Енергозбереження та альтернативні джерела енергії



Скачати 264.41 Kb.
Дата конвертації03.11.2018
Розмір264.41 Kb.
ТипУрок

Тема уроку: Енергозбереження та альтернативні джерела енергії.

Мета уроку: дізнатися про різноманітні альтернативні джерела енергії та навчитися, як її можна зберігати.

Тип уроку: комбінований.

форма прведення: прес-конференція.

Хід уроку:

1. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ.

2.ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ.

ЩО ТАКЕ ЕНЕРГІЯ ТА ЇЇ ВИДИ , АЛЬТЕРНАТИВНІ ДЖЕРЕЛА ЕНЕРГІЇ (РОЗПОВІДЬ ВЧИТЕЛЯ).

ТЕСТ : «ЧИ ВМІЄШ ТИ ЗБЕРІГАТИ ЕНЕРГІЮ».

ВІТРОЕНЕРГЕТИКА

СОНЯЧНА ЕНЕРГІЯ

ЕНЕРГІЯ МОРСЬКИХ ХВИЛЬ ТА ПРИЛИВІВ

ЕНЕРГІЯ БІОМАСИ

МЕТАН В ЕНЕРГЕТИЧНИХ ЦІЛЯХ

ЕНЕРГІЯ РІЧОК

БІОГАЗ, ПІРОЛІЗ, БІОДИЗЕЛЬ.

Вступ (розповідь вчителя)

Що таке енергія ?

Все навколо, і ти теж, рухається, живе завдяки саме енергії. Енергія-це те, що заставляє і допомагає рухатися всьому навколо, За допомогою енергії ти дихаєш, ходиш, стрибаєш, вчишся та граєшся… За допомогою енергії тече річка, дме вітер, ростуть дерева. Енергія дає можливість потягам та машинам їхати, чайнику закипати на плиті. Все навкруги-це енергія.

Енергія має різні форми: коли ти стрибаєш використовується енергія руху. Якщо плещеш у долоні і чуєш звук-це енергія звуку. Швидко-швидко потираєш долоню об долоню, відчуваєш тепло- це енергія тепла. Запалиш ліхтарик чи лампу-це енергія світла.

Коли ти довго ходиш чи бігаєш, то ти втомлюєшся. Твій організм потребує їжі і відпочинку, бо саме вони поповнять джерело твоєї енергії, і тому треба добре їсти,щоб твоєї енергії вистачило і на навчання, і на ігри.

Але далі ми поведемо мову про ту енергію, яку використовують люди для того, щоб різноманітні прилади, які є помічниками людини, могли працювати. І така енергія називається електричною енергією.

Електричну енергію неможливо почути чи побачити, хоча ми кожного дня її використовуємо. Електрична енергія змушує працювати телевізор, телефон та багато інших потрібних людині приладів.

Звідки береться електрична енергія ?

Енергетична енергія приходить до нас зі спеціальних підприємств, які називаються електростанціями. Вони бувають різні:

Теплові електростанції-спалюють газ або вугілля. Тепло використовують для утворення пари, яка обертає турбіну. Так отримують електроенергію.

Гідроелектро-станції – вони використовують воду для отримання електричної енергії. Тільки тут не пара, а вода обертає турбіну, як на водяному млині, тільки виробляється не борошно, а електрика.

Вітряні електростанції використовують енергію вітру.

Сонячні електростанції-перетворюють сонячне світло у електричну енергію.

Атомна електростанція-використовує енергію атома для отримання електричної енергії.

Все на світі використовує енергію. Наприклад, ти на уроці фізкультури маєш пробігти 2 кола навколо стадіону. Якщо ти будеш дуже-дужешвидко бігти перше коло, то швидко втомишся. Тоді забракне сили пробігти друге коло. Тому ти маєш подумати, наскільки швидко маєш бігти, щоб правильно розрахувати свої сили. Так само із електричною енергією.

Вона, звісно, не може закінчитися в розетці. Але чим більше ти її використовуєш, тим більше її треба виробляти, а радіоактивні відходи будуть забруднювати все живе.

Нетрадиційні джерела енергії в Україні.


Зважаючи на ресурси енергоносіїв, вітчизняну інфраструктуру, кліматичні та геологічні умови, та з огляду на світовий рівень енергетичних технологій, в нашій країні доцільно масштабно розвивати і впроваджувати сучасні технології використання поновлюванихта нетрадиційних (альтернативних) джерел енергії. Ці джерела енергії практично не завдають шкоди довкіллю. Окрім того, їх не потрібно видобувати, купувати і транспортувати, бо вони є результатом дії сонячного випромінювання на фізичні, хімічні та біологічні процеси, що повсюдно відбуваються на Земній кулі, а з цього випливає їх практична невичерпність та поновлюваність.

До поновлюваних джерел енергії відносять енергію сонячного випромінювання, вітру, річкових потоків, морських хвиль, енергію, акумульовану в довкіллі та біомасі. Сюди ж належить також енергія припливів та тепло глибинних шарів Землі — геотермальна енергія.



Аналіз кліматичних умов і ресурсів поновлюваних джерел в Україні, а також сучасний досвід їх використання в передових країнах світу дозволяє визначити перспективним для модернізації українського ПЕК на найближчі 20—25 років розвиток і промислове використання наступних енерготехнологій:

  • у галузі генерування електроенергії та комбінованого виробництва електричної та теплової енергії—вітроенергетики, гідроенергетики, геотермальних ТЕС та ТЕЦ, ТЕЦ на базі вугільного метану, біогазу, біомаси, а також некондиційного природного газу, супутніх горючих газів нафтовидобування і нафтопереробки, горючих газів техногенного походження та інших місцевих нетрадиційних видів палива;

  • у галузі виробництва теплової енергії — геліоенергети­ки та теплонасосної техніки.

Пам’ятка збереження електроенергії.

1.Вимикай світло там, де воно не потрібне.

2. Вимикай телевізор та монітор компютетера, коли не дивишся чи не працюєш з ним.

3. Вимикай всі електричні прилади, коли ніхто ними не користується.

4. Відкривай штори вранці, а закривай лише ввечері

5. Якщо є можливість і тобі дозволили батьки, заміни звичайну лампочку на енергозберігаючу.

Тест: «Чи вмієш ти зберігати енергію».

Я та мої тато і мама.

1. Записуємо скільки ми використовуємо електричної енергії.

2. Вимикаємо світло в кімнаті, коли виходимо з неї.

3. Вимикаємо електричні прилади, коли не користуємося ними.

4. використовуємо енергозберігаючі лампочки.

5. Коли чистимо зуби, набираємо воду у стакан і закриваємо кран.

6. Миємо посуд в мисці, а під проточною водою лише ополіскуєте його.

7. Не ставимо меблі перд батареями.

8. Вдягаємо светри та закриваємо кватирки, а не вмикаємо електрообігрівач, коли прохолодно.

9. Провітрюємо приміщення швидко, декілька хвилин за раз.

10. Ми не купуємо непотрібні речі.

11. Сортуємо сміття.

12. Викидаємо сміття лише в урни та інші спеціальні місця.

13. Ходимо пішки чи їздимо тролейбусом, автобусом чи велосипедом на роботу та в школу.

Склади всі відповіді «Так». Якщо в тебе вийшло:

Від 1 до 5 «Так» : ти ще багато можеш зробити для збереження енергії. Розпочни зараз.

Від 6 до 10 «Так»: в тебе багато гарних звичок для збереження енергії. Але ти можеш зберегти її ще більше.

Від 11 до 15 «Так» : ти просто молодець, ти завжди дбаєш про збереження енергії та природи.

Розпочинаємо прес-конференцію. Пропоную розглянути всі можливі види енергії.

Інженер інституту новітні технології (розповідає)

Вітроенергетика.

Впродовж року на планету надходить енергії в 15 тис. разів більше обсягів нинішнього споживання всіма країнами світу. На енергію вітру перетворюється близько 3% енергії сонячного випромінювання, а отже, ресурси енергії вітру на Землі приблизно у 50 разів більші за сумарні енергетичні потреби людства.


Енергію вітру людина використовує з незапам'ятних часів, спочатку це був парус, потім вітровий млин. Сучасні вітряки, що виробляють електрику, з'явились лише в ХХ столітті. У 30-х роках у Криму була побудована найбільша вітрова електрогенеруюча установка (ВЕУ) потужністю 100 кВт, незабаром була спроектована ВЕУ потужністю 5 тис. кВт, але війна перервала цей проект. Перші дві ВЕУ сучасної конструкції потужністю 100 кВт з'явилися в Данії в період між світовими енергетичними кризами 1973 та 1979 років. Інтенсивному розвитку вітроенергетики великою мірою сприяла її комерціалізація та державна підтримка, у першу чергу, правова. Сучасні ВЕУ мегаватного класу потужності за термін їх експлуатаціїспроможні до 3—4 разів повернути затрачені на них кошти.

Найчастіше суспільству нав'язується думка, що вітро¬енергетика має вкрай малий потенціал, що вона неконкурентоспроможна, потребує великих площ, розлякує і нищить птахів, негативно діє на людей і тварин, генеруючи інфразвук тощо. Спробуємо заперечити кожну із цих тез. Із нетрадиційних джерел енергії кращі в порівнянні з вітроенергетикою економічні результати можуть забезпечити лише ГЕС середньої та великої потужності, та й то не завжди. У тих країнах, де в собівартості враховуються повні витрати, тобто на функціонування АЕС і ТЕС не надається відкритих і прихованих субсидій чи дотацій із державного бюджету, як це робиться в Україні, економічні результати свідчать на користь вітроенергетики. Так в США собівартість електрики, виробленої на АЕС, становить 10—11 центів/кВт год, ТЕС— 9—10 цен тів/кВт год, ВЕС — 4—5 центів/кВт год. ВЕУ потужністю 2—3 мегавата потребує ділянки 20х20 м. Оскільки такі ВЕУ не потребують об'єднання в систему, то ділянку можна підібрати будь-де. Розосередженість ВЕУ наближує джерело електроенергії до споживача. Дослідження засвідчили, що сучасні ВЕУ мегаватного класу не нищать птахів, бо будь-який птах добре бачить вітроколесо, яке обертається зі швидкістю 2—30 об./хв. Навіть українська статистика експлуатації близько 700 ВЕУ потужністю 107,5 кВт, вітроколесо яких обертається зі швидкістю 72 об./хв, з 1993 року не зафіксувала випадків нищення птахів. Щодо інфразвуку слід зазначити, що він може виникнути в разі дебалансу вітрового колеса при швидкості обертання, більшій за 180 об/сек. Оскільки навіть ВЕУ потужністю 100 кВт мають меншу швидкість обертання, то джерелом інфразвуку бути не можуть. Лише ВЕУ потужністю менше 20 кВт принципово можуть генерувати інфразвук, але установка з незбалансованим вітроколесом практично недієздатна, бо швидко виходитиме з ладу через вібраційні навантаження. Середньорічний приріст світової вітроенергетики становить в середньому 26—27% і є найвищим у порівнянні з іншими джерелами енергії. На кінець 2005 року загальна потужність світового вітроенергетичного парку досягла 59 322 МВт, за 30 років розвитку вона зросла майже у 30 тис. разів. Приріст потужності світового парку ВЕСза 2005 рік становив 11 769 МВт (25%). За подібних темпів приросту в 2006 році потужність світового парку ВЕС перевищить 70 тис. МВт, що дозволить забезпечити електрикою близько 300 млн. населення. Прогнозується, що після 2010 року електроенергією, виробленою вітроенергетичними парками, буде користуватися 80% населення ЄС, а до 2025 року завдяки таким паркам в Німеччині буде виведено із експлуатації 80% потужностей АЕС. До 2050 року Німеччина планує генерувати 50% електроенергії шляхом використання енергії вітру. Данія таке завдання збирається вирішити до 2030 р. За попередніми даними, в 2005 році Іспанія збудувала ВЕС на 2500 МВт. Її парк нині перевищує 10 700 МВт. За п'ять наступних років Іспанія планує задіяти ще 12 тис. МВт. Вітроенергетика Великої Британії подолала межу в 1 тис. МВт. Загалом в Британії діють 1237 ВЕУ сумарною встановленою потужністю 1038 МВт. Британська вітроенергетичнаасоціація за кликалауряд прий¬няти зобов'язання щодо виробництва 20% електроенергії за рахунок відновлюваних джерел енергії до 2020 року. Згідно із прогнозом асоціації, сумарна потужність офшорних ВЕС, малих вітроустановок, електростанцій, що використовують енергію хвиль та припливів, на той час досягне 28 тис. МВт, що складе 21% від планованого обсягу енергії, необхідного Сполученому Королівству.

Для порівняння, в останні роки приріст потужностей світового парку АЕС становить 1—2 тис. МВт/рік (0,3—0,6%). Загальна потужність АЕС зараз становить 360 тис. МВт і через виведення з експлуатації та довготривалий цикл будів¬ництва значного зростання нововведених потужностей АЕС не прогнозується.

До цього часу всі прогнози щодо розвитку вітроенергетики не тільки виконувалися, але й перевиконувалися. На початку 90-х років прогнозувалося, що до кінця 2000 року потужність європейського парку ВЕС досягне 4 тис. МВт. Фактично ж в Європі на кінець 2000 року було введено в експлуатацію ВЕС загальною потужністю 12 800 МВт, тобто в 3,2 рази більше, ніж прогнозувалося.

Варто зазначити, що реальні обсяги використання енергії вітру будуть ще більшими, оскільки в звітах не враховується некомерційне використання вітротехніки малої потужності (менше 50 кВт), а також тієї, яка не генерує електричну енергію, а виконує функцію механічного приводу, наприклад, насосів для сільськогосподарської техніки, підйому води та нафти, компресорів тощо.

Наприкінці XX століття стали відчутними зміни клімату: зміна температури, збільшення сили та частоти не¬сприятливих явищ. Найпоширеніше пояснення тому — парниковий ефект внаслідок спалювання вугілля, нафти та газу. В 1997 р. прийнято Кіотський протокол як частину Рамкової конвенції ООН про зміни клімату. Всі країни, які ратифікували цей документ, беруть на себе зобов'язання знизити викиди парникових газів у 2008—2012 роках. Україна ратифікувала Кіотський протокол 4 лютого 2004 р., а з 2005 року він набув чинності. Згідно з протоколом, розвинуті держави разом з країнами з перехідною економікою можуть здійснювати спільні проекти зі зниження викидів. Це дозволить Україні реалізувати її гігантський потенціал енергозбереження та енергоефективності. Набагато більшої ефективності вітроенергетичних установок можна досягти за умов реалізації їх будівництва в межах проектів спільного впровадження — шляхом продажу сертифікатів на викиди парникових газів. Згідно з Кіотським протоколом, для здешевлення ВЕС ми можемо використати ще й квоти України на міжнародну торгівлю викидами парникових газів. Кошти, які можна отримати, не є позиками, а тому ВЕС, побудовані за ці гроші, будуть рентабельними з першого дня експлуатації.Освоєння вітроенергетики в Україні розпочате. Але в нашій країні налагоджене виробництво застарілої вітротехніки — USW 56-100, яка була сконструйована в 1970 р. в США для унікально високого вітропотенціалу Каліфорнії, де середньорічна швидкість вітру перевищує 8 м/с. В Україні площ з таким потенціалом вітру немає, а тому USW 56-100 не спроможна досягти рівня рентабельності виробництва електроенергії.. Щоб виправити негативну ситуацію щодо вітроенергетики, необхідно переробити Комплексну програму будівництва ВЕС в Україні до 2010 р. і припинити будівництво неперспективної вітротехніки. Водночас необхідно залучити інвестиції і налагодити серійне виробництво сучасних вітротурбін потужністю 2—3 МВт, обсяги виробництва електроенергії кожної з яких в умовах всіх регіонів України становитимуть 5—9 млн. кВт•год/рік, а це забезпечить рентабельність їх експлуатації.

Налагодження виробництва вітротехніки в Україні призведе до створення нових робочих місць, зниження собівартості генерованої ВЕС електрики, підвищення їх рентабельності, зменшення сум кредитів. Суттєвого зниження капітальних вкладень на спорудження можна досягти також за рахунок спорудження ВЕС поблизу ГЕС, ГАЕС, ТЕС і навіть зупиненої ЧАЕС з метою спільного використання трансформаторних підстанцій, ЛЕП, доріг, ліній диспетчерського зв'язку тощо. За оцінками «Укргідропроекту», спираючись на інфраструктуру ЧАЕС і Київської ГЕС/ГАЕС, на акваторії, островах і в прибережній зоні Київського моря можна спорудити ВЕС загальною потужністю близько 5 тис. МВт.

Зазначимо, що, окрім розвитку комерційної вітроенергетики, в Україні є необхідність розвивати некомерційну, в першу чергу, «сільську», «фермерську», «для двору». Такі самостійні невеликі системи для живлення віддалених районів служать децентралізації енергопостачання, дозволяють диверсифікувати джерела енергії і можуть зробити більш енергонезалежною Україну та Крим зокрема.

Термін окупності вітроенергетичної установки, залежно від місцевості, забезпеченості комунікаціями, потужності установки тощо, становить від 3 до 8 років.


Питомі капітальні витрати для станцій малої потужності становлять 800-1000 доларів за 1 кВт встановленої потужності і зменшуються зі збільшенням потужності установки. Тож капітальні витрати на вітроенергетичну станцію потужністю 250 кВт (Данія) становлять 40 тис. доларів США при терміну окупності 6,7 року. Для розвитку вітроенергетики урядами різних держав прийнято відповідні законодавчі акти для зниження податку для тих, хто використовує вітроустановки. Наприклад, у Данії 75% вітроустановок є приватною або кооперативною власністю, власники установок звільняються від податку. В США власники вітроустановок отримують державний кредит від 0,5 до 1,5 цента за 1 кВт•год електроенергії, що продається. Цей кредит входить до податку, страхування або платні за землю. Для популяризації вітроустановок в Англії розроблено маршрути їх огляду для школярів під час літніх канікул. Вітроустановки виробляють електроенергію практично без забруднення довкілля, але вплив на нього мають: відведення під будівництво значних територій та зміни ландшафту, шумові ефекти, радіоперешкоди. Проблема зменшення шумів розв'язується шляхом розташування вітроустановок на значних відстанях (допустимих за рівнем шуму - 40-50 децибелів) від житла. Отже, відстань від вітроагрегату до житла має становити 150 м, вітростанції - 250 м.

Теоретичні ресурси, тобто кінетична енергія вітру в межах території України, перевищують нинішнє виробництво електроенергії приблизно в 150 разів, а ресурси суші, які реально можна використовувати на сучасному рівні розвитку вітротехніки, перевищують ці обсяги вдвічі. Значно більші ресурси можливо залучити, використовуючи вітроелектричні станції "водного базування, насамперед на морі, де вітри сильніші та стабільніші. Приміром, лише вітровий потенціал Сиваша дозволяє виробляти електроенергії в 1,5-2 рази більше, ніж сучасні обсяги її виробництва в Україні.

Найбільшу перевагу для будівництва вітроенергетичних станцій (ВЕС) великої потужності віддають таким регіонам, як Крим, Карпати, узбережжя Чорного та Азовського морів, Донбас, проте це не означає, що в інших регіонах розвиток вітроенергетики не має великого значення.

Значною перевагою ВЕС над ТЕС і АЕС є те, що капітальні витрати практично не "омертвляються", оскільки вітроустановка починає виробляти електроенергію через 1-3 тижні після її завезення на місце встановлення.

До сьогодні держава практично не приділяє належної уваги вітроустановкам малої потужності через їх начебто незначний внесок в економію органічного палива. В Україні сьогодні близько 30 тис. населених пунктів у сільській місцевості. Якби в кожному з них побудувати лише по одному вітроагрегату потужністю всього 1 кВт, то отримали б встановлену потужність 30 МВт.

Наприкінці 1998 року в Буенос-Айресі відбулася зустріч з проблем зміни клімату під егідою ООН. На ній представниками Європейської асоціації з вітроенергетики (EWEA), Датського форуму з енергетики та розвитку і Гринпісу був запропонований сценарій, який передбачає збільшення виробництва вітроенергії до 2017 року з досягненням цифри 844 000 МВт, що становитиме 10% світового виробництва електроенергії. Фахівці вважають, що цієї кількості вітроенергії вистачило б, щоб забезпечити енергією 500 мільйонів європейських сімей. Впровадження такого сценарію в життя дозволило б скоротити річний обсяг викидів двооксиду вуглецю на 232 млн. т до 2010 року і на 1889 млн. т до 2020 року. Але для досягнення цієї мети необхідна урядова підтримка розвитку світової енергетики і не стільки фінансова, скільки ідеологічна.



Інженер АЕС (розповідає)

Сонячна енергія.

Сонячну енергію, акумульовану в довкіллі, можна ефективно використовувати для потреб комунального теплопостачання за допомогою теплових насосів.

По своїй суті тепловий насос — це така ж сама холодильна машина, що й кондиціонер чи навіть побутовий холодильник, у якого відкрита холодильна камера, і яка може поглинати тепло з атмосферного повітря, річкової чи морської води, ґрунтових вод чи ґрунту й передавати його через теплообмінник для опалення чи нагріву води. Вилучаючи енергію з довкілля, тепловий насос фактично протидіє парниковому ефекту. Ця техніка ефективно замінює електричні котли та системи опалення, що використовують рідке пічне паливо. Але для масштабного впровадження цієї техніки в Україні потрібно терміново налагоджувати її серійне вітчизняне виробництво, оскільки імпортована для українця є дуже дорогою.

Найбільш масштабно у світовій практиці нині використовується технологія нагріву води в сонячних колекторах. Щороку в Європі в експлуатацію вводиться близько 3 млн. м2 плоских сонячних колекторів, що еквівалентно тепловій по¬тужності 1,5 тис. МВт. Сонячний плоский колектор — це те-плоізольований теплообмінник проточного типу. У такому колекторі вода може нагріватися до 95° С. Колектори цього типу є найбільш поширеними і доступними за ціною. В країнах ЄС рекомендують застосовувати їх у комбінації з тепловим насосом. Існують колектори інших типів. Так вакуумні колектори можуть нагрівати теплоносій до 250° С влітку і не менше 35° С взимку, навіть при захмареному небі.

В умовах України доцільно застосовувати сонячні водонагрівачі ємнісного (не проточного) типу, вони значно дешевші, а воду в них можна нагріти до 60° С. На жаль, виробництво сонячних колекторів в Україні практично відсутнє, зате часто можна побачити просту бочку, пофарбовану в чорний колір. Така бочка нагріває воду лише на 5—7 гра¬дусів вище температури повітря і може використовуватися тільки влітку.

Використання принципу парникового нагріву може мати багато напрямків застосування в сільському господарстві для сушки сировини та продуктів. Принцип сонячно-колекторного парника використовується і в іншій дуже поширеній у Західній Європі технологіїутилізаціїенергіїсонячної радіації, що має назву «сонячний дім» і вирішує проблему обігріву приміщення. Найкраще досягнення цієї технології в країнах ЄС — забезпечення за рахунок сонця 97% потреб в теплі для обігріву. В умовах України від застосування технології пасивного сонячного обігріву приміщень можна сподіватися на забезпечення до 50% потреб у теплі. Основні принципи пасивної сонячної технології полягають у високому рівні теплоізоляції приміщень, утилізації тепла вентиляційного повітря та орієнтації будівель таким чином, щоб улітку забезпечити відсутність перегріву, а взимку, навпаки, максимально впустити сонце в приміщення. Наприклад, в містечку Хокертон (Великобританія) в 1998 р. був споруджений будинок пасивної сонячної архітектури, втрати тепла в якому практично зведені до нуля, а енергоспоживання становить лише 15% від середнього по країні. Необхідна для житла температура досягається завдяки нагріванню сонцем, а також завдяки теплу життєдіяльності людини. За інформацією Департаменту торгівлі та промисловості Великої Британії, наприкінці XX ст. в країні було більше 1660 будинків пасивної ар¬хітектури, серед яких 40 шкіл та 30 офісних споруд.

Найбільш багатообіцяючою технологією утилізації енергії сонця є використання фотогальванічного ефекту для генерування електрики. Сонячна фотоенергетика пройшла довгий шлях удосконалення і нині надзвичайно близька до масштабного промислового використання. Її нинішнє використання базується на субсидіюванні, а в Україні це дозволяється лише АЕС та вугільній промисловості. Уже декілька років темпи річного питомого приросту потужностей сві-тової фотоенергетики перевищують темпи вітроенергетики і становлять понад 40%. За показником абсолютного при¬росту потужностей (понад 1 тис. МВт/рік) світова фотоенергетика відстає від вітроенергетики десь на 10—12 років. Прогнозується, що до 2017 року фотоенергетика пережене вітроенергетику і стане конкурентоспроможною.

ККД перетворення енергії сонячного випромінювання на електрику в серійних фотоелектричних перетворювачах із монокристалічного кремнію нині становить 15—16%. Науково-дослідницькі роботи, виконані в Україні та Росії, дозволили розробити технологію виробництва перетворювачів із арсеніду галію з ККД понад 40%. Україна має для цього необхідну сировину й могла б невдовзі налагодити масове виробництво фотоелектричних перетворювачів.

Вартість електроенергії, що виробляється фотоелектричними установками (ФЕУ) на сьогодні в декілька разів вища, ніж на електричних станціях з тепловим циклом. Незважаючи на це, ФРУ активно впроваджуються як у розвинутих країнах, так і в країнах, що розвиваються. При цьому можна дослідити дві протилежні тенденції.

У країнах, що розвиваються, мова йде про застосування порівняно невеликих установок для електропостачання індивідуальних будинків у віддалених селах, для оснащення культурних центрів, де завдяки ФЕУ можна користуватися телевізором тощо. В цих випадках на перший план виступає не вартість електроенергії, а соціальний ефект. Програми впровадження ФЕУ в країнах, що розвиваються, активно підтримуються міжнародними організаціями, в їх фінансуванні бере участь Світовий банк на основі висунутої їм "Сонячної ініціативи".

У промислово розвинених країнах активне впровадження ФЕУ пояснюється кількома факторами. По-перше, ФЕУ розглядаються як екологічно чисті джерела, що здатні зменшити забруднення довкілля. По-друге, використання ФЕУ у приватних будинках підвищує енергетичну автономію. В-третіх, вартість прокладання ліній електроживлення у важко/доступній місцевості становить 5-15 тис дол/км В-четвертих, велике значення має динаміка зміни показників ФЕУ за останні два десятиліття, на основі якої на найближчий час прогнозується досягнення конкурентоспроможності ФЕУ для широкого використання.

У деяких країнах розробляються проекти великих пілотних ФЕУ, які дозволять набути необхідного досвіду, і водночас в результаті збільшення масштабу продукції знизиться ціна установок, а отже й вартість електроенергії.

У цьому контексті дуже цікавим є досвід Японії, де зараз у префектурі Окінава будується ФЕУ потужністю 750 кВт. У США 90 енергетичних компаній утворили Фотоелектричну групу, яка впродовж 5 років планує ввести в експлуатацію ФЕУ загальною потужністю 47 МВт, з яких 17 МВт припадає на малі автономні установки і 30 МВт - на великі (від 100 кВт до 1 МВт).

1990 року німецький уряд посів місце лідера в Європі у галузі використання фотоелектричних систем для приватного сектора. Урядова програма "1000 дахів" була розширена до 2500 дахів, уряд сплатив 70% вартості інсталяції фотоелектричних систем потужністю по 1-5 кВт, розрахованих на 1-2 сім'ї.

Другий квартал 1997 року минув під знаменами сонячної промисловості. Головною його подією стала заява президента США Білла Клінтона від 26 червня про початок найбільшої федеральної програми "Мільйон сонячних дахів", розрахованої до 2010 року, Японія також запропонувала надання 196 мільйонів доларів своєму населенню на інсталяцію фотоелектричних систем. Саме 1997 року з'явилася така цифра - 400 млн. уже встановлених фотоелектричних систем у світі. Щорічно кількість сонячних систем зростає на 80 тисяч.

Свою популярність як джерело енергії фотоелементи здобували в космічних програмах. І лише після 1980 року реалізація фотоелементних установок набула комерційного розвитку після зниження цін завдяки новітнім технологіям. 1990 року світова реалізація фотоелементів досягла 48 МВт (20% - фотоелементи калькуляторів та інших побутових приладів, 22% - телекомунікаційні системи).

На сьогодні понад 30 країн світу використовують процес прямого перетворення сонячної енергії на електричну. Сумарна потужність вироблених за рік фотоелектричних перетворювачів становить близько 65 МВт, з них по 1/3 у США та Японії, 20% - в Європі.

Інженер інституту новітні технології (розповідає).

Енергія морських хвиль та припливів.

Дещо більшим від ресурсів гідроенергії є світовий ресурс енергії морських хвиль та припливів.


Найбільш поширеним способом використання енергії морів та океанів є спорудження припливних електростанцій (ПЕС). З 1967 р. у гирлі річки Ране у Франції працює ПЕС потужністю 240 МВт. На черзі спорудження ПЕС у затоці Фанді в Канаді з рекордним 18-метровим припливом, у гирлі річки Северен в Англії із 14,5-метровим припливом та в інших регіонах із великими припливами води.

Перша у світі та найбільша на сьогодні ПЕС міститься у Франції на березі Ла-Маншу в гиолі річки Ране. Приплив у цьому місці переміщує 189 тис. м3 води за секунду. Різниця рівнів становить 13 м, а швидкість течії між містами Брестом і Сен-Мало часто досягає 90 км/год. У середині дамби дуже великого накопичувального резервуара містяться 24 турбо-альтернатори-турбогенератори зі зворотними лопатками ротора турбіни. Кожен з них може функціонувати і як турбіна, і як насос, який працює і в бік моря, і в зворотному напрямку.

Але для України промис­лове використання цих ресурсів є проблематичним через за­мерзання Азовського і Чорного морів і відсутність територій для побудови ГЕС. А стосовно припливів— ще й через вкрай низький потенціал: припливна хвиля на Чорному морі не пе­ревищує 10 см, а необхідна висота становить, як мінімум, 5 м.

Інженер інституту новітні технології(розповідає).

Енергія біомаси.


Надзвичайно важливим для України є масштабне застосування рослинної біомаси як через пряме спалювання, так і через конверсію її на біогаз, «біодизель», генераторний чи піролізний газ, що можуть виступати ефективними замінниками природного газу, вугілля, моторних палив, інших нафтопродуктів і первинних енергоносіїв. Щорічний приріст біомаси на Земній кулі сягає більше 80 т на людину. Найбільшої уваги заслуговує перетворення біомаси та органічних відходів на біогаз, оскільки в цьому випадку, окрім палива, виробляються цінні органічні добрива, вкрай необхідні для збереження гумусу в українських чорноземах. Отриманий біогаз може використовуватись як для газифікації сіл, так і в якості моторного палива для роботи малих ТЕЦ електричною потужністю до 1 МВт, чого достатньо для за­безпечення електрикою близько 4 тис. чол.

Найпростіше енергію біомаси можна утилізувати шляхом спалювання в котельних установках та побутових печах. Це є реальною альтернативою імпорту російського газу, але на заваді стоїть відсутність ефективних збору, переробки та зберігання біомаси. Спалювання 20% ресурсів соломи дозволило б забезпечити електрикою та теплом потреби сільського населення України.

Україна має сприятливі передумови для виробництва біодизельного палива з рапсу, а також метанолових і етанолових добавок із різних продуктів рослинництва для підвищення октанового числа бензину. У разі налагодження великотоннажного виробництва дизельного пального із органічних відходів, ми можемо досягти повної незалежності країни від поставок російської нафти. Особливо високоякісне дизельне пальне можна виробляти з відходів деревини. Нагадаємо, що тільки для запобігання поширенню радіонуклідів щорічно потрібно спалювати близько 1 млн. т радіоактивно зараженої деревини. Для виробництва дизельного пального можна використовувати також відходи нафтопереробки, відпрацьовані моторні мастила, шлами очистки каналізаційних стоків, фільтрати полігонів побутових відходів, пластикові пляшки, гумові покришки та інші горючі побутові й промислові відходи, що­річний вихід яких в Україні досягає 50 млн. т.

Журналіст газети » Рівненщина».(розповідає)

Метан в енергетичних цілях.


Зважаючи на проблему забезпечення газом та надзвичайно болючу для України проблему безпеки шахтарів Донбасу, а також оздоровлення довкілля згаданого регіону, вкрай важливо негайно розпочати прискорене освоєння ресурсів метану вугільних родовищ. На шахтах Донбасу більше 90% аварій і смертей шахтарів викликані вибухами метану. За різними оцінками, його обсяги складають 3 - 25 трлн. м3. Навіть якщо задіяти ці ресурси на 50%, то й за нинішнього невиправдано високого рівня споживання природного газу Україна зможе забезпечувати себе повністю впродовж 25 - 400 років.

За визначеної ще на 2007 рік ціни на імпортований природний газ в 130 дол. США, видобування метану стає рентабельним. Існують пропозиції фахівців з вуглевидобування змішувати вугільний метан з природним газом в пропорції 50/50, що забезпечить безпечність його використання, і таку суміш дешево продавати населенню.

За досвідом шахти ім. Засядька, метан доцільно використовувати для роботи ТЕЦ. Такі проекти можуть реалізовуватись в рамках Кіотського протоколу, що забезпечить знач­но більші надходження валютних коштів, оскільки у цьому випадку скорочуються не тільки викиди парникових газів на вугільних ТЕС і ТЕЦ, а й самого метану.

Важливим є використання метану відпрацьованих наф­тових свердловин, супутніх газів нафтовидобування, техно­генних горючих газів, коґенерації. Усі ці ресурси нині не ви­користовуються. Без належного законодавчого регулювання масштабного використання цих енергоносіїв не відбудеться.



Журналіст газети « Україна молода» (розповідає)

Енергія річок.

Гідроелектростанції, які використовують енергію води, що рухається (падає), називаються малими, якщо їхня потужність становить менше за 5 МВт. Таку потужність, однак, слід вважати умовною, оскільки є багато станцій із встановленою потужністю, яка перевищує зазначену межу, однак за капітальними витратами, конструкційним оформленням, компонуванням та одиничною потужністю агрегатів їх не можна віднести до великих ГЕС (передусім за обсягами попередніх робіт із побудови гідротехнічних споруджень).

Водяні турбіни малої та середньої потужності, які використовуються в малій енергетиці так само, як і у "великій", поділяються на турбіни з віссю, розташованою вздовж потоку, та з віссю, розташованого перпендикулярно потоку.

Для малої гідроенергетики найбільш складним технічним питанням є проектування турбоагрегатів для заданого потоку води чи протилежне завдання: створення заданої витрати й швидкості води для даної турбіни.

Проектування та установка гідротурбін мають свої особливості, які відрізняють їх від парових і газових турбін; парові та газові турбіни працюють у комплекті з відповідним чином спроектованими і підібраними джерелами енергії, які однозначно відповідають номінальній потужності агрегатів. При проектуванні гідроагрегатів завжди існує діапазон оцінки потужності потоку робочого тіла, що створює проблеми для проектування та будівництва.

Найбільш трудомістким та складним процесом для гідростанцій є спорудження захисних і напірних дамб, а також водоспадних каналів.

Зведення цих споруд останніми роками набагато спростилося завдяки використанню нових матеріалів і готових виробів.

Незаперечною перевагою гідростанцій є їхня стійка, стабільна робота в мережі, на яку не впливають час доби і сезонні зміни. Слід зазначити, що малу залежність від сезонних змін вдається забезпечити не для всіх гідростанцій. Найбільше піддаються впливу сезонних змін міні-ГЕС крайнього півдня та північних регіонів. Тому місце будівництва старанно вибирається.



Інженер інституту новітні технології (розповідає та переглядаємо презентацію біогазові установки).

Біогаз, піроліз, біодизель.


Утворення

Сам процес утворення газу це так зване метанове бродіння. Його суть полягає в анаеробному бродінні (без доступу повітря), яке відбувається внаслідок життєдіяльності мікроорганізмів і супроводжується рядом біохімічних реакцій. Власне сам процес утворення газу (біогазу) складається із двох етапів: перший — розщеплення мікроорганізмами біополімерів до мономерів, другий — переробка мономерних біомолекул мікроорганізмами.

Перша стадія досить енергетично невигідний процес, в її результаті вивільняється замало вільної енергії, якою могли б живитися мікроорганізми, тому для успішного проходження даного етапу потрібно підтримувати умови для успішного розвитку мікрофлори.
Другий етап — процес окиснення утворених мономерних молекул, звичайний природній окисно-відновний процес. Але за умов відсутності стандартного окисника даного процесу (кисню повітря) відбувається даспропорціонування за ступенями окиснення присутніх в молекулах атомів (сірка, азот та карбон). В результаті чого ми отримуємо бажаний метан (CH4), та гази-домішки, які вважаються не корисними, і навіть шкідливими: CO2, NH3, SH2.

Завалочний газ

Одним з перспективних джерел енергії є завалочний газ, що утворюється в результаті розкладання органічної частини твердих побутових відходів в анаеробних умовах, що виникають невдовзі після їхнього санітарного поховання. Тільки в містах утворюється 400-450 млн. т твердих побутових відходів на рік. Вихід газу з теплотою згоряння 17-20 МДж/м3 складає 100 м3/т твердих побутових відходів протягом 20 років зі швидкістю 5 м3/т у рік. Потенціал завалочного газу в країнах Європейського Союзу наближається до 9 млрд. м3/рік, у США – 13 млрд. м3/рік, в Україні – близько 1 млрд. м3 на рік.



Екологія

Виробництво біогазу дозволяє скоротити кількість викидів метану в атмосферу. Метан вносить серйозні корективи до стану атмосфери Землі. Формується так звана “лінза” зі всіляких газів і особливо з’єднань вуглецю, яка перешкоджає виходу тепла в космічний простір. Таким чином, тепло концентрується в самій атмосфері, і на планеті стає все жаркішим і жаркішим. В цьому процесі метан має в 21 раз сильніший негативний вплив, ніж двоокис вуглецю. Таким чином виробництво біогазу і подальше його використання для виробництва тепла і електроенергії є найбільш ефективним засобом боротьби з глобальним потеплінням. Біомаса, яка залишається після переробки відходів можуть використовуватись в сільському господарстві в якості добрива. Причому такі добрива значно краще і ефективніше впливають на грунт на розвиток рослин та на грунтові води, на відміну від штучних добрив.



Піроліз

Піроліз  – розщеплення складних органічних сполук на простіші при високій температурі. Характерні реакції при піролізі – розщеплення вуглець-вуглецевих зв’язків, дегідрогенізація, полімеризація, ізомери-зація, конденсація. До піролізу належить коксування, крекінг тощо. Промислове значення має піроліз нафтової сировини, деревини, кам’яного та бурого вугілля, торфу, сланцю. Перші з-ди піролізу побудовані, в Україні у Києві в 70-х рр. ХІХ ст. Мета піролізу нафт. сировини – отримання вуглеводневого газу з високим вмістом неграничних вуглеводнів; сировиною для піролізу є також газоподібні вуглеводні (етан, пропан, бутан і їх суміші). Продукти піролізу – г.ч. етилен, іноді – пропілен, бутилен і бутадієн. Побічні корисні продукти піролізу – смоли, що містять моно- і поліциклічні арени (бензол, толуол, ксилоли, нафталін, антрацен і ін.). Піроліз твердих палив (вугілля, торфу, сланцю, деревини) – коксування, карбонізація, дегазація, – здійснюється при високих – до 900–1050 °С, середніх до 700 °С і низьких температурах – до 500–550 °С

Піроліз — безполуменевий спосіб переробки твердих відходів, і його перевага — насамперед у запобіганні забрудненню довкілля. Крім того, з його допомогою можна переробляти відходи, що важко піддаються утилізації, такі як зношені автопокришки, пластмаси, відпрацьовані мастила. Піроліз не залишає після себе біологічно активних речовин, утворений попіл має високу щільність, що різко зменшує його обсяг, при піролізі не буває викидів важких металів в атмосферу. Отримані після піролізу продукти легко зберігати й транспортувати, а для роботи обладнання, що здійснює піроліз, не потрібні великі затрати енергії, та й весь процес у цілому потребує менших капіталовкладень.

Біодизель

Біодизель це рідина жовтого кольору (може бути різних відтінків). Майже не змішується з водою, має високу температуру кипіння та низьку пружність пари. Відносно висока температура займання біодизелю 150 °C робить паливо досить безпечним у питанні протипожежної безпеки. Густина біодизелю 0.86 г/см. Виготовлений з незабрудненої сировини біодизель є нетоксичним. В'язкість біодизелю та звичайного дизельного пального однакова.

Для позначення палива що містить біодизель застосовується літера «В». В100 — 100 % біодизелю. В20 — 20 % біодизелю, 80 %. Технологія виготовлення

Найпоширеніший спосіб отримання біодизелю — переетерифікація рослинної олії.


Тригліцерид олія (100л) + метанол (10л) > гліцерин (10л) + суміш ефірів жирних кислот біодизель (100л)

В якості каталізатора найчастіше використовується гідроксид натрію або калію. Час необхідний для реакції від 1 до 8 годин. Найшвидше протікає при 70 °C —температурі кипіння спирту. Зі зменшенням температури на 10 °C швидкість реакції уповільнюється вдвічі. Однак існує думка, що безпечніше реакцію здійснювати при температурі в діапазоні: кімнатна температура — 55 °C.

Хімічно, переетерифікований біодизель це суміш моно-алкілових ефірів жирних кислот. Найпоширенішим для виробництва метилових ефірів є використання метанолу так, як він є найдешевшим зі спиртів, хоча етанол теж може використовуватись для виробництва етилових ефірів біодизелю. Так само можуть використовуватись вищі спирти ізопропанол та бутанол. Побічний продукт переетерифікації гліцерин.

Переваги та недоліки

Біодизель роз'їдає прокладки та трубки з натуральної гуми (переважно використовуються в двигунах виготовлених до 1992), хоча найвірогідніше, що ці деталі вже замінені на вироби з синтетичної гуми, котра не розїдається біодизелем. Вищий показник змащувальної здатності біодизелю порівняно зі звичайним дизельним паливом — перевага, що сприяє тривалішому «життю» форсунок.

При використанні звичайного дизельного палива у двигуні та паливних трубках утворюється наліт. При переході на використання біодизелю цей наліт руйнується (так, як біодизель кращий розчинник ніж звичайне дизельне паливо) і засмічує паливні фільтри та інжектори. Тому при пробігу 1000—1500 км з моменту переходу на біодизель рекомендується заміна паливних фільтрів.

Фінансовані виробниками нафтопродуктів дослідження доводять, що для двигунів, звичайне дизельне паливо є кращим ніж біодизель. Але це заперечують незалежні організації, які помітили що біодизель зменшує спрацювання двигуна. Для багатьох стандартних моделей автомобілів атестоване використання біодизелю (наприклад див. табл. «Схвалене використання біодизелю для автомобілів Фольксваген» праворуч) Температура за якої чистий (В100) біодизель починає гуснути значно коливається і залежить від суміші ефірів а відповідно від сировини що використовувалась для виробництва палива. Наприклад біодизель виготовлений з певних різновидів каноли починає гуснути при ?10 °C. Біодизель виготовлений з тваринних жирів стає гелеподібним при +16 °C. Взимку використовується низькотемпературний біодизель, що містить домішки котрі значно знижують температуру загуснення біодизелю.



УРОК НА ТЕМУ : «ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ ТА АЛЬТЕРНАТИВНІ ДЖЕРЕЛА ЕНЕРГІЇ».

Виконала вчитель хімії

Грем’яцької зош

Буйністрович О.Ю.


.

Поділіться з Вашими друзьями:


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2019
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка