Другие виды возобновляемых энергоресурсов

1. Лекционная презентация 8 по теме

«Другие виды
возобновляемых
энергоресурсов»
1

2. Содержание

Основные понятия и определения геотермальной,
волновой, приливной и биоэнергетики.
Вторичные возобновляемые энергоресурсы и их
источники энергопотенциала. Накопители
энергии и их особенности.
Ресурсосберегающие технологии и их
перспективы.
2

3. Энергетика Земли

Энергетика Земли –
геотермальная энергетика –
базируется на использовании
природной теплоты Земли
Земля излучает порядка
4,2·1013 Вт тепла;
человечество может
использовать порядка
2% - 840 млн. кВт
3

4. Источник тепла

Источником геотермальной энергии является
постоянный поток тепла от раскалённых недр,
направленный к поверхности
4

5. Использование энергии Земли

На Филиппинах 27%
всей вырабатываемой
энергии производится на
ГеоЭС, в Исландии –
25%.
Во Франции 70
геотермальных установок
обеспечивают теплом 800
тысяч человек.
В Венгрии площадь теплиц с геотермальным
отоплением составляет 1,5 млн.м2 .
В США ГеоЭС имеют суммарную мощность более 3000
МВт.
5

6. Геотермальные станции России

Совокупная мощность
российских ГеоЭС составляет
~80 МВт.
Верхне-Мутновская ГеоЭС – 12 МВт
Мутновская ГеоЭС – 50 МВт
Паужетская ГеоЭС – 14,5 МВт
Океанская ГеоЭС – 2,5 МВт
Менделеевская ГеоЭС – 3,6 МВт
Все они расположены на Камчатке
и Курильских островах
6

7. Геотермальные ресурсы России

7

8. Перспективы развития

За счёт геотермальной энергии
можно обеспечить 40-60%
потребления тепловой энергии и
1,5-2% потребления
электроэнергии России
Камчатка
Якутия
Корякский АО
Чукотский АО
Курильские острова
Северный Кавказ
Ставрополье
Краснодарский край
Томская область
Калининградская
область
8

9. Принципы работы ГеоЭС

Наиболее распространены три типа геотермальных
электростанций:
1. Схема полного
теплового потока
(прямая схема)
2. Схема с
сепаратором
(непрямая схема)
3. Схема с вторичным
теплоносителем
(бинарный цикл)
9

10. Геотермальное отопление

Термальная
вода
нагревает
теплоносител
ь из
замкнутого
контура
системы
отопления
Для целей отопления домов и предприятий могут
использоваться геотермальные источники с
невысокой температурой воды 10-150°С.
10

11. Достоинства ГеоЭС

Стоимость 1 кВт установленной мощности ГеоЭС составляет
800-900 долларов США, что в 1,2-1,5 раза меньше, чем у ТЭС,
работающих на угле
На ГеоЭС
бинарного
цикла
практически
полностью
отсутствуют
вредные
выбросы СО2
11

12. Особенности ГеоЭС

1. Серьёзной проблемой ГеоЭС являются возможные
провалы земли при заборе воды или пара
2. Соли и минералы,
содержащиеся в воде и паре
могут сильно загрязнять
трубопроводы и, при их
фильтрации, окружающую
территорию
3. ГеоЭС строятся только
неподалёку от
геотермального
месторождения – а не около
потребителя
12

13. Выводы: Геотермальная энергетика крайне эффективна в районах высокой геологической активности

1. Невысокая себестоимость производимой энергии
и отсутствие выбросов СО2 делают ГеоЭС очень
привлекательными
2. Россия обладает необходимыми технологиями и
на её территории есть подходящие районы для
развития геотермальной энергетики
3. Во избежание экологических последствий
необходимо обеспечивать возврат отобранного
пара и воды назад в землю
13

14. Теплонасосные установки

Поверхностный слой земли меняет свою температуру в
течение времени. Но уже на глубине в несколько метров
температура практически постоянна в течение года и это
можно использовать в качестве источника
низкопотенциального тепла для работы
Отбирая тепло у окружающей среды, тепловой насос
позволяет отдавать потребителю до 5 раз больше
тепловой энергии, чем требуется ТНУ электроэнергии для
работы
14

15. Принцип действия ТНУ

15

16. Источники тепла для ТНУ

2. Земляной контур
1. Скважина
3. Водоём
4. Тёплый
воздух
16

17. Особенности ТНУ

1. Для передачи в систему отопления 1 кВтч тепловой
энергии необходимо затратить 0,2-0,35 кВтч электроэнергии
для работы ТНУ
2. ТНУ можно использовать и для отопления и для
кондиционирования помещений
3. Системы на основе ТНУ носят сугубо индивидуальный
характер для каждого потребителя
4. На сегодняшний день достаточно дороги: 300-1200 $/1кВт
5. Требуют либо достаточно глубокой скважины, либо
большой площади земляного контура
17

18. Выводы: Теплонасосные установки – энергоэффективные и энергосберегающие отопительные системы

1. Позволяют до 5 раз экономить энергию, идущую
на отопление
2. В связи с этим во всём мире происходит
чрезвычайно активное внедрение ТНУ
3. Полностью автоматические системы отопления
идеально подходят для индивидуального
использования
18

19. Причины возникновения приливов

Теория всемирного тяготения объяснила причины
возникновения приливов
19

20. Береговая линия сильно влияет на высоту прилива

В заливе Фанди в Канаде
самая большая высота
приливной волны в мире –
18 метров
20

21. Энергия приливов

Валовой потенциал
энергии приливов
оценивается в
~7·107 млрд.кВтч/год
Технический потенциал
использования энергии
приливов оценивается в
1000 млрд. кВтч/год, а в
перспективе этот источник
энергии обеспечит 12-20%
потребностей человечества
21

22. Приливная электростанция (ПЭС)

1 – плотина
2 – открытое море
3 – затворы
4 – турбины
5 – бассейн
22

23. Особенности ПЭС

1. Используемый напор воды на ПЭС сравнительно невелик
и составляет лишь часть от высоты прилива – от 2 до 10
метров.
2. Из-за небольшого напора единичный агрегат имеет
маленькую мощность. Для получения большой мощности
ПЭС требуется установка множества турбин, что удорожает
вырабатываемую энергию.
3. Мощность ПЭС колеблется в течение месяца, а в суточном
разрезе прерывиста. Но эти изменения хорошо изучены и их
закономерности известны.
4. На данном этапе использование энергии приливов
представляет лишь региональный интерес.
23

24. Океанические течения

Требования к
течению:
1. Высокие скорости
потоков воды
2. Достаточная
устойчивость течения
3. Удобная география
дна и побережья
24

25. Течения Атлантического океана

Суммарная
энергия
океанических
течений всех
океанов
оценивается в
~7200
млрд.кВтч/год
25

26. Использование энергии течений

«Классические»
турбины
Геликоидные
турбины
Проект
VIVACE
26

27. Термальная энергия океана

Энергия
градиента
температур в
океане
оценивается
цифрой
Тёплые
поверхностные
слои
~1022Дж/год
Глубинная
холодная вода
27

28. Обширные районы океана имеют температуру поверхности ~25˚С

28

29. Преобразование энергии волн

Технический
потенциал энергии
волн оценивается в
2,7 млрд. кВтч/год.
При этом для этого
источника энергии
характерна крайняя
неравномерность,
максимальная высота
волны может быть в
10-15 раз больше
средней высоты волны
29

30. Принцип работы

Могут использоваться:
Движения вверх-вниз
Изменения наклона
поверхности
Продольные
колебания волны
Пространственная
скорость воды
Гидравлическое
давление
30