Лекция 1 Возобновляемые источники энергии модуль 3 модуль 3 эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов




НазваниеЛекция 1 Возобновляемые источники энергии модуль 3 модуль 3 эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов
Дата конвертации29.03.2013
Размер445 b.
ТипЛекция


Лекция 1 Возобновляемые источники энергии МОДУЛЬ 3


МОДУЛЬ 3 ЭФФЕКТИВНОЕ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ



Возобновляемые источники энергии

  • ЭНЕРГИЯ БУДУЩЕГО: CОЛНЦЕ, ВОЗДУХ И ВОДА — НАШИ ЛУЧШИЕ ДРУЗЬЯ



Возобновляемые энергоисточники

  • Возобновляемые энергоисточники можно сгруппировать в пять категорий:

  • солнечные,

  • ветряные,

  • водные, геотермальные и

  • биомасса.

  • Категория «водные» включает энергию, получаемую от рек и океанов. Все эти источники энергии, кроме геотермальных, существуют благодаря энергии Солнца.

  • Биомасса состоит из растительного вещества, которое накопило свою энергию от солнечной путем фотосинтеза.

  • Реки питаются дождями, которые возникают из-за испарения океанов и озер под действием солнечного тепла.

  • Ветер дует над поверхностью земли вследствие неравномерного нагревания поверхности Земли Солнцем.

  • Геотермальная энергия - это энергия подземного тепла.





Доля ВИЭ



Распределение ВИЭ в мире



Солнце

  • Солнце посылает в отрытый космос огромный диапазон длин волн.

  • Около одной трети доходящего до нас солнечного излучения приходится на инфракрасное излучение (тепловые лучи).

  • Человек не может видеть ультро-инфра-микроволновое и, тем более, рентгеновское излучение.

  • Видимый свет - это не более одного процента от общего излучения солнца.



Использование энергии Солнца  «Sahara  Solar Breeder Project»

  • В качестве источника энергии разработчики предлагают использовать самую большую пустыню в мире – Сахару. Если задуматься, ведь это просто клад! Огромная территория, на которой более чем достаточно солнечного света и песка с немалым содержанием кремнезема, то есть готового сырья для производства кремния. Простая, как и все гениальное, идея заключается в создании кремниевых заводов по периметру пустыни, и солнечных электростанций в самой Сахаре.



Создание энергосистемы в Сахаре

  • Основной задачей этого первоначального проекта будет продемонстрировать саму возможность изготовления высокочистого кремния из песка пустыни и возможность создания энергосистемы с обширной сетью линий электропередачи из высокотемпературного сверхпроводника. А целью финального проекта будет построить солнечную электростанцию мощностью не менее 100 ГВт, что могло бы действительно помочь решить всемирную энергетическую проблему.



Энергосистема в Сахаре





Опреснение воды

  • Самым простым устройством является солнечный дистилятор-бассейн.

  • Он состоит из неглубокого бассейна с черными стенками и дном и прозрачной паронепроницаемой крышкой, заполненного соленой водой.

  • Поток солнечной энергии, прошедший через крышку, нагревает воду, часть которой при этом испаряется.

  • Водяной пар, вследствие тепловой конвекции, поднимается вверх с нагретой поверхности и осаждается на более холодной крышке.

  • Затем уже капли воды скатываются по крышке в желоб, откуда и идут на потребление.



Нагревание воды



отопление домов

  • Существуют активные и пассивные солнечные системы отопления. В активных системах солнечная энергия нагревает воду, циркулирующую в системе труб и радиаторов, а в пассивной нагревается непосредственно воздух, находящийся в помещении. Надо сказать, что крыши таких домов должны быть спроектированы под определенным углом к горизонту и иметь максимум остекления с южной стороны. Такая система работает даже в холодное время года. 



Освещение



Солнце: органические солнечные батареи

  • Похоже, солнечные батареи готовы тесно срастись с нашим бытом. Элементы на основе органических молекул получились такими легкими и тонкими, что скоро вы сможете запитать ваш карманный плеер прямо от рукава собственной ветровки. Как это работает. Как в органических солнечных элементах, так и в традиционных кремниевых, полупроводниковый материал поглощает фотоны света. Под воздействием энергии фотонов происходит возбуждение электронов и их движение к границе элемента, где они попадают в контакт с металлом, обычно медью. Этот проводник отводит ток туда, где он нужен, скажем, к моторчику или контактам аккумулятора. Если кремниевые батареи состоят из неорганических веществ, таких как медный сплав, галлий и кремний, то в составе органических солнечных элементов преобладают атомы углерода, водорода и кислорода.



Биоэнергия



фотосинтетическое преобразование солнечной энергии

  • Масштабы фотосинтетического преобразования солнечной энергии огромны. Общее потребление энергии в мировом масштабе составляет только 10% всей энергии, запасаемой за год благодаря фотосинтезу!

  • Оберегая от вырубки леса - легкие нашей планеты, мы сохраняем и преумножаем результаты фотосинтетического труда миллиардов растений, а с ними - жизнь на Земле.

  • Запасенная через фотосинтез в биомассе солнечная энергия сама может служить потом источником энергии. Обычно это тепловая энергия.

  • Но из биомассы можно производить и электроэнергию, жидкое топливо и водород.



Что такое биоэнергия

  • Энергия, которая получается из различных видов биологической массы (биомассы)

  • Откуда же взялась энергия, заключенная в биомассе? От Солнца.

  • Зеленые листья улавливают солнечное излучение в процессе фотосинтеза с помощью особого зеленого вещества - хлорофилла. В результате фотосинтеза из простых химических веществ - углекислого газа и воды – синтезируются органические вещества и выделяется кислород.



Примеры самых важных источников биомассы

  •  • отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности;  • отходы целлюлозно-бумажной промышленности;  • биологические отходы в сельском хозяйстве;  • сельскохозяйственные технические культуры (рапс);  • органические бытовые и промышленные отходы;  • сточные воды.

  • Распространенными источниками биомассы являются отходы бумажной и деревообрабатывающей промышленности, санитарная вырубка лесов



Сжигание

  • Самый старый способ преобразования биомассы в биоэнергию - сжигание древесины. 70% населения развивающихся стран используют древесину как источник энергии. Средний расход древесины для производства энергии в этих странах составляет примерно 700 кг в год на одного человека.

  • Более половины вырубаемой древесины сжигается для получения тепла. Часто для этого используются старые печи, которые выбрасывают загрязняющие вещества в окружающую среду. Если использовать новые конструкции печей с катализаторами, нейтрализующими вредные вещества, загрязнение окружающей среды можно намного уменьшить



Ферментация навоза

  • Даже навоз может служить источником энергии! Как топливо используют не только навоз, но и продукты его переработки. Перерабатывают навоз чаще совместно с отходами коммунального хозяйства.

  • Дело в том, что оба вида биомассы содержат микроорганизмы, которые в определенных условиях (в частности, при температуре 50 - 60 °С, без доступа воздуха) разлагают органические вещества до биогаза.

  • Этот процесс обязательно происходит с участием особых веществ - ферментов - и поэтому называется ферментацией.

  • Основной составляющей биогаза является метан, при сгорании которого выделяется тепло. Установки для ферментации навоза очень удобно использовать на фермах, полностью обеспечивая их потребности в энергии.  



Другие способы получения биоэнергии

  • В Бразилии и США выполняются самые крупные в мире программы производства этилового спирта из биомассы. В Бразилии из сахарного тростника, выращенного специально для этих целей, производится столько этилового спирта, что это покрывает около половины потребностей страны в автомобильном топливе.

  • Большинство автомобилей работает на спирто-бензиновой смеси, содержащей 20%спирта, хотя некоторые используют как топливо чистый этиловый спирт. Использование спиртосодержащего топлива в автомобильных двигателях вместо бензина снижает загрязнение атмосферы выхлопными газами.

  • В Европе использование спиртосодержащего топлива очень перспективно, потому что здесь образуются огромные отходы сельскохозяйственного производства и излишки сельскохозяйственной продукции, которые можно использовать для производства такого топлива.

  • Из других источников биоэнергии назовем рисовую шелуху, скорлупу кокосовых орехов, стебли и коробочки хлопка, фруктовые косточки, шелуху кофе, разнообразную солому.



Преимущества биоэнергии

  • • Биоэнергия - возобновляемая энергия.

  • • Биоэнергия не увеличивает концентрацию углекислого газа в атмосфере.

  • • Биоэнергия решает проблему использования отходов.

  • • Технология получения биоэнергии конкурентоспособна.



Недостатки биоэнергии

  • •Для производства биомассы нужны обширные территории

  • •Если вырубка лесов будет производится быстрее, чем естественный прирост, будет нанесен серьезный ущерб окружающей среде. Поэтому необходимо увеличивать высадку лесов и заботиться о них.

  • • Увеличение населения Земли и необходимость увеличения производства продуктов питания означает, что земля становится больше необходима для производства пшеницы, чем для производства биотоплива.

  • • Безответственное использование биотоплива может привести к значительным выбросам окислов азота и сажи, но использование современных технологий исключает этот недостаток.



Получение биотоплива из водорослей

  • Специалисты из Joule Biotechnologies (США) создали новое поколение геномодифицированных водорослей, которые с помощью фотосинтеза создают молекулы, формирующие основу дизельного топлива.

  • Для создания биодизеля водоросли используют углекислый газ и солнечный свет.

  • Система SolarConverter внешне напоминает традиционную солнечную батарею;

  • между панелями заключен светопроницаемый водный раствор, в котором находятся водоросли.

  • Система не требует сельскохозяйственных угодий и огромных посевных площадей.

  • Первый завод по производству биодизельного топлива из водорослей будет запущен в 2011 г.



Бактерии: микробиологический топливный элемент

  • Любовь бактерий к сточным водам – не только путь к их очищению. Побочные продукты этого процесса могут снабжать энергией сами очистные сооружения, а когда-нибудь сгодятся и для того, чтобы заправить ваш автомобиль. Как это работает. Естественно присутствующие в сточных водах бактерии разлагают органические вещества в процессе окисления. При этом образуются свободные электроны. Брюс Логан, профессор экологических технологий в университете штата Пенсильвания, предложил идею топливного элемента, в котором углеродные аноды помещены в бескислородный осадок сточных вод. При этом бактерии растут на анодах, а избыток электронов создает ток при замыкании внешней цепи.





Выводы

  • Возобновляемые энергоисточники – наше будущее



Литература

  • 1. Лукашевич О.Д. Энергосбережение: социально-экологический проект : учебно-методическое пособие / О.Л. Лукашевич, М.В. Колбек. – Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та. – 2009. – 40 с.

  • 2. Основы энергосбережения: учебник / Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков; под ред. Н.И. Данилова. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2010. 564 с.

  • 3. Данилов Н.И., Щелоков Я.М. Экологические проблемы использования топлива. Екатеринбург; Екатеринбург: Уралэнерго-Пресс. 2004 г. - 109 с.

  • 4. Данилов Н.И., Щелоков Я.М. Энергосбережение для начинающих. Екатеринбург: Уралэнерго-Пресс. 2004 г. - 80 с.

  • 5. Данилов Н.И., Щелоков Я.М. Энергосбережение для всех. Екатеринбург: Энерго-Пресс. 2003 г. - 132 с.

  • 6. Данилов Н.И., Щелоков Я.М., Лисиенко В.Г. Развитие энергоэффективных технологий и техники (введение в хрестоматию энергосбережения для юношества) - Екатеринбург: Уралэнерго-Пресс. 2004 г. - 144 с.

  • 7. Энергосбережение. ШПИРЭ. Школьная программа использования ресурсов и энергии: учебное пособие для средней школы: Санкт- Петербург. 2004. URL:  http://esco-ecosys.narod.ru/2007_8/art179-end.htm.

  • 8. Основы энергосбережения: Учеб. пособие / М.В. Самойлов, В.В. Паневчик, А.Н. Ковалев.2-е изд., стереотип. – Мн.: БГЭУ, 2002. – 198 с.



Похожие:

Лекция 1 Возобновляемые источники энергии модуль 3 модуль 3 эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов iconЛекция 2 Энергетические законы: сохранения энергии и качества энергии модуль 2 модуль 2
Представлена необходимость и актуальность знания физических основ энергосберегающих технологий
Лекция 1 Возобновляемые источники энергии модуль 3 модуль 3 эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов iconЛекция 5 Невозобновляемые источники энергии: уголь, нефть, природный газ модуль 2

Лекция 1 Возобновляемые источники энергии модуль 3 модуль 3 эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов iconИсполнительный комитет Электроэнергетического Совета СНГ круглый стол «Возобновляемая энергетика и эффективное использование энергетических ресурсов – потенциал
Совета СНГ круглый стол «Возобновляемая энергетика и эффективное использование энергетических ресурсов потенциал и перспективы инновационного...
Лекция 1 Возобновляемые источники энергии модуль 3 модуль 3 эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов iconЛекция 1 Введение. Основные понятия энергосбережения модуль 2
Модуль физические основы энергосбережения и возобновляемых форм энергии представлена необходимость и актуальность знания физических...
Лекция 1 Возобновляемые источники энергии модуль 3 модуль 3 эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов iconЛекция 4 Социально-демографические аспекты энергосбережения Модуль 1
Модуль мировоззренческие основы и методическое обеспечение преподавания энергосбережения в общеобразовательных учреждениях
Лекция 1 Возобновляемые источники энергии модуль 3 модуль 3 эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов iconЛекция 6 Мировоззренческие проблемы энергоэффективности и энергосбережения Модуль 1
Модуль мировоззренческие основы и методическое обеспечение преподавания энергосбережения в общеобразовательных учреждениях
Лекция 1 Возобновляемые источники энергии модуль 3 модуль 3 эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов iconТел.: +7(905) 375-18-23 e-mail: energolesprom@gmail com Актуальность
Постепенное истощение мировых запасов углеводородов вынуждает искать новые возобновляемые источники энергии
Лекция 1 Возобновляемые источники энергии модуль 3 модуль 3 эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов iconТема Модуль: общие сведения. Преобразование выражений, содержащих модуль (1 ч)
Все занятия направлены на развитие интереса школьников к предмету, на расширение представлений об изучаемом материале, на решение...
Лекция 1 Возобновляемые источники энергии модуль 3 модуль 3 эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов iconОхрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Лекция 1 Возобновляемые источники энергии модуль 3 модуль 3 эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов iconМодуль силы Лоренца. Модуль силы Лоренца
...
Разместите кнопку на своём сайте:
hnu.docdat.com


База данных защищена авторским правом ©hnu.docdat.com 2012
обратиться к администрации
hnu.docdat.com
Главная страница