Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Энергетика на неисчерпаемых ресурсах. Солнечная энергия. Энергия ветра






 

Неуклонное увеличение населения Земли и рост его потребностей в энергии ведет к возникновению глобальных противоречий человека со средой обитания. Получение требуемых видов энергии – электричества и движения транспортных средств сейчас идет в основном по тепловому пути сжигания миллиардов тонн угля, нефти, природного и попутного газа, других видов топлива в кислороде воздуха. Коэффициент полезного использования тепловой энергии редко превышает 30%. Остальная часть – 70% - это миллиарды калорий тепла – рассеивается в окружающем пространстве и должна уходить в космос для поддержания теплового баланса поверхности Земли. Одновременно образуется огромное количество вредных газов и Природа не в состоянии их нейтрализовать. Возникает так называемый «парниковый эффект», обуславливающий прозрачность атмосферы для излучения Солнца, поступающего на Землю и запирание инфракрасного излучения, образующегося на поверхности Земли. Парниковый эффект повышает среднюю температуру планеты и приводит к разбалансировке веками сложившихся ее климатических условий. Однако человечество не может существовать и развиваться без электрической и тепловой энергии и требует неуклонного наращивания их производства. В связи с этим существует несколько стимулов использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

Первый стимул – обеспечить прирост выработки электроэнергии и предотвратить экологическую катастрофу, сохранить природу для будущих поколений.

Главным направлением решения этой задачи является переход энергетических систем на использование экологически чистых энергетических ресурсов – энергии ветра, Солнца, тепла Земли, движущейся воды, которые не дают избыточного повышения энтропии окружающего пространства и эмиссии парниковых газов.

Второй стимул - обеспечение энергией людей, проживающих в регионах, удалённых от существующих систем энергоснабжения. По данным ЮНЕСКО миллионы людей в сельской местности в мире не имеют доступа к электричеству и цивилизации. Это создаёт там большие социальные проблемы и ведёт к уходу людей из сельской местности и перенаселению больших городов. В Казахстане около 5000 посёлков и малых поселений оторваны от централизованного электроснабжения.

Основным направлением решения этой проблемы является создание децентрализованных систем энергоснабжения и источников энергии индивидуального пользования, работающих с использованием энергии ветра, Солнца, движущейся воды и возобновляемых энергетических ресурсов растительного происхождения – отходов сельскохозяйственного производства.

Третий стимул развития энергетики на нетрадиционных и возобновляемых энергетических ресурсах - снижение уровня политических интриг и военных акций за владение традиционными энергетическими ресурсами – нефтью, природным газом, углем. Энергетика – это политика, большая энергетика – очень большая политика. Сегодняшние международные конфликты это в значительной степени войны за энергию. Политическая дестабилизация мира, определяется, как правило, борьбой за владение запасами нефти и газа.

Стремление государств к энергетической безопасности и независимости, снижение политической напряжённости в мире может быть достигнуто через широкое использование неисчерпаемых энергоресурсов.

Неисчерпаемые энергетические ресурсы не являются объектом монопольного владения и торговли, они даны всем и каждому поровну. Конкурентная борьба в этой сфере идёт через международный рынок энергетических установок, преобразователей первичной энергии в электрическую.

Общими свойствами и признаками неисчерпаемых энергетических ресурсов являются:

- цикличность, связанная с вращением Земли и Солнечной активностью;

- зависимость от погодных условий и прозрачности атмосферы;

- зависимость от геологического строения Земли, рельефа местности;

- необходимость для энергетических установок малой и средней мощности применения накопителей хаотически поступающей энергии для использования ее по мере надобности. Мощные энергоустановки необходимо объединять в энергосистемы.

 

Энергия солнце

Солнце является самым мощным возобновляемым источником энергии для нашей планеты (для жизни на земле): количество энергии падающее на поверхность земли от солнца за день превосходит мировое потребление за год. Солнечная энергия может использоваться как для производства электроэнергии, так и для обогрева и освещения жилых и производственных помещений, обогрева воды. Являясь экологически чистым возобновляемым источником энергии не выделяющем двуокись углерода и не зависящее от ископаемых ресурсов, солнечная энергетика способствует диверсификации источников энергии, улучшению энергоэффективности и экономии средств и ресурсов. Существуют различные технологии для преобразования и использования солнечной энергии. Если фотоэлементы и концентрационные станции применяются для производства электроэнергии, то пассивная солнечная энергетика для освещения и отопления помещений, нагрева воды.

Энергия ветра — это кинетическая энергия движущегося воздуха. Ветер, обладающий энергией, появляется из-за неравномерного нагрева атмосферы солнцем, неровностей поверхности земли и вращения Земли. Скорость ветра определяет количество кинетической энергии, которая может быть преобразована в механическую энергию или электроэнергию. Механическая энергия может использоваться, например, для помола зерна и перекачивания воды. Механическая энергия может также использоваться для работы турбин, которые производят электричество. Данная работа сосредоточена именно на ветровой электроэнергии, а не на других неэлектрических формах энергии ветра.

Существует два основных способа, с помощью которых энергия ветра может быть преобразована (как для механических, так и для электротехнических целей): использование либо силы «аэродинамического сопротивления», либо «подъема». Способ аэродинамического сопротивления означает простое размещение одной стороны поверхности против ветра, в то время, как другая сторона находится с подветренной стороны. Движение за счет аэродинамического сопротивления происходит в том же направлении, что и дует ветер. Способ подъема несколько изменяет направление ветра и создает силу, перпендикулярную направлению ветра. Способ аэродинамического сопротивления менее эффективен, чем способ подъема.

Концентрация энергии ветра колеблется в широких пределах от 10 Вт/м-2 (при легком ветерке 2, 5 м/сек) и до 41000 Вт/м-2, во время урагана со скоростью ветра 40 метров в секунду (м/с) или 144 км/час. В общем, энергия ветра пропорциональна кубу скорости ветра. Это означает, что электрическая мощность чрезвычайно чувствительна к скорости ветра (при удвоении скорости ветра мощность увеличивается в восемь раз).

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.