Недостатки - Брюховецкий многопрофильный техникум

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ
«БРЮХОВЕЦКИЙ МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»
(ГАПОУ КК БМТ)
Энергосберегающие технологии на уроках химии и физики
Проект подготовил
обучающийся I курса группы 301
по специальности «Автомеханик»
Битюцкий Александр Сергеевич
научные руководители
преподаватель химии
Кроливец Е.В.
преподаватель физики
Галанов М.А.
Ст-ца Брюховецкая
2014 г.
Содержание
1
Актуальность энергосбережения в РФ на современном этапе
3
2
3
4
5
Повышение энергоэффективности и энергосбережения
Энергосберегающие технологии
Альтернативное энергопотребление
Система из 4-х батарей Тесла (Тесла-свич) – как
альтернативный источник энергии
Заключение
Список используемой литературы
4
5
14
15
6
7
15
17
Актуальность энергосбережения в РФ на современном этапе
В ноябре 2009 года Государственная Дума и Совет Федерации одобрили
закон "Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности",
который подписал президент Российской Федерации. Целями введения
закона
является
повышение
энергетической
эффективности
и
стимулирование энергосбережения в Российской Федерации. Согласно
закону, меры государственного регулирования в области энергосбережения и
повышения
энергетической
эффективности
осуществляются
путем
установления:

ограничений в области производства в целях реализации на территории РФ и
оборота в РФ;

энергетических
устройств,
допускающих
непроизводительный
расход
энергетических ресурсов;

требований учета производства, передачи и потребления энергетических
ресурсов;

требований
к
содержанию
и
срокам
проведения
мероприятий
по
энергосбережению в жилищном фонде, в том числе для граждан –
собственников квартир в многоквартирных домах;

требований
обязательного
распространения
информации
в
области
энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
В
современном
мире
вопросы
энергосбережения
и
экономии
электроэнергии стоят как никогда остро. Особенно это касается нашей
страны, где потери электроэнергии достигают десятки процентов. "Утечки"
происходят повсеместно: в ЖКХ (на бытовом уровне), в промышленности, в
топливно-энергетическом комплексе. Поэтому потенциал энергосбережения
России очень высок.
А если учесть тот факт, что спрос на энергоресурсы постоянно растёт,
повышаются тарифы на них, а также происходит ухудшение экологической
ситуации, стремительно сокращаются запасы полезных ископаемых (нефти,
угля, газа) - в этой ситуации мероприятия по энергосбережению и
энергосберегающие технологии важны как никогда!
Повышение энергоэффективности и энергосбережения.
В развитых странах уже не одно десятилетие ведется разработка проектов
энергоэффективных технологий. И в этой области есть значительные
продвижения в лучшую сторону.
Как сообщают центры энергоэффективности, на сегодняшний день
энергоемкость российской экономики вдвое выше, чем мировой экономики в
целом, и в три раза больше, чем в странах Евросоюза и Японии. Это
происходит потому, что энергоэффективность и энергосбережение в России
еще не развито на должном уровне.
Например, большие потери происходят в процессе передачи электричества
по российским электросетям – самым протяженным в мире (более 2 млн. км).
Из-за высокой степени износа и медленной модернизации технологий,
только в сетях общего пользования они достигают 12%.
Эта цифра почти в два раза превышает среднемировой показатель (В
электросетях США, Евросоюза и Китая благодаря энергоэффективным
технологиям потери составляют около 7%).
Энергосбережение - реализация правовых, организационных, научных,
производственных, технических и экономических мер, направленных на
эффективное использование энергетических ресурсов и на вовлечение в
хозяйственный
оборот
возобновляемых
источников
энергии.
Энергосбережение — важная задача по сохранению природных ресурсов.
Энергосберегающие технологии.
Применение энергосберегающих технологий поможет предотвратить
1) ухудшение экологии России, 2) потери электроэнергии, 3) сокращение
запасов полезных ископаемых, 4) большие затраты денежных средств на
отопление, освещение и т.д.
Нужно ли применять энергосберегающие технологии в России?
Россия – одна из самых расточительных стран в мире. Весь объем
экспортируемых нами нефтепродуктов и нефти сравним с потенциалом
энергосбережения в России. Перспективы энергосбережения в нашей стране
огромны, нужно только рационально использовать энергоресурсы.
Снижение
потребления
капитальных
затратах,
энергии
позволит
вкладываемых
в
обеспечить
развитие
при
малых
инфраструктуры,
подключение новых потребителей, а также поможет в решении проблем,
связанных с отчуждением санитарно-защитных зон, необходимых для
строительства объектов генерации.
Вопрос экологии - одна из важнейших задач энергосбережения. Один из
самых действенных способов уменьшения влияния человека на окружающую
среду – это повышение эффективности использования энергии, что
подразумевает
использование
энергосберегающих
технологий.
Вся
современная энергетика в первую очередь основана на использовании таких
видов топлива как нефть, уголь, газ, то есть ископаемых, которые наиболее
массивно воздействуют на окружающую среду. Углеводородное сырьё –
природные углеводороды и продукты их переработки (обычно их называют
нефтепродуктами). Нефть – сложное природное органическое веществосмесь, состоящее преимущественно из алкановых (СnH2n+2 ), циклановых
(CnH2n) и ареновых (CnH2n-6 ) углеводородных и частично гетероатомных
соединений, находящихся в пластовых и стандартных условиях в жидкой
фазе. Газ (природный углеводородный) – сложная природная гетерогенная
смесь в основном углеводородных (СН4, С2H6, C3H8, C4H10) и незначительно
неуглеводородных (N2, CO2, H2S, He, H2) газообразных соединений,
находящихся в свободном (в залежах), растворённом (в водах или нефтях),
сорбированном (в углях, породах) и твёрдом (газогидратном) состоянии в
пластовых условиях, а в стандартных условиях только в газовой фазе.
Добыча, переработка, транспортировка, сжигание, получение
электроэнергии, тепла – все вместе это оказывает губительное влияние на
экологический баланс нашей планеты.
Каждый из нас является потребителем электроэнергии. Можем ли мы внести
вклад в решение проблемы, поставленной Президентом? Можно ли снизить
потребление электроэнергии, не снижая уровня комфорта?
Потребление энергии неудержимо растет, запасы ископаемого топлива столь
же стремительно сокращаются. Необходимо срочно изыскивать новые, по
возможности
дешевые,
обильные
(вечные),
достаточно
мощные
и
экологически чистые источники энергии.
Потребность в электроэнергии постоянно увеличивается. Удовлетворить её
можно двумя способами. С одной стороны можно увеличить число
электростанций. Однако их строительство требует времени и затрат. Кроме
того,
на ТЭС возрастает потребление
невозобновляемых
природных
ресурсов: угля, нефти и газа. Одновременно эти станции наносят большой
ущерб экологическому равновесию на Земле.
Передовые
технологии
позволяют
удовлетворить
потребности
в
электроэнергии другим способом. Приоритет должен быть отдан увеличению
эффективности использования электроэнергии, а не росту мощности
электростанций.
Гидроэнергетика (ГЭС)
Достоинства: не загрязняется атмосфера; создаются новые водоемы;
увлажняется атмосфера, меняется микроклимат; гидроресурсы не надо
добывать или как-то обрабатывать.
Недостатки: затапливаются огромные пространства, создаются
водохранилища; разрушается естественная среда обитания флоры и фауны;
отчуждаются плодородные пойменные земли; плотины отрицательно влияют
на ценные породы промысловых рыб; по мнению некоторых ученых,
последствия строительства ГЭС является «наведенная сейсмичность» в зоне
расположения мощных гидроузлов и больших по объему водохранилищ.
Какова степень значения гидроэнергетики в мире?
Гидроэлектростанции обеспечивают порядка 20% российской и мировой
выработки электроэнергии. Во многих
странах доля гидроэнергетики
существенно выше. Например, в наиболее близкой к России по природным
условиям Канаде ГЭС производят 58% электроэнергии, в Бразилии - 86%, в
Норвегии, известной жесткостью экологического законодательства, - 99%. В
таблице представлены десять стран, лидирующих в вопросе использования
гидроэнергии, по состоянию на 2009 год.
Страна
Китай
Канада
Бразилия
США
Россия
Норвегия
Индия
Венесуэла
Япония
Швеция
Мощность
ГЭС, ГВт
196,79
88,974
69,080
79,511
44,426
27,528
33,600
13,26
27,229
16,209
Выработка ГЭС,
млрд кВтч
585,2
369,5
363,8
250,6
176,0
140,5
115,6
86,8
69,2
65,5
Каковы потенциальные возможности развития гидроэнергетики в России?
Технически
возможный
составляет
1670 млрд кВтч,
объем
гидроэнергетический
энергопотребления
действующими
ГЭС
-
что
страны.
10,5%.
гидроэнергетический потенциал равен
в
потенциал
полтора
Степень
раза
рек
России
превышает
его
использования
Экономически
эффективный
852 млрд кВтч (используется на
20,6%). По этому показателю Россия занимает второе место в мире после
Китая.
Размещен
гидроэнергетический
потенциал
по
территории
России
неравномерно, большая его часть сосредоточена в Восточной Сибири и на
Дальнем
Востоке.
В
Европейской
части
страны
значительные
неиспользованные гидроэнергетические ресурсы находятся на Северном
Кавказе, а также на Европейском Севере и Северо-Западе.
Теплоэнергетика (ТЭС)
Более 80% всей электроэнергии в нашей стране вырабатывается ТЭС на всех
видах природного топлива.
Достоинства: под станции используют небольшие площади; высокая
удельная теплота сгорания топлива; простота хранения угля, пригодность к
непосредственному использованию угля, нефти и газа.
Недостатки: сильно загрязняют атмосферу сернистыми и азотистыми
соединениями, углекислым газом, создают парниковый эффект, кислотные
дожди и т.д.; используется большое количество площадей для добычи угля,
рельеф портится шахтами; с охлаждающей водой ТЭС в ближайшие водоемы
сбрасывается большое количество тепла, повышающее температуру водоема;
вместе с различными газами ТЭС вырабатывает в атмосферу и некоторые
радиоактивные вещества.
ТЭС, имеющие в качестве привода электрогенераторов конденсационные
турбины и не использующие тепло отработавшего пара для снабжения
тепловой энергией внешних потребителей, называют
конденсационными электростанциями (официальное назв. в России —
Государственная районная электрическая станция или ГРЭС). На ГРЭС
вырабатывается около 2/3 электроэнергии, производимой на ТЭС. ТЭС
оснащенные теплофикационными турбинами и отдающие тепло
отработавшего пара промышленным или коммунально-бытовым
потребителям, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ); ими
вырабатывается около 1/3 электроэнергии, производимой на ТЭС.
ТЭС с приводом электрогенератора от газовой
турбины называют газотурбинными электростанциями (ГТЭС). В камере
сгорания ГТЭС сжигают газ или жидкое топливо; продукты сгорания с
температурой 750—900С0 поступают в газовую турбину, вращающую
электрогенератор. КПД таких ТЭС обычно составляет 26—28%, мощность —
до нескольких сотен Мвт. ГТЭС обычно применяются для покрытия пиков
электрической нагрузки.
ТЭС с парогазотурбинной установкой, состоящей из паротурбинного и газотурбинного агрегатов, называют парогазовой электростанцией (ПГЭС), КПД
которой может достигать 42 — 43%. ГТЭС и ПГЭС также могут отпускать
тепло внешним потребителям, т. е. работать как ТЭЦ.
Гелиоэнергетика
Солнце – источник всех остальных видов энергии на планете. Так как
абсолютно чистой атмосферы нет, до поверхности Земли доходит лишь 50%
энергии. И даже это количество грандиозно и превышает все другие виды
энергии. Всю солнечную энергию использовать нельзя – часть ее переходит в
тепло морей и океанов, часть обеспечивает круговорот воды в природе, часть
идет на фотосинтез. Кроме того, 30% отражается поверхностью Земли и
возвращается в космос.
Достоинства: СЭС не загрязняет атмосферу; солнечные киловатты
бесплатны.
Недостатки: проблема связана с циклическим характером поступления; под
солнечные батареи используется большая площадь Земли; КПД солнечных
установок пока очень низок (около 10%); плотность солнечной
энергии
низкая, требуются большие средства на ее улавливание и хранение.
Каково состояние и перспективы развития мировой солнечной энергетики?
К
концу
2009
года
общая
мощность
только
фотоэлектрических
электростанций в мире составляла около 23 ГВт, увеличившись за десять лет
в 20 раз. В 2010 году
фотоэлектростанциях.
В
введено
октябре
не менее 10 ГВт мощности на
прошлого
года
была
введена
в
эксплуатацию крупнейшая фотоэлектрическая станция в мире - Sarnia в
Канаде
мощностью
80 МВт.
Около
70%
мощности
солнечных
электростанций сосредоточено в Европе, особенно в Германии, где
совокупная мощность электростанций на фотоэлементах превысила 10 ГВт.
Активно развивается и гелиотермальная энергетика, особенно в США и
Испании. В США еще в 1991 году была запущена на полную мощность
крупнейшая в мире солнечная электростанция мощностью 354 МВт, а в 2010
году начато строительство гелиотермической электростанции в Калифорнии
мощностью 1000 ГВт. В Испании в 2009-2010 годах введены в эксплуатацию
шесть крупных гелиотермических электростанций общей мощностью
450 МВт. В России работающих в энергосистеме солнечных электростанций
нет.
Ветроэнергетика
Попытки использовать силу ветра своими корнями уходят в далекие времена.
Силу ветра можно реально считать базой развития будущей энергетики.
Достоинства: используется даровая энергия; экологически чисты, не влияют
на тепловой баланс атмосферы.
Недостатки: низкая интенсивность, поэтому они занимают большие
площади; работа ветровых установок неблагоприятно влияет на работу
телевизионной сети; источник шума; портят ландшафт; если наступает
затишье, ветровая энергия становится равной нулю.
Каков потенциал ветроэнергетики?
Мировой
экономически
эффективный
72 000 ГВт, что значительно
Экономически
ветропотенциал
составляет
превосходит современные потребности.
эффективным
считается
применение
ветроэлектростанций, когда среднегодовая скорость ветра на высоте 50 м
равна более 6,4 м/с. Наиболее часто такие условия возникают в прибрежных
зонах.
В
России
экономически
обосновано
размещение
ветрогенераторов
примерно на 20% площади страны. Это районы, прилегающие к побережьям
Баренцева, Карского, Берингова, Охотского и Японского морей, некоторые
районы Поволжья, Западной Сибири, Ставропольского края. Экономически
эффективный
ветропотенциал
71 млрд кВтч
ежегодной
России
выработки,
оценивается
технически
в
диапазоне
возможный
32к
использованию - в диапазоне 6519-14 339 млрд кВтч (для сравнения: в 2009
году выработка всех электростанций России составила 957 млрд кВтч).
Так почему же ветроэнергетика мало развита в России?
На энергетическом рынке страны ветроэнергетика по своей экономической
эффективности уступает классической энергетике из-за больших сроков
окупаемости.
Выработка ветроэлектростанций зависит от погодных условий и отсюда
переменна. ВЭС не может гарантировать поставку четко определенного
количества электроэнергии в конкретный период времени. Эту особенность
ветроэлектростанций (как и ряда других электростанций, функционирующих
на основе ВИЭ) необходимо закрепить в правилах функционирования рынка
электроэнергии.
В большинстве стран для ветроэнергетики предусмотрены различные меры
государственной поддержки. В России такие меры задекларированы на
законодательном уровне, но на практике не работают из-за отсутствия
необходимых подзаконных актов.
АЭС
В мире существует около 420 атомных реакторов. У нас в стране 14% всей
энергии вырабатывается АЭС. Первая в мире АЭС была пущена в 1954 году
в СССР в Обнинске.
Достоинства: небольшая площадь под АЭС; при отсутствии утечек –
никакого загрязнения атмосферы; относительная независимость от
местоположения сырья.
Недостатки: образуются радиоактивные отходы; дорогое строительство, еще
дороже размонтировка.
Приливные электростанции
Энергия морских приливов огромна. Однако практическое использование
затруднено, поэтому моря и океаны могут удовлетворить только 1% мировой
энергопотребности.
Достоинства: минимум поверхности на суше, не загрязняется атмосфера,
даровой источник.
Недостатки: в море занимает очень большие пространства, опасно для
судоходства.
Каков потенциал приливной энергетики?
В настоящее время экономически эффективным считается использование
приливов с высотой не менее 4 м. Высота приливов сильно зависит от
конфигурации побережья. Во внутренних морях, например в Черном и
Балтийском, приливы невелики. Как правило, наибольшие приливы
возникают в глубоко вдающихся вглубь материка заливах, в том числе в
устьях рек. Наибольшая известная высота приливов (до 18 м) наблюдается в
заливе Фанди в Канаде.
Перспективные
для
строительства
ПЭС
участки
есть
в
России,
Великобритании, Франции, Норвегии, Южной Корее, Китае, Аргентине,
США. Всего не менее 80 створов. В целом экономически эффективный к
использованию потенциал приливной энергии сегодня
оценивается в
450 млрд кВтч в год, в дальнейшем по мере совершенствования приливных
электростанций его величина может существенно возрасти.
Геотермальная энергетика
Геотермальная энергия – это теплота, которая генерируется внутри Земли в
источники огромной силы (внутренняя энергия Земли).
Достоинства: практическая неиссякаемость и полная независимость от
условий окружающей среды, времени года, суток.
Недостатки: необходимость обратной закачки отработанной воды – это
исключает сброс этих вод в природные водоемы, расположенные на
поверхности.
Каков потенциал геотермальной энергетики?
Теоретически возможный потенциал геотермальной энергетики колоссален,
однако в основном он представлен низкопотенциальным теплом горных
пород. Его использование для производства электроэнергии в современных
условиях технически труднореализуемо и экономически нецелесообразно.
Наибольший практический интерес представляют запасы термальных вод и
особенно парогидротерм, которые примыкают к районам вулканической
активности. Богатыми геотермальными ресурсами обладают Исландия,
США, Мексика, Италия, Филиппины, Япония, Индонезия, Новая Зеландия.
Мировая геотермальная энергетика активно развивается. С 2005 по 2010 год
общая мощность геотермальных электростанций (ГеоЭС) выросла на 20%, в
течение ближайших пяти лет ожидается рост на 70%.
На
территории
России
разведано
47
геотермальных
месторождений. Практически на всей территории России есть запасы тепла
Земли
с
температурой
30-40 С0 ,
а
в
отдельных
районах
присутствуют геотермальные резервуары с температурами до 300 С0 .
Основной потенциал сконцентрирован на Камчатке и Курильских островах,
месторождения термальных вод обнаружены на Северном Кавказе, в
Западной Сибири, Башкирии и других регионах.
Насколько развита геотермальная энергетика в мире и России?
По состоянию на 2010 год геотермальные электростанции общей мощностью
10 715 МВт работали в 24 странах. Лидируют в области геотермальной
энергетики США, имеющие 77 электростанций такого типа общей
мощностью 3086 МВт. Далее следуют Филиппины - 1904 МВт на ГеоЭС,
обеспечивающих порядка 18% энергопотребления страны. Существенные
мощности ГеоЭС (от 400 до 900 МВт) действуют в Индонезии, Мексике,
Италии, Японии, Новой Зеландии и Исландии.
В России первая геотермальная электростанция была построена в 1965 году Паужетская ГеоЭС на Камчатке. Следующая, Верхне-Мутновская, была
введена в эксплуатацию только в 1999 году.
В России функционирует
пять геотермальных электростанций общей
мощностью 80,1 МВт: три на Камчатке и две на Курильских островах, самая
крупная из них - Мутновская ГеоЭС мощностью 50 МВт. Ведется
строительство бинарного блока мощностью 2,5 МВт на Паужетской ГеоЭС.
Альтернативное энергопотребление.
К словосочетанию «альтернативное энергоснабжение»
привыкли, но ведь есть ещё и «альтернативное энергопотребление» —
новые технические и технологические решения, позволяющие существенно,
в несколько раз (до десятков раз!) уменьшить удельный расход энергии и
удельный ущерб природной среде при использовании этой энергии на
производственные и коммунально-бытовые нужды.
К примеру, электроосвещение. Все знают, как раскаляются привычные
электролампы накаливания — то есть в световую энергию они превращают
лишь крайне малую долю потребляемого электричества. Но главное
направление энергосбережения — это экономия тепла, расход
которого на коммунально-бытовые цели раза в три, а то и больше
превышает расход электричества.
Первая - это уменьшение расхода энергии за счет не только новых
технических средств, но и элементарных мероприятий организационного
характера – не требующих затрат и сразу же дающих очевидный
эффект.
Система из 4-х батарей Тесла (Тесла-свич) – как
альтернативный источник энергии
В начале прошлого века Никола Тесла, выдающийся учёный, теоретик и
практик, незаслуженно забытый в настоящее время, демонстрировал много
уникальных опытов.
Среди них был и опыт применения Тесласвич системы из 4-х кислотно-свинцовых
автомобильных
собранных
аккумуляторных
по
определённой
батарей,
схеме
и
управляемых по заданному алгоритму.
Особенностью этой Тесла-свич системы
является то, что продолжительное время она
может работать как источник электрической
энергии
без
дополнительного
заряда,
обслуживания
и
ремонта
аккумуляторных батарей. Известны примеры (США) безостановочного
использования данной системы в течение 3-х и более лет без серьёзного
износа и поломок используемых батарей при относительно большой
полезной нагрузке.
Реализация проекта преследует несколько целей:
-подтверждение положительного эффекта от использования Тесла-свич
системы;
-выявление максимальной полезной нагрузки без потери качества батарей;
-определение возможности использования и тиражирования Тесла-свич
системы как автономного источника электрической энергии.
Заключение.
Организация
чрезвычайно
энергосбережения
сложная.
В
России
в
нет
масштабах
опыта
страны
-
осуществления
задача
столь
значительных проектов при отсутствии жесткой властной вертикали. В то же
время энергосбережение из популярного лозунга постепенно превращается в
насущную
необходимость.
Недостаток
электрических
мощностей
и
природного газа в периоды сильных похолоданий, глобальная борьба с
выбросами парниковых газов диктуют необходимость кардинального
изменения отношения к энергосбережению.
В этот процесс должно быть вовлечено большинство органов власти, все
организации и граждане. Столь масштабная проблема может эффективно
решаться в каждом муниципальном образовании, регионе и в целом по
России только программными методами с четким выделением задач для
каждого уровня.
Список используемой литературы:
1. Кравченя Э.М., Козел Р.Н., Свирид И.П. Охрана труда и
энергосбережения. – М.: ТетраСистемс, 2008. – 245 с.
2. Свидерская О.В. Основы энергосбережения. Ответы на экзаменационные
вопросы. – М.: ТетраСистемс, 2008. – 341 с.
3. Федоров С.Н. Приоритетные направления для повышения
энергоэффективности зданий // Энергосбережение, 2008. - №5. –с.23-25
4. http://www.rushydro.ru
5. http://mygeog.ru