Тернівська Міська рада

Тернівська Міська рада

Офіційний сайт міста
2017-12-01 10:41:53

Основні технології відновлюваної енергетики

Відно́влювана енерге́тика (англ. renewable energetics) — енергетична галузь, що спеціалізується на отриманні та використанні енергії з відновлюваних джерел енергії.

До відновлюваних джерел енергії належать періодичні або сталі потоки енергії, що розповсюджуються в природі і обмежені лише стабільністю Землі як космопланетарного елемента: променева енергія Сонця, вітер, гідроенергія, природна теплова енергія тощо.

Основною відмінністю відновлюваних джерел енергії є те, що вони не знищуються під час використання, на відміну від мінеральних палив, які споживаються для вироблення енергії. Застосування відновлюваної енергії людиною потребує наявності технологій використання енергії сонячного світла, вітру, морських хвиль, водних течій, біологічних процесів, таких як анаеробний розклад, біологічне вироблення водню, та геотермальних теплових джерел.

Традиційне використання енергії вітру, води, та сонячного світла вже широко поширене. Однак, масове виробництво електричної енергії з використанням відновлюваних джерел енергії набуло популярності лише нещодавно.

Основні технології відновлюваної енергетики

Вітроенергетика

Вітроустановка

Вітер утворюється в результаті нерівномірного нагрівання поверхні Землі Сонцем. Потоки повітря можуть бути використані для приведення в рух вітрових турбін. Принцип дії всіх вітроустановок один: під напором вітру обертається вітроколесо з лопатями, яке передає крутний момент через систему передач валу генератора, що виробляє електроенергію. Реальний ККД найкращих вітрових коліс досягає 45 % у разі стійкої роботи при оптимальній швидкості вітру. Сучасні вітрові турбіни мають номінальну потужність від, приблизно, 600 кВт до 5 МВт.

Найкращими для розташування вітрових електростанцій є місцевості з потужними та сталими вітрами, такі як прибережні смуги та вершини гір.

Гідроенергетика

Гідроенергетика — область господарсько-економічної діяльності людини а також сукупність природних і штучних підсистем (гідроелектростанцій), що служать для перетворення енергії водного потоку в електричну енергію. На цих електростанціях, як джерело енергії використовується потенціальна енергія водного потоку.

Гідроелектростанції зазвичай будують на ріках, споруджуючи греблі та водосховища. Також можливе використання кінетичної енергії водного потоку на так званих вільнопотокових (дериваційних) ГЕС.

Оскільки густина води приблизно в 800 разів більша за густину повітря, навіть повільний потік води, або слабка океанська течія може виробляти істотну кількість енергії.

Сонячна енергетика

Сонячна електроенергетика

Сонячна енергія може бути перетворена в електричну двома основними шляхами: термодинамічним і фотоелектричним.

При термодинамічному методі електричну енергію за рахунок використання сонячної енергії можна отримати використанням традиційних схем в теплових установках, в яких теплота від згоряння палива замінюється потоком концентрованого сонячного випромінювання.

Сонячна фотоенергетика являє собою пряме перетворення сонячної радіації в електричну енергію. Принцип дії фотоелектричного перетворювача базується на використанні внутрішнього фотоефекту в напівпровідниках і ефекту ділення фотогенерованих носіїв зарядів (електронів і дірок) електронно-дірковим переходом або потенційним бар'єром типу метал-діелектрик-напівпровідник.

Сонячна теплоенергетика

У сучасному світі сонячна енергія широко використовується для теплопостачання, включаючи гаряче водопостачання і опалення, а також для холодопостачання, кондиціювання повітря, висушування та в інших технологічних процесах.

Приклади прямого використання теплової енергії від сонячного світла:

·       Обігрівання будівель через систему пасивного обігріву.

·       Нагрівання продуктів харчування в сонячних печах.

·       Нагрівання води або повітря для господарчих потреб в геліоколекторах.

·       Нагрівання та охолодження повітря із використанням сонячних каменів.

·       Кондиціонування повітря.

Геотермальна енергетика

Під геотермальною енергетикою розуміють промислове отримання енергії, зокрема електроенергії, з гарячих джерел, термальних підземних вод. Основним джерелом цієї геотермальної енергії слугує постійний потік теплоти з розжарених надр, направлений до поверхні Землі. Земна кора отримує теплоту в результаті тертя ядра, радіоактивного розпаду елементів, хімічних реакцій.

Проявленням геотермальної теплоти, що має практичне значення, є запаси гарячої води і пари в підземних резервуарах на відносно невеликих глибинах і гейзери, які виходять на поверхню.

Основним показником придатності геотермальних джерел для використання є їх природна температура, за якою вони поділяються на низькотермальні води з температурою 40-70°С, середньотермальні з температурою 70-100°С, високотермальні води і пара з температурою 100—150°С, парогідротерми і флюїди з температурою вище від 150°С.

Біопаливо, біоенергетика

Біомаса є одним з найдавніших джерел енергії, однак її використання до недавнього часу зводилося до прямого спалювання при відкритому вогні або в печах і топках з відносно низьким к.к.д. Під біомасою розуміються органічні речовини, які утворюються в рослинах в результаті фотосинтезу і можуть бути використані для отримання енергії, включаючи всі види рослинності, рослинні відходи сільського господарства, деревообробної та інших видів промисловості, побутові відходи.

Найпоширенішими технологіями використання біомаси в біоенергетиці є:

·       фізичний метод — пряме спалювання;

·       хімічні методи — піроліз, газифікація, виробництво спиртів і масел для отримання моторного палива;

·       мікробіологічний метод — анаеробна ферментація з утворенням метану.

Значним ресурсом для відновлюваної енергетики є використання хімічної енергії біомас. Перевагою біомас є те, що їх можна безпосередньо перетворювати в паливо для автомобілів та інших машин. Біомаса може безпосередньо вирощуватися для потреб виробництва енергії, тоді її називають біомасою третього покоління, або можуть використовуватися відходи біологічної маси, призначеної для інших потреб, тоді її називають біомасою другого покоління.

Біопаливо, яке може використовуватися в транспортних засобах, виготовляють з олії, тваринних жирів, жирних відходів. За 2011 рік воно забезпечило 2,7 % споживання палива транспортом.

Україна наразі реалізує цілу низку проектів у галузі відновлювальної енергетики, фінансованих за рахунок іноземних інвестицій. Останній проект – це будівництво сонячних батарей вартістю 10 мільйонів євро (12 мільйонів доларів США), який втілюється у життя Канадською фірмою TIU та буде розташований у Нікополі, Дніпропетровська область. Нікопольський сонячний енергетичний комплекс потужністю 10.5 МВт також становить собою перший інвестиційний проект, реалізований у рамках Угоди про вільну торгівлю між Канадою та Україною, що набула чинності  з 1 серпня 2017 року.

Україна йде за світовим трендом прискорювати інвестиції у відновлювальну енергетику. Справді, 2016 рік став п’ятим роком поспіль, коли інвестиції у відновлювальні джерела електричної енергії у світі перевищили вкладення у виробництво електричної енергії на основі викопного палива. Окрім економічних аргументів, електрична енергія, вироблена з сонячної енергії, та інші відновлювальні джерела електричної енергії в країні мають особливе значення для енергетичної безпеки України. Попри те, що станом на сьогодні відновлювальна енергетика складає менше 1% від загального обсягу виробництва електричної енергії, роль відновлювальних джерел електричної енергії неминуче зросте: уряд встановив 10-% показник для відновлювальних джерел електричної енергії до 2020 року. І відповідно до нещодавно прийнятої Енергетичної стратегії України на період до 2035 року «Безпека, енергоефективність, конкурентоспроможність», відновлювальна енергетика досягне рівня 25% у загальній структурі виробництва електричної енергії. Наразі, за даними Міністерства енергетики та вугільної промисловості, чотири найпотужніші джерела електричної енергії для України – це вугілля (30%), природний газ (28.9%), ядерна енергетика (25.5%), а також нафта та нафтопродукти (11.6%).

 

УЖКГ та КБ ugkhikb@ukr.net