Автор: Муныкин А.О., Баева А.П.
Научный руководитель: Карпова Т.В.
Группа: 742 об. 2
ВведениеВ понятие возобновляемые источники энергии (ВИЭ) включаются следующие формы энергии: солнечная, геотермальная, ветровая, энергия морских волн, течений, приливов и океана, энергия биомассы, гидроэнергия, низкопотенциальная тепловая энергия и другие "новые" виды возобновляемой энергии.
Принято условно разделять ИЭ на две группы:
•
Традиционные: гидравлическая энергия, преобразуемая в используемый вид энергии ГЭС мощностью более 30 МВт; энергия биомассы, используемая для получения тепла традиционными способами сжигания (дрова, торф и некоторые другие виды печного топлива); геотермальная энергия;
•
Нетрадиционные: солнечная, ветровая, энергия морских волн, течений, приливов и океана, гидравлическая энергия, преобразуемая в используемый вид энергии малыми и микроГЭС, энергия биомассы, не используемая для получения тепла традиционными методами, низкопотенциальная тепловая энергия и другие "новые" виды возобновляемой энергии.
Перспективы возобновляемой энергетики.
Нетрадиционные возобновляемые источники энергии НВИЭ позволяют получать энергию, взяв по контроль естественные процессы природы, происходящие на Земле, а также переработка отходов жизнедеятельности человека.
Нетрадиционные(возобновляемые) источники электроэнергии на Дальнем Востоке.
На Дальнем Востоке имеется существенный потенциал по возобновляемым источникам энергии (табл. 1).
Оценки потенциала ВИЭ на Дальнем Востоке
Таблица1
Среди нетрадиционных, возобновляемых источников энергии фотоэлектрический метод преобразования солнечной энергии является в настоящее время наиболее подготовленным для широкого использования. Его применение сдерживается относительно высокой стоимостью солнечных батарей.
Улучшение технико-экономических показателей в ветровой энергетике связано и с ростом средней установленной мощности ветроустановок с 1,2 МВт в 2005 г. до 2 МВт к 2013 г. Современные ветровые турбины ежегодно производят в 180 раз больше электроэнергии, чем 20 лет назад, благодаря чему стоимость одного киловатт-часа производимой энергии снизилась как минимум в 2 раза. При удачном расположении ветроэнергетические станции уже в настоящее время могут конкурировать по экономическим показателям с ТЭС на угле и газе.
Краткосрочные приоритеты в области биоэнергетики касаются двух основных вопросов: обеспечение доступа к большим объемам сравнительно дешевого сырья и дальнейшее повышение КПД преобразования в основных процессах при одновременном снижении их стоимости.
Увеличение масштабов применения геотермальной энергии требует расширения геологических изысканий и обеспечения доступности геологической информации. Основную долю капитальных затрат в случае геотермальных электростанций составляют затраты на разведывание ресурсов и собственно строительство. Затраты на бурение могут составлять до половины стоимости проекта.
В 2010 г. в структуре генерирующих мощностей электростанций Дальнего Востока доля ГЭС составляла 34,5%, при этом на них приходилось 36% суммарной выработки электроэнергии в регионе. Коэффициент практического использования технического гидропотенциала составляет 7%. В перспективе до 2050 г. произойдет трехкратное увеличение выработки электроэнергии на ГЭС, при этом доля ГЭС в структуре потребления ПЭР сохранится на уровне 7-8%. В этот период планируется ввод более 10 тыс. МВт мощности, в том числе более 9 тыс. МВт приходится на Южно-Якутский ГЭК [10, с. 62, 96].
По состоянию на конец 2009 г. на Камчатке работают две малые гидростанции мощностью 1710 и 20 400 кВт. В перспективе до 2030 г. на Дальнем Востоке установленная мощность МГЭС составит 62-92 МВт (0,3-0,4% от суммарной установленной мощности).
В 2010 г. на Дальнем Востоке функционировала одна ветроэлектростанция мощностью 250 кВт в Республике Саха (Якутия), доля которой в структуре установленной мощности составила 0,03% и выработке электроэнергии - менее 0,001%. За период до 2030 г. установленная мощность ВЭС достигнет 65-103 МВт (0,3-0,5% от суммарной установленной мощности).
На сегодняшний день на Дальнем Востоке функционируют три геотермальные электростанции общей мощностью 74 000 кВт в Камчатском крае и две геотермальные установки по производству электрической и тепловой энергии с электрической мощностью 23 600 кВт в Сахалинской области. За период до 2030 г. установленная мощность ГеоТЭС достигнет 65-76 МВт (0,3% от суммарной установленной мощности).
Таким образом, на Дальнем Востоке суммарная мощность электростанций, работающих с использованием энергии геотермального тепла, ветра и воды (мини- и микро-ГЭС), в ближайшие 10 лет достигнет 300-350 МВт при условии их стопроцентного финансирования в размере 24-25 млрд руб. Экономия органического топлива при их внедрении составит приблизительно 1 млн т у. т. Внедрение вышеуказанных технологий возможно только в децентрализованном секторе энергоснабжения ДФО.
В ближайшей перспективе предполагается лишь создание отечественной технологии по производству электроэнергии на геотермальных установках с бинарным циклом на базе Паужетской ГеоТЭС, а также увеличение установленной мощности Мутновской ГеоЭС за счет использования тепла сбросного сепарата, что увеличит мощность до 2015 г. на 13 МВт.
В долгосрочной перспективе развитие энергетического комплекса Дальнего Востока практически игнорирует этот потенциал ВИЭ, развитие базируется на разработке традиционных источников. При этом доля ВИЭ от суммарного производства электроэнергии не изменится и останется на уровне 1%1.
Основным ограничением широкомасштабного использования ВИЭ являются более высокие удельные капиталовложения по сравнению с традиционными источниками энергии. Это связано с высокой капиталоемкостью оборудования, дополнительными затратами на преобразование и аккумулирование энергии.
Развитие ВИЭ в 2000-е гг. получало значительную государственную поддержку во многих странах мира, которая стала важным фактором ее роста. С 2000 по 2009 г. число стран, практикующих различные формы поддержки технологий, основанных на ВИЭ, возросло с 40 до 60, а объем поддержки составлял, по различным оценкам, 100-150 млрд долл. в год.
Традиционные источники электроэнергии на Дальнем Востоке.Эти источники энергии включают уголь, природный газ и нефть, а в последнее время уран.
Уголь является древнейшим источником энергии, с которым знакомо человечество. Он представляет собой минерал, который образовался из растительного вещества в процессе метаморфизма. Метаморфическими называются горные породы, состав которых подвергся изменениям в условиях высоких давлений, а также высоких температур . Продуктом первой стадии в процессе образования угля является торф, который представляет собой разложившееся органическое вещество. Уголь образуется из торфа после того, как он покрывается осадочными породами. Эти осадочные породы называются перегруженными. Перегруженные осадки уменьшают содержание влаги в торфе.
Вариант молекулярной модели низкосортного угля. Уголь представляет собой сложную смесь химических веществ, в состав которых входят углерод, водород и кислород, а также небольшие количества азота, серы и примеси других элементов. Кроме того, в состав угля в зависимости от его сорта входит различное количество влаги и различных минералов.
Тепловая электростанция (ТЭС), электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Первые ТЭС появились в кон. 19 в и получили преимущественное распространение. В сер. 70-х гг. 20 в. ТЭС - основной вид электрической станций. Доля вырабатываемой ими электроэнергии составляла: в России и США св. 80% (1975), в мире около 76% (1973).
Около 75% всей электроэнергии России производится на тепловых электростанциях. Большинство городов России снабжаются именно ТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, производящие не только электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. Такая система является довольно-таки непрактичной т.к. в отличие от электрокабеля надежность теплотрасс чрезвычайно низка на больших расстояниях, эффективность централизованного теплоснабжения сильно снижается, вследствие уменьшения температуры теплоносителя. Подсчитано, что при протяженности теплотрасс более 20 км (типичная ситуация для большинства городов) установка электрического бойлера в одельно стоящем доме становится экономически выгодна.
На тепловых электростанциях преобразуется химическая энергия топлива сначала в механическую, а затем в электрическую.
По данным СО ЕЭС суммарная установленная электрическая мощность тепловых электростанций ОЭС Востока на 1 января 2018 года составляет 5 841,5 МВт или 61,5 % от установленной мощности электростанций ОЭС Востока:
1. Благовещенская ТЭЦ , установленная мощность 404МВт, регион Амурская область, основное топливо - уголь;
2. Райчихинская ГРЭС, установленная мощность 102МВт , регион Амурская область, основное топливо - уголь;
3. Приморская ГРЭС, установленная мощность 1467МВт, регион Приморский край ,основное топливо -уголь;
4. Владивостокская ТЭЦ-2, установленная мощность 497МВт, регион Приморский край ,основное топливо-газ, уголь;
5. Артёмовская ТЭЦ, установленная мощность 400МВт,регион Приморский край, основное топливо- уголь;
6. Партизанская ГРЭС , установленная мощность203МВт,регион Приморский край, основное топливо - уголь;
7. ТЭЦ «Восточная», установленная мощность 139,5МВт, регион Приморский край, основное топливо - газ;
8. Мини-ТЭЦ «Центральная», установленная мощность 33МВт, АО «ДВЭУК» Приморский край, основное топливо - газ;
9. Хабаровская ТЭЦ-1, установленная мощность 435МВт, АО «ДГК» Хабаровский край, основное топливо - газ, уголь;
10. Хабаровская ТЭЦ-3 720МВт, установленная мощность АО «ДГК» Хабаровский край, основное топливо - газ, уголь;
11. Амурская ТЭЦ, установленная мощность 285МВт, АО «ДГК» Хабаровский край, основное топливо - газ, уголь;
12. Майская ГРЭС, установленная мощность 78,2МВт, АО «ДГК» Хабаровский край, основное топливо - уголь;
13. Комсомольская ТЭЦ-1, установленная мощность 25МВт, АО «ДГК» Хабаровский край, основное топливо - газ;
14. Комсомольская ТЭЦ-2, установленная мощность 197,5МВт, АО «ДГК» Хабаровский край, основное топливо - газ, уголь;
15. Комсомольская ТЭЦ-3, установленная мощность 360МВт, АО «ДГК» Хабаровский край, основное топливо - газ;
16. Нерюнгринская ГРЭС, установленная мощность 570МВт, АО «ДГК» Республика Саха (Якутия) , основное топливо - уголь;
17. Чульманская ТЭЦ, установленная мощность 48МВт, АО «ДГК» Республика Саха (Якутия) , основное топливо - уголь;
18. Якутская ГРЭС, установленная мощность 368МВт, ПАО «Якутскэнерго» Республика Саха (Якутия), основное топливо - газ;
19. Якутская ГРЭС-2, установленная мощность 193,48МВт, ПАО «РусГидро» Республика Саха (Якутия), основное топливо - газ.
Гидроэлектростанции
Гидроэлектрическая станция, гидроэлектростанция (ГЭС), комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического. оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.
По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные с напорной и безнапорной деривацией, смешанные, гидроаккумулирующие и приливные. В русловых и приплотинных ГЭС напор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровень воды в верхнем бьефе. При этом неизбежно некоторое затопление долины реки. В случае сооружения двух плотин на том же участке реки площадь затопления уменьшается. На равнинных реках наибольшая экономически допустимая площадь затопления ограничивает высоту плотины. Русловые и приплотинные ГЭС строят и на равнинных многоводных реках и на горных реках, в узких сжатых долинах.
В состав сооружений русловой ГЭС, кроме плотины, входят здание ГЭС и водосбросные сооружения . Состав гидротехнических сооружений зависит от высоты напора и установленной мощности. У русловой ГЭС здание с размещенными в нём гидроагрегатами служит продолжением плотины и вместе с ней создаёт напорный фронт. При этом с одной стороны к зданию ГЭС примыкает верхний бьеф, а с другой - нижний бьеф. Подводящие спиральные камеры гидротурбин своими входными сечениями закладываются под уровнем верхнего бьефа, выходные же сечения отсасывающих труб погружены под уровнем нижнего бьефа.
В соответствии с назначением гидроузла в его состав могут входить судоходные шлюзы или судоподъёмник, рыбопропускные сооружения, водозаборные сооружения для ирригации и водоснабжения.
Заключение
Несмотря на высокие темпы роста энергопотребления, доминирующими источниками энергии остаются традиционные (около 80% структуры потребления ПЭР в 2050 г.). При этом превышение спроса на нефть в долгосрочной перспективе над объемом ее добычи будет стимулировать использование других источников энергии. В результате наиболее перспективными будут чистые угольные технологии и технологии паро-газового цикла. Высокая обеспеченность запасами традиционных энергоресурсов позволит России сохранить лидирующие позиции на рынках природного газа и угля. В долгосрочной перспективе после 2030 г. истощение запасов в традиционных регионах добычи нефти и газа в России приведет к увеличению объемов разработки месторождений Дальнего Востока.
