5. Преимущества и недостатки использования возобновляемых иэ

Возобновляемые ИЭ характеризуются отсутствием естественных накоплений энергии. Природа возобновляемых источников энергии (нетрадиционных НИЭ) определяется процессами на Солнце, в глубинах Земли, гравитационным взаимодействием Солнца, Земли и Луны. Все страны мира работают над практическим применением ВИЭ. Согласно прогнозам МЭК к 2020 году доля ВИЭ составит до 8-10% в общем объеме энергопотребления. Главенствующая роль будет принадлежать биомассе. В Республике Беларусь до 5-8%.

Преимущества при использовании ВИЭ.

1.Установки, работающие на ВИЭ, оказывают гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем традиционные ИЭ. Экологическое воздействие энергоустановок, работающих на ВИЭ, в основном заключается в нарушении естественного ландшафта.

6. Доступность и возможность локального использования.

Особенностью ВИЭ является то, что потоки энергии могут использоваться лишь частично. Кроме того, большинство возобновляемых источников поступает периодически. А периодический характер потоков энергии во времени не всегда согласуется с реальными потребностями. Так, максимальное суточное поступление солнечной энергии приходится в летнее время и с 8 до 16 часов, а тепловая нагрузка для теплоснабжения здания – на зиму и с 20 до 8 часов. Плотности потоков энергии от традиционных ИЭ выше, чем от ВИЭ. В паровых котлах она равна 100 кВт/м² , в ядерных реакторах – от 2 до 5 МВт /м², а для солнечного излучения и ветра со скоростью 10 м/с, она составляет до 130 до 250 Вт/м². Энергетика на ВИЭ должна ориентироваться только существующие ресурсы для данного региона. Масштабному использованию ВИЭ предшествует мониторинг.

При планировании энергетики на ВИЭ необходимо учесть их особенности по сравнению с традиционными ИЭ.

1 Периодичность действия ВИЭ;

2 Низкие плотности потоков энергии и рассеянность их в пространстве;

3 Применение ВИЭ эффективно лишь при комплексном подходе к ним;

4 Экономическая целесообразность использования того или иного ВИЭ определяется в зависимости от природных условий, географических особенностей конкретного региона с одной стороны, а с другой стороны в зависимости от потребностей в энергии для промышленности, с/х, бытовых нужд.

Недостатки при использовании ВИЭ:

1 Большая материалоемкость (металлоемкость) установок, работающих на ВИЭ. Для строительства установок, использующих ВИЭ, необходимо большое количество металла, др. материалов и трудовых ресурсов.

2. Отчуждение больших земельных площадей.

3. Большие трудозатраты при получении электрической энергии., а следовательно и высокая стоимость эл. энергии. Для производства 1 МВт* год эл энергии с помощью солнечной энергетики потребуется затратить от 10 тыс до 40 тыс чел. –часов. В традиционной энергетике на орган. топливе этот показатель составляет 200-500 чел-часов.

2. Гелиоэнергетика. Преобразование солнечной энергии в тепловую и электрическую энергию. Солнечные электростанции (СЭС).

Солнечную энергию люди использовали с древнейших времен. Солнечная радиация – это неисчерпаемый и возобновляемый источник экологически чистой энергии. Поток солнечной энергии, достигающий верхней границы атмосферы Земли за год равен 174000 ТВт. Солнечная энергия достигает Земли в виде направленного и рассеянного лучистых потоков. Суммарный годовой поток радиации на горизонтальную площадку на широте Минска составляет 3714 МДж/м² ,а рассеянный - 1988 МДж/м².

Использование всего лишь 0,0125 % солнечного излучения могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0,5 % - полностью покрыть потребности на перспективу. Существуют разные факторы, ограничивающие мощность солнечной энергетики.

Радиационное излучение характеризуется также числом часов солнечного сияния. Для Беларуси и среднеевропейской части России составляет от 1750 до 1880 ч в год в зависимости от региона. Такая же величина характерна и для Швеции.

Солнечная энергия может быть преобразована в тепловую, механическую, электрическую энергию, использована в химических и биологических процессах. Солнечные установки применяются для отопления и охлаждения жилых и производственных зданий, в технологических процессах, протекающих при низких, средних и высоких температурах. Они используются для получения горячей воды, опреснения морской воды, для сушки материалов и с/х продуктов. Благодаря солнечной энергии осуществляется процесс фотосинтеза и рост растений, происходят различные фотохимические процессы.

Существуют 2 основных способа преобразования солнечной энергии в электрическую: термомеханический и фотоэлектрический.

Термомеханический способ основан на передаче теплоты теплоносителю с генерацией пара и дальнейшим ее преобразованием по традиционной схеме в механическую и электрическую энергию. Солнечная энергия преобразуется в электрическую энергию на солнечных электростанциях (СЭС). В состав СЭС входит оборудование, предназначенное для улавливания солнечной энергии и ее последовательного преобразования в теплоту и электроэнергию. Для эффективной работы СЭС требуется аккумулятор теплоты и система автоматического управления.

Улавливание и преобразование солнечной энергии в теплоту осуществляется с помощью оптической системы отражателей и приемника сконцентрированной солнечной энергии, используемой для получения водяного пара или нагрева газообразного или жидкометаллического теплоносителя. Солнечные концентраторы могут быть параболического или сферического типа.

В настоящее время строятся СЭС 2 типов: СЭС башенного типа и СЭС распределенного (модульного) типа.

В СЭС башенного типа используется центральный приемник и гелиостаты, которые обеспечивают улавливание, концентрацию и отражение солнечной энергии. Система слежения сложна, так как гелиостаты должны вращаться вокруг 2-х осей. Управление системой осуществляется с помощью ЭВМ. Площадь гелиостата (плоского зеркала) – 25,5 м². Количество гелиостатов- 1600шт. Высота башни на которой установлен приемник – 89 м. Мощность СЭС - 5 МВт СЭС башенного типа построена в СССР в Ялте В качестве рабочего тела в тепловом двигателе используется водяной пар с темп. до 550 С, воздух и др. газы – до 1000 С, низкокипящие органические жидкости (в том числе фреоны) до 100 С.

Недостаток СЭС башенного типа – высокая стоимость, материалоемкость и большая занимаемая площадь и периодический характер их работы. Они работают тогда, когда светит Солнце. Более перспективными явл. гибридные СЭС с распределенными теплоприемниками.

В СЭС распределительного (модульного)типа используются модули, каждый из которых включает в себя параболо-цилиндрический концентратор солнечного излучения и приемник, расположенный в фокусе концентратора. Концентратор выполняется в виде желоба. В его фокусе проходит труба с теплоносителем – дефинилом, нагреваемым до 350 С. Нагреваемая рабочая жидкость подается в тепловой двигатель, который соединен вокруг одной оси. Солнечно-газовая ЭС распределенного типа построена в США в Калифорнии. Мощность такой СЭС 12, 5 МВт. При небольшой мощности СЭС модульного типа более экономичны, чем башенные.