Альтернативная электроэнергетика: Недопустимое название — Русский эксперт

Альтернативная энергетика — Электронный курс

В данном курсе раскрывается история использования альтернативной энергетики и ее перспективы

Стоимость обучения

Бесплатно

Пройти

Тема

Бесплатно

Формат

Курс

Уровень

Базовый

Тип обучения

Самостоятельно

Описание

курса

Альтернативная (возобновляемая) энергетика использует источники, которые по человеческим масштабам являются неисчерпаемыми. К ним относят: солнечный свет, водные потоки, ветер, приливы и геотермальную теплоту, биотопливо (в том числе, древесного происхождения). Глобальное потребление электроэнергии удвоится к 2050 году. Этот рост может быть полностью обеспечен с помощью возобновляемых источников энергии, которые к 2035 году будут производить примерно 50% электроэнергии, а к 2050 году — 73%. (источник — McKinsey Energy Insights).

Второе видео расскажет о том, так ли хороша альтернативная энергетика, чтобы заменить традиционную.

Будет

полезно

Специалистам в сфере альтернативной энергетики

Разработчикам источников альтернативной энергии

Руководителям инновационных стартапов

Выдаем

документ об окончании

Электронный сертификат АНО «еНано»

Пройти

Актуальность

Партнеры серии Фонд инфраструктурных и образовательных программ (Группа РОСНАНО) и Популярный видеоблог о науке SciOne.

Вы

будете

Знать историю использования возобновляемых источников энергии

Понимать перспективы развития солнечной энергетики и ветроэнергетики

Разбираться в разных источниках альтернативной энергии

Программа

курса

01
Альтернативная энергетика

02
Что не так с альтернативной энергией?

Скачать программу .PDF

Размер: 357,41 KB

Цифровые

навыки

01

Практические навыки работы с системой дистанционного обучения

02

Освоение на практике правил работы с электронным курсом в слайдовом и/или видеоформате

03

Опыт составления информационных запросов и поиска необходимой информации

Авторы

ВОЛКОВ ДЕНИС АЛЕКСАНДРОВИЧ

Подпишитесь на новостную рассылку и получите гарантированную скидку 15% на любой курс или программу.

Подписаться

Отправляя заявку, я соглашаюсь
на обработку персональных данных

Мобильное приложение

edunano.ru

Проходить обучение стало ещё удобнее: смотрите видео,
проходите тесты, участвуйте в вебинарах, регистрируйтесь
на мероприятия с вашего смартфона

Альтернативная энергетика: солнце, воздух и вода

Постоянно повышающаяся потребность в энергии, новые, крайне прожорливые потребители электричества – гигантские дата-центры и электромобили для массового рынка – вынуждают человечество искать альтернативные источники энергии. Важно, чтобы они были не только высоко эффективными, но и экологически чистыми.

Зміст

• 1 Отрасли нетрадиционной энергетики
• 2 Гелиоэнергетика
• 3 Ветроэнергетика
• 4 Геотермальная энергетика
• 5 Альтернативная гидроэнергетика
• 6 Биотопливо
• 7 Будущее альтернативной энергетики

Отрасли нетрадиционной энергетики

К традиционным источникам электроэнергия относятся тепловые (уголь, газ, мазут), гидро- и атомные электростанции. Причем относительно «зелеными» считается лишь третий тип электростанций, тогда как два первых наносят ощутимый вред атмосфере и гидросфере соответственно.

Курс

POWER BI

Приборкайте Power BI і прогнозуйте майбутнє своєї компанії.

РЕЄСТРУЙТЕСЯ!

Экологически чистые (опять-таки, относительно) солнечные, ветровые и геотермальные электростанции в ряде стран мира вырабатывают до половины электричества, но их до сих пор называют альтернативными. Кроме того, существует альтернативная гидроэнергетика, подразумевающая волновые, приливные и водопадные электростанции.

Самой же неоднозначной отраслью альтернативной энергетики является, пожалуй, биотопливо. На фоне вероятного глобального продовольственного кризиса засевать плодородные земли культурами, перерабатывающимися в биотопливо – преступление перед человечеством.

Но давайте же поговорим о каждой отрасли альтернативной энергетики по порядку.

Гелиоэнергетика

Солнечные электростанции (СЭС) – одни из самых распространенных на планете, так как используют неисчерпаемый источник энергии (солнечный свет). В процессе выработки электричества, а при необходимости еще и тепла для обогрева жилых помещений и подачи горячей воды, они не наносят никакого вреда окружающей среде. Но существует обратная сторона медали: утилизация отработавших свое солнечные батарей процесс затратный и уж точно не экологически чистый.

Солнечные панели зачастую встраивают прямо в крыши жилых домов

Сильно зависима гелиоэнергетика от погоды и времени суток: в дождливый день и, уж тем более, ночью электричество особо-то не покачаешь. Приходится запасаться аккумуляторными батареями, что удваивает стоимость установки солнечных панелей, например, на даче.

Лидерами в популяризации гелиоэнергетики являются Германия, Испания и Япония. Понятное дело, что преимущество тут имеют южные страны, где солнце жарко светит почти круглый год. Германия же традиционно занимает лидирующие позиции в альтернативной энергетике, поэтому даже на СЭС в этой в целом-то холодной стране делается большая ставка.

Солнечная ферма Охотниково: живописный Крым заблестел словно огромное зеркало

Приятно, что в вопросах гелиоэнергетики Украина не пасет задних. В Крыму находится сразу несколько крупных СЭС: Перово (мощность 100 МВт, 11 место в мировом рейтинге), Охотниково (80 МВт, 22 место) и Приозерная (55 МВт, 42 место). Безоговорочными же лидерами являются американские Агуа-Калиенте и Калифорнийская Долина, мощностью по 250 МВт каждая.

Мощнейшая в мире солнечная электростанция Агуа-Калиенте (штат Аризона)

Ветроэнергетика

Обуздало силу ветра человечество довольно-таки давно: ветряные мельницы много столетий верой-правдой служили для перемолки зерна в муку. Сейчас же пришло время найти «мельницам» новое применение – гигантские лопасти, гонимые силой ветра, способны вращать мощные генераторы и таким путем эффективно вырабатывать столь нужное электричество.

Ветрогенератор самостоятельно подстраивается под меняющееся направление ветра, свободно вращаясь на мачте

Тройку лидеров в мировой выработке электричества с помощью ветра составляют Китай, США и Германия. Если же сравнивать долю ветроэлекстростанций (ВЭС) в каждой конкретной стране, то лидируют Дания, Португалия и Испания. Тут опять-таки многое зависит от климатических условий: в одних странах ветер не утихает ни на секунду, в других наоборот большую часть времени стоит штиль. Украине в этом плане повезло не очень: погода у нас мягкая и маловетреная. Хотя еще в 30-х годах в Крыму была построена первая в мире промышленная ветроэлектростанция, а в 1934 г. под руководством Юрия Кондратюка (того самого, что рассчитал траекторию полета на Луну) разрабатывался проект постройки огромной 12-мегаваттной ветростанции на горе Ай-Петри с башней высотой 165 метров и двумя 80-метровыми турбинами, размещенными на двух уровнях.

Крупнейшая в мире ветровая электростанция London Array построена в море возле берегов Великобритании (630 МВт)

Есть у ветроэнергетики как веские преимущества, так и столь же веские недостатки. В сравнении с солнечными панелями «ветряки» стоят недорого и не зависят от времени суток, а потому частенько встречаются на дачных участках. Существенный минус у ветрогенераторов только один – они изрядно шумят. Установку такого оборудования придется согласовывать не только с родными, но и жителями близлежащих домов.

Геотермальная энергетика

В районах с вулканической активностью, где подземные воды нагреваются выше температуры кипения, рационально строить геотермальные теплоэлектростанции (ГеоТЭС). Пожалуй, самой известной страной, где широко применяются ГеоТЭС, является Исландия. Оно и не странно: кипяток и пар циркулирует по трубам круглый год без остановок, что позволяет в процессе выработки электричества обходиться без дорогостоящих и трудно утилизируемых аккумуляторов.

Несьявеллир (Исландия) – крупнейшая в Европе ГеоТЭС (120 МВт)

Делают ставку на геотермальную энергетику и в других странах, где удалось обуздать вулканическую активность Земли: США, Новая Зеландия, Индонезия и Филиппины. Богата термальными водами и Россия: вот только новые ГеоТЭС в Сибири давненько не строили. Последние подвижки в этом направлении датируются еще временами СССР.

Мощность ГеоТЭС «Гейзерс» (штат Калифорния, США) изначально составляла 2 тыс. МВт, но постепенно падает

Альтернативная гидроэнергетика

Нетрадиционное использования водных ресурсов планеты для выработки энергии подразумевает три типа электростанций: волновые, приливные и водопадные. Причем самыми перспективными из них считаются первые: средняя мощность волнения мирового океана оценивают в 15 кВт на погонный метр, а при высоте волн выше двух метров пиковая мощность может достигать аж 80 кВт/м.

Главная проблема волновых электростанций – сложность преобразования движения волн (вверх-вниз) во вращение лопастей колеса генератора. Впрочем, последние разработки британский (проект Oyster) и российских ученых (проект Ocean RusEnergy) должны решить данную проблему.

Oyster – высокоэффективный волновой электрогенератор, разработанный в Великобритании

Приливные электростанции имеют значительно меньшую мощность, чем волновые, зато их куда легче и удобнее строить в прибрежной зоне морей. Гравитационные силы Луны и Солнца дважды в день меняют уровень воды в море (разница может достигать двух десятков метров), что позволяет использовать энергию приливов и отливов для выработки электричества.

Во Франции почти полвека эксплуатируется приливная электростанция «Ля Ранс» (мощность 240 МВт), которая построена в устье реки Ранс рядом с городком Сен-Мало. Долгое время она удерживала мировое лидерство по мощности, но в 2011 году ее обошла южнокорейская Сихвинская ПЭС (254 МВт).

«Ля Ранс» – одна из старейших и в то же время мощнейшая в Европе ПЭС

Водопадные электростанции являются, пожалуй, самыми малоперспективными в отрасли гидроэнергетики. Дело в том, что по-настоящему мощных водопадов на планете не так уж и много. Вспомнить стоит разве что электростанции «Сэр Адам Бек 1» и «Сэр Адам Бек 2», построенные на Ниагарском водопаде, а точнее на его канадской стороне.
Комплекс электростанций «Сэр Адам Бек» (США) мощностью 2 тыс. МВт построен на границе США и Канады

Биотопливо

Жидкое, твердое и газообразное биотопливо может стать заменой не только традиционным источникам электричества, но и бензину. В отличие от нефти и природного газа, восстановить запасы которых не представляется возможным, биотопливо можно вырабатывать в искусственных условиях.

Простейшим биотопливом является древесина, а точнее отходы деревообрабатывающей промышленности – щепки и стружка. Спрессованные в брикеты они прекрасно горят, а нагретая с их помощью вода позволяет вырабатывать электричество и тепло, пусть и в небольших масштабах.
Кукуруза – продукт питания и в то же время сырье для биотоплива

Но будущее за жидким и газообразным биотопливом: биодизелем, биоэтанолом, биогазом и синтез-газом. Все они производятся на основе богатых сахаром или жирами растений: сахарного тростника, кукурузы и даже морского фитопланктона. Последний вариант так и вовсе имеет безграничные перспективы: выращивать водоросли в искусственных условиях дело не хитрое.
Фитопланктон (крохотные морские водоросли и бактерии) – идеальное сырье для производства жидкого и газообразного биотоплива

Будущее альтернативной энергетики

Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA Suntower

Учитывая подорожание энергоносителей и подорванное доверие к атомным электростанциям, развитие альтернативной энергетики постепенно ускоряется. Ну а если смотреть на совсем уж отдаленную перспективу, то стоит упомянуть космическую энергетику.
Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA SERT

Данная отрасль подразумевает размещение солнечных батарей на земной орбите и на поверхности Луны. Это позволит добывать примерно на треть больше электроэнергии, чем это возможно в условиях земной атмосферы. На Землю же передаваться выработанное электричество будет с помощью радиоволн.

Основы биоэнергетики | Департамент энергетики

Управление биоэнергетических технологий

Биоэнергия является одним из многих разнообразных ресурсов, которые помогают удовлетворить наши потребности в энергии. Это форма возобновляемой энергии, полученная из недавно живых органических материалов, известных как биомасса, которые можно использовать для производства транспортного топлива, тепла, электричества и продуктов.

ПРЕИМУЩЕСТВА НАДЕЖНОЙ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Обильная и возобновляемая биоэнергия может способствовать более безопасному, устойчивому и экономически обоснованному будущему за счет:

• Обеспечение внутренних чистых источников энергии
• Снижение зависимости США от иностранной нефти
• Создание рабочих мест в США
• Оживление сельской экономики.

В отчете Министерства энергетики США о миллиардных тоннах за 2016 год: развитие внутренних ресурсов для процветающей биоэкономики сделан вывод о том, что Соединенные Штаты могут производить 1 миллиард сухих тонн непродовольственных ресурсов биомассы ежегодно к 2040 году и при этом удовлетворять потребности в продуктах питания. , корм и клетчатка. Один миллиард тонн биомассы может:

• Производство до 50 миллиардов галлонов биотоплива
• Производство 50 миллиардов фунтов химикатов и биопродуктов на биологической основе
• Производство 85 миллиардов киловатт-часов электроэнергии для питания 7 миллионов домохозяйств
• Создание 1,1 миллиона рабочих мест для экономики США
• Держите 260 миллиардов долларов в США. ^[1]

Узнайте больше о Биопреимуществах.

БИОМАССА: ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РЕСУРС

Биомасса – это возобновляемый источник энергии, полученный из материалов на основе растений и водорослей, который включает:

Biomass is a универсальный возобновляемый источник энергии. Его можно преобразовать в жидкое транспортное топливо, эквивалентное ископаемому топливу, такому как бензин, реактивное и дизельное топливо. Технологии биоэнергетики позволяют повторно использовать углерод из биомассы и потоков отходов в топливо с пониженным уровнем выбросов для автомобилей, грузовиков, самолетов и кораблей; биопродукты; и возобновляемая энергия.

Узнайте больше о ресурсах биомассы.

БИОТОПЛИВО: ЭНЕРГИЯ ДЛЯ ТРАНСПОРТА

Биомасса — это один из видов возобновляемых ресурсов, который можно преобразовать в жидкое топливо, известное как биотопливо, для транспорта. Биотопливо включает целлюлозный этанол, биодизельное топливо и возобновляемое углеводородное «добавочное» топливо. Двумя наиболее распространенными типами биотоплива, используемыми сегодня, являются этанол и биодизель. Биотопливо можно использовать в самолетах и ​​большинстве транспортных средств, находящихся в пути. Возобновляемое транспортное топливо, которое функционально эквивалентно нефтяному топливу, снижает углеродоемкость наших автомобилей и самолетов.

Узнайте больше о биотопливе.

БИОЭНЕРГЕТИКА: ЭНЕРГЕТИКА ДЛЯ ТЕПЛА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Технологии биоэнергетики преобразуют возобновляемое топливо из биомассы в тепло и электричество, используя процессы, подобные тем, которые используются с ископаемым топливом. Есть три способа собрать энергию, хранящуюся в биомассе, для производства биоэнергии: сжигание, бактериальный распад и преобразование в газ или жидкое топливо. Биоэнергетика может компенсировать потребность в углеродном топливе, сжигаемом на электростанциях, тем самым снижая углеродоемкость производства электроэнергии. В отличие от некоторых форм прерывистой возобновляемой энергии, биоэнергетика может повысить гибкость производства электроэнергии и повысить надежность электрической сети.

Узнайте больше о Биоэнергетике.

БИОПРОДУКТЫ: ТОВАРЫ ПОВСЕДНЕВНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ ИЗ БИОМАССЫ

Биомасса — универсальный энергетический ресурс, очень похожий на нефть. Помимо преобразования биомассы в биотопливо для использования в транспортных средствах, он также может служить возобновляемой альтернативой ископаемому топливу при производстве биопродуктов, таких как пластмассы, смазочные материалы, промышленные химикаты и многие другие продукты, которые в настоящее время получают из нефти или природного газа. Подражая существующей модели нефтеперерабатывающих заводов, интегрированные биоперерабатывающие заводы могут производить биопродукты наряду с биотопливом. Эта стратегия совместного производства предлагает более эффективный, экономичный и комплексный подход к использованию ресурсов биомассы США. Доходы, получаемые от биопродуктов, также обеспечивают добавленную стоимость, улучшая экономику операций биопереработки и создавая более конкурентоспособное биотопливо.

Узнайте больше о биопродуктах.

_{^[1] Роджерс, Дж. Н., Б. Стоукс, Дж. Данн, Х. Кай, М. Ву, З. Хак, Х. Баумс. 2016. «Оценка потенциальных продуктов и экономических и экологических последствий в результате биоэкономики на миллиард тонн». Биотопливо, биопродукты и биопереработка,  11: 110–128. https://doi.org/10.1002/bbb.1728.}

Основы геотермальной энергии | Министерство энергетики

Управление геотермальных технологий

Геотермальное тепло наиболее распространено на западе США, где источник тепла иногда можно обнаружить с поверхности земли.

Геотермальная энергия — гео (земля) + термальная (тепло) — это тепловая энергия земли.

Что такое геотермальные ресурсы?

Геотермальные ресурсы представляют собой резервуары горячей воды, которые существуют при различных температурах и глубинах под поверхностью Земли. Скважины глубиной в милю и более могут быть пробурены в подземных резервуарах для сбора пара и очень горячей воды, которые могут быть доставлены на поверхность для использования в различных приложениях, включая производство электроэнергии, прямое использование, а также отопление и охлаждение. В Соединенных Штатах большинство геотермальных резервуаров расположено в западных штатах.

Преимущества геотермальной энергии

Возобновляемая энергия — Благодаря правильному управлению резервуаром скорость извлечения энергии может быть сбалансирована с естественной скоростью пополнения резервуара теплом.

Базовая нагрузка — Геотермальные электростанции постоянно производят электроэнергию, работая 24 часа в сутки / 7 дней в неделю, независимо от погодных условий.

Внутренний — США геотермальные ресурсы могут быть использованы для производства электроэнергии без импорта топлива.

Малый размер — Геотермальные электростанции компактны; используя меньше земли на ГВтч (404 м ² ), чем уголь (3642 м ² ), ветер (1335 м ² ) или солнечные фотоэлектрические станции с центральной станцией (3237 м ² ). Современные замкнутые геотермальные электростанции не выделяют парниковых газов; Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла (50 г CO ₂ экв/кВтч) в четыре раза меньше, чем у фотоэлектрических солнечных батарей, и в шесть-20 раз ниже, чем у природного газа. Геотермальные электростанции потребляют в среднем меньше воды в течение всего срока службы, чем самые традиционные технологии генерации.**