No Image

Экологически безопасные источники получения электроэнергии

СОДЕРЖАНИЕ
1 просмотров
10 марта 2020

Развитие альтернативной энергетики обеспечивает получение максимально дешевой энергии при помощи возобновляемых (неисчерпаемых) источников сырья, необходимого для ее выработки. Однако альтернативные источники энергии не всегда позволяют достичь желаемого результата, иногда оставаясь экономически невыгодным способом решения энергетической проблемы.

Виды «чистых» источников

    Современная энергетика – отрасль, где широко используются различные природные экологически чистые источники энергии:

  • ветер;
  • солнечное излучение;
  • вода;
  • биотопливо.

Технологии энергетических преобразований, лежащие в основе применения указанных видов природных ресурсов, позволяют частично решить проблему нехватки энергоресурсов, однако далеко не всегда являются экологичными.

Гелиоэнергетика, солнечные батареи

Солнечное излучение считается перспективным направлением развития альтернативной энергетики.

    Среди преимуществ установки солнечных батарей:

  • минимальное влияние в процессе генерации энергии на окружающую среду;
  • высокий КПД установок;
  • отсутствие шума;
  • возможность монтажа практически в любом регионе планеты.

Используя всего 1 кг кремния, можно получить столько энергии, сколько вырабатывает ТЭС при помощи 75 тонн нефти. Количество потребляемой электроэнергии значительно меньше числа вырабатываемой панелями, поэтому их окупаемость в ряде случаев происходит уже через год.

Однако солнечное излучение, как и любые альтернативные источники энергии, обладает рядом недостатков. Главный среди них – неравномерная плотность падения солнечного света на различных территориях в течение года, являющаяся причиной снижения эффективности солнечных батарей.

    Прочими недостатками применения панелей являются:

  • необходимость периодической очистки поверхности от загрязнений;
  • использование значительных земельных территорий для монтажа конструкций в промышленных масштабах;
  • применение при производстве блоков опасных веществ, оказывающих влияние на окружающую среду.

Подсчитано, что за срок службы солнечного модуля в атмосферу поступает примерно 0,02 г. теллурида кадмия на один ГВт/час электроэнергии. Показатель достаточно мал, однако при полном переходе на солнечную энергию его значение в десятки раз увеличится.

Для производства одной панели необходимо примерно 68,7 МВт*ч. При генерации панелью 2,4 кВт*ч в сутки (существуют более мощные аналоги) за год установка произведет примерно 3,16 МВт*ч.

Проблеме утилизации также не уделено должное внимание. Производители солнечных панелей не всегда предлагают готовые программы утилизации, оставляя открытым вопрос их хранения/переработки.

Ветроэнергетика, ветровые электростанции, ветряки

Потоки ветровых масс успешно можно преобразовать в любую энергию: механическую, тепловую, электрическую, используя ее в различных отраслях.

Преобразование ветровой энергии происходит посредством ветрогенератора – установки с вертикальной/горизонтальной осью, оснащенной двумя, тремя и более лопастями, в которую вмонтирован электрогенератор. Одна подобная конструкция мощностью 1 МВт позволяет сэкономить за 20 лет эксплуатации порядка 30 тыс. тонн угля, около 12,5 тыс. тонн нефти.

    Основные преимущества:

  • применение безопасного сырья – природных ветряных масс;
  • относительно быстрая окупаемость при использовании в промышленных масштабах – 1-2 года;
  • отсутствие вредных выбросов.

Ветряные станции производят за одинаковый промежуток времени энергии в 25-30 раз больше, нежели потребляют за тот же период.

    Недостатки:

  • непостоянство вырабатываемых ресурсов ввиду переменчивости силы ветра;
  • необходимость обеспечения инфраструктуры для передачи полученной электроэнергии потребителю ввиду удаленности ветряков;
  • использование дорогостоящего оборудования (аккумулятора, инвертора) при использовании малых ВЭС в домашних условиях;
  • значительные шумовые помехи.

Утверждение об их полной экологической безопасности также не совсем верно. Изготовление ветряков требует затрат на переплавку металла, литье пластиковых, медных деталей. Производство бетона, необходимого для формирования основания, также требует определенных энергоресурсов, а изготовление и последующая утилизация аккумуляторных батарей являются энергозатратными небезопасными процессами.

Гидроэнергетика

Преобразование энергии водного потока позволяет получить дешевую электроэнергию, выработка которой на ГЭС сопровождается относительно небольшим влиянием на экологию.

    Преимущества:

  • дешевизна;
  • отсутствие вредных выбросов в процессе работы;
  • КПД – 85-90%.
Читайте также:  Как ровно отрезать керамогранит

Однако строительство сооружений, обеспечивающих возможность энергетических преобразований, сопровождается непоправимым влиянием на экосистему территории, где ведется строительство.

    Недостатки:

  • затопление земель;
  • обеднение флоры, фауны;
  • возможность оборудования мощных ГЭС только в местах, обладающих значительными водными ресурсами;
  • значительные затраты на строительство.

Биотопливо

Применяя экологически чистые источники энергии, можно уменьшить потребление невозобновляемого сырья либо полностью заменить его. Жидкое, твердое, газообразное биотопливо является универсальным средством получения энергии независимо от региона его использования.

    Преимущества:

  • возможность применения различного сырья для получения энергетической биомассы;
  • общедоступность;
  • соблюдение нейтрального уровня поглощаемого/выделяемого углекислого газа;
  • низкая себестоимость исходного сырья.
    Недостатки эксплуатации биоэнергетических установок:

  • использование значительных земель для выращивания культур;
  • выбросы вредных веществ при сжигании биомассы (сера – 0,2%, зола – 3-5%);
  • загрязнение почвы пестицидами;
  • нарушение экобаланса прилегающей территории;
  • необходимость организации бесперебойных поставок биотоплива.

«Идеально безопасного» экономически эффективного альтернативного источника энергии не существует. Целесообразность применения каждого из них определяется совокупностью множественных факторов.

© «Два электрика», 2015. Все права защищены.

Копирование разрешено только по согласованию с правообладателем.

Дата публикации: 28 декабря 2014

December 11, 2014

Не существует абсолютно безвредных способов получения энергии. Даже самые экологичные источники оказывают влияние на окружающую среду. Материалы для любых генерирующих энергию сооружений нужно где-то получить и привезти, соответствующая инфраструктура должна быть создана, поддерживаться и в конце концов выведена из эксплуатации. Ветровые турбины занимают значительные площади и вредят дикой природе. Водохранилища ГЭС затапливают сельхозугодья и изменяют водные циклы.

Поэтому сбережение энергии — это наилучший способ уменьшить вредные последствия потребления энергии. Сокращение использования энергии и вложения в энергосберегающие технологии настолько важны, что международное энергетическое агентство называет энергосбережение «главным топливом».

Однако, как бы мы не экономили энергию, ее вначале нужно получить, так что необходимо искать наиболее безвредные технологии и уменьшать вредные последствия. Самый дешевый и наиболее распространенный в мире метод получения энергии — сжигание ископаемого топлива, такого как газ,нефть или каменный уголь, — является наиболее разрушительным, вызывающим загрязнения, глобальное потепление и наносящим значительный ущерб окружающей среде в процессе добычи, транспортировки, очистки и использования. Кроме того, добыча такого топлива становится все более трудоемкой и запасы его истощаются.

В противоположность этому ветровая энергия не вызывает загрязнения окружающей среды или глобального потепления, является доступной и никогда не иссякнет. Увеличение мощности, эффективности и доступности ветровой генерации приводит к возрастанию ее доли в общем объеме получаемой энергии. Но необходимо выбирать места размещения и использовать методы, которые уменьшают негативное воздействие на человека и дикую природу.

Благодаря продолжающимся исследованиям и испытаниям ветровая энергия прошла длинный путь в относительно короткий промежуток времени. Изучение поведения представителей дикой природы вкупе с технологическими усовершенствованиями существенно уменьшили вред, наносимый птицам и летучим мышам, а лучшее размещение сократило влияние на других представителей дикой природы и обитателей. Генерация ветровой энергии значительно безопаснее для птиц, мышей и других животных, чем сжигание ископаемого топлива.

А как насчет главного аргумента оппонентов — влияния ветровых турбин на человека? Турбины, особенно старых моделей, могут издавать сильный шум и некоторые люди находят их неприглядными — хотя я предпочитаю видеть ветровые установки вместо дымовых труб и смога. Многие проблемы, впрочем, могут быть решены размещением менее шумных турбин достаточно далеко от человеческих жилищ, чтобы уменьшить неприятные последствия.

Что касается влияния на здоровье, недавно проведенное Управлением здравоохранения Канады всестороннее изучение подтвердило результаты предыдущих исследований: хотя люди и недовольны соседством с ветровыми установками, не существует измеряемой связи между шумом от ветровых турбин и нарушениями сна, расстройствами, заболеваниями, хроническими болезнями или стрессовыми состояниями. В австралийском отчете 2013 года тоже сделан вывод о том, что проблемы среди людей, живущих неподалеку от ветровых электростанций и активно участвующих в пртестных кампаниях, носят скорее психологический характер.

Читайте также:  Обои в стиле кантри и прованс

Управление здравоохранения Канады утверждает, что нужны еще дополнительные исследования и не следует преуменьшать раздражающие факторы. Но улучшения технологии и правильное размещение помогут преодолеть многие проблемы. И нет сомнения, что добыча и использование ископаемых видов топлива — от извлечения битума, глубоководного бурения, вскрышных работ и технологии гидроразрыва до расточительного сжигания в автомобилях, везущих только одного человека, — раздражают значительно больше и наносят гораздо больше вреда здоровью, чем ветровые электростанции и другие технологии возобновляемой энергетики.

Кроме того, ветровая энергетика становится все более доступной и надежной. Дания получает 34 процента электроэнергии от ветра, а Испания 21 процент, Португалия больше 20 процентов, Ирландия 16 и Германия 9 процентов. Во всех этих странах плотность населения гораздо выше, чем в Канаде. Да и во всем мире ветровая энергия составлят примерно 4 процента от всей вырабатываемой электроэнергии.

Совершенствование технологии доставки и хранения энергии тоже приводит к тому, что ветровая и другие возобновляемые виды энергии становятся все более востребованными, в особенности потому, что их стоимость постоянно снижается. Инвестиции в ветроэнергетику и другие средства получения возобновляемой энергии также полезны с точки зрения занятости населения и экономики и могут привести к большей стабильности в ценах на электроэнергию, чем если полагаться на изменчивый рынок ископаемого топлива.

Общемировые вложения в ветровую энергетику в 2012 году составили более 80 миллиардов долларов, что позволило создать 670 000 рабочих мест. Согласно отчету Blue Green Canada 1,3 миллиарда долларов ежегодных инвестиций в возобновляемые источники энергии и энергосбережение могут создать от 18 000 до 20 000 рабочих мест, а такие же вложения в сферу нефти и газа — только менее 3000 рабочих мест. И не следует игнорировать побочные последствия, связанные с разработками ископаемого топлива, на состояние здоровья и инфраструктуру.

Чтобы уменьшить выбросы парниковых газов в той степени, которая по мнению экспертов необходима для того, чтобы избежать катастрофического эффекта глобального потепления, мы должны переходить к использованию возобновляемых источников энергии. И ветровая энергия будет играть в этом большую роль.

Доктор Дэвид Сузуки — учёный, телеведущий, писатель и соучредитель Фонда Дэвида Сузуки. Статья написана при участии Яна Ханингтона, старшего редактора David Suzuki Foundation.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Конспект урока

Экология, 11 класс

Урок 12. «Традиционная и альтернативная энергетика. Экологически безопасные источники получения электроэнергии»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

  • о традиционных и альтернативных способах получения электроэнергии и их влиянии на окружающую среду;
  • принципы рационального использования энергоресурсов.
  • классифицировать способы получения электроэнергии;
  • описывать традиционные способы получения электроэнергии, анализировать их преимущества и недостатки;
  • характеризовать альтернативные способы получения электроэнергии.
  • оценивать экологические риски получения электроэнергии традиционными способами;
  • оценивать зависимость между природными ресурсами и традиционными способами получения электроэнергии;
  • анализировать последствия нерационального использования энергоресурсов.

Глоссарий по теме:

Источники энергии – вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию.

Энергия – физическая величина, которая определяет способность тела (или системы тел) совершить работу. Чем большей энергией обладает тело, тем бóльшую работу оно может совершить.

Читайте также:  Как рассчитать цокольный этаж

Альтернативная энергетика – совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.

Тепловые двигатели – устройства, способные превращать внутреннюю энергию топлива в механическую.

Теплоэлектростанция (ТЭС) – электростанция, вырабатывающая электрическую энергию за счёт преобразования химической энергии топлива в процессе сжигания в тепловую, а затем в механическую энергию вращения вала электрогенератора.

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) – сложная система, включающая в себя совокупность производств, процессов, материальных устройств по добыче топливно-энергетических ресурсов их преобразованию, транспортировке, распределению и потреблению как первичных, так и преобразованных видов энергоносителей.

Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) – разновидность тепловой электростанции, которая не только производит электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов).

ГРЭС – государственные районные электростанции, обеспечивающие потребности экономического района и работающие в энергосистемах.

Гидроэлектростанция (ГЭС) – электростанция, использующая в качестве источника энергии энергию водных масс в русловых водотоках и приливных движениях.

Атомная электростанция (АЭС) – ядерная установка, для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используется ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений.

Единая энергетическая система (ЕЭС) – совокупность производственных и иных объектов электроэнергетики, связанных единым процессом производства и передачи электрической энергии в условиях централизованного оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике России.

Основная и дополнительная литература (точные библиографические данные с указанием страниц):

  1. Экология. 10–11 классы: учеб. пособие для общеобразоват. организаций: базовый уровень / М. В. Аргунова, Д. В. Моргун, Т. А. Плюснина. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 2018. – 143 с.
  1. Экология. 10–11 классы: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / Н. М., Чернова, В. М. Галушин, В. М.: Константинов; под род. Н. М. Черновой. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2016. – 302 с.
  2. Ларина О. В. Удивительная экология / О. В. Ларина. – Москва: ЭНАС-КНИГА, 2014. – 256 с. – (О чём умолчали учебники).
  3. Экологический словарь в 2-х томах / Данилов-Данильян В. И. – М.: Энциклопедия, 2018.

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии):

  1. Федеральная служба государственной статистики РФ. Сайт: http://www.gks.ru/
  2. Министерство природных ресурсов и экологии России. Сайт: http://www.mnr.gov.ru/theme/ekologiya/
  3. Министерство энергетики. Энергоэффективность. Сайт: https://minenergo.gov.ru/node/5195
  4. Государственная информационная система в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Сайт: https://gisee.ru

Теоретический материал для самостоятельного изучения:

Интересные факты. Дом на солнечных батареях

В 1980 г. во Франции введена в эксплуатацию система теплоснабжения жилого дома, основанная на комбинированном использовании плоских приёмников солнечного излучения, теплонасосных установок и расположенного в грунте тёплового аккумулятора. На крыше дома были установлены 60 коллекторов солнечной энергии суммарной площадью 90 м 2 , под домом размещены пластмассовые трубки, через которые осуществлялся теплообмен с грунтом в режимах накопления и потребления энергии. При использовании системы для отопления дома объёмом 418 м 3 и площадью 170 м 2 была получена годовая экономия энергии в 65 % по сравнению с системой электрического отопления.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий):

1. Текст задания: Расставьте подписи к изображениям.

2. Тип задания: Соберите изображение из частей.

Комментировать
1 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector