Областной этап Всероссийского заочного конкурса научно-исследовательских, изобретательских и творческих работ Юность. Наука
Вид материала | Конкурс |
СодержаниеИспользование энергии ветра |
- Задачи «про цены» формулы простых и сложных процентов. Задачи егэ, 393.65kb.
- Образовательная программа творческого и научно-технического развития детей и молодежи, 129.47kb.
- В оргкомитет Всероссийского открытого конкурса научно-исследовательских, проектных, 1706.86kb.
- Муниципальный этап Всероссийского детско-юношеского литературно-художественного конкурса, 104.07kb.
- Примите участие в конкурсе научно-исследовательских работ в области информатики и информационных, 42.34kb.
- Положение об окружном конкурсе исследовательских работ обучающихся «Старт в науку»,, 100.38kb.
- Национальное Достояние России, во Всероссийском открытом конкурс, 27.97kb.
- Положение о региональном этапе Всероссийского конкурса творческих работ на тему сказок, 39.97kb.
- Справка по итогам работы XIV районной научно-практической конференции «юность. Наука., 228.64kb.
- Положение о проведении ежегодного Всероссийского конкурса творческих работ «Экодизайн», 41.18kb.
Топливная энергетика
Топливная энергетика включает комплекс отраслей, занимающихся добычей, переработкой и реализацией топливно-энергетического сырья и готовой продукции. Включает угольную, газовую, нефтяную, торфяную, сланцевую и уранодобывающую промышленность.
Топливно-энергетическая промышленность прошла в своем развитии несколько этапов: угольный (до середины XX в.), нефтяной и газовый (до 80-х гг. XX в.). В то время как мировая энергетика вступила в переходный этап — постепенного перехода от использования минерального топлива к возобновляемым и неисчерпаемым энергоресурсам, вес топливной энергетики в России остаётся значительным и роль её не уменьшается.
Нефтегазовый сектор
В 90-е годы 20 века основу топливной энергетики России — нефтегазовый сектор активно приватизировался. В частные руки на различном основании были переведены наиболее выгодные активы сектора. К концу 1997 года государство сохранило за собой почти столько же компаний сколько и было в частной собственности, но эти компании были не самыми крупными и качественными. С повышением цен на нефть государство попыталось переломить ситуацию. В 2003 году руководство страны предприняло действия по банкротству одной из крупнейших нефтяных компаний «ЮКОС» и распродажи её активов, которые в основном достались государственной компании «Роснефть». Далее государственной компанией (с лета 2005) «Газпром» был куплен менее крупный частный актив «Сибнефть». В итоге за 3 года с середины 2004 года по середину 2007 года государство увеличило своё присутствие в секторе с 16,41 % до 40,72 %.
Газ:
Основой топливной и в целом внутренней энергетики на 2000-е остаётся эксплуатация значительных газовых месторождений Западной Сибири (Уренгойское, Ямбургское, перспективные Бованенковское и Заполярное). В 2005 году добыча газа составила около 590 млрд. м³, внутреннее потребление составило 386 млрд. м³ — более половины всего энергопотребления в стране. Запасы природного газа на 2005 год оцениваются в размере 47,82 трлн. м³, экспорт достигает значений 187 млрд. м³/год.
Нефть:
Второй по значению для внутренней энергетики подотраслью является нефтяная промышленность, обеспечившая на 2005 год внутреннее потребление в размере около 110 млн. т. нефти и газового конденсата, что составило около 20 % полного потребления энергоресурсов.
Крупнейшие нефтяные месторождения — Самотлорское, Приобское, Русское, Ромашкинское. Запасы жидких углеводородов на 2007 год оцениваются в размере не менее 9,5 млрд. т.
В стране действует 41 крупный нефтеперерабатывающий завод, общая их мощность составляет около 300 млн. т., рабочая мощность на 2006 год около 255 млн. т. На внутренний рынок в 2007 году было поставлено около 32 млн. т. дизельного топлива, 29 млн. т. бензина, 7 млн. т. мазута и 5 млн. т. керосина. Крупнейшие нефтеперерабатывающие заводы: Омский НПЗ, Ангарский НПЗ и Киришский НПЗ. Большинство предприятий работает на изношенном и устаревшем оборудовании.
Крупнейшие нефтяные компании России: государственные — «Роснефть» и «Газпром нефть», частные — «Лукойл», «ТНК-BP», «Сургутнефтегаз», «Татнефть».
Добыча угля и других горючих ископаемых
Несколько меньшую роль играет угольная промышленность, в 2005 году обеспечившая около 18 % потребности в топливе, поставив около 148 млн т. топливного угля. Доказанные и разрабатываемые запасы угля в стране на 2006 год составляют около 157 млрд т., экспорт достигает значения 80 млн т/год. Крупнейшие разрабатываемые месторождения энергетического угля — месторождения Кузбасса и месторождения Канско-Ачинского угольного бассейна (Березовское, Бородинское, Назаровское).
Крупнейшие угледобывающие компании «СУЭК», «Кузбассразрезуголь», "Южкузбассуголь, «Южный Кузбасс».
Страна обладает значительными запасами горючих сланцев. Разведано около 35,47 млрд т. из них доказанных в Ленинградской области — 3,6 млрд т. в Поволжье — 4,5 и республике Коми в Вычегодском бассейне — 2,8 млрд т. На Ленинградском и Кашпирском месторождениях имеются мощности, однако на 2007 год добыча практически не ведётся. Имеются крупные запасы природных битумов.
Перспективы топливной энергетики в России заключаются в использовании научных достижений для уменьшения потери топлива и сырья и вовлечение в эксплуатацию новых месторождений. Топливно-энергетическая промышленность оказывает значительное негативное влияние на окружающую среду: при добыче полезных ископаемых нарушается почвенный покров, целые природные ландшафты. При добыче и транспортировке нефти и газа происходит загрязнение атмосферы, почв и мирового океана.
Энергетика возобновляемых источников
Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) – в современной мировой практике к ВИЭ относят: гидро, солнечную, ветровую, геотермальную, гидравлическую энергии, энергию морских течений, волн, приливов, температурного градиента морской воды, разности температур между воздушной массой и океаном, тепла Земли, биомассу животного, растительного и бытового происхождения.
- Питьевая вода
- Топливо, получаемое в результате переработки растений: спирт, биогаз, биодизель
- Древесина
- Бумага
- Кожа
Представьте себе, что вы месяцами катаетесь на машине, не доливая в бак бензина, обеспечиваете дом энергией океанских волн или подключаете ваш ноутбук к розетке прямо на пиджаке. Растущие цены, общая тревога и озабоченность, новая политика правительства – все это, хочешь не хочешь, подталкивает нас к новым усилиям, направленным на обновление всей энергосистемы. Для полномасштабного внедрения некоторых из этих идей потребуются годы и годы. Другие прямо сейчас можно брать на вооружение. Доживем ли мы когда-нибудь до эпохи с бездонными источниками энергии? Строго говоря, вряд ли. Запасы нефти на Земле безусловно ограниченны. Даже водород, которым питается ядерная реакция на Солнце, и тот – увы! – когда-нибудь закончится. Если не брать в расчет шансов на неожиданный прорыв в технологиях ядерного синтеза, никакой другой источник не обещает в мановение ока решить все наши проблемы. Скорее, энергетические запросы человечества будут удовлетворяться путем объединения различных передовых технологий. В этом союзе сыграют свою роль энергия солнца, ветра, морских волн и другие альтернативные источники. Промышленность как потребитель тоже сделает шаг навстречу – современная технология успешно учится делать больше, потребляя меньше. В конце концов, смиримся с тем, что запасы всех энергоресурсов ограниченны, зато безграничной остается способность человека порождать новые идеи.
Существуют различные мнения о том, к какому типу ресурсов следует относить ядерное топливо. Запасы ядерного топлива с учётом возможности его воспроизводства в реакторах-размножителях, огромны, его может хватить на тысячи лет. Несмотря на это его обычно причисляют к невозобновляемым ресурсам. Основным аргументом для этого является высокий риск для экологии, связанный с использованием ядерной энергии.
Применение возобновляемых источников энергии в России при наличии колоссальных возможностей практически отсутствует, в отличие от большинства промышленно развитых государств. Обусловлено это не столь развитой инфраструктурой и низкой плотностью заселения, а также относительно низкими ценами на природный газ.
Биоэнергетика
Древесина
Из возобновимых ресурсов наиболее широкое применение имеет энергетическое использование древесины в виде дров. Это прежде всего отопление домов, приготовление пищи и подогрев воды в слаборазвитых сельскохозяйственных районах где нет доступа к магистральному природному газу, относительно дорога доставка угля, и имеются значительные лесные запасы. Однако отдача от такого применения чаще всего относительно не велика. Объём таких заготовок оценивается специалистами до 50 млн м³/год, при полном объёме рубок в 350 млн м³ (1996 год) и максимально возобновимом объёме в 800 млн м³/год. Однако освоение данного потенциала в возобновимом виде из-за труднодоступности возможно только при высоких инфраструктурных затратах. Применение естественных лесов в энергетике менее рентабельно, нежели в целлюлозно-бумажной или деревообрабатывающей отраслях.
Наиболее высокая продуктивность, где возможно эффективное выращивание энергетических лесов, отмечается на Северном Кавказе, в Алтайском крае и центре европейской части.
Одным из перспективных направлений развития использования древесины можно считать технологии гидролиза.
Торф
До 90-х годов ощутимую роль в топливной энергетике занимала торфяная промышленность, годовая добыча которой в середине 70-х достигала 90 млн. тонн. преимущественно топливного сырья, на середину 2000-х добыча торфа не превышает 5 млн. тонн в год. Разведанные запасы торфа свыше 150 млрд. т. (40 % влажности), ежегодно образуется до 1 млрд. м³ торфа, основные запасы сконцентрированы в западной Сибири и на северо-западе европейской части. Ресурсы торфяных месторождений несколько более концентрированы, однако при этом зачастую ещё более труднодоступны, чем лесные.
Некоторое количество торфа сжигается на электростанциях: Шатурская ГРЭС в 2005 году использовала 0,67 млн. т., ТГК-5 в 2006 году применила 0,57 млн. т.
Геотермальная энергетика
Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической и тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы.
В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температур кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. Более чем такие паротермы распространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие горизонты пород с температурой менее 100 °C распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, потому наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.
Достоинства и недостатки
Главным достоинством геотермальной энергии является ее практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года.
Существуют следующие принципиальные возможности использования тепла земных глубин. Воду или смесь воды и пара в зависимости от их температуры можно направлять для горячего водоснабжения и теплоснабжения, для выработки электроэнергии либо одновременно для всех этих целей. Высокотемпературное тепло около вулканического района и сухих горных пород предпочтительно использовать для выработки электроэнергии и теплоснабжения. От того, какой источник геотермальной энергии используется, зависит устройство станции.
Если в данном регионе имеются источники подземных термальных вод, то целесообразно их использовать для теплоснабжения и горячего водоснабжения. Например, по имеющимся данным, в Западной Сибири имеется подземное море площадью 3 млн. м2 с температурой воды 70—90 °С. Большие запасы подземных термальных вод находятся в Дагестане, Северной Осетии, Чечне, Ингушетии, Кабардино-Балкарии, Закавказье, Ставропольском и Краснодарском краях, Казахстане, на Камчатке и в ряде других районов России.
Какие проблемы возникают при использовании подземных термальных вод? Главная из них заключается в необходимости обратной закачки отработанной воды в подземный водоносный горизонт. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, бора, свинца, цинка, кадмия, мышьяка) и химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.
Наибольший интерес представляют высокотемпературные термальные воды или выходы пара, которые можно использовать для производства электроэнергии и теплоснабжения.
Итак, достоинствами геотермальной энергии можно считать практическую неисчерпаемость ресурсов, независимость от внешних условий, времени суток и года, возможность комплексного использования термальных вод для нужд теплоэлектроэнергетики и медицины. Недостатками ее являются высокая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных соединений и металлов, что исключает в большинстве случаев сброс термальных вод в природные водоемы.
На 2006 в России разведано 56 месторождений термальных вод с дебитом, превышающим 300 тыс. м³/сутки. На 20 месторождениях ведется промышленная эксплуатация, среди них: Паратунское (Камчатка), Казьминское и Черкесское (Карачаево-Черкессия и Ставропольский край), Кизлярское и Махачкалинское (Дагестан), Мостовское и Вознесенское (Краснодарский край). На конец 2005 года установленная мощность по прямому использованию тепла составляет свыше 307 МВт.
Почти все Российские геотермальные электростанции расположены на территории Камчатки и Курил, суммарный электропотенциал термальных вод только Камчатки оценивается в 1 ГВт рабочей электрической мощности. Российский геотермальный потенциал реализован в размере чуть более 80 МВт установленной мощности (2009) и около 450 млн. кВт/час годовой выработки (2009).
Ветроэнергетика
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. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью, так в конце 2009 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 157 гигаватт, увеличившись в 6 раз с 2000 года.
Т
Карта скорости ветра на территории РФ, м/с
ехнический потенциал ветровой энергии России оценивается в размере свыше 50 трлн. кВт·час/год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд. кВт·час/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России.
Особой концентрацией ветропотенциала отличаются побережья Тихого и Арктического океанов, предгорные и горные районы Кавказа, Урала, Алтая, Саян. В приближённых к потребителям и имеющим подходящую инфраструктуру возможно строительство крупных ветропарков, среди них можно выделить побережья Кольского полуострова, Приморья, юга Камчатки, Каспийское и Азовское побережья.
Развитию масштабной ветроэнергетики в стране располагают запасы природного газа, лучше других видов топлива подходящего для высокоманевренной генерации, а в отдельных районах, как например Карелия, Мурманская область, Кавказ — действует маневренная гидроэнергетика. Весьма эффектно применение малых ветроустановок, например для поднятия грунтовой воды и непосредственной выработки тепла, в степной сельской местности.
Одна из самых больших ветроэлектростанций России (5,1 МВт) расположена в районе посёлка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Её среднегодовая выработка составляет около 6 млн. кВт/час. На Чукотке действует Анадырская ВЭС мощностью 2,5 МВт (10 ветроагрегатов по 250 кВт) среднегодовой выработкой более 3 млн. кВт/час, параллельно станции установлен ДВС, вырабатывающий 30 % энергии установки. Также крупные ветроэлектростанции расположены у деревни Тюпкильды Туймазинского района республики Башкортостан (2,2 МВт). В Калмыкии в 20 км от Элисты размещена площадка Калмыцкой ВЭС планировавшейся мощностью в 22 МВт и годовой выработкой 53 млн. кВт/ч, на 2006 год на площадке установлена одна установка «Радуга» мощностью 1 МВт и выработкой от 3 до 5 млн. кВт/ч. В республике Коми вблизи Воркуты строится Заполярная ВДЭС мощностью 3 МВт. На 2006 действуют 6 установок по 250 кВт общей мощностью 1,5 МВт. На острове Беринга Командорских островов действует ВЭС мощностью 1,2 МВт.
У
Расчётная установленная мощность ветроустановки, кВт
становленная мощность ветряных электростанций в стране на 2007 год составляет около 16,5 МВт, суммарная выработка не превышает 25 млн. кВт·час/год.
Использование энергии ветра:
В 2008 году суммарные мощности ветряной энергетики выросли во всём мире до 120 ГВт. Ветряные электростанции всего мира в 2007 году произвели около 200 млрд. кВт/час, что составляет примерно 1,3 % мирового потребления электроэнергии. Во всём мире в 2008 году в индустрии ветроэнергетики были заняты более 400 тысяч человек. В 2008 году мировой рынок оборудования для ветроэнергетики вырос до 36,5 миллиардов евро, или около 46,8 миллиардов американских долларов.
В 2007 году в Европе было сконцентрировано 61 % установленных ветряных электростанций, в Северной Америке 20 %, Азии 17 %.
Строительство ветротурбины в Германии
Кол-во энергии выработанной на ветроустановках в мире:
Страна | 2005 г., МВт. | 2006 г., МВт. | 2007 г., МВт. | 2008 г. МВт. | 2009 г. МВт. |
США | 9149 | 11603 | 16818 | 25170 | 35159 |
Германия | 18428 | 20622 | 22247 | 23903 | 25777 |
Китай | 1260 | 2405 | 6050 | 12210 | 25104 |
Испания | 10028 | 11615 | 15145 | 16754 | 19149 |
Индия | 4430 | 6270 | 7580 | 9645 | 10833 |
Италия | 1718 | 2123 | 2726 | 3736 | 4850 |
Франция | 757 | 1567 | 2454 | 3404 | 4492 |
Великобритания | 1353 | 1962 | 2389 | 3241 | 4051 |
Португалия | 1022 | 1716 | 2150 | 2862 | 3535 |
Дания | 3122 | 3136 | 3125 | 3180 | 3465 |