П « » РОБЛЕМА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПРОБЛЕМА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И
«ЗЕЛЕНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ»
Бокий Кирилл
Быцай Александр
Кашкевич Владимир
Мицкевич Артем
Самаль Татьяна
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
Бурное развитие промышленности и быстрый рост населения Земли
вызывают увеличение потребности в топливе и рост его добычи. По
прогнозам ученых, запасами угля человечество обеспечено на 100 – 150
лет, ресурсов нефти хватит на 40 – 50 лет. По этим причинам возникает
необходимость поиска новых видов энергии: неисчерпаемых и
экологически чистых.
До последнего времени возобновляемые источники энергии (ВИЭ)
рассматривались лишь как энергоресурсы будущего, когда будут
исчерпаны традиционные источники энергии или когда их добыча станет
чрезвычайно дорогой и трудоемкой. Ситуацию резко изменило осознание
человечеством экологических пределов роста.
В связи с выше изложенным представляется актуальным познакомиться с
историей развития альтернативной энергетики, способами
преобразования возобновляемой энергии в электрическую и тепловую и
перспективами использования альтернативной энергии.
ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ БЫВАЮТ:
Возобновляемые
Не
возобновляемые
Альтернативные
НЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
Основными источниками энергии в настоящее время
являются уголь, природный газ, нефть. Запасенная в
них энергии – это энергии Солнца, преобразованная в
ходе фотосинтеза и выведенная из круговорота
миллионы лет назад. Скорость извлечения этой
энергии из ископаемого топлива и современные
условия на планете не позволяют надеяться на скорое
возобновление и постоянное использование этих
источников энергии человеком. Они получили
название «не возобновляемых источников энергии».
ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
К возобновляемым источникам энергии относят
такие, которые основаны на постоянно
протекающих природных процессах Земли. В
противоположность не возобновляемым их
назвали альтернативными источниками
энергии. Из возобновляемых источников в
настоящее время получают около 5% энергии
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
К альтернативным относят такие источники
энергии, как Солнце, ветер, геотермальные
источники, реки, биомасса (на основе гниения
органического вещества), приливы и отливы.
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ, ЧТО…

Из всей потребляемой в быту энергии:
79% - львиная доля – отопление;
 15% - тепловые процессы: нагрев воды, приготовление
пищи;
 5% - потребляет бытовая техника;
 1% - расходуется на освещение, радио, ТВ


Что такое 1 кВт/ч энергии?







50 часовая работа радио;
110 часов бриться электробритвой;
17 часов горения лампочки (60 ватт);
12 часовой просмотр передач по цветному телевизору;
2 часовая уборка пылесосом;
5 минутный душ;
нагрев на 6 градусов ванны (150 литров воды)
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБЫ
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
Экономия электроэнергии
 Экономия тепла
 Экономия воды
 Экономия газа
 Экономия моторного топлива

ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Освещение
 Электрообогрев и электроплиты
 Холодильные установки и кондиционеры
 Потребление бытовых и прочих устройств
 Снижение потерь в сети

ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Некоторые способы экономии:
Максимальное использование дневного света
 Использование энергосберегающих ламп
 Использование местного освещения
 Оптимальное размещение и подбор оптимальной
мощности электрообогревательных устройств
 Не допускать образования наледи в
холодильниках, накипи в электрочайниках

ЭКОНОМИЯ ТЕПЛА
Проблема экономии тепла в современных домах
становится все более актуальной с каждым днем.
Этому способствует и рост тарифов на
соответствующие услуги ЖКХ, и наметившаяся
тенденция вводов поквартирных счетчиков за
различные услуги коммунальщиков.
Поэтому при строительстве нового дома, а также при
проведении капитального ремонта, следует уделять
особое внимание его эффективности с точки зрения
теплопотери.
Очень много тепла теряется:
 через оконные и дверные проёмы — 40 ... 50 %;
 через перекрытия подвалов и чердаков — 20 %;
 через наружные стены — 30 ... .40 %.
СНИЖЕНИЕ ТЕПЛОПОТЕРЬ
Использование теплосберегающих материалов
при строительстве и модернизации зданий;
 Установка теплосберегающих оконных
конструкций и дверей.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Мероприятия по повышению эффективности систем
теплоснабжения предусматривают следующие
направления оптимизации:
Со стороны источника:
 Повышение эффективности источников теплоты за
счет снижения затрат на собственные нужды;
 Использование современного теплогенерирующего
оборудования, такого как конденсационные котлы и
тепловые насосы;
 Использование узлов учёта тепловой энергии;
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Со стороны тепловых сетей:
 Cнижение тепловых потерь в окружающую среду;
 Оптимизация гидравлических режимов тепловых
сетей;
 Использование современных теплоизоляционных
материалов;
 Использование антивандальных покрытий при
наружной прокладке тепловых сетей;
 Снижение утечек и несанкционированных сливов
теплоносителя из трубопроводов.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Со стороны потребителей:
 Снижение тепловых потерь через наружные
ограждающие конструкции;
 Использование вторичных энергоресурсов;
 Использование систем местного регулирования
отопительных приборов для исключения перетопа;
 Перевод зданий в режим нулевого потребления
теплоты на отопление. При этом поддержание
параметров воздуха в здании должно происходить за
счет внутренних выделений теплоты и высоких
параметров тепловой изоляции;
 Использование узлов учёта тепловой энергии.
ТЕПЛОСБЕРЕЖЕНИЕ В ДОМЕ
ЭКОНОМИЯ ВОДЫ
В структуре ежемесячных коммунальных
платежей, плата за воду занимает третье место.
Следовательно, экономия
воды неотъемлемая часть
комплекса
мероприятий,
направленных
на
сокращение
затрат
на
оплату
коммунальных
услуг.
ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ



В среднем в день один человек использует до
150 литров питьевой воды
Всего 3-4% от общего объема потребляемой
воды используется для приготовления пищи и
питья
Если семья постарается сэкономить, по
меньшей мере, 20% водопроводной воды от
общего используемого ею объема, то за год
может образоваться озеро диаметром в 200
метров и глубиной в 2 метра
ЭКОНОМИЯ ВОДЫ В БЫТУ
•
•
•
•
•
•
Устранять незамедлительно неполадки в
кране.
Приучаться закручивать кран, если нет
необходимости в использовании воды.
Приучить себя не спать в душе))
Качественные аэраторы-распылители,
установленные на смесителях позволяют
расходовать в 2 раза меньше воды.
Использовать унитаз с регулируемым сливом.
При стирке в современных стиральных
машинах вода используется экономнее,
нежели при стирке вручную.
ЭКОНОМИЯ ГАЗА
• подбор оптимальной мощности газового котла
и насоса;
o
установите термоголовки на все батареи (15-20% экономии)
o
установите гидрострелку на обвязке котла с частотно-регулируемым
насосом (20% экономии)
o
подключите комнатный хронометрический термостат (15-35% экономии)
o
произведите теплоизоляцию мостиков холода (15-40% экономии)
• утепление помещений, оптимальный подбор
эффективных радиаторов отопления в
помещениях, где используется обогрев
газовым котлом
ЭКОНОМИЯ ГАЗА
• Готовьте на такой мощности горелки, которая
нужна для выбранного вами блюда, после
закипания огонь следует уменьшить в два раза.
• Старайтесь реже готовить малообъемные блюда
в газовой духовке.
• Для экономии газа при нагреве воды для
купания запаситесь экономичной душевой
насадкой и старайтесь принимать душ, а не
полную ванную.
• переход, по возможности, на максимально
широкое использование иных источников тепла.
ЭКОНОМИЯ МОТОРНОГО ТОПЛИВА
Транспорт — один из основных потребителей энергии и
один из главных источников выбросов двуокиси
углерода. Причина этого — сжигание огромных
объёмов ископаемых видов топлива в двигателях
внутреннего сгорания наземных, воздушных и водных
транспортных средств. Примерно 25% всех выбросов
двуокиси
углерода
вызванных
сжиганием
энергетического топлива, производит транспорт.
Поэтому ввиду ограниченности ископаемых источников
энергии и загрязнения окружающей среды проблема
экономии моторного топлива в настоящее время более
чем актуальна.
СПОСОБЫ ЭКОНОМИИ ТОПЛИВА
Рациональное поведение лиц, управляющих
ТС
 Повышение эффективности транспортных
систем
 Использование инновационных разработок
при создании ТС

РАЦИОНАЛЬНОЕ ПОВЕДЕНИЕ ЛИЦ,
УПРАВЛЯЮЩИХ ТС
Оптимизация транспортных маршрутов
 Отказ от «агрессивной» манеры вождения
 Отказ от ТС с ДВС в пользу других средств
передвижения.
 Уменьшение скорости передвижения

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ

Создание интеллектуальных транспортных
систем (ИТС, Intelligent transportation system) –
интеллектуальная система, использующая инновационные
разработки в моделировании транспортных систем и
регулировании транспортных потоков



Ликвидация «бутылочных горл» в транспортных
системах
Повышение качества дорожного покрытия, путей
Отказ от «лежащих полицейских»
Использование инновационных
разработок при создании ТС
Электромобили
 Совершенствование аэродинамических
характеристик ТС
 Совершенствование систем впрыска топлива
 Использование водорода в качестве топлива
 Рекуперативное торможение
 Уменьшение массы ТС

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
Ветряные
 Геотермальные
 Солнечные
 Гидроэнергетические
 Биотопливные

ВЕТРЯНЫЕ
Ветроэнергетика — отрасль энергетики,
специализирующаяся на преобразовании кинетической
энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую,
механическую, тепловую или в любую другую форму
энергии.
В настоящий момент доля энергии во всем мире,
произведенной с помощью ветрогенераторов, составляет
2,5%.
ПРЕИМУЩЕСТВА
ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ

Экономия топлива. Работа ветрогенератора
мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить
примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.

Безопасность для окружающей среды.
Ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные
выбросы в атмосферу 1800 тонн СО2, 9 тонн SO2, 4
тонн оксидов азота.

Экономика ветроэнергетики. Себестоимость
энергии, производимой ветрогенераторами, на 15%-50%
меньше, чем на топливных электростанциях.
НЕДОСТАТКИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ




Нерегулируемый источник энергии. Выработка
ветроэлектростанции зависит от силы ветра — фактора,
отличающегося большим непостоянством.
Влияние на климат. Ветрогенераторы изымают
часть кинетической энергии движущихся воздушных
масс, что приводит к снижению скорости их движения.
Шум. В непосредственной близости
от ветрогенератора у оси ветроколеса уровень шума
достаточно крупной ветроустановки может превышать
100 дБ.
Обледенение лопастей. При пуске ветроустановки
возможен разлёт льда на значительное расстояние.
ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ
Энергия, вырабатываемая из тепловой энергии
подземных источников
В вулканических районах циркулирующая
вода
перегревается
выше
температуры
кипения на относительно небольших глубинах и
по трещинам поднимается к поверхности, иногда
проявляя себя в виде гейзеров. Достичь этого
тепла можно с помощью скважин. Это тепло
доставляется на поверхность в виде пара или
горячей воды. Такое тепло может использоваться
как непосредственно для обогрева домов и
зданий, так и для производства электроэнергии.
ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ
ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ
Достоинства геотермальной энергетики

Практически неиссякаемость и полная
независимость от условий окружающей среды,
времени суток и года.
ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ
Недостатки геотермальной энергетики
Необходимость возобновляемого цикла
поступления воды в подземный водоносный
горизонт
 В термальных водах содержится большое
количество солей различных токсичных
металлов, что исключает сброс этих вод в
природные водные системы, расположенные
на поверхности.

ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ
Применение
Страна
Мощность, МВт.
2010 г
Доля электроэнергии в
стране
США
3 086
0.3 %
Филиппины
1 904
27 %
Индонезия
1 197
3.7 %
Мексика
953
3%
…
…
…
Исландия
575
30 %
…
…
…
Россия
82
ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ
Применение в Беларуси
В Беларуси также существует опыт
использования геотермальных ресурсов. В
стране действует около 100 геотермальных
установок,
основная
часть
которых
расположена в Брестской и Гомельской
областях. Их суммарная тепловая мощность
составляет около 5,5 МВт.
ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА
Энергия, поставляемая на нашу планету Солнцем
Солнечная энергия — 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.
Солнце нагревает атмосферу и поверхность Земли. Благодаря солнечной
энергии дуют ветры, осуществляется круговорот воды в природе,
нагреваются моря и океаны, развиваются растения, животные имеют
корм. Именно благодаря солнечному излучению на Земле существуют
ископаемые виды топлива. Солнечная энергия может быть преобразована
в теплоту или холод, движущую силу и электричество.
Для того чтобы сегодня человечество смогло удовлетворить свои
потребности в энергоресурсах, требуется в год около 10 миллиардов тонн
условного топлива. (Теплота сгорания условного топлива - 7 000 ккал/кг).
Если энергию, поставляемую на нашу планету Солнцем за год, перевести
в то же условное топливо, то эта цифра составит около 100 триллионов
тонн. Это в десять тысяч раз больше, чем нам нужно.
ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА
Преобразование солнечной энергии в электрическую





Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов – солнечные
батареи
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)
«Солнечный парус» (приспособление, использующее давление
солнечного света на зеркальную поверхность для приведения в движение
космического аппарата) может в безвоздушном пространстве
преобразовывать солнечные лучи в кинетическую энергию.
Термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергию в
энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор).
Солнечные аэростатные электростанции СЭС (генерация водяного пара
внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением
поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием).
Преимущество— запаса пара в баллоне достаточно для работы
электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.
ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА
Достоинства солнечной энергетики
Общедоступность
 Неисчерпаемость
 Экологичность
 Стоимость энергии невысокая после
восполнения затрат на строительство
СЭС

ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА
Недостатки солнечной энергетики
Зависимость от погоды и времени суток
 Необходимость аккумуляции энергии
 Необходимость строительства
маневренных СЭС большой мощности
 Изначально высокая стоимость

ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА
Технические и экологические проблемы






Дороговизна солнечных фотоэлементов.
Недостаточный КПД солнечных элементов.
Поверхность фотопанелей нужно очищать от пыли и
других загрязнений. При их площади в несколько
квадратных километров это может вызвать затруднения.
Эффективность фотоэлектрических элементов заметно
падает при их нагреве, поэтому возникает необходимость
в установке систем охлаждения, обычно водяных.
Через 30 лет эксплуатации эффективность
фотоэлектрических элементов начинает снижаться.
Сами фотоэлементы содержат ядовитые вещества,
например, свинец.
ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА
Применение солнечной энергии





Освещение зданий. С помощью солнечного света можно
освещать помещения в дневное время суток. Для этого
применяются световые колодцы.
Солнечная термальная энергетика. Солнечная энергия
широко используется как для нагрева воды, так и для
производства электроэнергии. В настоящее время именно
солнечный нагрев воды является самым эффективным
способом преобразования солнечной энергии.
Солнечная кухня. Солнечные коллекторы могут
применяться для приготовления пищи. Температура в фокусе
коллектора достигает 150 °С.
Использование в хим производстве. Солнечная энергия
может применяться в различных химических процессах.
Солнечный транспорт. Фотоэлектрические элементы могут
устанавливаться на различных транспортных средствах:
лодках, электромобилях и гибридных автомобилях, самолётах,
дирижаблях и т.д.
ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА
«Город Солнца»
Вблизи голландского городка Херхюговарда создан
экспериментальный район "Город солнца". Крыши домов
здесь покрыты солнечными панелями. Дом вырабатывает
до 25 кВт. Общую мощность "Города солнца" планируется
довести до 5 МВт. Такие дома становятся автономными от
системы.
В Нью-Йорке солнечную энергию используют даже
мусорщики. Здесь в двух районах уже полтора года
действуют интеллектуальные солнечные контейнеры для
мусора - BigBelly. Используя энергию света,
преобразованную в электричество кремниевыми
фотоэлементами они утрамбовывают содержимое. Солнце
можно использовать их как источник энергии для
транспортных средств.
В Австралии уже 19 лет проводятся ежегодные гонки на
солнечных электромобилях на трассе между городами
Дарвин и Аделаида (3000 км). В 1990 году компания Sanyo
построила самолет на солнечных батареях.
ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
Преобразование энергии водного потока в
электрическую энергию.
На 2006 год гидроэнергетика обеспечивает
производство до 88 % возобновляемой и до
20 % всей электроэнергии в мире
ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
Преимущества
• использование возобновляемой энергии.
• очень дешевая электроэнергия.
• работа не сопровождается вредными
выбросами в атмосферу.
• быстрый (относительно ТЭЦ/ТЭС) выход на
режим выдачи рабочей мощности после
включения станции.
ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
Недостатки
• затопление пахотных земель
• строительство ведется там, где есть
большие запасы энергии воды
• на горных реках опасны из-за высокой
сейсмичности районов
• сокращенные и нерегулируемые попуски
воды из водохранилищ по 10-15 дней
приводят к перестройке уникальных
пойменных экосистем по всему руслу рек,
как следствие, загрязнение рек,
сокращение трофических цепей, снижение
численности рыб…
ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
Гидроэлектростанции в Беларуси
• Осиповичская ГЭС (1953). Наиболее
крупная ГЭС в стране. Обслуживает ГЭС
14 человек.
• Вилейская ГЭС (1997, 2002).
• Солигорская ГЭС (2007). Планируемый
срок окупаемости - 6-8 лет.
• Гродненская ГЭС (2012). Крупнейшая
гидроэлектростанция в Беларуси.
ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
Важно знать!
Крупнейшей аварией за всю историю ГЭС
является прорыв плотины китайско
водохранилища Баньцяо на реке Жухэ в
провинции Хэнань в результате тайфуна Нина
1975 года. Число погибших более 170 000
человек, пострадало 11 млн.
БИОТОПЛИВО
Топливо из биологического сырья, получаемое,
как правило, в результате переработки стеблей
сахарного тростника или семян рапса, кукурузы,
сои.
Виды биотоплива:
• Твердое (дрова, солома)
• Жидкое (этанол, метанол, биодизель)
• Газообразное (биогаз, водород)
Твердое биотопливо
•
•
•
Дрова
Топливные гранулы и брикеты
Энергоносители биологического
происхождения брикетируются
•
•
Отходы биологического происхождения
Древесная щепа
Жидкое биотопливо
• Биоэтанол
• Биометанол
• Биобутанол
• Диметиловый эфир
• Биодизель
• Биотопливо второго поколения
Газообразное топливо
• Биогаз
• Биоводород
• Метан
Биотопливо
третьего поколения
Биотопливо третьего поколения — топлива,
полученные из водорослей.
Критика
Критики развития биотопливной индустрии
заявляют, что растущий спрос на биотопливо
вынуждает сельхозпроизводителей сокращать
посевные площади под продовольственными
культурами и перераспределять их в пользу
топливных. Например, при производстве этанола
из кормовой кукурузы, бардаиспользуется для
производства комбикорма для скота и птицы.
При производстве биодизеля из сои или рапса
жмых используется для производства
комбикорма для скота. То есть производство
биотоплива создаёт ещё одну стадию
переработки сельскохозяйственного сырья.
Экономический эффект и потенциал
По оценкам Merrill Lynch прекращение
производства биотоплива приведёт к росту цен
на нефть и бензин на 15 %.
По оценкам Стэндфордского университета во
всём мире из сельскохозяйственного оборота
выведено 385—472 миллиона гектаров земли.
Выращивание на этих землях сырья для
производства биотоплив позволит увеличить
долю биотоплив до 8 % в мировом
энергетическом балансе. На транспорте доля
биотоплив может составить от 10 % до 25 %.
ОПРОС
В опросе принимали лица от 18 до 30 лет
Жилье участников опроса
своя
квартира
14%
25%
61%
съемная
квартира
общежитие
Пол участников опроса
27%
73%
м
ж
Используете ли вы
энергосберегающие лампочки?(%)
62
70
60
38
50
40
30
20
10
0
да
нет
Регулируете ли вы температуру в
помещении?(%)
73
80
70
60
50
27
40
30
20
10
0
да
нет
Ощущаете ли вы рост тарифов
ЖКХ?(%)
16
нет, не ощущаю
18
затрудняюсь ответить
27
да, но не сильно
39
да, сильно
0
5
10
15
20
25
30
35
40
В рекламе даются советы по
экономии тепла в квартирах. Стали
ли вы применять их в повседневной
жизни?(%)
96
нет
4
да
0
20
40
60
80
100
Готовы ли вы пересесть с
автомобиля с ДВС на
электромобиль?
30%
да
70%
нет
Что вы используете чаще, когда
моетесь?
14%
11%
душ
ванная
75%
и душ и ванная
Применяете ли вы меры по
экономии электроэнергии у
себя дома(%):
41
нет
59
да
0
20
40
60
Применяете ли вы меры по
экономии электроэнергии на
работе(%):
66
нет
34
да
0
20
40
60
80
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ПО ТЕМЕ
1.
2.
3.
Сибикин М.Ю., Сибикин Ю.Д. Технология
энергосбережения. – М.: Профессиональное
образование, 2006.
Кононов Ю.Д. Энергетика и экономика.
Проблемы перехода к новым источникам энергии.
– М.: Наука, 2004.
Емельянов, А. Солнечная альтернатива.
Экология и жизнь, №6, 2001,22-23.