"Альтернати́вная энерге́тика" - дополнительный материал для студентов медицинских колледжей.
материал на тему

Альтернати́вная энерге́тика — совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии района.

Направления альтернативной энергетики

Ветроэнергетика

Автономные ветрогенераторы

Ветрогенераторы работающие параллельно с сетью

 Гелиоэнергетика

Солнечный водонагреватель

Солнечный коллектор

Фотоэлектрические элементы

 Альтернативная гидроэнергетика

Приливные электростанции

Волновые электростанции

Мини и микро ГЭС (устанавливаются в основном на малых реках)

Водопадные электростанции

 Космическая энергетика

Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах, расположенных на орбите Земли. Электроэнергия будет передаваться на землю в форме микроволнового излучения.

 Водородная энергетика и сероводородная энергетика

Водородные двигатели (для получения механической энергии)

Топливные элементы (для получения электричества)

 Биотопливо

Получение биодизеля

Получение метана и синтез-газа

Получение биогаза

Распределённое производство энергии

Новая тенденция в энергетике, связанная с производством тепловой и электрической энергии.

Альтернативный источник энергии.

Альтернативный источник энергии — способ, устройство или сооружение, позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле.

Цель 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

Состояние АПЭ в России 

В 1990 году на долю АПЭ приходилось приблизительно 0,05 % общего энергобаланса, в 1995 году - 0,14%, на 2005 год планируется около 0,5-0,6% энергобаланса страны (т.е. приблизительно в 30 раз меньше, чем в США, а если учесть соотношение энергобалансов, то у нас «запланировано» отставание примерно в 150 раз). Всего в России 1 ГеоТЭС (Паужекская, 11 мВт), и то технологически крайне неудачная, 1 приливная ЭС (Кислогубская, 400 кВт), 1500 ветроустановок (от 0,1 до 16 кВт), 50 микроГЭС (от 1,5 до 10 кВт), 300 малых ГЭС (2 млрд. кВт/ч), солнечные ФЭС (в сумме приблизительно 100 кВт), солнечные коллекторы площадью 100 000 м^2, 3000 тепловых насосов (от 10 кВт до 8 мВт). 

Итак, по всем видам АПЭ Россия находится на одном из последних мест в мире. В нашей стране отсутствует правовая база для внедрения АПЭ, нет никаких стимулов для развития этого направления. В стране отсутствует отрасль, объединяющая все разрозненные разработки в единый стратегический замысел. В концепции Минтопэнерго АПЭ отводится третьестепенная, вспомогательная роль. В концепциях РАН РФ, ведущих институтов, отраженных в программе «Экологически чистая энергетика» (1993 г.), практически отсутствует стратегия полномасштабного перехода к альтернативной энергетике и по-прежнему делается ставка на малую, автономную энергетику, причем в весьма отдаленном будущем. Что, конечно, скажется на экономическом отставании страны, а также на экологической обстановке как в стране, так и в мире в целом.

Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.

География:
Перспективные районы для строительства: Краснодарский край, Кавказ, Ленинградская область, Мурманская область, Дальний восток

Ветровая энергетика в Казахстане

После развала Советского Союза начались проблемы с производством и потреблением электричества. Многие экономические связи были потеряны, потребность в электроэнергии вследствие закрытия предприятий упала, потребление в результате снижения уровня жизни также сократилось. Лишь последние 10 лет началось восстановление этой отрасли промышленности. Предполагается, что уровень производства электроэнергии достигнет уровня 1990 года (87,38 млрд. кВ/ч) на рубеже 2011-2012 годов.

В Казахстане в настоящий момент производится электроэнергии немного меньше, чем потребляется. Например, в 2010 году было произведено ХХ, а потреблено ХХ. Такие показатели являются приемлемыми в мировой практике. В таблице 1 приведены данные  производства и потребления электроэнергии в Казахстане за последние годы.

Таблица 1.

Наиболее серьёзной проблемой для энергосистемы Казахстана является разъединённость энергосистем Запада, Севера и Юга. Северная и Западная зоны связаны с Единой Российской энергосистемой, а Южная со Среднеазиатской энергосистемой (Узбекистан, Туркменистан, Таджикистан Кыргызстан).

Электросистема Казахстана без двух соединительных линий «Север-Юг» и других маломощных и не основных ЛЭП (интерактивная схема с сайта Kegok.kz)

В Западной зоне (Актюбинская, Атырауская и Западно-Казахстанская области) имеется дефицит электроэнергии в объеме около 1 млрд. кВтч, который покрывается экспортом электроэнергии из России. Для покрытия возрастающего потребления электроэнергии в этой быстроразвивающейся зоне планируется ввод новых мощностей на газе. Однако, с учетом повышения цен на газ, стоимость электроэнергии в этом регионе может значительно повыситься, что негативно скажется на экономическом состоянии региона.

В Южной зоне (Алматинская, Жамбылская, Кызыл-ординская и Южно-Казахстанская области) имеется дефицит электроэнергии. Это происходит в связи с тем, что на юге размещается большое количество предприятий, располагаются крупные города, такие, как Алматы, Шымкент, но не так много производственных мощностей, что обусловлено малым количеством необходимых природных ресурсов, таких, как уголь. Так как эта зона является наиболее сложной, то данные по энергодефициту будут приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Северная зона (Акмолинская, Восточно-Казахстанская, Карагандинская, Павлодарская области) является энергоизбыточной, ибо здесь сосредоточены основные генерирующие мощности Казахстана. Здесь планируется ввод новых мощностей для замещения выбывающих и передачи электроэнергии в энергодефицитные регионы Казахстана, а также для экспорта в Россию, ведь около 45% генерирующих мощностей служат порядка 20-25 лет.

Электросистема Казахстана cдвумя соединительными линий «Север-Юг»(интерактивная схема с сайта Kegok.kz)

Для покрытия дефицита в электроэнергии и мощности в Южной зоне введена вторая линии электропередач 500 кВ Север- Юг. Однако, к 2015г, с учетом роста потребления электроэнергии, в Южной зоне опять появится дефицит электроэнергии. Для покрытия дефицита мощности в Южной зоне планируется ввод новых гидроэлектростанций: Мойнакской ГЭС мощностью 250 МВт, и Кербулакской ГЭС мощностью 50 МВт, предполагается строительство малых ГЭС мощностью 50-165 МВт, но и этого недостаточно.

Выбросы Экибастузской ГРЭС-2

Другим актуальным вопросом является загрязнение окружающей среды объектами электроэнергетики. Концентрация вредных веществ в дымовых газах угольных электростанций в Казахстане в несколько раз превышает международные стандарты. Выбросы вредных веществ в атмосферу электростанциями превышают 1 млн. тонн в год, а общий объем загрязняющих веществ в окружающую среду превышает 11 млн. тонн. Теплоэлектростанции являются одним из основных источников выбросов ПГ в Казахстане.

Программа была разработана в соответствии с Постановлением Правительства РК № 857 от 25 августа 2003 года. Она заключается в сторительстве энергомощностей ветровых электростанций с расчётом довести объём выработанной электроэнергии к 2015 году – 0,6% от годовой, а к 2030 году – 2,7% от годовой. Это решение является основополагающим для развития новой отрасли – ветроэнергетики.

План размещения ВЭС до 2030 года

Этой программой были определены места для строительства первой очереди подобных генерирующих отраслей: Чиликский коридор, Джунгарские ворота, Ерментау, Кордай, Жузымдык и Форт-Шевченко. Выбор этих мест связан с высокой среднегодовой скоростью ветра, что позволяет в большем количестве и более дёшево получить электроэнергию. Данная программа является хорошо продуманной, ибо она позволяет уменьшить энергодефицит в Южной и Западной зоне, снизить стоимость электроэнергии в Северной зоне.

Для создания законодательной базы для реализации данной программы был принят Закон «О поддержке использования возобновляемых источников энергии». Суть Закона сводится к следующему:

1)      поддержка со стороны местных органов власти в выделении земли под строительство ВЭС;

2)      поддержка в присоединении ВЭС к сетям;

3)      заключение контракта с электросетевыми компаниями на покупку электроэнергии у ВЭС.

Принятие этого Закона, к сожалению, не решает всех проблем. Закон непрямого действия отсылает проектировщиков и инвесторов к подзаконным актам, которые изрядно тормозят развитие отрасли. Ограничение цен на покупку электроэнергии от ВЭС может снизить рентабельность производства и отпугнуть инвесторов, ведь при срелней скорости ветра в Казахстане стоимость электроэнергии, произведённой ВЭС будет примерно соответствовать стоимости электроэнергии ТЭС. Сложность в принятии проекта ВЭС к реализации и бюрократические проволочки не только могут в несколько раз увеличить стоимость проекта, но и просто не дать возможности его довести до конца.

По нашему мнению эта программа не затрагивает другую важную проблему, которую может решить ветровая энергетика. В Казахстане не является рентабельным обеспечение электроэнергией сельских районов. Значительная территория Казахстана и низкая плотность населения в сельской местности обуславливают наличие значительной протяженности сельских линий электропередач, составляющей около 360 тыс. км, и низкую плотность нагрузки. Содержание сельских электрических сетей большой протяженности, при низком уровне потребления, равно как и значительные потери (25-50%) в значительной степени повышают себестоимость электроэнергии у потребителей. По оценкам экспертов реальная стоимость транспорта электроэнергии для маломощных отдаленных потребителей может достигать до 17,3 тенге/кВт.ч (3,46 руб./кВт.ч), что делает энергоснабжение таких потребителей экономически нерентабельным.

 В прошедшие годы часть сельских электросетей пришла в негодность и восстановление этих сетей экономически нерентабельно. По данным МСХ РК 255 сельских населенных пунктов лишены электроснабжения. В Казахстане насчитывается порядка 180 000 крестьянских хозяйств, часть которых также не имеют доступа к электроснабжению. Остро стоит вопрос водоснабжения сельских потребителей. Многие обьекты водоснабжения сельских населенных пунктов пришли в негодность, в том числе из-за отсутствия энергоснабжения. Так, только в Мангистауской области таких населенных пунктов насчитывается 35 с общим количеством населения более 28 тыс. человек. Отсутствие электроснабжения и водоснабжения ухудшает условия проживания населения и тормозит социально-экономическое развитие в сельской местности, снижает производство сельской продукции и других показателей .

Заброшенная водонапорная башня в посёлке Аксу

 Главным способом решения данной проблемы можно рассматривать ветроэнергетику. Создание ВЭС, рассчитанных на 1 или несколько близко расположенных посёлков имеет большую перспективу, ибо протяжённость электросетей будет во много раз меньше, благодаря чему снизится стоимость электроэнергии для сельских потребителей, улучшится ситуация, как с электроснабжением, так и с водоснабжением, будет проще организовать доступ к телефонным и Интернет сетям. Ремонт подобных мини-сетей будет обходиться также недорого, ибо нет необходимости, как с протяжёнными сетями, на вертолётах искать место аварии, проще доставлять необходимые для ремонта материалы, требуется меньшее количество работников, что также положительно сказывается на окупаемости проекта. Это всё можно доказать подсчётами учёных и синоптиков.

Республика Казахстан обладает огромными ветровыми ресурсами. По своему географическому положению Казахстан находится в ветровом поясе северного полушария и на значительной территории наблюдаются достаточно сильные воздушные течения, преимущественно Северо-восточного, Юго-западного направлений. Почти на 50% процентах территории Казахстана среднегодовая скорость ветра достигает 4-5м/с метров, что, учитывая размеры страны, т.е. более 2,72 млн. кв. км, предопределяет наличие огромного ветроэнергетического потенциала. В ряде районов Казахстана среднегодовая скорость ветра достигает 6м/с и выше, что делает эти районы перспективными для использования ветроэнергетики. Стоимость электроэнергии от ВЭС, расположенной в таких местах, может составить 7,3-10,2 тенге за кВт.ч. (1,46-2,4 руб. за кВт.ч), с учетом инвестиционной составляющей. В этой связи, Казахстан рассматривается как одна из наиболее подходящих стран мира для использования ветроэнергетики. Хорошие ветровые районы со скоростями ветра 6 м/с и выше, расположены в центральной части Казахстана, в Прикаспии, а также в ряде мест на Юге, Юго-Востоке и Юго-Западе Казахстана. По экспертным оценкам ветровой энергетический потенциал Казахстана составляет порядка 1820 млрд. кВт.ч в год.

Таким образом, потенциал использования ветроэнергии для производства электроэнергии в большей мере будет определяться балансирующими возможностями энергосистемы и экономикой производства электроэнергии на ветростанциях. Учитывая общую генерирующую мощность в Казахстане – 18,400 МВт, мощность ветроэлектростанций в пределе может составить порядка 3 500 МВт при годовой выработке электроэнергии порядка 8-9 млрд. кВт.ч. Экономический потенциал использования ветроэнергетики будет определяться соотношением стоимости электроэнергии ветростанций и традиционных источников энергии с учетом транспортной составляющей, а также учета экологического эффекта от сокращения загрязнения окружающей среды при замещении мощностей угольных электростанций. По ряду проведенных расчетов установленная мощность ветроэлектростанций может составить порядка 2000 МВт к 2024гг.

С другой стороны Казахстан имеет развитый машиностроительный комплекс, что дает возможность в перспективе создать производство ветроустановок на казахстанских предприятиях. Это позволит снизить стоимость строительства ветростанций и, соответственно, стоимость электроэнергии от ветростанций. Освоение современной технологии ветроэнергостроения внесет свой вклад в индустриализацию и социально-экономическое развитие страны.

ВЭС не потребляют органического топлива и, таким образом, не выбрасывают в атмосферу продукты сгорания топлива и не имеют твердых отходов. Каждый кВт.ч электроэнергии от ВЭС, замещающий электроэнергию от угольной ТЭС, предотвращает вредные выбросы в атмосферу окислов серы, окислов азота, летучей золы и парниковых газов, а также складирование золошлаковых отходов. Установка 500 МВт мощности ВЭС с ежегодной выработкой 1,5 млрд. кВтч электроэнергии позволит сохранить более 500 тыс. тут в год и предотвратить годовые выбросы в атмосферу порядка:

- 1,5 млн. тонн диоксида углерода

- 12000 тонн оксидов серы

- 7800 тонн оксидов азота

-12 600 тонн летучей золы

а также складирование золошлаковых отходов в обьеме 200 000 тонн.

В качестве экологических недостатков ВЭС можно назвать гибель птиц от столкновения с ветроустановками. Однко, как показали специально проведенные исследования. количество птиц, погибших от столкновения с ветроустановками составляет 3-7 птиц на один МВт мощности и значительно ниже, чем при столкновении птиц с автотранспортом, зданиями и сооружениями и пр.

Экономия топлива

Ветряные генераторы в процессе эксплуатации практически не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.

Солнечная энергетика — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.

География:
Солнечные батареи вполне сносно работают и в условиях Подмосковья. Наиболее экономически оправдана установка солнечный батарей в самых солнечных регионах РФ – Юг европейской части России, юг Поволжья, Южный Урал, Восточная Сибирь, Дальний Восток.

Перспективы солнечной энергетики

Сгенерированная на основе солнечного излучения энергия сможет к 2050 году обеспечить 20-25 % потребностей человечества в электричестве и сократит выбросы углекислоты. Как полагают эксперты Международного энергетического агентства (IEA), солнечная энергетика уже через 40 лет при соответствующем уровне распространения передовых технологий будет вырабатывать около 20-25 % всего необходимого электричества, и это обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 6 млрд. тонн ежегодно.

1. Энергетический комплекс Казахстана

В связи с недостатком нового, современного оборудования остается высоким расход электроэнергии на ее транспортировку в сетях. Ежегодно при передаче электроэнергии в сетях общего пользования теряется в среднем – 17,3% (для сравнения: в Беларуси – 11%, Украине – 16%, Молдове и Азербайджане – почти четверть, Кыргызстане – 40%, в странах запада этот показатель составляет: от 4% до 5% в Японии и Германии, до 7% - в США, Франции и Великобритании).

В настоящее время на предприятиях электроэнергетической отрасли решаются сложные задачи по совершенствованию рынка, стабилизации энергоснабжения и оптимизации структуры управления.

Складывающаяся ситуация в комплексах электроэнергетики и теплоснабжения свидетельствует о некоторой их стабилизации. Отмечается определенный рост производства и выработки электроэнергии, нормализована эксплуатация тепловых централей. Заключены долгосрочные договорные отношения с иностранными компаниями по инвестированию отрасли, отработана взаимосвязь с определенными государствами по совместному параллельному использованию отечественного энергетического ресурса.

Восстановлено бесперебойное обеспечение электроэнергией южных регионов. Коэффициент эффективности использования мощности на тепловых электростанциях в 2000 году увеличился с 28,2 до 31,0%. Среднегодовая величина резерва мощности на ТЭС составила порядка 2650 МВт, что указывает на наличие значительного потенциала по производству электроэнергии собственными электростанциями и реальной возможности приобретения республикой энергетической независимости.

2 Нетрадиционные источники энергии.

Перейдем к главному. В мире существует ряд природных ограничений. Так, если брать оценку количества топлива по трем категориям: разведанные, возможные, вероятные, то угля хватит на 600 лет, нефти – на 90, природного газа – на 50 урана – на 27 лет. Иными словами, все виды топлива по всем категориям будут сожжены за 800 лет. Предполагается, что к 2010 г. спрос на минеральное сырье в мире увеличится в 3 раза по сравнению с сегодняшним уровнем. Уже сейчас в ряде стран богатые месторождения выработаны до конца или близки к истощению. Аналогичное положение наблюдается и по другим полезным ископаемым. Если энергопроизводство будет расти сегодняшними темпами, то все виды используемого сейчас топлива будут истрачены через 130 лет, то есть в начале ХХII в.

С развитием промышленности – основного потребителя энергетической отрасли, человечество начинает использовать все новые виды ресурсов, так называемые «нетрадиционные» источники энергии. К нетрадиционным источникам энергии относятся источник не применяемые для коммерческого производства, электрической и тепловой энергии – солнечная и геотермальная энергия, гидроэнергия приливов и отливов, ветряная и другие нетрадиционные источники.

 Использование этих источников энергии вызвано необходимостью значительных финансовых затрат на разведку новых месторождений, так как часто эти работы связаны с организацией глубокого бурения (в частности, в морских условиях) и другими сложными и наукоемкими технологиями. А также экологическими проблемами, связанными с добычей энергетических ресурсов.

Не менее важной причиной необходимости освоения альтернативных источников энергии является проблема глобального потепления. Суть ее заключается в том, что двуокись углерода (СО2), высвобождаемая при сжигании угля, нефти и бензина в процессе получения тепла, электроэнергии и обеспечения работы транспортных средств, поглощает тепловое излучение поверхности нашей планеты, нагретой Солнцем и создает так называемый парниковый эффект.

К нетрадиционным источникам энергии относятся следующие виды:

1.      Солнечная   энергия

2.      Энергия ветра

3.      Энергия приливов и отливов

4.      Геотермальная энергия

5.      Энергия биомассы

6.      Водородная энергетика

2.1 Использование нетрадиционных источников  энергии в экономике Казахстана.

В связи с принятием «Стратегии индустриально-инновационного развития страны на 2003-2015гг.» перед государственной инвестиционной политикой ставятся принципиально новые задачи. В современных условиях она должна обеспечить переток капиталов в пользу развития несырьевого сектора экономики и в особенности высокотехнологичных и наукоемких производств. Одним из видов таких производств являются нетрадиционные источники энергии .

Сегодня в   Казахстане существует возможность использования нескольких видов нетрадиционных источников энергии . К ним относятся: солнечная   энергия , энергия ветра, геотермальная энергия, энергия биомассы, водородная энергетика. Рассмотрим каждый их них подробнее.

3. Энергия солнца.

Основным видом “бесплатной” неиссякаемой энергии по справедливости считается Солнце. Оно ежесекундно излучает энергию в тысячи миллиардов раз большую, чем при ядерном взрыве 1 кг U235. Ежесекундно оно дает Земле 80 триллионов киловатт, то есть в несколько тысяч раз больше, чем все электростанции мира. Нужно только уметь пользоваться им. Внутри Солнца происходят термоядерные реакции превращения водорода в гелий и ежесекундно 4 млрд. кг материи преобразуется в энергию, излучаемую Солнцем в космическое пространство в виде электромагнитных волн различной длины.

Впервые на практическую возможность использования людьми огромной энергии Солнца указал основоположник теоретической космонавтики К.Э. Циолковский в 1912 году.

Хотя солнечная   энергия и бесплатна, получение электричества из нее не всегда достаточно дешево. Поэтому специалисты непрерывно стремятся усовершенствовать солнечные элементы и сделать их эффективнее. Новый рекорд в этом отношении принадлежит Центру прогрессивных технологий компании “Боинг”. Созданный там солнечный элемент преобразует в электроэнергию 37 процентов попавшего на него солнечного света.

Были разработаны параболо-цилиндрические концентраторы. Эти устройства концентрируют солнечную   энергию на трубчатых приемниках, расположенных в фокусе концентраторов. Это привело к созданию первых солнечных электростанций (СЭС) башенного типа.

Широкое применение эффективных материалов, электронных устройств и параболо-цилиндрических концентраторов позволило построить СЭС с уменьшенной стоимостью - системы модульного типа. В качестве теплоносителя использовалась вода, а полученный пар подавался к турбинам. Первая СЭС, построенная в 1984 г., имела КПД 14,5%, а себестоимость производимой электроэнергии 29 центов/(кВт-ч).

Д. Миле из университета Сиднея улучшил конструкцию солнечного концентратора, использовав слежение за Солнцем по двум осям и применив вакуумированный теплоприемник, получил КПД 25-30%. Стоимость получаемой электроэнергии составит 6 центов/(кВт-ч). Считают, что подобная система позволит снизить стоимость получаемой электроэнергии до 5,4 цента/(кВт-ч). При таких показателях строительство СЭС станет экономичным и конкурентоспособным по сравнению с ТЭС.

Другим типом СЭС, получившим развитие, стали установки с двигателем Стирлинга, размещаемым в фокусе параболического зеркального концентратора. КПД таких установок "может достигать 29%.

Предполагается использовать подобные СЭС небольшой мощности для электроснабжения автономных потребителей в отдаленных местностях.

По данной карте-схеме можно судить об эффективности использования   солнечных установок для производства электроэнергии, а также о наиболее целесообразном месторасположении данных станций. Как видно по карте наибольшее по длительности в течении года солнечное сияние наблюдалось в южном регионе Казахстана . Однако, в округах городов Шымкент, Тараз, Алматы наблюдалось меньшее сияние, чем по региону в целом. Это произошло из-за расположения данных городов в горных районах, где в течении года небо покрывается тучами чаще, чем в степи.

В настоящее время в  Южном Казахстане построена СЭС. Но, во-первых, данная отрасль еще находится на стадии развития и современные СЭС имеют КПД не более 30-40%, что является экономически невыгодным, во-вторых, себестоимость получаемой электроэнергии довольно большая, что делает цену на энергию выше традиционных источников энергии. Но, тем не менее, данную энергию     

3.1. Наше солнце

Сфера экономического применения солнечной энергии, конечно, уже, чем ветровой, по сути, здесь речь идет пока лишь о теплоснабжении. Но и это немало, учитывая, сколько средств – ресурсных и финансовых, тратится в Казахстане на теплоснабжение. Притом, что КПД использования топлива в системах теплоснабжения низок; эффективность систем коммунального теплоснабжения городов – всего 50–60 проц. Западный стандарт – 85 проц. Из-за больших потерь и убыточности теплоснабжения многие города в Казахстане не имеют горячего водоснабжения, особенно летом, и автономные системы подогрева воды от солнечных лучей были бы кстати.

Потенциал солнечной энергии в Казахстане высок, и это обусловливает необходимость применения ее, по крайней мере, в бытовых нуждах. Количество солнечных часов в году в республике достигает 2200–3000, а годовой уровень солнечной энергии составляет 1300–1800 ватт/кв.м. Но кроме единичных установок солнечных панелей небольшой мощности (несколько кв. м), дело дальше не идет.

Как и в случае с ветровой энергией, в самое последнее время ситуация начала меняться, но чуть-чуть. Осенью прошлого года под эгидой того же 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 смонтирована 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.

Действительно, только представьте себе фантастическую на сегодня картину – несколько сотен таких установок хотя бы лишь в наиболее солнечных регионах Казахстана – от Мангышлака до Талдыкоргана, сколько угля, дорогостоящего мазута и газа можно было бы сэкономить! А ведь это уже реалии сегодняшнего времени: в мире сегодня смонтировано более 30 млн. кв. м солнечных панелей. Трудно сказать «стоп» фантазии, и она уже рисует к сети солнечных батарей и густую сеть ветровых установок разной мощности. Но пора объявить воображению демобилизацию – эти процессы в самом-самом начале. Да, кое-что делается, но очень мало и слишком медленно.

Проведя собственные исследования, я пришла к выводу, что Южная часть нашей Республики является наиболее благоприятным регионом для постройки СЭС. Несмотря на уже имеющуюся СЭС в этом регионе, следует вести разработку и планирование постройки солнечных электростанций для более полноценного обеспечения предприятий энергией, которая с каждым годом становится на вес золота. Стоит также отметить, что в настоящее время в Республике Казахстан существует большое количество фирм по установке солнечных батарей для отопления и нагревания воды от солнечной энергии, имеющих возможность поставлять в Казахстан оборудование от производителей Германии, Японии, США, Норвегии и других стран. Оценить потенциал и преимущества энергии, получаемой при использовании солнечных батарей, можно по следующей схеме, составленной мной на основе изучения непосредственно товара, который и предлагают выше озвученные фирмы.

Солнечные аккумуляторы значительно выделяются на фоне прочих используемых типов производства электроэнергии. Большинство компаний, обеспечивающих нашу Республику солнечными батареями, дает гарантию качества и эффективности использования производителей энергии данного вида. Далее возможно было бы привести список компаний, которые занимаются непосредственно данным вопросом, но, во избежание рекламы лучше отказаться от этой идеи и довериться информации производителей, которую дают на официальных сайтах непосредственно сами фирмы.

Неоспорим тот факт, что при правильном, разумном планировании размещения СЭС в нашей Республике появится возможность повысить и КПД предприятий, оказывая тем самым существенное влияние и на экономику страны. Поэтому я считаю, в первую очередь Казахстан должен двигаться именно по этому пути развития применения альтернативных источников энергии. 

Гидроэлектроста́нция (ГЭС) — электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.

Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.

Принцип работы

Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию

Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической и тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях.

Достоинствами геотермальной энергии можно считать практическую неисчерпаемость ресурсов, независимость от внешних условий, времени суток и года, возможность комплексного использования термальных вод для нужд теплоэлектроэнергетики и медицины.

 Недостатками ее являются высокая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных соединений и металлов, что исключает в большинстве случаев сброс термальных вод в природные водоемы.

Водородная энергетика — развивающаяся отрасль энергетики, направление выработки и потребления энергии человечеством, основанное на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки и потребления энергии людьми, транспортной инфраструктурой и различными производственными направлениями.

 Водород выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики).

Водородная энергия.

         Водородную энергию предлагается использовать вместо бензина для автомобильных двигателей в виде жидкого водорода. Водород можно получать, разлагая воду электролитическим методом (кроме водорода получается еще и кислород). При сжигании водорода в двигателе он соединяется с кислородом атмосферного воздуха, и вновь образуется вода. Нигде не происходит никакого загрязнения среды, кроме узлов производства электроэнергии и ее передачи и преобразования.

Более подробное рассмотрение показывает, что при сжигании водорода в воздухе все же возникают токсичные окиси азота. Чтобы избежать загрязнения ими среды, вероятно, более правильным было бы заправлять автомобили также и кислородом. Тогда при сгорании в камерах, не доступных атмосферному воздуху, действительно возникла бы чистая вода. Конечно, автомобиль с двумя баками, в одном из которых водород, а в другом - кислород, является взрывоопасным.

Особые свойства водорода (наилегчайший, имеющий наибольшую теплоту сгорания и др.) открывают заманчивые перспективы его применения для экологически чистого получения энергии. И только трудности его получения, хранения, эксплуатации сдерживают развитие водородной энергетики. Тем не менее "водородная проблема" привлекает сейчас большое внимание специалистов во всем мире по многим причинам: первая - водорода на Земле много, вторая - он как топливо эффективен и экологически безупречен, третья - водород позволяет аккумулировать большие запасы энергии, четвертая,- перекачка водорода к месту сжигания и получения энергии в 10-15 раз дешевле, чем транспортировка электричества.

Для торжества "водородной идеи" нужно большое количество водорода. Один из возможных путей получения такого количества водорода -электролиз за счет энергии ветра, морских волн и Солнца. Этот способ поможет избежать перегрева Земли, поскольку при сжигании водорода выделится энергия, которая все равно поступила бы на Землю, но была израсходована на получение водорода.

Легкодоступные большие количества дешевого водорода и кислорода способствовали бы поискам и внедрению новых эффективных технологических процессов, в том числе и в деятельности, направленной на восстановление и улучшение окружающей среды. Например, можно было бы локально и в нужное время регулировать содержание кислорода в воздухе и водоемах.

Биото́пливо — это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова,брикеты,топливные гранулы, щепа, солома, лузга) и газообразное (биогаз, водород).

Мы предлагаем посмотреть на созданную нами установку: преобразователь солнечной энергии. Принцип работы установки очень прост. В ней как рабочее тело используется воздух. Солнечные лучи проходят через камеру рабочего и нагревают центральный поршень (ЦП), для эффективности изготовленного из черного поролона или пенопласта.

l      1. камера рабочего тела

l      2. центральный поршень

l      3. малый поршень

l      4. маховик

l      5. шатун

l      6. малый поршень 2

l      7. магниты

l      8. нижний цилиндр

l      9. ножки

В результате, воздух в камере нагревается, давление растет. Что приводит к тому, что ЦП начинает движение вниз. Сжатый воздух отталкивает малый поршень(6) вниз, но на дне нижнего цилиндра встречает препятствие в виде однополюсных магнитов. Отталкиваясь малый поршень(6) движется вверх. Образовавшееся давление выталкивает центральный поршень вверх.

При движение ЦП вверх воздух сжимается и создает давление между ЦП и малым поршнем(3). Малый поршень движется вверх, приводя в движение шатун. Но когда ЦП движется вниз, малый поршень «следует» за ним из-за того, что воздух разряжается – шатун движется вниз.

      На обратном пути в верхней части камеры горячий воздух протекает через центральный поршень и охлаждается нижней алюминиевой пластиной.

Отверстие в нижнем цилиндре необходимо для исключения давления в нижней части камеры под центральным поршнем.

Воздух то нагревается, то остывает. В замкнутой камере* объем остается постоянны.

*под камерой есть маленькое отверстие, через которое выходит переработанный воздух. Цикл проходит очень быстро, и количеством воздуха прошедшим через отверстие можно пренебречь.

1. камера рабочего тела

2. центральный поршень

3. малый поршень

5. шатун

6. малый поршень 2

7. магниты

8. нижний цилиндр

При линейном возрастании температуры частота вращения возрастает квадратично, то есть КПД увеличивается при увеличении температуры T2