых нейтронах изотопов тяжелых элементов. В топливный цикл могут быть вовлечены запасы 238U и 232Th, которых в природе значительно больше, чем 235U – основного горючего для реакторов на тепловых нейтронах. В том числе может быть использован и так называемый «отвальный уран», оставшийся после обогащения ядерного горючего 235U. Теплоносителями в реакторе на быстрых нейтронах выступают расплавы металлов или солей. Наибольшее распространение получило использование натрия. Отметим, что с точки зрения эффективности воспроизводства, натрий – не лучший выбор теплоносителя для быстрого реактора-наработчика. Хуженатрия может быть только вода. Лёгкий химический элемент Na (атомный вес всего лишь 23) превращается в активной зоне в замедлитель. Спектр нейтронов из-за этого существенно смягчается – растёт доля нейтронов с меньшими энергиями – и показатели воспроизводства ядерного топлива падают. Однако у натрия есть немаловажные теплофизические и прочие преимущества над тяжёлыми теплоносителями типа свинца и свинца-висмута, и поэтому конструкторам пришлось пойти на компромисс. Одним из следствий применения натрия в БН стало то, что процессы получения энергии деления и производства плутония в этих реакторах пространственно разделены. Новые делящиеся изотопы образуются в боковой и торцевых зонах воспроизводства, или бланкетах, К достоинствам быстрых реакторов можно отнести большую степень выгорания топлива , а к недостаткам – дороговизну, из-за невозможности использования простейшего теплоносителя – воды, конструкционной сложности, высоких капитальных затрат и высокой стоимости высокообогащенного топлива.
37. Исследования казахстанских ученых по возобновляемым источникам энергии
Обладает крупными запасами энергетических ресурсов (нефть, газ, уголь, уран) и является энергетической державой. Общий запас нефти, газа и угля составляет примерно 13 млрд .т нефтяного эквивалента. По этим показателям страна входит в десятку самых обеспеченных стран мира. Однако топливно-энергетические ресурсы крайне неравномерно распределены по территории: 100% эксплуатируемых месторождений угля сосредоточены в Центральном и Северо-Восточном Казахстане, нефти и газа – в Западном Казахстане, а более 90% гидроресурсов размещены в Восточном и ЮгоВосточном Казахстане. Несмотря на хорошую обеспеченность Казахстана топливно-энергетическими ресурсами, опрос экспертов показал, что использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) является перспективным и нужным для Казахстана.
Ресурсы атомной энергии*
На территории сосредоточены крупнейшие (до 29% мировых) запасы урана. Казахстан имеет все объективные условия для развития атомной энергетики, но создание* новых атомных станций требует серьезных и взвешенных экономических, экологических и политических обоснований. Ист.: Казахстан: Энергетическая безопасность, энергетическая независимость и устойчивость развития энергетики. Состояние и перспективы. Аналитическое исследование. Астана 2009 Технологии* вовлечения возобновляемой энергии Одной из форм вовлечения гидравлической энергии является строительство гидроэлектростанций (ГЭС), которое в Казахстане ведется по технологиям, близким к мировым. Крупные ГЭС строятся с использованием плотин, а для малых ГЭС выбирается плотинная и/или деривационная система накопления энергии. Освоение энергии ветра и солнца также ведется по технологиям, близким к мировым. Энергию ветра используют преимущественно для водоподъемных сооружений. В последние годы составлена ветровая карта территории Казахстана. Солнечная энергия практически используется только для нагрева воды. Опыт технологического использования геотермальной энергии отсутствует; имеются только отдельные применения этой энергии для нужд отопления и горячего водоснабжения. Биоэнергия используется преимущественно в качестве некоммерческого топлива в виде биомассы Технологии* использования возобновляемой энергии, особенно для получения электрической энергии, представляют собой результат трансферта ВИЭ-технологий развитых стран.
В использовании энергии ветра и солнечной энергии для получения горячей воды имеется ряд казахстанских разработок, превосходящих * мировые аналоги. Опыта освоения других видов возобновляемой энергии практически не имеется.
Для эффективного использования энергии порывистых, часто меняющих направление ветров Казахстана разработана и применяется принципиально новая ветровая роторная турбина ВРТБ «windrotor Bolotov». Она имеет кольцевой направляющий аппарат и расположенный внутри его ротор, образующие «модули» турбины, устанавливаемые друг на друга для получения необходимой мощности.
Ветровая роторная турбина ВРТБ:
- отсутствие зависимости работы турбины от направления ветра;
- использование энергии малых и высоких скоростей ветра, порывов и пульсаций любого направления;
- направляющий аппарат, обеспечивает концентрацию энергии ветра на лопатках ротора турбины;
- диаметр, высота и количество модулей турбины подбираются для получения требуемой мощности и электроэнергии в соответствии со свойствами ветра в месте её размещения;
- роторы турбины, расположенные в разных по скорости и направлению зонах воздушного потока могут иметь независимое вращение ротора и статора генератора в противоположных направлениях, что обеспечивает высокий коэффициент использования энергии ветра;
- оригинальные электрогенераторы с возможностью одновременного встречного вращения ротора и статора обеспечивают выход на номинальное напряжение сети при низких скоростях ветра;
– визуально спокойный и безопасный источник электроэнергии, отсутствие наружных вращающихся частей, шума, раздражающего зрительного воздействия, помех средствам связи;
- возможность плотного размещения на территории в любом пространственном положении, эффективное использование площади и энергии «месторождений ветровой энергии»;
- широко распространенные конструкционные материалы, простая технология изготовления, сборки и установки.
40.Современные системы и устройства компенсации реактивной мощности.
Современные технологии компенсации реактивной мощности
Для рационального использования электроэнергии требуется обеспечить экономичные способы ее генерации, передачи и распределения с минимальными потерями. Для этого необходимо исключить из электрических сетей все факторы, приводящие к возникновению потерь. Одним из них является запаздывание фазы протекающего тока от напряжения при наличии индуктивной нагрузки, поскольку нагрузки в промышленных и бытовых электросетях носят обычно активно-индуктивный характер.Назначение систем компенсации реактивной мощности состоит в компенсации суммарного фазового сдвига путем внесения опережения по фазе. Это приводит к уменьшению протекающего по сетям тока и соответственно к снижению паразитных активных потерь в проводниках и распределительной сети. Необходимое опережение создается за счет подключения параллельно питающей сети конденсаторов. Для максимальной эффективности цепи коррекции она должна подключаться как можно ближе к индуктивной нагрузке.Системы коррекции коэффициента мощности уменьшают реактивную составляющую тока, протекающего по сетям питания. При изменении характера нагрузки необходимо соответствующим образом перенастроить и цепи коррекции. Для этого обычно используются системы автоматической коррекции, которые осуществляют ступенчатое подключение или отключение отдельных корректирующих конденсаторов. Изображение,схематически показывающее приницип появления реактивной стоставляющей в сетях. Преимущества компенсации коэффициента мощности:
41 Регистраторы, СПП, реле – современное электротехническое оборудование
Большие и сложные задачи стоят перед релейщиками сегодняшнего времени. Линии электропередачи сверхвысокого и ультравысокого напряжения должны работать без сбоев. По сравнению с другим электротехническим оборудованием релейная защита изнашивается не столь быстро. Но она играет очень важную роль в обеспечении надежности энергетической системы, а значит, должна быть полностью в исправном состоянии. И эти задачи были успешно решены, когда стали использовать новейшее, только разработанное оборудование релейной защиты. Стоит отметить, что наиболее активно релейная защита и её методология развивается за рубежом, особенно в США, Финляндии, Швеции, Англии, Франции и Японии. Опубликовано большое количество научно-технических трудов. Цель современных релейщиков – создание такой системы, которая не только бы защищала от повреждений, но и выявляла бы намечающиеся. К сожалению, подобная релейная защита ещё не существует, но определённые шаги в этом направлении уже сделаны. А пока всё более усложняется и совершенствуетсяэлектротехническое оборудование диспетчерской. Разработчики стремятся к развитию такой системы, которая не только бы защищала от повреждений, но и выявляла бы намечающиеся. Пока такой системы не существует, активно используется регистратор аварийных процессов. Он предназначен для контроля и регистрации аварийных, текущих процессов на электростанциях и подстанциях с рабочим напряжением 6 кВ и выше в системах релейной и противоаварийной автоматики. Регистратор аварийных процессов выполняет функции сбора, обработки, передачи и представления информации. Также позволяет анализировать развитие аварийных ситуаций. В случае аварии регистратор аварийных процессов, сигнализатор потери питания СПП оповещают диспетчера о проблеме, и человек принимает решение о дальнейших действиях. Сигнализатор потери питания СПП за счет световой или звуковой сигнализации оповещает о возникновении различных нарушений в режимах работы сети оперативного постоянного тока 110 или 220 в электростанций и подстанций. В зависимости от характера неисправности изменяется и свет аварийного индикатора.
В случае возникновения неполадок передается сигнал на диспетчерский пульт. Диспетчерское электротехническое оборудование позволяет организовать рабочее место для диспетчеров электрических распределительных сетей, подстанций, метрополитена и операторов производственных цехов различных отраслей народного хозяйства. Приняв сигнал, диспетчер регистрирует его и принимает решение о дальнейших действиях.
Именно поэтому электротехническое оборудование должно быть надежным и качественным, чтобы в максимальной степени исключить возможность ошибки. Диагностическое промышленное оборудование предназначено для предприятий электро- и теплоэнергетики, но также может вполне успешно применяться и в нефтяной, газовой, химической промышленности, на транспорте, водоснабжении и в коммунальном хозяйстве.
42.Роль автоматизированных систем коммерческого учета энергоресурсов в энергосистемах
АСКУЭ
Автоматизированная система коммерческого учета энергоресурсов – эффективный путь оптимизации энергозатрат.Постоянное удорожание энергоресурсов, а также значительное увеличение их потребления в последние годы заставляет всерьез задуматься о более жестком контроле использования, а также требует внедрения эффективных средств учета, способствующих снижению затрат на электроэнергию, а также разработки энергосберегающей политики и мероприятий по энергосбережению. Использование автоматизированных систем управления в любых областях жизни и деятельности позволяет осуществлять точный и быстрый контроль за потреблением энергоресурсов, повышая достоверность учета, оптимизируя затраты на энергоресурсы и делая жизнь более комфортной и удобной.Системы коммерческого учета электроэнергии и их применение АСКУЭ служит для точного учета и оперативного контроля за потребляемой и переданной электроэнергией с учетом существующих тарифов, а также для обеспечения доступа к полученным данным с целью произведения расчетов, анализа и выработки эффективной энергосберегающей политики. Основной целью внедрения автоматических систем коммерческого учета электроэнергии является снижение издержек и затрат на потребление энергоресурсов, минимизация потерь за счет повышения точности полученных данных и сокращения времени сбора обработки. Автоматизация учета электроэнергии на всех этапах, от производства до потребления, становится непременным условием эффективного функционирования современных энергосистем.
Вопросы энергосбережения, а также оптимизации энергопотребления одинаково остро стоят как в промышленности, так и в быту (коттеджные поселки, дачные кооперативы, садовые товарищества).
На сегодняшний день выделяют следующие виды автоматизированных систем учета:
Внедрение автоматизированных систем учета и контроля потребления энергоресурсов позволяет получать оперативные данные, контролировать параметры всех энергоносителей, выявлять возможные пути экономии. Что, соответственно, ведет к снижению участия энергоресурсов в себестоимости продукции, повышению оперативности обнаружения и устранения отклонений от установленных режимов потребления, получению стабильной прибыли. Результатом внедрения систем по учету электроэнергии в быту является оптимизация затрат на энергоресурсы, снижение объема потребления, а также обеспечение защиты от хищений.
Современные системы коммерческого учета позволяют контролировать все возможные виды энергоресурсов, имеют возможность использования различных каналов связи для передачи данных, возможно удалённое подключение к системе АСКУЭ для просмотра данных и контроля состояния и работы оборудования через Интернет; простота расширения системы с минимальными затратами.
Преимущества внедрения автоматизированных систем АСКУЭ
Важнейшим преимуществом системы АСКУЭ является возможность анализа потребления, что позволяет выявить допущенные просчеты в организации энергопотребления и разработать мероприятия по снижению расходов.
Современная система автоматизированного учета строится в виде ступеней и состоит из трех уровней:
43 Проблемы современной энергетики
В течение следующих десятилетий ожидается значительное увеличение энергопотребления, связанное с развитием экономики и приростом населения. Это приведет к росту давления на систему энергоснабжения и потребует повышенного внимания к эффективности использования энергии. Это проблемы современной энергетики, которые надо решать прямо сейчас. Доступность энергоресурсов является ключевым фактором для развития экономики и способствует улучшению качества жизни. Как правило, в основе прогнозов энергопотребления лежат такие факторы, как рост мировых экономик и увеличение численности населения, которые выступают в качестве основной движущей силы непрерывного роста энергопотребления. Эти достижения обеспечили возможность роста экономической активности опережающими темпами по отношению к росту энергопотребления.Например, несмотря на то, что количество автомобилей в Китае за 2000¬2006 гг. увеличилось более чем в 2 раза, один автомобиль там приходится на 40 человек, в то время как в США данный показатель равен одному автомобилю на двух человек. Исходя из этого, можно с уверенностью прогнозировать дальнейший стремительный рост продаж автомобилей и объемов потребления топлива в Китае. Ускоряющиеся темпы потребления в сочетании с большой численностью населения, которая продолжает расти, позволяют сделать вывод о том, что новая волна роста энергопотребления в значительной степени придется на развивающиеся страны. Человек только начинает осознавать ограниченность ископаемых ресурсов, в условиях необходимости рационального их использования. Нефти с 1960 по 1970 год было израсходовано столько же, сколько за предыдущие 100 лет. К 2030 году доля нефти как энергоносителя сократится до 16 %. Между тем из разведанных и эксплуатируемых скважин извлекалось до недавнего времени всего 30 % нефти. Уголь может снова стать важнейшим источником энергии. Другой альтернативой всё чаще называется - атомная энергия. Плодами экономического роста пользуется порядка 15 % населения Земли (в основном, страны Запада), а энергетические ресурсы сосредоточены преимущественно в развивающихся странах. США, ЕЭС, Канада, Япония потребляют 1/2 всей мировой энергии, 1/3 удобрений, 2/3 всех металлов, 2/3 деловой древесины. Они же производят более 2/3 мирового валового продукта, обеспечивают 2/3 мировой торговли, выбрасывают 3/4 всех загрязнителей. Вложение энергии на 100 000 человек в Нидерландах составляет 914 пентаджоулей, Германии - 418, Великобритании - 355, Японии - 352, США - 74, в России - только 16. Борьба за обладание энергоресурсами часто кончается военными конфликтами. В современных условиях усилия в этих конфликтах все чаще направляются не на захват территорий противника, а на подавление военно-экономического потенциала - устранение «конкурента» и обеспечение господства победителя на рынках сырья и сбыта. Это мнение особенно актуально для сегодняшней ситуации в мире. В настоящее время основными источниками энергии являются углеводороды и урановые руды. Их мировые запасы примерно уже известны, и, даже по самым оптимистическим оценкам, вряд ли разведка даст увеличение их объемов в разы. Поскольку известен и уровень потребления этих ресурсов, то уже подсчитан и срок, после которого они будут полностью исчерпаны. Очевидно, что никакой режим экономии невозобновляемых источников энергии не в состоянии исключить того момента в будущем, когда они будут полностью исчерпаны. Ситуация усугубляется при этом еще несколькими факторами. Во-первых, экспоненциальным ростом промышленного производства. Так, в прошлом столетии совокупный объем промышленного производства в мире увеличивался в среднем каждые 20 лет. Если эта тенденция сохранится в ХХI в., то через 20 лет потребность в энергоресурсах вырастет в 2 раза, через 40 лет - в 4, к концу ХХI в. - в 32, к концу ХХII в. - в 1024 раза. А поскольку даже при сохранении потребления ресурсов на сегодняшнем уровне их хватит не более чем на несколько десятков лет, то прирост промышленности катастрофически ускоряет приближение всемирной ресурсной катастрофы. В этом отношении переход к термоядерной энергии (возможно, и в более широком смысле - к плазменной энергетике вообще) - единственный из реально известных выходов из грядущего тупика. Но даже если термоядерные реакции в будущем удастся обуздать, останутся нерешенными другие проблемы современной энергетики.