Возобновляемые источники энергии

     Федеральное агентство по образованию

     __________________ 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ЛГТУ) 
 

     Кафедра электропривода 
 
 

РЕФЕРАТ 

по дисциплине:”Энергосберегательные технологии.” 

на  тему:”Возобновляемые  источники энергии”. 
 
 
 
 
 

Выполнила                                               ______________     Верзилина О.Н.

Студентка                                                                                 группа ОЗЭП-04-1 

Проверил

Преподаватель                                         ______________       Языкова  Л.Н. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Липецк 2009

    Оглавление

    Стр. 

Введение………………………………………………………………………..3

1.Солнечная энергия…………………………………………………………...4

1.1.Распространение  солнечной энергии на Земле…………………………..5

1.2.Способы получения  электричества и тепла из солнечного  излучения…6

1.3.Освещение зданий  с помощью световых колодцев  ……………………..9

1.4.Солнечные коллекторы-концентраторы………………………………….11

1.5.Достоинства солнечной  энергетики………………………………………13

1.6.Недостатки солнечной  энергетики………………………………………..13

2.Ветровая энергия……………………………………………………………..14

2.1.Распространение ветроэнергетики………………………………………..14

2.2.Получение энергии  с помощью ветрогенераторов………………………15

2.3.Типы ветродвигателей……………………………………………………..16

2.4. Проблемы эксплуатации промышленных ветрогенераторов…………..18

3.Энергия Мирового  океана…………………………………………………...19

3.1.Энергия приливов…………………………………………………………..20

3.2.Приливные электростанции………………………………………………..20

3.3.Энергия волн………………………………………………………………..22

4. Геотермальная  энергия………………………………………………………23

   4.1.Виды  геотермальных источников энергии  и способы ее получения…...24

4.2.Геотермальная  энергетика………………………………………………....25

4.3. Достоинства и недостатки…………………………………………………26

5.Водородная энергетика…………………………………………………….....27

5.1.Общие сведения  и физические свойства водорода…………………….....27

5.2.Получение водорода………………………………………………………...27

5.3..Хранение и  транспортировка……………………………………………...29

5.4.Применение  водорода……………………………………………………....30

Заключение……………………………………………………………………...33 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

   Сейчас, как никогда остро встал вопрос, о том, каким будет будущее 

планеты в  энергетическом плане.  Что  ждет человечество - энергетический голод  или энергетическое изобилие?  В  газетах и различных журналах все чаще и чаще встречаются статьи об энергетическом кризисе  Из-за нефти  возникают войны, расцветают и беднеют  государства,  сменяются правительства.  К разряду газетных сенсаций стали  относить сообщения о запуске  новых установок или о новых  изобретениях в области энергетики. Разрабатываются гигантские энергетические программы,  осуществление которых  потребует громадных  усилий  и  огромных  материальных затрат. Если в конце прошлого века  энергия  играла,  в общем, вспомогательную  и незначительную в мировом балансе  роль,  то уже в 1930  году  в  мире  было  произведено  около  300  миллиардов киловатт-часов электроэнергии. Вполне реален прогноз, по которому в 2000 году будет произведено 30 тысяч миллиардов киловатт-часов!  Гигантские цифры,  огромные темпы роста!  И все  равно энергии будет мало -  потребности в ней растут еще  быстрее. Уровень материальной, а  в конечном счете и духовной культуры  людей находится в прямой зависимости  от количества энергии, имеющейся в  их распоряжении. Чтобы добыть руду, выплавить из нее металл, построить  дом, сделать любую вещь, нужно  израсходовать энергию.  А потребности  человека все время растут, да и  людей становится все больше. Так  за чем же остановка?  Ученые и  изобретатели уже давно разработали  многочисленные  способы  производства энергии,  в первую очередь электрической. Давайте тогда строить все больше и больше электростанций,  и энергии будет столько, сколько понадобится! Такое, казалось бы, очевидное решение сложной задачи, оказывается, таит в себе немало подводных камней. Неумолимые законы природы утверждают,  что получить энергию, пригодную для использования, можно только за счет ее пре- образований из других форм. Вечные двигатели, якобы производящие энергию  и ниоткуда ее не берущие, к сожалению, невозможны. А структура мирового энергохозяйства к сегодняшнему дню сложилась  таким  образом,  что четыре из каждых пяти произведенных киловатт получаются в принципе тем же способом,которым пользовался  первобытный человек для согревания, то есть при сжигании топлива, или при использовании запасенной в нем химической

энергии,  преобразовании ее в электрическую  на тепловых электростанциях.

Правда, способы  сжигания топлива стали намного  сложнее и совершеннее.

Возросшие требования к защите окружающей среды  потребовали нового подхода к  энергетике. В разработке  Энергетической  программы  приняли

участие виднейшие  ученые   и специалисты различных  сфер. С помощью новейших математических  моделей электронно-вычислительные машины  рассчитали  несколько сотен вариантов структуры будущего энергетического  баланса  . Были  найдены  принципиальные решения,определившие стратегию развития энергетики  на грядущие десятилетия.  Хотя в  основе энергетики ближайшего будущего по-прежнему останется теплоэнергетика на не возобновляемых ресурсах, структура ее

изменится. Должно сократиться  использование нефти. Существенно  возрастет

производство  электроэнергии  на  атомных электростанциях.  Начнется

использование пока еще не тронутых гигантских запасов  дешевых углей,

например, в Кузнецком, Канс-ко-Ачинском, Экибаcтузском бассейнах. Широко

будет применяться  природный газ ( запасы которого в  стране  намного превосходят запасы в других странах).  Энергетическая программа -основа   техники  и экономики в канун 21 века.  Но ученые заглядывают и вперед,  за пределы сроков, установленных Энергетической программой.  На пороге 21 века, и они трезво отдают себе отсчет в реальностях третьего тысячелетия. К сожалению,  запасы нефти,  газа,  угля отнюдь не бесконечны.Природе, чтобы  создать  эти  запасы,  потребовались   миллионы лет,израсходованы они будут за сотни . Сегодня в мире стали всерьез задумываться над тем,  как не допустить  хищнического разграбления земных богатств. Ведь лишь при этом условии запасов топлива может хватить на века.  К сожалению,многие нефтедобывающие страны живут сегодняшним днем. Они нещадно расходуют подаренные им природой нефтяные запасы.  Сейчас  многие  из этих стран,  особенно в районе Персидского залива,  буквально купаются в деньгах,не задумываясь, что через несколько десятков лет  эти запасы иссякнут.  Что же

произойдет тогда, а это рано или поздно случится, когда месторождения нефти

и  газа  будут  исчерпаны? Вероятность скорого  истощения мировых запасов

топлива , а также  ухудшение экологической ситуации в мире, (переработка

нефти и довольно частые аварии во время ее транспортировки  представляют

реальную угрозу для окружающей среды) заставили  задуматься  о  других

видах   топлива,  способных заменить нефть и газ.  Сейчас в мире все больше

ученых   инженеров  занимаются  поисками  новых,  нетрадиционных источников   которые  могли бы взять на себя хотя бы часть забот  по снабжению   человечества энергией. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии   включают   солнечную, ветровую, геотермальную энергию,   биомассу и   энергию  Мирового океана. 

1.Солнечная  энергия. 

   Солнце  является источником тепла и света  на Земле. Оно излучает в мировое  пространство громадное количество энергии, часть которой перехватывает  земля. Количество тепла, даваемое солнцем, достаточно для того, чтобы расплавить ежегодно слой льда мощностью в 36 м, покрывающий всю земную поверхность при t = 0°. Другие источники энергии ничтожны. Луна и звёзды нам посылают очень мало тепла. Собственная теплота земли оказывает ничтожное действие на температуру земной поверхности и прилегающих слоёв атмосферы. 1 кв. см земной поверхности получает благодаря ей только 54 м кал в год, что составляет около 1/5000 доли тепла, посылаемого солнцем. Нагревание Земли, следовательно, происходит, главным образом, от Солнца.

   Солнечная энергетика — использование солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и в перспективе может стать экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.Сегодня солнечная энергетика широко применяется в случаях, когда малодоступность других источников энергии в совокупности с изобилием солнечного излучения оправдывает её экономически.

   1.1.Распространение  солнечной энергии  на Земле.

   Поток солнечного излучения, проходящий через  площадку в 1 м², расположенную перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от центра Солнца (вне атмосферы Земли), равен 1367 Вт/м² (солнечная постоянная). Из-за поглощения атмосферой Земли, максимальный поток солнечного излучения на уровне моря — 1020 Вт/м². Однако следует учесть, что среднесуточное значение потока солнечного излучения через единичную площадку как минимум в три раза меньше (из-за смены дня и ночи и изменения угла солнца над горизонтом). Зимой в умеренных широтах это значение в два раз меньше. Это количество энергии с единицы площади определяет возможности солнечной энергетики. Перспективы выработки солнечной энергии также уменьшаются из-за глобального затемнения — эффекта, вызванного природным (вулканизм) и техногенным загрязнением атмосферы пылевыми и другими частицами, в результате чего количество излучения Солнца, попадающего на поверхность Земли, уменьшается. Эффект сильно зависит от географического положения, но в общем по Земле составляет порядка 5% за 1960—1990. 

 

Рис.1.Карта  солнечного излучения. 

1.2.Способы  получения электричества  и тепла из солнечного  излучения.

• Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.

Рис.2.Получение  энергии с помощью фотоэлементов.

 

   Рис.3.Прачечная,использующая для работы солнечную энергию(США).

   Преобразование  энергии в фотоэлементах основано на фотовольтаическом эффекте, который  возникает в неоднородных полупроводниковых  структурах при воздействии на них  солнечного излучения.Неоднородность структуры фотоэлементов может  быть получена легированием одного и того же полупроводника различными примесями (создание p-n переходов) или путём соединения различных полупроводников с неодинаковой шириной запрещённой зоны - энергии отрыва электрона из атома (создание гетеропереходов), или же за счёт изменения химического состава полупроводника, приводящего к появлению градиента ширины запрещённой зоны (создание варизонных структур). Возможны также различные комбинации перечисленных способов.Эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик неоднородной полупроводниковой структуры, а также оптических свойств фотоэлементов , среди которых наиболее важную роль играет фотопроводимость. Она обусловлена явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их солнечным светом.

• гелиотермальная энергетика - нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах).

Рис.4.Солнечный  водонагреватель.

 

  Устройство  состоит из короба со змеевиком, бака холодной воды, бака-аккумулятора и  труб. Короб стационарно  устанавливается  под углом 30-50° с ориентацией  на южную сторону. Холодная, более  тяжелая, вода постоянно поступает  в нижнюю  часть короба, там  она нагревается и, вытесненная  холодной водой, поступает в бак-аккумулятор. Она может быть использована  для отопления, для душа либо для  других бытовых нужд.  Дневная  производительность на широте  50°  примерно равна 2 кВт/ч с квадратного  метра. Температура воды в баке-аккумуляторе  достигает 60-70°. КПД установки – 40%.