Альтернативные источники энергии и их использование в

Министерство образования и науки Амурской области
Образовательное учреждение
Муниципальный Центр образования
Альтернативные источники энергии и их
использование в Амурской области
Автор
Макаренков Михаил Сергеевич
ученик 10а класса
Руководитель
Ходунова Галина
Валентиновна
учитель географии
г. Зея 2010
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение
1.1.
Актуальность …………………………………………………3 стр
1.2.
Объект исследования……………………….……………….. 3 стр.
1.3.
Предмет исследования……………………….……………….3 стр.
1.4.
Цель исследования …………………….………………..……3 стр.
1.5.
Задачи исследования ………………………………….……...3 стр.
1.6.
Гипотеза………………………………….……………….…...3 стр.
1.7.
Методы…………………………………………………….…..3 стр.
1.8.
Новизна исследования ………………………………...…… .3 стр.
1.9.
Анализ основных понятий………………………….……......4 стр.
2. Основная часть
2.1.
Обзор проблемы......................... ………………………........5-6стр.
2.2.
Виды альтернативной энергии.....................…………….. ...6-9стр.
2.3.
Малоэффективные и дорогие виды энергии ….......................
2.4.
Альтернативная энергетика рассмотренная нами………….
3. Заключение
3.1.
Результаты ……..…………………………………………... 10 стр.
3.2.
Выводы…………..………………………………………......10 стр.
4. Список используемых источников..………..……..........…………11 стр.
5. Приложения
1. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность:
1.1.
XXI век – это век техники, инноваций, нанотехнологий. Альтернативная
энергетика одно из важнейших направлений мировой экономики. Развитие
промышленности требует больших затрат энергии и использование
альтернативной энергетики приводит к тому, что уменьшаются финансовые
затраты государства. А так как современные источники энергии, по большей
своей части, невозобновимые природные ископаемые, то использование
альтернативной энергетики способствует сохранению полезных ископаемых
мира.
1.2.
Объект исследования:
Альтернативные источники энергии.
1.3.
Предмет исследования:
Использование альтернативных источников энергии на территории Амурской
области.
1.4.
Цель:
 Рассмотреть различные альтернативные источники энергии и возможности их
размещения на территории Амурской области.
1.5.
Задачи:

Выяснить и изучить существующие альтернативные источники энергии.

Изучить возможности размещения альтернативных источников энергии на
территории Амурской области.

Проанализировать актуальность использования альтернативной энергетики
на территории Амурской области.

Выяснить положительные и отрицательные моменты использования
альтернативной энергии.
1.6. Гипотеза:
В Амурской области можно использовать различные альтернативные источники
энергии.
1.7. Методы:
 Анализ литературы;
 Сравнение;
 Работа с картой.
1.8. Новизна исследования:
Использование альтернативной энергетики во всем мире, а тем более на
территории Амурской области — это является не исследованным направлением.
1.9.
Анализ основных понятий:
 Альтернативная энергия— совокупность перспективных способов получения
энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако
представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске
причинения вреда экологии района.
 Альтернативный источник энергии — способ, устройство или сооружение,
позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид
энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии,
функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле.
 Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на
использовании энергии ветра — кинетической энергии воздушных масс в
атмосфере. Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она
является следствием деятельности солнца.
 Биотопливо — это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило,
в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы,
сои.
 Малые ГЭС— это электростанции перерабатывающие энергию течения реки в
электрическую энергию.
 Энергия солнца—это новый вид альтернативной энергетики
перерабатывающий энергии излучения солнца в электрическую энергию.
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Обзор проблемы.
Участники форума альтернативной энергетики говорит: «Существует не один
десяток способов получения энергии, но проходят годы, а массового перехода на
солнечную, ветровую энергию, или энергию приливов и отливов мы не наблюдаем.
Это объясняют происками нефтегазодобывающих компаний, недостаточной
поддержкой государства, недостатком инициативы предпринимателей и т.д.
Некоторые, подсчитав финансовые расходы, объясняют символическое наличие
альтернативной энергетики низкими ценами на нефть и газ, но в самое ближайшее
время обещают изменение ситуации. Но правы они только отчасти и такие
предсказания, как правило, не сбываются», - так говорил участник международного
конкурса альтернативной энергетики. Но согласно отчёту ООН, в 2008 году во всём
мире было инвестировано $140 млрд. в проекты, связанные с альтернативной
энергетикой, тогда как в производство угля и нефти было инвестировано $110 млрд.
см. приложение №1
Во всём мире 2008 году инвестировали в $51,8 млрд. в ветроэнергетику, $33,5 млрд.
в солнечную энергетику и $16,9 млрд. в биотопливо. (Приложение №5) Страны
Европы в 2008 году инвестировали в альтернативную энергетику $50 млрд., страны
Америки — $30 млрд., Китай — $15,6 млрд., Индия — $4,1 млрд.(Приложение №6)
Как видно из этого отчета на развитие альтернативной энергетики в странах
Америки выделяется большое количество инвестиций и это способствует развитию
энергетики в странах см. приложение № 2-5.
Основная причина в том, что по мере роста стоимости обычных энергоносителей
растёт и цена получения менее эффективной альтернативной энергетики. В прессе
мелькают сообщения о сенсационных открытиях или прорывах в области
альтернативной энергетики, но, как правило, простейшие арифметические расчёты
или более глубокое изучение проблемы доказывает их несостоятельность.
Для начала рассмотрим одну половину проблемы. Солнечную энергию невозможно
получать круглосуточно в любое время года. Достаточного для работы
ветрогенератора ветра может не быть несколько дней. Самый простой и доступный
способ сохранения энергии это установка аккумуляторов. Чтобы лучше уяснить
ситуацию попробуем определить необходимое количество аккумуляторов для
обогрева зимой обычного дома площадью 100м2.
Энергетические затраты на получение альтернативной энергии как правило
превышают
количество
полученной
энергии.
Если
попытаться
создать
альтернативную энергетику любой ценой, то очень вероятна ситуация, что мы на
создание и эксплуатацию оборудования будем тратить больше энергии, чем эта
энергетика сможет дать. Это будет означать напрасное расходование существующих
энергоносителей, людских и природных ресурсов.
Перспективы
На возобновляемые (альтернативные) источники энергии приходится всего около
1 % мировой выработки электроэнергии. Речь идет прежде всего о геотермальных
электростанциях (ГеоТЭС), которые вырабатывают немалую часть электроэнергии
в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также
являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для
обогрева, отопления.
Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах —
Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае.
Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах.
В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических
установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ,
Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае.
В качестве топлива в Бразилии и других странах все чаще используют этиловый
cпирт.
Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их
экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и грядущим топливным
дефицитом в традиционной энергетике.
По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии
возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия
возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП.
2.2.
Виды альтернативной энергетики
1. ветроэнергетика
 Автономные ветрогенераторы
 Ветрогенераторы работающие параллельно с сетью
2. гелиоэнергетика

Солнечный водонагреватель

Солнечный коллектор

Фотоэлектрические элементы
3. альтернативная гидроэнергетика
 приливные электростанции
 волновые электростанции
 мини и микро ГЭС (устанавливаются в основном на малых реках)
 водопадные электростанции
4. геотермальная энергетика

Тепловые и электростанции (принцип отбора высокотемпературных
грунтовых вод и использования их в цикле)

Грунтовые теплообменники (принцип отбора тепла от грунта по
средством теплообмена)
5. космическая энергетика
 Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах,
расположенных на орбите Земли. Электроэнергия будет передаваться на
землю в форме микроволнового излучения.
6. водородная энергетика и сероводородная энергетика
 Водородные двигатели (для получения механической энергии)
 Топливные элементы (для получения электричества)
7. биотопливо
 Получение биодизеля
 Получение метана и синтез-газа
 Получение биогаза
2.3. Малоэффективные и дорогие виды энергии:
1. Реально
смогут
несовершенными
работать
пока
автомобили
топливными
с
громоздкими,
элементами,
где
дорогими
и
электроэнергия
получается при каталитическом разложении жидкого органического топлива.
Но на жидком топливе могут работать и обычные двигатели. Эти двигатели
немного экономичнее, но намного дороже обычных бензиновых.
2. Возможно в транспорте будут использоваться тихоходные двигатели
Стирлинга с наружным сгоранием топлива, которые могут работать даже на
дровах.
3. Существует конструктивно менее надёжный в работе, но более всеядный к
жидкому топливу роторный двигатель, который не может пока конкурировать
с двигателем внутреннего сгорания.
4. Батареи на термопарах из-за низкого к.п.д. возможно найдут применение как
дополнение к печкам "буржуйкам".
5. Могут работать плохие по характеристикам и малонадёжные двигатели с
маховиками.
6. Применение испаряющегося жидкого азота или сжатого воздуха в двигателях
возможно ограниченное на небольшие расстояния.
7. Использование как топлива растительных масел. Если техникой работающей
на растительном масле вспахать и засадить поле, собрать и вывезти урожай, а
потом получить это масло, то вряд ли получим существенно больше масла,
чем затратили. Расход топлива не единственные затраты.
8. При
благоприятном
развитии
технологий
возможно
использование
космических солнечных отражателей.
9. Более широкое использование малорентабельных горючих сланцев, торфа?
10.Электроэнергия с аккумуляторов для автомобильного транспорта. Возможно
несколько более широкое применение для маломощных индивидуальных
транспортных средств.
2.4. Альтернативные источники энергии рассмотренные нами.
На основе полученных данных о существующих видах альтернативной энергии
нами были выделены 4 способа получения энергии:
 Ветроэнергетика;
 Солнечная энергетика;
 Энергия биомасс;
 Малые ГЭС;
Критерии, по которым были исследованы рассматриваемые источники энергии:
1. Затраты на установку и обслуживание;
2. Влияние на окружающую среду;
3. Мощность;
4. Возможность и целесообразность установки на территории Амурской
области;
5. Условия для размещения;
6. Вывод.
1. Ветроэнергетика:
 Для того чтобы построить ветровой генератор, требуется довольно много
энергии для выплавки метала, чтобы изготовить вышку и саму ветровую
головку. Нужна энергия для многочисленных перевозок на различных
стадиях производства и монтажа ветроустановки. Зарплата изготовителей и
эксплуатационников также означает возмещение затрат энергии на
изготовление еды, одежды и удовлетворение самых разных человеческих
потребностей;
 Минимальные выбросы в атмосферу, но огромное влияние на миграцию
животных и изменение микроклимата.
 Компания «ENERCON GmbH» мощность 13700 МВт;
 Размещение
территории
ветрогенираторов
и
в
возможно
окрестности
городов:
и
особенно
Свободный,
актуально
на
Благовещенск,
Сковородино, Экимчан, так же размещение возможно на территории города
Архара, Бомнак, Селемжинск, но в этих городах генераторы так или иначе
влияют на окружающую среду. В этих населенных пунктах самая большая
активность ветра на протяжении всего года.(Приложение №7)
 Открытая и чистая возвышенность;
 На наш взгляд установка ветрогенераторов на северной территории
Амурской области может привести к бесперебойной подачи энергии в
отдаленные населенные пункты Амурской области. Но так же на севере
области развито скотоводство, а ветрогенераторы влияют на животных не
благоприятно, что может привести уменьшению популяции скота.
2. Солнечная энергетика:

Размеры: 630*600*28 мм цена: 5 450 руб.

Влияние на окружающую среду минимально.

30 Вт±1Вт

Установка солнечных батарей на территории Амурской области на наш
взгляд очень выгодно, так как по количеству солнечных дней юг Амурской
области равен количеству солнечных дней в году городу Сочи.(Приложение
№8)

Открытая местность с постоянным доступом солнца;

Мы считаем, что установка солнечных батарей в строющимся жилом
комплексе «Чигири» на территории города Благовещенск приведет к
созданию экологически чистого района и не как не повлияет на
экологическую ситуацию района.
3. Энергия биомасс:
 Стоимость установки в среднем равна 10000 рублей. Так же в
себестоимость
данных
установок
входит
заработная
плата
обслуживающему персоналу и техническое обслуживание станции. Для
производства 200 килограмм метанола и гидроксида калия или натрия
необходимо 1 тонна соевого масла, а для производства 1 тонны соевого
масла нужно 2 гектара земли засаженной соей.
 Установка не оказывает не благоприятного воздействия на окружающую
среду, а даже способствует утилизации отходов переработки сои. В целом
это без отходное производство.
 Мощность установки зависит от количества перерабатываемого продукта
и может достигать до нескольких сотен мегаватт (МВт)
 Установка данного вида энергии на и Амурской области актуально в
частности на территории Ивановского, Тамбовского, Белогорского
районов так как это районы переработки сои.(Приложение №9)
 Для установки требуется не больна равнинная территория размерами не
больше одного гектара.
 На кажется, что создание станции по переработки биосырья в биотопливо
на
котором
муниципального
может
функционировать
транспорта
на
транспорт,
биологическое
и
перевод
топливо
будет
способствовать улучшению климата и очищению атмосферы города.
4. Малые ГЭС:
 280-330 $ для агрегата мощностью около 500 кВт
 Изменение микроклимата.
 мощность до 100 кВт
 По нашему мнению строительство малых ГЭС на территории Амурской
области актуально так как в области достаточно много благоприятных рек
для строительства;(Приложение №10)
 Не большие реки с активным течением;
 Благоприятными мести в Амурской области для размещения малых ГЭС
по нашему мнению являются реки Зея, Гилюй, Усть — Нюкжа.
 На наш взгляд установка малых гидро - электро станций на
предложенных реках так же как и ветрогенерирующие станции будет
способствовать бесперебойной подачи электро энергии в отдаленные
населенные пункты северной части Амурской области.
3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
3.1. Результаты
По результатам исследования были выявлены виды альтернативной
энергетики, виды малоэффективные и дорогие. Места благоприятные для
размещения установок источников альтернативной энергетики. Так же было
определенно, что установка ветрогенераторов на территории отдаленных
населенных пунктов на севере области может способствовать безперебойной
подаче энергии в эти населенные пункты.
3.2. Вывод
В ходе исследования наша гипотеза о том, что в Амурской области можно
использовать различные альтернативные источники энергии подтверждается.
В Амурской области использование альтернативной энергетики актуально и
не проблематично. Это может способствовать улучшению экономической
ситуации в дальневосточном регионе так как количество используемой
энергии на территории Российской Федерации и в частности Амурской
области меньше производимой энергии и экспорт энергии в близ лежащие
государство выгодно для России.
4. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Даль «Толковый словарь»
2.
Ожегов «Толковый словарь»
3.
Н.Г. Павлюк, И.П. Шиндялова, «География Амурской области 8-9
класс»
4.
http://ru.wikipedia.org
5.
http://alternative.narod.ru
6.
http://energi.ukoz.ru
5. ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Объем инвестиций в альтернативную энергетику, $ млрд.
Приложение 2
Солнечные батареи в США.
Приложение 3
Ветрогенераторы.
Приложение 4
Карта световых излучений.
Приложение 5
Инвестиции в альтернативную энергетику по направлениям.
Приложение 6
Инвестиции в альтернативную энергетику по странам.
Приложение 7
Карта направления ветра Амурской области.
Приложение 8
Физическая карта Амурской области.
Приложение №9
Карта производства сои на территории Амурской области.
Приложение 10
Карта рек Амурской области.