WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Альтернативні технології енергетики, їхні переваги й недоліки - Реферат

Альтернативні технології енергетики, їхні переваги й недоліки - Реферат

Потужність такої СЕС становитиме 0,03 kW 22 106 = 66 107 kW == 660 MW.

Аналогічні розрахунки показують, що для задоволення тільки 50% потреб в електроенергії таких країн, як Франція чи Україна, за рахунок СЕС сучасного технічного рівня необхідно вилучити значну частину енергії сонячних променів з території в десятки тисяч квадратних кілометрів, що змінить прогрівання грунту й повітря і призведе до так званого "теплового забруднення" біосфери. Важко передбачити наслідки зміни клімату, вплив цих змін на флору і фауну таких регіонів.

Використання сонячної енергії в майбутньому, можливо, буде зв'язане з програмами освоєння космосу. Потужність потоку сонячної енергії поза межами атмосфери майже в 1,5 раза більша, ніж на поверхні Землі. Існує ідея розмістити на орбіті великі геосинхронні до обертання Землі панелі сонячних батарей і транспортувати енергію пучком надвисокочастотного випромінювання до приймачів на Землю, де вона буде конвертована в електроенергію.

Як бачимо, найближча перспектива широкомасштабної заміни традиційних джерел промислової електроенергетики сонячною не тільки є технічно та економічно неможливою, а й екологічно небезпечною. Але сонячні енергоустановки, як і вітрові, безумовно будуть ефективними для енергозабезпечення (теплом і електрикою) невеликих ізольованих центрів, наукових станцій і окремих господарських об'єктів, куди постачання енергії або утруднене, або надто дороге. Безпосереднє використання низькоконцентрованої сонячної енергії економічно виправдане в побуті і в сільському господарстві (сушарки для сільськогосподарської продукції, підігрів води і приміщень). У США ще з 80-х років успішно працюють тисячі таких геліоустановок невеликої потужності, розміщені як у віддалених і важкодоступних регіонах країни, так і в урбанізованих регіонах на дахах будинків.

Біохімічні джерела енергетики

Людина, мабуть, уперше використала енергію біомаси, коли почала користуватись вогнем. І сьогодні в деяких країнах біомаса (дрова і деревне вугілля) широко використовується населенням, особливо в країнах Африки й Азії, досягаючи в загальному енергетичному балансі 80%. Це суттєво шкодить навколишньому середовищу: знищуються ліси, збільшується ерозія грунту, висихають водоймища. До того ж коефіцієнт конверсії горіння дров у примітивних вогнищах занадто низький, а корисні елементи біомаси (N, P) не використовуються. У зв'язку з тим, що місця вирубки енергетичної деревини з часом усе більше віддаляються від споживачів, деревину на місцях заготівлі обпалюють до деревного вугілля. Останнє має більш високий показник питомої теплоти згоряння (близький до умовного палива — 30 MJkg–1), і його зручніше транспортувати. При цьому втрачається майже половина первинної енергії біомаси (дров) і зростають площі вирубки лісів на одиницю корисної енергії. Але все це не закреслює ідею використання біомаси як альтернативного енергетичного джерела і в розвинутих промислових країнах.

Річ у тім, що ресурси біомаси у вигляді відходів лісового й сільськогосподарського виробництва дуже значні й щорічно відновлюються. Навіть в Україні вони еквівалентні 30 млн t вугілля.

Існують два основні способи конверсії біомаси в горючий газ: термохімічний і біохімічний. За першим з них біомасу (деревину чи відходи сільгоспвиробництва) піролізують (нагрівають без доступу повітря) у реакторі за 400...500°С. За методом біохімічної конверсії біомаса піддається бродінню з утворенням горючого газу (70% СН4 і 30% СО2), питома теплота згоряння якого є досить високою. При цьому на кожну тонну газу одночасно виробляється до 1,5...1,8 тонн високоякісних органічних добрив. Особливо ефективним є цей процес у разі біохімічної переробки відходів тваринницьких ферм. Сьогодні в Китаї діють мільйони біогазових установок, кожна середньою потужністю 14 000 m3 газу на рік. Для їх обслуговування в країні підготовлено близько 100 тис. спеціалістів. Приклад Китаю наслідує Індія та інші країни. Для невеликої біогазової установки (3 m3 за день) достатньо відходів від 3—5 корів за добу. Залишки біомаси після газифікації багаті на азот, калій і фосфор, що забезпечує їх ефективне використання як добрив для щорічної підкормки близько 1,5 гектара земельних угідь.

Використання біомаси (деревини чи навіть якоїсь спеціально вирощуваної культури) може бути економічно доцільним, передовсім у країнах, які не мають власних енергоресурсів (нафти, газу, вугілля), а імпорт їх коштує занадто дорого. Класичним прикладом такої країни є Бразилія, де використання спирту (етанолу), отриманого з цукрової тростини і сорго, сягнуло кількох мільярдів літрів щороку. Оскільки питома теплота згоряння спирту саме і є показником умовного палива (29,3 MJkg–1), то енергетично щорічний об'єм видобутого спирту еквівалентний 3 млрд літрів бензину. Легше уявити таку кількість бензину в залізничних цистернах — понад 50 тисяч! У Бразилії етанол використовують як добавку (до 20%) до бензину без перебудови автомобільного двигуна, але спеціальні двигуни можуть працювати тільки на чистому спирті. Окрім Бразилії етанол для енергетичних цілей у промислових об'ємах виробляють Австралія (з маніоки), Нова Зеландія (з цукрових буряків) та інші. Навіть сполучені Штати Америки час від часу використовують понад 350 млн декалітрів етанолу (переважно з кукурудзи) як моторне пальне. Найчастіше це трапляється в роки сприятливої економічної ситуації, коли бувають великі врожаї і знижується ціна зернових і цукру на міжнародних ринках. У розвинутих країнах використання спирту для автотранспорту сприяє поліпшенню екологічного стану великих міст.

Перспектива водневої енергетики

Заміна традиційних викопних енергоносіїв на основі вуглецю на водень безумовно вирішила б екологічну проблему сучасної промислової енергетики за умов, що було б винайдено економічно доцільну технологію його отримання.

Коротко розглянемо переваги й недоліки водню як енергоносія.

До переваг безумовно належать такі:

1. Водень, як хімічний елемент у різних природних сполуках і, передовсім, у воді є практично невичерпним, а як енергетичне джерело в молекулярній формі Н2 не має собі рівних: ентальпія згоряння Н°298 = – 286 kJ/mol, а питома теплота в кілька разів вища, ніж будь-якого вуглецевого палива (табл. 29). Температура воднево-кисневого полум'я 2800°С. У повітрі горить несвітним спокійним полум'ям.

Таблиця 29

ПИТОМА ТЕПЛОТА ЗГОРЯННЯ ВОДНЮ І ВУГЛЕВОДНЕВИХ СПОЛУК

Паливо

Хімічна формула

q = MJ/kg

Агрегатний станза н. у. ρ, kg/m3

Водень

Н2

140

газ (0,01)

Метан

СН4

55

газ (0,72)

Бутан

С4Н10

42

газ (2,55)

Ацетилен

С2Н2

48

газ (1,17)

Етанол

С2Н5ОН

29

рідина (790)

Бензин, газ

суміш вуглеводнів

44—47

рідина (700—800)

Дизельне пальне

42—44

рідина (850—900)

Мазут

41—42

рідина (900—1000)

Нафта

43—45

рідина (750—950)

Вугілля (буре і кам'яне)

С, Н, О

15—30

тверде тіло (1300—1600)

2. За згоряння водню (2Н2 + О = 2Н2О) утворюється тільки вода, що є ідеальним процесом з огляду на екологічні проблеми. Навіть викиди водню в атмосферу в процесі його виробництва і використання нешкідливі для довкілля, оскільки він не отруйний, легкий і швидко переміщується у верхні шари атмосфери.

На жаль, і недоліки також відчутні:

1. Сучасні технології отримання водню (електроліз води чи конверсія природного газу) з метою його використання як енергетичного джерела є економічно невигідними.

Loading...

 
 

Цікаве