Возобновляемые источники энергии, их описание и параметры

5.1 Разновидности геотермальных электростанций и особенности их применения в децентрализованных системах электроснабжения

Технология преобразования геотермальной энергии в электроэнергию зависит в основном от параметров теплоносителя. Высокопотенциальные геотермальные воды, обеспечивающие поступление в гео-термальную электростанцию (ГеоЭС) пара высокого давления, позволяют направлять такой теплоноситель непосредственно на лопатки турбин. В этом случае генераторная часть ГеоТЭС принципиально не отличается от традиционной тепловой электростанции, использующей углеводородное топливо.

Механические примеси и газы, содержащиеся в геотермальной воде или паре, очищаются с помощью сепараторов и фильтров. При значительном количестве примесей, которые часто бывают агрессивными, применяется двухконтурная система с теплообменником. Вторичный контур содержит воду, прошедшую химводоочистку и деарирование. Примером подобной ГеоЭС может служить Мутновская геотермальная электростанция, расположенная в 140 км от г. Петропавловск-Камчатский у подножья действующего вулкана Мутновский. До начала строительства Мутновской ГеоЭС, там же, ранее была введена в эксплуатацию Верхнее-Мутновская станция мощностью 12 МВт. Кроме того, в 1967 г. на юге Камчатской области была построена Паужетская ГеоЭС мощностью 11 МВт, которая продолжает работать и в настоящее время.

Первый блок Мутновской ГеоЭС мощностью 25 МВт введен в эксплуатацию в 2001 году. Через год, с пуском второго энергоблока, мощность станции возросла до 50 МВт. Вторая очередь Мутновской ГеоЭС вводится в эксплуатацию в 2007-2009 годах и увеличивает мощность станции на 100 МВт. Третья очередь мощностью более 100 МВт планируется на 2012 год. Мутновская ГеоЭС на протяжении ряда лет демонстрирует устойчивую работу и производит дешевую электроэнергию, себестоимость которой составляет около 1,5 цента/кВт?час. В целом, Мутновская ГеоЭС во многом превосходит по своим техническим характеристикам зарубежные аналоги:

- экологическая чистота, которая достигается исключением прямого контакта геотермального теплоносителя с окружающей средой с последующей закачкой его обратно в земные пласты;

- проблема защиты оборудования станции от коррозии и солеотложений в значительной степени решена с помощью применения специальной технологии присадок пленкообразующих аминов;

- блочно-модульный принцип поставки оборудования, что позволило существенно сократить сроки строительства станции.

Уже сегодня геотермальная энергетика обеспечивает более 25 % потребности в электроэнергии Камчатки, что позволяет ослабить зависимость полуострова от поставок дорогостоящего топлива. Следует отметить, что ГеоЭС с высокопотенциальным теплоносителем могут сооружаться только вблизи соответствующих месторождений геотермальных вод. Таких месторождений не много, соответственно и электростанции рассмотренного типа - объекты достаточно уникальные.

Гораздо большей доступностью и распространенностью обладают геотермальные воды с более низкими внутрипластовыми температурами. Как уже отмечалось выше, громадными запасами геотермальных вод с температурами до 100о С обладает Западная Сибирь.

Технологии получения электроэнергии из низкопотенциальной тепловой энергии геотермальных вод основаны на двух принципах энергопреобразования: использования веществ с низкими температурами кипения и гидропаровых турбин типа Сегнерова колеса. Идея производства электроэнергии в турбогенераторах с помощью веществ с низкими температурами кипения принадлежит советским ученым, которые в 1965-1967 гг. создали первую в мире геотермальную бинарную электростанцию на Камчатке - Паратунскую ГеоЭС. Фреон, превращенный в пар теплом горячей воды, направлялся в турбогенератор, вырабатывающий электрическую энергию. Сегодня эта технология активно используется. Построено около тысячи энергоблоков мощностью от нескольких кВт до 130 МВт в десятках стран мира. Гидропаровые турбинные установки (ГПТ) используют прямую подачу горячей воды в сопла турбины без предварительного разделения ее на пар и воду в сепараторах. Гидропаровая турбина работает на потоке, вскипающем в процессе адиабатического расширения. Основная работа в процессе преобразования тепловой энергии геотермальных вод в кинетическую энергию рабочего потока и механическую турбины осуществляется жидкой фазой, что принципиально отличает гидропаровую турбину от паровой. В ГПТ используются сопла Лаваля с парогенерирующими решетками, создающими мелкодисперсный паро-водяной поток на лопатках турбины.

Подобные энергоустановки обладают коэффициентом полезного действия до 25…30 % при частотах вращения выходного вала до нескольких тысяч оборотов в минуту. В Санкт-Петербургском техническом университете предложена простая и универсальная модель реактивной турбины в виде Сегнерова колеса. В напорной части турбины происходит увеличение давления горячей воды, а в сопле Лаваля -ускорение горячей воды в сужающейся части сопла и расширение пароводяной смеси в расширяющейся части сопла. Таким образом, в Сегнеровом колесе происходитускорение потока горячей воды, её испарение и расширение пароводяной смеси без изменения направления движения потока. Подобные турбины имеют ряд принципиальных преимуществ [7,8]:

- минимальное число подвижных деталей, что обеспечивает простоту технического обслуживания;

- высокая эффективность осесимметричных сопел как источника реактивного усилия на колесе;

- отсутствие рабочих лопаток, что снижает проблемы обтекания и эрозии при прохождении пароводяной смеси;

- принципиально новые возможности регулирования мощности турбины.

Ориентировочная стоимость оборудования для гидропаровых турбин мощностью 100…150 кВт составляет 600…750 $/кВт.

Одним из перспективных населённых пунктов Томской области является п. Трубачево, Бакчарского района. В непосредственной близости от посёлка имеется законсервированная скважина, содержащая геотермальную воду с параметрами:

- глубина залегания геотермальных вод 2500 м;

- внутрипластовая температура 105оС;

- статическое давление + 2,5 кГ/см2;

- минерализация 5…10 г/л;

- концентрация взвешенных частиц > 30 мГ/л.

Предварительные расчета показали, что опытный образец ГеоЭС, основанный на использовании гидропаровой турбины типа Сегнерова колеса, мощностью 30 кВт будет потреблять порядка 20 м3/час воды температурой 100оС.

Стоимость производимой электроэнергии ожидается на уровне стоимости энергии от дизельных электростанций.

6. ЭНЕРГИЯ БИОМАССЫ

К понятию биомассы относят различные сырьевые энергоресурсы растительного происхождения: древесину лесов, торф, отходы сельскохозяйственного производства и т. д. В условиях России децентрализованные электроэнергетические зоны, как правило, обладают значительными ресурсами леса и торфа, многократно превышающими другие виды биомассы. Поэтому, в первую очередь, необходимо оценить энергетические возможности этих видов природных энергоисточников. При определении энергетического потенциала биомассы необходимо рассматривать следующие факторы:

1. Объем биоресурса, его распределение по территории децентрализованной энергетической зоны.

2. Теплотворные способности различных видов, фракций и пород сухой биомассы.

3. Абсолютную и относительную влажность исходного сырья.

Ресурс биомассы древесины определяется по данным системы учета лесного фонда. Соответственно, запасы торфа - по разведанным и учтенным месторождениям этого сырья в регионе. Объем возможного количества ежегодно получаемых дров не ограничивается рубками главного пользования. В процессе ухода за лесом, санитарных и прочих рубок возможно получение 2 млн. м3 дровяной древесины с теплотворной способностью 26 ?1015 Дж. Таким образом, речь идет о значительном энергетическом источнике, источнике неисчерпаемом, экологически чистом и в этом плане несравнимом ни с нефтью, ни с газом.

Торф является одним из широко распространенных твердых горючих ископаемых. Россия обладает наибольшими запасами торфа, прогнозная величина которых превышает 180 ?109 тонн. Торф в качестве топлива используется в следующих видах: фрезерный торф (торфяная крошка), кусковой торф (мелкокусковой, гранулированный), брикеты и полубрикеты.

Томская область занимает второе место по запасам торфа после Тюменской области. На ее территории выявлено и учтено на 1994 год 1340 торфяных месторождений практически во всех районах. Таким образом, такие виды биотоплива как древесина и торф широко распространены в России и рассматриваются во многих случаях как первоочередные энергоресурсы, занимающие традиционную энергетическую базу децентрализованных зон. Главными достоинствами этих энергоресурсов являются независимость их потенциала от времени года, отработанные технологии энергопреобразования, низкая себестоимость производимой электроэнергии.

6.1 Основные способы преобразования энергии биотоплива в электроэнергию

Одним из наиболее распространенных и универсальных жизнеобеспечивающих ресурсов человечества является биомасса. Биомасса образуется в процессе фотосинтеза - химической реакции, протекающей в растениях под воздействием солнечного излучения. В результате образуются органические вещества, которые используются в качестве пищи, для получения строительных материалов, тканей и многих других вещей. Среди всех многочисленных областей применения биомассы, необходимо отметить ее энергетическую ценность. Из органического топлива можно легко получить тепловую и электрическую энергию. Потенциал этого энергоресурса огромен: ежегодно на Земле образуется около 120 млрд. т сухого органического вещества, что эквивалентно 40 млрд. т нефти. Сегодняшний мировой уровень потребления меньше названной величины в 10 раз [4].

С точки зрения химического состава и процесса образования традиционные виды топлива - уголь, нефть, газ также можно отнести к биомассе, но процесс ее образования исчисляется миллионами лет. Поэтому ископаемое органическое вещество нельзя отнести к возобновляемым источникам энергии. Время образования биомассы растительного происхождения, в зависимости от ее вида, может меняться от нескольких месяцев до нескольких десятилетий.

Большой энергетический потенциал и возобновляемый характер стимулируют развитие технологий получения энергии из биомассы. Сегодня использование биомассы в энергетических целях является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей возобновляемой энергетики. В странах ЕС доля энергии, получаемой из биомассы, достигает 55 % от всей энергии, вырабатываемой с использованием возобновляемых энергоресурсов [4]. Наиболее эффективно энергия биомассы используется в Португалии, Испании, Франции, Германии, Дании, Италии. Такие страны как Швеция и Австрия обеспечивают до 15 % потребности в первичных энергоносителях за счет биомассы. В США сегодня общая установленная мощность электростанций, использующих биомассу, составляет более 9000 МВт, что эквивалентно суммарной мощности атомных электростанций. Для многих развивающихся стран Азии и Африки биомасса сегодня является основным источником энергии. В среднем, в этих странах биомасса обеспечивает 38 % энергетических потребностей, а в некоторых, например, Непале и Кении - более 90 %.

В зависимости от разновидностей биомассы возможны различные технологии ее энергетического использования. Выделяют следующие группы источников биомассы:

- древесина, древесные отходы, торф, листья и т. п.;

- отходы жизнедеятельности людей, включая производственную деятельность;

- отходы сельскохозяйственного производства;

- специально выращиваемые высокоурожайные агрокультуры.

Для использования в энергетических целях сухой биомассы наиболее эффективны термохимические технологии (прямое сжигание, газификация, пиролиз и др.). Для влажной биомассы применяются биохимические технологии переработки с получением биогаза (анаэробное разложение органического сырья) или жидких топлив (процессы сбраживания). Следует отметить, что энергетическая плотность биомассы значительно меньше, чем у угля и нефти, поэтому ее транспортировка на значительные расстояния для получения энергии экономически не выгодна. Большинство видов биомассы не пригодно для длительного хранения из-за быстрого разложения. Соответственно технологии энергетического преобразования биомассы подразделяются на технологии непосредственного получения энергии из биомассы и технологии ее переработки с целью последующего использования.

Древнейшей технологией получения энергии является прямое сжигание древесины. Тепло, получаемое при сжигании биомассы, может использоваться для отопления и горячего водоснабжения, для производства пара и электроэнергии. Использование открытого пламени характеризуется низкой эффективностью энергопреобразования. Значительно эффективнее сжигать биомассу в специальных котлах. Хорошие котлы характеризуются коэффициентом полезного действия 80…90 %.

В последние годы для утилизации древесных отходов разработаны специальные топочные устройства, обеспечивающие высокие энергетические и экологические характеристики котлов. В частности, широко применяются топки низкотемпературного кипящего слоя, позволяющие сжигать биомассу влажностью 60 и более процентов. Для сжигания измельченных древесных и растительных отходов эффективны вихревые топки.

Наиболее перспективным направлением развития технологии сжигания биомассы является применение котлов с автоматической загрузкой топлива. Такие котлы характеризуются значительно меньшими эксплуатационными расходами и более высокой энергоэффективностью.

Для автоматических котлов необходимо специальное дополнительное оборудование для подготовки топлива: древесной щепы, гранул или брикетов с определенной степенью влажности. В процессе переработки первичной биомассы топливо становится более энергоемким и менее объемным.

Насыпная масса опилок составляет 150…200 кГ/м3, а насыпная масса брикетов из них влажностью 15 % - 460 кГ/м3. Одной из самых перспективных технологий переработки древесных отходов сегодня является изготовление топливных гранул - пеллет. Пеллеты - это нормированное цилиндрическое прессованное изделие из высушенной измельченной древесины. За счет высокого давления при прессовании гранулы не содержат химических закрепителей. Такой энергоноситель весьма эффективен и отвечает всем экологическим требованиям. Очевидные достоинства топливных гранул делают этот вид топлива одним из самых востребованных в мире. Тонна пеллет продается в Европе по цене от 80 Евро и выше. Наибольшее распространение топливные гранулы получили в Дании, Швеции, Австрии, Германии, Японии, Норвегии и Финляндии. Ежегодный рост производства гранул в Европе составляет около 30 %. Дания уже обеспечивает половину всей вырабатываемой в стране энергии за счет биологического топлива. Интерес к данному виду топлива начал расти и в России. По материалам журнала «Биоэнергетика» сегодня в стране насчитывается около 30 производителей топливных гранул и 15 производителей топливных брикетов.

Автоматизированные котлы, производящие пар, позволяют строить достаточно дешевые пароэлектростанции. Известны различные конструкции паровых машин пригодных для привода электрогенераторов. С точки зрения дешевизны энергетического оборудования интересны предложения ряда фирм по конверсии обычных двигателей внутреннего сгорания (например, автомобильных) в паровую машину.

Более совершенной, хотя и известной с древнейших времен, технологией энергетического использования биомассы является пиролиз. Пиролиз представляет собой процесс термохимической обработки биомассы без доступа кислорода при относительно низких температурах - от 300 до 800о С. В результате удаления летучей фракции получается древесный уголь, который имеет энергетическую плотность в два раза большую, чем исходный материал при более высокой температуре сгорания. Древесный уголь используется в качестве топлива, а также для технологических нужд в металлургической, электроугольной, фармакологической промышленности. Жидкие и газообразные продукты пиролиза являются, в свою очередь, ценными энергоносителями. Метан, являющийся основной газообразной составляющей процесса пиролиза, может использоваться для производства электроэнергии с помощью газодизельных или газотурбинных электростанций. Выход газообразного топлива может достигать 70% массы сухого сырья при высокотемпературном быстром пиролизе. Жидкие продукты пиролиза также могут использоваться как жидкое топливо с теплотой сгорания 20…25 МДж/кГ. Выход пиротоплива может достигать 80 % массы сухого сырья при быстром низкотемпературном пиролизе. Пиротопливо может использоваться в качестве заменителя котельного топлива. Имеется опыт его использования в газовых турбинах и дизельных двигателях.

В качестве примера практического использования технологии пиролиза для получения биодизельного топлива можно привести разработку Всероссийского научно-исследовательского института электрификации сельского хозяйства.

Установка включает в свой состав накопитель 1, транспортирующее 2 и дозирующее 3 устройства, блок пиролиза 4, фильтр 5, разделяющий газообразную и твердую фазы, конденсаторы 6 и 7 и емкость для хранения жидкого биотоплива. Установка может работать за счет сжигания продуктов переработки сырья. Затраты энергии составляют 5-12 % от энергии производимого топлива. При переработке древесных опилок из 2 тонн сырья в сутки получается 1…1,2 тонны жидкого и газообразного топлива.

Большее распространение получила технология газификации биомассы, основанная на сжигании древесины в условиях отсутствия или недостатка кислорода. Под воздействием тепла разрываются химические связи в молекулах сложных углеводородов, содержащихся в древесине, в результате чего образуются метан, метиловый газ, водород, углекислый и угарный газы, древесный спирт, углерод, вода и многие малые добавки. Количество метана может доходить до 25 %. Метан имеет высокую теплотворную способность и может использоваться вместо природного газа. Метиловый газ может сжигаться, непосредственно, или после превращения, в метанол, который представляет собой высококачественное синтетическое жидкое топливо, пригодное для использования в двигателях внутреннего сгорания. Богатый практический опыт использования технологии газификации древесины для производства топлива получен во время мировой войны, когда около миллиона автомобилей приводились в движение с помощью газификаторов на биомассе.

Электростанции с установками газификации биомассы имеют КПД в 2 раза выше, чем паровые электростанции, что также способствует их широкому практическому применению. Благодаря технологии газификации, после которой древесина полностью превращается в газ и золу, используемую как улучшитель почвы, а также тому, что установки для сушки щепы используют тепло выхлопных газов генерирующего модуля, являясь фильтром для очистки выхлопных газов, газогенераторные электростанции обладают хорошими экологическими характеристиками. Биотопливо не приводит к возрастанию СО2 и SO2 в атмосфере, увеличению парникового эффекта и глобальному изменению климата.

К другим преимуществам газификации относится высокий энергетический КПД, достигающий 95 % и широкие возможности выбора оборудования для дальнейшего энергопреобразования получаемого газа и тепла: газопоршневые и газотурбинные электростанции, паровые или водяные котлы и др.

Газогенераторные электростанции на древесных отходах биомассы единичной мощностью от 10 до 600 кВт электрической энергии используют технологию газификации измельченных отходов с влажностью менее 20 %. Модули газификации построены на основе газогенераторов с нисходящим потоком генераторного газа. Газ после подготовки имеет калорийность 1000…1100 Ккал/м3. Для выработки электроэнергии полученный газ используется в качестве топлива в одном или нескольких модулях генерации на базе газодизельных двигателей, работающих на смеси генераторного газа (70…85 %) и обычного дизельного топлива (15…30 %), или на базе газовых двигателей, работающих на 100%-ом генераторном газе.

Модули газификации комплектуются газогенераторами, работающими на древесных отходах, измельченных в энергетическую щепу длиной от 10 до 150 мм и толщиной от 10 до 100 мм, к которой допускается добавление до 10…15 % опилок. При использовании опилок потребление топлива увеличивается на 20 % по сравнению с твердымидревесными отходами. Топливо подается в газогенератор с помощью автоматического скипового подъемника.

Для получения топлива с нужными характеристиками электростанция комплектуется модулем подготовки топлива, главными элементами которого являются одна или несколько рубильных машин для превращения древесных отходов в энергетическую щепу и одна или несколько сушилок для щепы, производительность которых соответствует.

Если отходы и без подготовки имеют допустимые размеры и влажность, то ненужные компоненты модуля подготовки топлива исключаются. Станции с генерирующими модулями на основе газодизельных двигателей требуют меньших капитальных затрат, чем станции с газовыми двигателями. Газодизельные двигатели позволяют эксплуатировать станции в режиме 100 % дизельного топлива, когда по каким-то причинам отсутствуют древесные отходы или же газогенератор остановлен для проведения профилактических работ. С другой стороны, станции с генерирующими модулями на основе газовых двигателей требуют минимальных затрат на стадии эксплуатации и позволяют генерировать электроэнергию по цене, которая остается неизменной в течение всего срока эксплуатации, так как она не зависит от колебаний стоимости дизельного топлива.

Для использования в энергетических целях влажной биомассы животноводческих отходов используется технология анатробного сбраживания. Как и в случае пиролиза, процесс происходит при отсутствии воздуха, однако разложение сырья происходит под воздействием бактерий, а не высоких температур.

Получаемый в процессе брожения биогаз содержит 60…70 % метана, 30…40 % двуокиси углерода, небольшое количество сероводорода, примеси водорода, аммиака и окислов азота. Процесс сбраживания может занимать от 10 дней до нескольких недель. В процессе сбраживания выделятся тепло, однако в условиях холодного климата необходим дополнительный подогрев для поддержания оптимальной температуры около 35о С. Источником тепла может быть производимый биогаз. Остаток, образующийся в процессе получения биогаза, может использоваться в качестве удобрения в сельскомхозяйстве.

Довольно распространенной технологией сегодня становится производство биотоплива из специально выращиваемых сельскохозяйственных культур: рапс, соя, подсолнечник и др. Наиболее распространены два вида топлива: биоэтанол и биодизель.

Биоэтанол производится по технологии получения обычного пищевого спирта. Этанол является спиртовым топливом, которое может использоваться в двигателях внутреннего сгорания либо в чистом виде, либо в качестве добавки к бензину. В качестве сырья могут использоваться многие доступные растительные культуры: картофель, свекла, кукуруза и др.

Мировым лидером по производству этанола является Бразилия, в которой более 600 заводов производят 16,5 миллиардов литров этанола в год. По данным Международного энергетического агентства, за четверть века производство этанола в мире выросло в 8 раз, причем динамика роста соответствует росту цен на нефть.

Биодизель - это эфиры растительных масел или животных жиров, получаемых в результате химической реакции масла или жира с метиловым или этиловым спиртом. Технология получения биодизеля довольно проста и доступна в условиях любого предприятия или фермерского хозяйства. Основным сырьем для его производства в Европе является рапс, в США и Южной Америке - соя. Любое растительное масло может служить исходным сырьем для получения биотоплива, которое получается при замещении в масле глицерина на спирт. Из одной тонны растительного масла и 111 кг спирта (в присутствии 12 кг катализатора) получается 970 кг (1100 л) биодизеля и 153 кг первичного глицерина.

Биодизельное топливо получило распространение во многих странах Европы и Америки. Объемы производства биодизеля в Европе достигли 6 млн. тонн в 2006 году, что на 44 % больше чем в 2005 году.

7. СРАВНЕНИЕ С ЗАРУБЕЖНЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ

Вклад нетрадиционных возобновляемых источников энергии в мировой энергетический баланс в перспективе оценивается от 1…2 % до 10 %, хотя уже сегодня есть страны, где доля этих источников превышает половину национального энергетического баланса. Доля возобновляемых источников энергии в топливо-энергетическом комплексе разных стран мира постоянно возрастает. Это касается как развитых стран (США, Германия, Япония, Франция, Италия и др.), так и, особенно, развивающихся. Например, в 2000 г. доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии составила: Норвегия -99,7 %, Исландия - 99,9 %, Новая Зеландия - 72 %, Австрия - 72,3 %, Канада - 60,5 %, Швеция - 57,1 %, Швейцария - 57,2 %, Финляндия -33,3 %, Португалия - 30,3 %. Последнее десятилетие прошлого века для мира в целом характеризовалось неуклонным ростом доли возобновляемых источников энергии в общем энергобалансе большинства стран мира. Например, Великобритания - с 2,1 % до 2,7 %; Германия - с 3,7 % до 6,3 %; Франция - с 13,3 % до 14,6 %; Италия - с 16,4 % до 18,9 % и т. д.. В таблице 1 приведено сравнение применения ресурсов ВИЭ Росси с мировыми показателями.

В предвидении серьезных экологических последствий во многих развитых странах разработана экономическая стратегия, распространяющаяся не только на энергетику, но и на другие отрасли производства и потребления ресурсов, которые могут нанести ущерб окружающей среде. Эта стратегия предусматривает ведущую роль государства в решении экологических проблем. Примером стимулирования развития энергетики на возобновляемых источниках является германский «Закон о приоритетности использования возобновляемых источников энергии». Резкое увеличение масштабов освоения ресурсов возобновляемых источников энергии в конце 20-го века было обеспечено в разных странах мира, особенно на начальных этапах их освоения, с помощью Государственных программ поддержки этой отрасли энергетики (Германия, Япония, США, Индия и т. д.)

Ветроэнергетика является наиболее развитой сферой практического использования природных возобновляемых энергоресурсов. Суммарная установленная мощность крупных ветроэнергетических установок (ВЭУ) в мире оценивается сегодня в 44000 МВт [1]. Единичная мощность наиболее крупных ветряных установок превышает 1 МВт. Во многих странах появилась даже новая отрасль - ветроэнергетическое машиностроение. Мировыми лидерами в ветроэнергетике являются США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия и т. д. В частности, Германия планирует к 2030 году производить при помощи ветра до 30 % всей электроэнергии страны. Достаточно широкое распространение ветроэнергетических установок объясняется их относительно невысокими удельными капиталовложениями по сравнению с другими возобновляемыми энергоисточниками.

Опыт разработки и эксплуатации микроГЭС доказал, что наиболее перспективным вариантом построения станций является бесплотинная конструкция с автобалластной системой стабилизации напряжения. Именно по этому принципу выполнено большинство автономных систем электроснабжения, которые успешно эксплуатируются во многих странах мира: США, Японии, Китае, Дании, Швеции и т. д. Также, следует отметить, что микроГЭС автобалластного типа могут выполняться в различных модификациях.

В течение последних двадцати лет были построены экспериментальные станции во многих странах: США, Японии, Испании, Италии, Франции и др. Проводятся исследования процессов энергопреобразования во всех элементах СЭС, в том числе и перспективных типов тепловых машин, таких как двигатели Стерлинга, Брайтона.

Для получения приемлемых технико-экономических характеристик такой СЭС «солнечная труба» должна быть очень больших размеров. Так, опытный образец станции с номинальной мощностью 50 кВт, построенный и успешно проработавший 7 лет в Испании, имел диаметр крыши-коллектора 240 м и высоту трубы 197 м.

Большой энергетический потенциал и возобновляемый характер стимулируют развитие технологий получения энергии из биомассы. Сегодня использование биомассы в энергетических целях является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей возобновляемой энергетики. В странах ЕС доля энергии, получаемой из биомассы, достигает 55 % от всей энергии, вырабатываемой с использованием возобновляемых энергоресурсов [4]. Наиболее эффективно энергия биомассы используется в Португалии, Испании, Франции, Германии, Дании, Италии. Такие страны как Швеция и Австрия обеспечивают до 15 % потребности в первичных энергоносителях за счет биомассы. В США сегодня общая установленная мощность электростанций, использующих биомассу, составляет более 9000 МВт, что эквивалентно суммарной мощности атомных электростанций. Для многих развивающихся стран Азии и Африки биомасса сегодня является основным источником энергии. В среднем, в этих странах биомасса обеспечивает 38 % энергетических потребностей, а в некоторых, например, Непале и Кении - более 90 %. Биодизельное топливо получило распространение во многих странах Европы и Америки. Объемы производства биодизеля в Европе достигли 6 млн. тонн в 2006 году, что на 44 % больше чем в 2005 году.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современный период развития энергетики характеризуется противоречивыми тенденциями, которые не позволяют просто наращивать ее мощности в соответствии с экономическим и социальным развитием общества. Экологические проблемы и ограниченность запасов углеводородного топлива вынуждают искать новые виды энергоресурсов и, соответственно, новые технологии энергообеспечения потребителей.

Особенно остры проблемы энергообеспечения децентрализованных зон, где стоимость электроэнергии многократно превышает действующие тарифы централизованного электроснабжения. Реальной возможностью улучшения технико-экономических показателей локальных систем электроснабжения является использование местных, в том числе возобновляемых, энергоресурсов.

Важнейшими преимуществами возобновляемой энергетики являются: неисчерпаемость энергоресурсов, экологическая чистота, отсутствие топливной составляющей в стоимости производимой энергии, как правило, большая надежность, срок службы и меньшие расходы на эксплуатацию энергетического оборудования.

Однако такие проблемы использования энергии природных возобновляемых источников как изменчивость в пространстве и во времени и низкая энергетическая плотность усложняют и удорожают технологию их практического применения для энергообеспечения потребителей.

В этой связи, на сегодняшний день особое значение приобретают вопросы изучения и систематизации энергетического потенциала территории, совершенствование методик выбора энергетического оборудования и способов оптимизации рабочих режимов и состава систем электроснабжения с электростанциями, использующими природные возобновляемые энергоресурсы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Безруких П.П., Стребков Д.С. Возобновляемая энергетика: стратегия, ресурсы, технологии. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2005. -с.5-70.

2. Энергетическое оборудование для использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии: Справочник-каталог. Виссарионов В.И., Белкина С.В., Дерюгина Г.В., Кузнецова В.А., Малинин Н.К. - М.: АО «Новые и возобновляемые источники энергии», 2004. - 448 с.

3. Церини Д.Дж., Хейс Л.Г. Выработка электроэнергии с помощью турбины с ротационным сепаратором, работающей на геотермальном рассоле. Бифазные энергетические установки. США. Штат Калифорния. - Контракт RP1196. - с. 53-56.

4. Лабейш В.Г. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Учеб. пособие. - СПБ.: СЗТУ, 2003. - 38 с.

Размещено на Allbest.ur