Альтернативные источники энергии

α

ЭнергетикаЭнергетика - важнейшая часть жизнедеятельности человека. Она

является основой развития производительных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Электроэнергетика рассматривается как часть единой народно- хозяйственной экономической системы. В настоящее время без электрической энергии наша жизнь немыслима. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос . Представить без электроэнергии наш быт также  невозможно .

Столь широкое распространение объясняется ее специфическими свойствами:

• возможности превращаться практически во все другие  виды энергии (тепловую, механическую, звуковую, световую и другие) ;

• способности относительно просто передаваться на значительные расстояния в больших количествах;

• огромным скоростям протекания электромагнитных процессов; • способности к дроблению энергии и образование ее параметров

(изменение напряжения, частоты) .    

α

Энергия сегодня

Основным потребителем электроэнергии остается промышленность, хотя ее удельный вес в общем полезном потреблении электроэнергии по стране значительно снижается . Электрическая энергия в промышленности применяется для приведения в действие различных механизмов и непосредственно в технологических процессах . В настоящее время коэффициент электрификации силового привода в промышленности составляет 80% . При этом около 1/3 электроэнергии расходуется непосредственно на технологические нужды

Энергию, которую мы используем сегодня, получают, в основном, из ископаемых видов топлива. Уголь, нефть и природный газ - ископаемые виды топлива, созданные в течение миллионов лет в процессе распада растений и животных. Месторасположение этих ресурсов - недра Земли. Под воздействием высокой температуры и давления процесс образования ископаемых видов топлива продолжается и сегодня, однако их использование происходит намного быстрее, чем образование. По этой причине ископаемые виды топлива считаются невозобновляемыми, поскольку их ресурсы могут исчерпаться в недалеком будущем. Кроме того, сжигание ископаемых видов топлива ведет к загрязнению и другим негативным воздействиям на природную среду. Поскольку наше существование зависит от энергии, мы должны использовать такие ее источники, ресурсы которых были бы неограниченными. Такие источники энергии называются возобновляемыми. Кроме того, производство энергии из возобновляемых источников не наносит вред окружающей среде в отличие от сжигания ископаемых видов топлива. α

Общая схема электроэнергетики

Электроэнергетика

Производство электроэнергии

Передача электроэнергии

Использованиеэлектроэнергии

ГЭС Линии переменноготока промышленность

транспорт

сельское хозяйство

бытовое

ТЭС

АЭС

Линии постоянноготока

α

Производство электроэнергии• Средний показатель выработки электроэнергии на душу населения 2,2

тысячи кВт.ч• ТЭС производят 62% электроэнергии в мире. Основу современной мировой энергетики составляют

тепло- и гидроэлектростанции. Однако их развитие сдерживается рядом факторов.Стоимость угля, нефти и газа, на которых работают тепловые станции, растет, а природные ресурсы этих видов топлива сокращаются. К тому же многие страны не располагают собственными топливными ресурсами или испытывают в них недостаток. В процессе производства электроэнергии на ТЭС происходит выброс вредных веществ в атмосферу. Причем если топливом служит уголь, особенно бурый, малоценный для другого вида использования и с большим содержанием ненужных примесей, выбросы достигают колоссальных размеров. И, наконец, аварии на ТЭС наносят большой ущерб природе, сопоставимый с вредом любого крупного пожара. В худшем случае такой пожар может сопровождаться взрывом с образованием облака угольной пыли или сажи.

• ГЭС производят 20% мирового производства. Гидроэнергетические ресурсы в развитых странах используются практически полностью: большинство речных участков, пригодных для гидротехнического строительства, уже освоены. А какой вред причиняют природе гидроэлектростанции! Выбросов в воздух от ГЭС нет никаких, но зато вред водной среде наносит довольно большой. В первую очередь страдают рыбы, которые не могут преодолеть плотины ГЭС. На реках, где построены гидроэлектростанции, особенно если их несколько – так называемые каскады ГЭС, - резко меняется количество воды до и после плотин. На равнинных реках разливаются огромные водохранилища, и затопленные земли безвозвратно потеряны для сельского хозяйства, лесов, лугов и расселения людей. Что касается аварий на ГЭС, то в случае прорыва любой гидроэлектростанции образуется огромная волна, которая сметет все находящиеся ниже плотины ГЭС.А ведь большинство таких плотин расположено вблизи крупных городов с населением в несколько сотен тысяч жителей. Выход из создавшегося положения виделся в развитии атомной энергетики.

• АЭС производят 17% мировой выработки. В мире построено и работало более 400 атомных электростанций (АЭС). Однако сегодня АЭС уже не считаются источником дешевой и экологически чистой энергией. Топливом для АЭС служит урановая руда – дорогостоящее и трудно добываемое сырье, запасы которого ограничены. К тому же строительство и эксплуатация АЭС сопряжены с большими трудностями и затратами. Лишь немногие страны сейчас продолжают строительство новых АЭС. Серьезным тормозом для дальнейшего развития атомной энергетики являются проблемы загрязнения окружающей среды. Все это дополнительно осложняет отношение к атомной энергетике. Начало ХХI века эксплуатируется 250 АЭС, работают 440 энергоблоков α

Передача электрической энергии• Передача энергии связана с заметными потерями. Дело в том, что

электрический ток нагревает провода линий электропередачи. В соответствии с законом Джоуля—Ленца энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой

• Q=I2 R t,• где R — сопротивление линии. При очень большой длине линии передача

энергии может стать экономически невыгодной. Значительно снизить сопротивление линии практически весьма трудно. Поэтому приходится уменьшать силу тока.

• Так как мощность тока пропорциональна произведению силы тока на напряжение, то для сохранения передаваемой мощности нужно повысить напряжение в линии передачи. Чем длиннее линия передачи, тем выгоднее использовать более высокое напряжение.

• Поэтому на крупных электростанциях ставят повышающие транс форматоры. Трансформатор увеличивает напряжение в линии во столько же раз, во сколько уменьшает силу тока.

• Для непосредственного использования электроэнергии в двига телях электропривода станков, в осветительной сети и для других целей напряжение на концах линии нужно понизить. Это достигается с помощью понижающих трансфор маторов.

• Обычно понижение напряжения и соответственно увеличение силы тока происходят в несколько этапов. На каждом этапе напряжение ста новится все меньше, а терри тория, охватываемая электрической сетью,— все шире. Схема передачи и распределения электроэнергии приведена на рисунке

• α

Схема передачи и распределения электроэнергии

α

Потребители энергии• Главным потребителем электроэнергии является промышленность,

на долю которой приходится около 70% производимой электроэнергии. Крупным потребителем является также транспорт. Все большее количество железнодорож ных линий переводится на электрическую тягу. Почти все деревни и села получают электроэнергию от государственных электростанций для производственных и бытовых нужд. О применении электроэнергии для освещения жилищ и в бытовых электроприборах знает каждый.

• Большая часть используемой электроэнергии сейчас превращается в механическую энергию. Почти все механизмы в промышленности проводятся в движение электрическими двигателями. Они удобны, компакты, допускают возможность автоматизации производства.

• Около трети электроэнергии, потребляемой промышленностью. используется для технологических целей (электросварка, электрический нагрев и плавление металлов, электролиз и т.п.).

• Потребность электроэнергии постоянно увеличивается. Удовлетворить эту потребность можно. Казалось бы единственный способ- строительство новых более мощных электростанций. Однако они наносят большой ущерб экологическому равновесию на нашей планете.

• от сжигания ископаемых видов топлива.

α

Потребители энергии

Согласно Международному энергетическому обзору, потребление нефти превысит 5000 млн. т н.э. в 2020 году, а норма потребления увеличиться практически на 50% по сравнению с 1995 годом. Ожидается, что заметно изменится и мировая модель торговли нефтью - рост потребления нефти на внутренних Азиатско-тихоокеанских рынках приведет к значительному росту импорта нефти из Ближневосточного региона. По подсчетам специалистов мировое потребление угля к 2020 году составит 3200 млн. т н.э., что на 50% превышает показатель за 1995 год. Рост объемов потребления угля будет осуществляться на региональном уровне, в первую очередь на большей территории Индии и Китая.

α

Сколько энергии мы используем?

Сегодня ископаемые виды топлива, такие как каменный уголь, нефть и природный газ составляют 90% общих первичных энергоресурсов. Общее мировое потребление первичной энергии во всех ее формах (включая такие виды топлива, как, например, биомасса), составляет приблизительно 400 х 1018 джоулей в год, что соответствует почти 10000 млн.. тонн нефтяного эквивалента (млн.. т н.э.) в год. В 2005 году первичное энергопотребление во всем мире выросло на 2,7%, что, в принципе, ниже показателя скорости роста за 2008 год - 4,4%, но все же больше среднего показателя за прошедшее десятилетие.

α

Ожидаемый приростОжидаемый прирост в общем объеме энергопотребления

за период с 1995 по 2020 года составит около 230 000 ПДж (5500 млн. т н.э.), что соответствует суммарному мировому энергопотреблению, отмеченному за 1971 год - как раз на кануне энергетического кризиса, разразившегося в 1973 году. Две трети роста энергопотребления придется на развитые промышленные страны, а также на страны с переходной экономикой, большая часть которых сконцентрирована в Азии. В 2002 году энергопотребление в промышленных странах (страны, входящие в Организацию экономического сотрудничества и развития (OECD) + бывшие социалистические страны) превысит общий показатель энергопотребления в развивающихся странах на 12%. Но уже к 2030 году, объем энергопотребления в промышленных странах будет превышать объем энергопотребления в развивающихся странах всего на 2%. α

Ожидаемый прирост

Природный газ, по оценкам экспертов, будет демонстрировать наивысшие темпы роста среди всех ископаемых энергоносителей - на уровне 2,3% в год. В результате, доля природного газа в общем объеме потребления энергоносителей максимально приблизится к показателям по нефти и углю. К 2015 году потребление природного газа превысит суммарное потребление нефти, зафиксированное в 1995 году, т.е. составит две трети от объема потребления нефти, ожидаемое в 2015 году. Для сравнения, в 1995 году объемы потребления природного газа составлял лишь 55% от объемов потребления нефти. α

Альтернативные источники энергии

Существующие сегодня альтернативные источники энергии – солнечная и ветровая не могут в полной мере удовлетворить потребности промышленности и населения в электрической и тепловой энергии и требуют от учёных и практиков незамедлительно приступить к поиску и разработке мощных источников энергии, не зависимых от погодных и географических условий. К таким источникам, прежде всего, относится атомная энергетика, и на сегодняшний день ей пока нет альтернативы. Но, ряд произошедших на атомных станциях аварий, заставляет задуматься о целесообразности применения атомных реакторов в народном хозяйстве. Это обстоятельство побуждает начать осваивание совершенно новых, безопасных, экологически чистых видов энергии.

α

Альтернативные источники энергии

• Человечество, вступив на порог XXI века, оказалось у черты, за которой неотвратимо приближается время энергетического голода. Разведанные в прошлом и активно разрабатываемые в настоящее время, не восполняемые Природой месторождения нефти и газа практически исчерпали свои запасы. Дальнейшая эксплуатация их требует огромных, всё возрастающих, как физических, так и финансовых затрат.

α

Альтернативные источники энергии

• Главный принцип, утверждающий, что количество оставшихся ископаемых видов топлива, в конечном счете, ограничено, и они не могут использоваться вечно, очевидно не вызывает сомнений. Однако определение того, как долго они будут использоваться - непростой процесс. Каждый год публикуются официальные данные о наличии так называемых "доказанных" запасов нефти, газа и угля. В качестве "доказанных" запасов рассматривают те количества, которые согласно геологическим и техническим данным

• могут быть, с определенной долей уверенности, добыты в будущем из известных ныне месторождений при существующих экономических и производственных условиях. Полезным показателем качества топливных запасов является отношение: запасы/производство.

α

Альтернативные источники энергии

Возобновляемая энергия - это внутренний ресурс любой страны, имеющий потенциал, достаточный для производства энергии, необходимой для полного или частичного обеспечения страны энергией. Над странами, которые зависят от импорта ресурсов ископаемого топлива, постоянно висит угроза резкого повышения стоимости импортированного топлива (главным образом, на нефть). Это особенно актуально для развивающихся стран, где оплата импорта нефти ежегодно увеличивает и так уже огромные размеры внешнего долга.

α

Преимущество электроэнергии перед другими видами энергии

1. Электроэнергию можно передавать на большие расстояния.

2. Электроэнергию можно получить из любого вида энергии.3. Электроэнергию легко перевести в другие виды энергии.4. Электроэнергия легко дробиться на части.

5. Объединение электростанций в единую энергетическую систему позволяет с наибольшим экономическим эффектом использовать имеющие электроэнергоресурсы на огромной территории.

α

Мировая экономика, которая за последние сто лет выросла в объёмах производства более чем в 100 раз, неуклонно требует всё возрастающих энергетических затрат. При этом, все экономически развитые страны испытывают острый дефицит в энергетических ресурсах. Учитывая географическую удалённость основных месторождений органического топлива и неуклонное сокращение их запасов, острота проблемы энергоснабжения в обозримом будущем будет нарастать.В широком спектре различных видов альтернативных источников особая роль отводится возобновляемым, как наиболее перспективным в практическом освоении. Возобновляемые источники энергии - это источники на основе постоянно существующих или периодически возникающих в окружающей среде потоков энергии. Типичный пример такого источника - солнечное излучение с характерным периодом повторения 24 ч. Возобновляемая энергия присутствует в окружающей среде в виде энергии, не являющейся следствием целенаправленной деятельности человека, и это является её отличительным признаком.

α

Альтернативные источники

• Об альтернативных источниках энергии говорили, говорят и будут говорить. Происходит это не только потому, что с каждым днем на планете становится все жарче, исчезает какой-то вид растений и животных, но и по причине стремительного роста цен на самые необходимые продукты.

α

1. Глобально-экологический: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI веке.

2. Политический: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы;

3. Экономический: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, на традиционную - постоянно растут;

4. Социальный: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, - всё это увеличивает социальную напряженность.

5. Эволюционно-исторический: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии.

α

ВведениеВетер

Гидро-термальная

энергияВодород

Управ-ляемый

термоядер-ный

синтез

Геотер-мальнаяэнергия

Энергияволн

Энергия приливов и

отливов

Гидроэнергия

Энергия солнца

α

Ведущим экологически чистым источником энергии является Солнце. В настоящее время используется лишь ничтожная часть солнечной энергии из-за того, что существующие солнечные батареи имеют сравнительно низкий коэффициент полезного действия и очень дороги в производстве.Однако не следует сразу отказывать от практически неистощимого источника чистой энергии: по утверждениям специалистов, гелиоэнергетика могла бы одна покрыть все мыслимые потребности человечества в энергии на тысячи лет вперед. Возможно, также повысить КПД гелиоустановок в несколько раз, а разместив их на крышах домов и рядом с ними, мы обеспечим обогрев жилья, подогрев воды и работу бытовых электроприборов даже в умеренных широтах, не говоря уже о тропиках.

αНо перед гелиоэнергетикой встает множество трудностей с сооружением, размещением и эксплуатацией гелиоэнергоустановок на тысячах квадратных километров земной поверхности. Поэтому общий удельный вес гелиоэнергетики был и останется довольно скромным.

Главное преимущество энергии ветра – экологическая чистота.В настоящее время разработаны ветроэнергоустановки, способные эффективно работать при самом слабом ветре. Шаг лопасти винта автоматически регулируется таким образом, чтобы постоянно обеспечивалось максимально возможное использование энергии ветра, а при слишком большой скорости ветра лопасть столь же автоматически переводится во флюгерное положение, так что авария исключается.

α

Разработаны и действуют так называемые циклонные электростанции мощностью до ста тысяч киловатт, где теплый воздух, поднимаясь в специальной 15-метровой башне и смешиваясь с циркулирующим воздушным потоком, создает искусственный “циклон”, который вращает турбину. Такие установки намного эффективнее и солнечных батарей и обычных ветряков.Чтобы компенсировать изменчивость ветра, сооружают огромные “ветряные фермы”. Ветряки при этом стоят рядами на обширном пространстве, потому что их нельзя ставить слишком тесно - иначе они будут загораживать друг друга. По оценке Всемирной метеорологической организации запасы энергии ветра в мире составляют 170 трлн. кВт·ч в год.

На данный момент водород является самым разрабатываемым «топливом будущего». На это есть несколько причин: при окислении водорода образуется как побочный продукт вода, из нее же можно водород добывать. А если учесть, что 73% поверхности Земли покрыты водой, то можно считать, что водород неисчерпаемое топливо. Так же возможно использование водорода для осуществления термоядерного синтеза, который вот уже несколько миллиардов лет происходит на нашем Солнце и обеспечивает нас солнечной энергией.

α

Управляемый термоядерный синтез использует ядерную энергию, выделяющуюся при слиянии легких ядер, таких как ядра водорода или его изотопов дейтерия и трития. (реакцию синтеза дейтерия с тритием D + T = He + n, в результате которой образуется ядро гелия, Не, и нейтрон.)Будущий термоядерный реактор будет работать в режиме:

α

1. последовательных микровзрывов с частотой в несколько герц, а выделяемая в камере энергия будет сниматься теплоносителем и использоваться для получения электроэнергии.

2. термоядерные реакторы, основанные на магнитном удержании. Магнитное поле используется для изоляции горячей дейтериево-тритиевой плазмы от контакта со стенкой, системами для магнитного удержания плазмы: токамак;

3. стелларатор.

1. Создание “мини-ГЭС”. “мини-ГЭС” могут располагаться на небольших реках или даже ручьях, их электрогенераторы будут работать при небольших перепадах воды или движимые лишь силой течения. Эти же мини-ГЭС могут быть установлены и на крупных реках с относительно быстрым течением. При поточном производстве унифицированного гидротурбинного оборудования “мини-ГЭС” способны конкурировать с “макси” по себестоимости киловатт-часа. Несомненным плюсом является также возможность их установки даже в самых труднодоступных уголках страны: все оборудование можно перевезти на одной вьючной лошади, а установка или демонтаж занимает всего несколько часов.

2. Геликоидная турбина Горлова. Ее особенность заключается в том, что она не

нуждается в сильном напоре и эффективно работает, используя кинетическую энергию водяного потока - реки, океанского течения или морского прилива. Это изобретение изменило привычное представление о гидроэнергостанции, мощность, которой ранее зависела только от силы напора воды, то есть от высоты плотины ГЭС. α

Стратегия оптимальной эксплуатации приливной электростанции (ПЭС) проста: накапливать воду в водохранилище за плотиной во время приливов и расходовать ее на производство электроэнергии, когда наступает “пик потребления” в единых энергосистемах, ослабляя тем самым нагрузку на другие электростанции.Но на сегодняшний день ПЭС уступает тепловой энергетике, и причина не только в том, что вместо того, чтобы вкладывать миллиарды долларов в сооружение ПЭС, можно купить нефть, газ и уголь, продаваемые развивающимися странами за бесценок… Дело в том, что для сооружения ПЭС даже в наиболее благоприятных для этого точках морского побережья, где перепад уровней воды колеблется от 1-2 до 10-16 метров, потребуются десятилетия, или даже столетия!Но всё же она обладает всеми необходимыми предпосылками, чтобы в будущем стать важнейшей составляющей мировой энергетики, такой, какой сегодня, к примеру, является природный газ.Потенциально приливы и отливы могут дать человечеству примерно 70 млн. миллиардов киловатт-часов в год. α

Принцип получения волновыми электростанциями энергии основан на использовании океанических течений. Уже инженерно разработаны и экспериментально опробованы высокоэкономичные волновые энергоустановки, способные эффективно работать даже при слабом волнении или вообще при полном штиле. На дно моря или озера устанавливается вертикальная труба, в подводной части которой сделано “окно”; попадая в него, глубинная волна (а это – почти постоянное явление) сжимает воздух в шахте, а тот крутит турбину генератора. При обратном движении воздух в турбине разрежается, приводя в движение вторую турбину. Таким образом, волновая электростанция работает беспрерывно почти при любой погоде, а ток по подводному кабелю передается на берег. α

Подземное тепло планеты – довольно хорошо известный и уже применяемый источник “чистой” энергии. В России первая геоТЭС мощностью 5 МВт была построена в 1966 г. на юге Камчатки, в долине реки Паужетки. В 1980 г. ее мощность составляла уже 11 МВт. В Италии, в районах Ландерелло, Монте-Амиата и Травеле, работают 11 таких станций общей мощностью 384 МВт. ГеоТЭС действуют также в США (Калифорния, Долина Больших Гейзеров), Исландии (у озера Миватн), Новой Зеландии, Мексики и Японии. Столица Исландии Рейкьявик получает тепло исключительно от горячих подземных источников. Но потенциальная мощность геотермальной энергетики намного выше.

Геологи открыли, что раскаленные до 180-200С массивы на глубине 4-6 км занимают большую часть территории нашей страны, а с температурой до 100-150С встречаются почти повсеместно. Кроме того, на нескольких миллионах квадратных километров располагаются горячие подземные реки и моря с глубиной залегания до 3.5 км и с температурой воды до 200С – естественно, под давлением, – так что, пробурив ствол, можно получить фонтан пара и горячей воды без всякой электротеплоцентрали.

α

Принцип получения энергии гидротермальными электростанциями основан на использовании тепла воды.

Вода – это всегда хотя бы несколько градусов тепла, а летом она нагревается до 25 С. Почему бы не использовать часть этого тепла? Для этого необходима установка, действующая по принципу “холодильник наоборот”. Известно, что холодильник “выкачивает” из своей замкнутой камеры тепло и выбрасывает его в окружающую среду. Если пропускать воду через холодильный аппарат, то у нее тоже можно отбирать тепло. Горячий пар, который образуется в результате теплообмена, конденсируется, его температура поднимается до 110С, а затем его можно пускать либо на турбины электростанций, либо на нагревание воды в батареях центрального отопления до 60-65 С. На каждый киловатт-час затрачиваемой на это энергии природа дает 3 киловатт-часа! По тому же принципу можно получать энергию для кондиционирования воздуха при жаркой погоде. α

Прежде чем установить, какие виды

альтернативных источников могут

использоваться в нашем крае, мы решили

подробнее изучить особенности его рельефа и

климата.

α

№ п/п Год Мощность , МВт

1 2001 18,62 2002 19,23 2003 19,84 2004 21,45 2005 22,66 2006 24,27 2007 24,88 2008- Прогноз 26,5

На территории Ставропольского края отсутствуют атомные электростанции. Основным генерирующим элементом является каскад Кубанских ГЭС (гидроэлектростанций), использующие воды реки Кубань для производства электроэнергии. После выхода из кризисных 90-х годов прошлого века и активным ростом в нашей стране промышленности и хозяйственных объектов с начала 21-го века, вопрос энергетического снабжения стал одним из важнейших. Даже на примере нашего города Минеральные Воды можно увидеть, что мощности и, соответственно, энергопотребление городских объектов значительно растет с каждым годом. Мы считаем, что стоит отдать предпочтение и считать приоритетными альтернативные источники энергии. α

Ставрополье - край природных контрастов. На востоке и северо-востоке раскинулись обширные равнины, полупустыни, местами переходящие в настоящую пустыню с высокими ребристыми песчаными барханами. На западе и северо-западе полупустыня переходит в плодородные Ставропольские степи. На севере и северо-востоке граница Ставропольского края проходит по Кумо-Манычской впадине, расположенной на уровне моря.По рельефу край делится на равнинную часть и предгорную полосу. Большая часть равнинной территории занята Ставропольской возвышенностью и прилегающими к ней частями Азово-Кубанской низменности, Кумо-Манычской впадины (20 м над уровнем океана) и Прикаспийской низменности.

α

Климат Ставропольского края умеренно континентальный. Средняя температура января -5°С (в горах до -10°С), июля от +22 до +25°С (в горах до +14°С). Осадков выпадает: на равнине 300-500 мм в год, в предгорьях - свыше 600 мм. Продолжительность вегетационного периода - 180-185 дней. Реки края принадлежат к бассейнам Азовского и Каспийского морей. Наиболее крупные из них - Кубань, Егорлык, Кума и Калаус.

Ставропольский край исключительно богат лечебными минеральными водами. Известен он гидротермальными водами, лечебными источниками и грязями, которые в большом количестве находятся на Кавказских Минеральных Водах.

α

Выполнив небольшое исследование нашего края, мы пришли к выводу, что наиболее приемлемыми для нас альтернативными источниками энергии является геотермальная, ветровая и солнечная энергетика.

В Ставропольском крае разведано пять месторождений теплоэнергетических вод с общими балансовыми запасами термальных вод 12,2 тыс.куб.м./сут.Для пилотного проекта предлагается использовать геотермальные ресурсы Казьминского месторождения. Балансовые запасы месторождения 8,8 тыс. куб.м/сут. При устьевой температуре 116-1280С.В настоящее время в промышленной разработке находится около 10% ресурсов.

Наиболее выгодной является разработка Казьминского геотермального месторождения. Оно может обеспечить дешёвым теплом и электроэнергией, улучшить экологическую обстановку в районе за счет отказа от использования органического топлива, создать дополнительные рабочие места.

Геотермальные ресурсы месторождения обеспечат:• обогрев 23 Га теплиц;• выработку 24 млн. кВт-ч электроэнергии в год;• условия для создания бальнеологических и оздоровительных

комплексов.Технико-экономические показатели:• Электрическая мощность – 4 МВт;• Тепловая мощность – 65 Гкалл/ч;Но, по нашему мнению, создание геотермальных электростанций

возможно в таких городах ,как:

αПятигорск; Ессентуки; Железноводск; Кисловодск; Минеральные Воды; с. Нагутское; с. Лысогорка, так как в их районе находятся геотермальные источники.

В Ставропольском крае в начале 90-х годов XX века были начаты работы по строительству геоТЭС в районе посёлка Каясула Нефтекумского района. Заявленная проектная мощность станции составляет 5 МВт.

Несмотря на небольшую проектную мощность, станция является уникальной по техническим решениям. Особенность теплового цикла преобразования высокотемпературной пластовой воды с температурой 200 с в электрическую заключается в том, что в качестве рабочего тела в энергетическом контуре применяется легкокипящий фреон.

α

Это повышает эффективность преобразования теплоты в механическую работу за счёт более высокой плотности паров фреона по сравнению с водяными парами.По социально-экономическим причинам строительные работы приостановлены и в настоящее время станция находится на консервации.

α

Ставропольский край в силу своего географического положения является ветровым.

Важным положительным метеорологическим показателем является наличие в этих районах более 250 дней в году ветра со скоростью, превышающей 8 м/с. Положительным техническим показателем является то, что освоен промышленный выпуск энергоустановок с мощностью 100-500 кВт.

По его территории проходит так называемый «армавирский коридор» – сильный, холодный и пыльный юго-восточный ветер, дующий вдоль долины реки Кубань, в теснине между Ставропольским плато и Кавказскими предгорьями. Благодаря равнинному рельефу «продувными» можно назвать практически все районы края. Но до сих пор здесь в промышленных целях не используется ни одного ветряка.

Ветровая энергетика в крае может использоваться практически повсеместно, но наиболее благоприятными являются:

Нефтекумский район;Минераловодский район;Георгиевский район.

Изучив климатические условия нашего края, мы предполагаем, что использование солнечной энергии принесет большое количество дополнительной электроэнергии, т.к. в некоторых районах солнце светит практически 360 дней в год, например, в городе Кисловодске.Наиболее «солнечными» районами являются:

• Предгорный район;• Минераловодский район;• Нефтекумский район.

α

В нашем крае развито животноводство и птицеводство. Мы предлагаем использовать отходы специализирующихся на этом предприятий с целью использования их как дополнительного источника энергии после утилизации.Помет содержит значительное количество органического углерода, способного при определенных условиях образовывать соединения с водородом в виде газообразного метана, обладающего определенной теплотворной способностью, а значит являющегося потенциальным альтернативным источником электрической и тепловой энергии.Так, например, при энергетической утилизации биогаза, образующегося при сбраживании помета от 1000 кур-несушек, можно получить порядка 30 МВт ч электрической и 20 МВт ч тепловой энергии (нетто) в год.Кроме того, со сброженным пометом от 1000 кур на сельскохозяйственные поля может поступать 600 кг/год органического азота, 1300 кг/год фосфора (в пересчете на P2O5) и 900 кг/год калия (в пересчете на К2О).Строительство реакторов для анаэробного сбраживания наиболее рационально на достаточно крупных птицефабриках (с поголовьем птицы свыше 200 тыс. шт.), поскольку это позволяет добиться хорошей рентабельности, организовать механизацию и автоматизацию процесса, обеспечить круглогодичное потребление биогаза в когенерационной установке, установить систему обезвоживания сброженной массы. α

Описав все имеющиеся виды альтернативной энергии мы можем сделать вывод, что в нашем регионе возможно три типа альтернативных источников: 1)геотермальная, 2)ветровая, 3)солнечная 4) биогазовая.

Доступным и освоенным видом альтернативной энергии является энергия ветра. Ее можно получать не загрязняя окружающую среду. Для сельских районов Ставрополья, характеризующихся низкой плотностью населения и большой протяженностью линий силовых электропередач, создаваемые помехи, препятствия, генерация лопастями инфразвуковых колебаний, эффект экранирования сводятся к минимуму, а преимущества становятся особенно очевидными, т.к. в нашем регионе более 250 дней в году скорость ветра превышает 8 м/с. Для южных широт России, и в частности Ставропольского края, плотность распределения солнечного излучения на единицу поверхности не превышает 250-300 Вт/м2. С учетом реальных условий практической эксплуатации гелиоустановок солнечные панели можно размещать без ущерба для окружающей инфраструктуры только на крышах отапливаемых зданий, но этого пока недостаточно для полного энергосбережения потребителей. Поэтому, мы считаем, что самым выгодным источником альтернативной энергии будет геотермальный, т.к. в регионах Ставрополья геотермальные воды подходят близко к поверхности, поэтому возможно строительство (геоТЭС),которые преобразуют тепловую энергию подземных источников в электрическую.

Мы смоделировали карту, на которой расположили предлагаемые нами альтернативные источники энергии в Ставропольском крае.

α

- геотермические станции

- ветроэнергоустановки

- «солнечные» станции

Заключение• Человечество постоянно совершенствует способы получения так необходимой ему энергии, в том

числе электрической. Несмотря на внешнюю привлекательность «нетрадиционных» видов получения электроэнергии, иногда называемых «малой энергетикой», у них есть ряд недостатков. Само это второе название говорит, прежде всего, о том, что с их помощью пока, на современном уровне развития техники и экономики, невозможно получить так же много электроэнергии, как с помощью тепловой, гидро- или атомной энергетики. Но, возможно, этот недостаток преодолим в ближайшие десятилетия. А вот какие могут быть вредные последствия от развития такой нетрадиционной энергетики?

• А главный их недостаток на сегодня – это дороговизна, в большой потребности количества материалов и в очень обширной территории, которая тоже не везде может быть найдена. Строят солнечные станции на крышах домов и в космосе, на орбитальных станциях. При этом используют самые современные солнечные батареи. Но, к сожалению, заменить собой традиционные виды получения электроэнергии в нужном количестве они пока не могут.

• В наши дни ведущими видами топлива пока остаются нефть и газ. Но за каждым новым кубометром газа или тонны нефти нужно идти все дальше на север или восток, зарываться все глубже в землю. Не мудрено, что нефть и газ будет стоить все дороже. Замена? Нужен новый лидер энергетики. Им, несомненно, станут ядерные источники. Запасы урана, если сравнить их с запасами угля, вроде бы не столько уж и велики. Но зато на единицу веса он содержит в себе энергию в миллионы раз большую, чем уголь. А итог таков: при получении электроэнергии на АЭС нужно затратить в сто тысяч раз меньше средств и труда, чем при извлечении энергии из угля. И ядерное горючее приходит на смену нефти и углю…

• Энергетика очень быстро аккумулирует, ассимилирует, вбирает в себя самые новейшие идеи, изобретения, достижения науки. Это и понятно: энергетика связана буквально со всем, и все тянется к энергетике, зависит от нее. Поэтому энергохимия, водородная энергетика, космические электростанции, энергия, находящаяся в кварках, «черных дырах», вакууме, - это всего лишь наиболее яркие вехи, штрихи того сценария, который пишется на наших глазах и который можно назвать Завтрашним Днем Энергетики.

α