Файл: Реферат по дисциплине " Промышленные технологии и инновации " Выполнила Ниязбердыева Е. Я (подпись) (Ф. И. О.).docx
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 60
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Вокруг японского побережья проходит одно из семи основных и одно из двух крупнейших течений – Куросио, скорость которого может достигать 3 км/ч. Для питания подводной турбины такой скорости более чем достаточно. При этом немаловажны такие характеристики течения Куросио, как постоянство направления и скорости на протяжении года.
IHI Corporation, применяя свои многолетние наработки в области строительства морской техники и энергетики, разработала устройство, состоящее из пары турбин, соединенных в одном блоке и вращающихся в противоположных направлениях. Данные блоки крепятся к морскому дну, после чего свободно плавают по течению, что делает их похожими на воздушных змеев. Со своей стороны компания Toshiba обеспечит проект технологиями выработки и подачи электрической энергии с подводных турбин на сушу.
Данный проект является очередной демонстрацией того, что компании с солидной историей понимают всю важность перехода на новые, более экологичные технологии. Компании еще не предоставили точный график развертывания подводных турбин, однако уже известно, что завершение проекта запланировано на 2017 год. Похожий проект разработала Ирландия.
У побережья Северной Ирландии заработала электростанция, получающая энергию из морских течений. Эту электростанцию нельзя назвать «приливной», поскольку энергию она получает из морских течений, причем не самых быстрых (от 1 м/с). Электростанция состоит из группы юнитов, каждый из которых представляет собой нечто вроде воздушного змея, только парящего в толще воды. Юнит располагается таким образом, чтобы оптимально использовать энергию течения. Каждый юнит снабжен «крыльями» с общим размахом в три метра, и турбиной, которую приводит в движение вода. К слову, кабель, на котором «висит» юнит, комплексный, состоящий из крепления, кабеля связи и энергокабеля.
Управляет всем этим оператор, который следит за работой каждого юнита, и направляет их так, чтобы общая эффективность работы была максимальной. Автором проекта является компания Minesto. К слову, пока что это — пилотный проект.
В Великобритании напротив ведется разработка электростанций способных преобразовывать энергию вол и приливов.
Относительно недавно шотландская компания Albatern презентовала инновационную модульную установку WaveNet, преобразовывающую энергию волн в электричество. Данное устройство представляет собой массив из плавающих генераторов-«кальмаров», чьи «ноги» двигаются вверх-вниз по волнам и собирают энергию. Они работают под водой, обнаруживая себя только плавающими надводными желтыми буями.
Генераторы можно объединить в узел из трех единиц, в результате чего получается большая плавающая сетка, гибкая по всех направлениям. Чем больше по площади эта сетка, тем эффективнее генерация волновой энергии, так как энергия извлекается из большего количества волновых движений (продольное движение, вертикальное и горизонтальное смещение, качание и вращение). Специалисты компании утверждают, что 1,25-километровая плавающая сетка из WaveNet может генерировать 100 Мегаватт.
Каждый генератор-«кальмар» оснащен центральной балластной стойкой и тремя подсоединенными к ней плавучими буями на кронштейнах. В месте соединения кронштейна со стойкой находится насос, создающий гидравлическую энергию при движении плавучих буев. Применяя общую гидростатическую трансмиссию, гидравлическая энергия от насосов собирается и с помощью модуля «отбора мощности» преобразуется в электроэнергию, передающуюся на берег.
Еще одна особенность новой системы состоит в том, что она устойчива к влиянию больших волн, так как сетка гибкая и соединяется в нескольких точках с дном океана. Компания Albatern предполагает применение системы на оффшорных предприятиях (включая фермы аква-культур и нефтяные вышки), а также в отдаленных прибрежных районах, в которых отсутствует доступ к прочим источникам энергии.
-
Разработки в геотермальной энергетике.
На севере Австралии разрабатывается необычный вид экологически чистой энергии. Под бассейном Купер в центральной пустыне страны огромное количество гранита раскаляется из-за радиогенного распада. На глубине 4 000 метров находятся раскаленные скалы, до которых можно легко добраться, благодаря современным буровым технологиям.
В отверстие закачивают воду, и та вырывается на поверхность раскаленным паром, который можно использовать для производства электричества.
Благодаря этой технологии мы можем легко удвоить мировой запас геотермической энергии. Целью компании GeoDinamix является преобразование подземного жара в электричество без лишних выбросов вредных веществ в атмосферу. Это первый удачный опыт компании, и вскоре первая электростанция начнет производить 1 МВт электричества. Использоваться она будет в основном для того чтобы продемонстрировать технологию государствам и потенциальным инвесторам, а добываемая энергия будет распределяться среди 12 населенных пунктов неподалеку. Если компании все удастся, то к 2016 году GeoDinamix будут обеспечивать электричеством около 800 тысяч человек.
Если эта технология оправдает себя, то Австралия станет мировым поставщиком экологичной энергии. Если Австралия выйдет на мировой уровень, то им придется построить больше таких электростанций, они займут около тысячи километров. При современных технологиях добычи энергии затраты на поддержание всех электростанций составит всего 5%.
3 Потенциал России в альтернативной энергетике
В конце концов, если мы претендуем на роль энергетической сверхдержавы, то мы должны соответствовать этому не только по количеству произведенной энергии, но и по ее качеству. К сожалению, на сегодняшний день доля энергии, производимая нашими генерирующими компаниями из возобновляемых источников близка к нулю (см. таблицу).
Установленная и планируемая мощность различных видов ВИЭ в России
С тем чтобы ответить на этот вопрос достаточно вспомнить, какие страны являются лидерами в развитии альтернативной энергетики: это крупнейшие развитые страны мира с недостаточной обеспеченностью традиционными источниками энергетического сырья. То есть необходимо три важных условия для того, чтобы страна стала одним из лидеров в развитии альтернативной энергетики:
- высокая потребность в электроэнергии и топливе,
- слабая обеспеченность запасами нефти и газа,
- значительная доля государственного участия в НИОКР и развитии инфраструктуры новой энергетики.
При этом наличие природно-климатических условий было лишь фактором выбора конкретного набора технологий альтернативной энергетики. До начала нового тысячелетия Россия не удовлетворяла ни одному из этих условий, а главное ни в коей мере не была обеспокоена вопросами экологии и устойчивого развития ТЭК в долгосрочном периоде. Даже присоединение к Киотскому протоколу в 2005 г. подняло вопросы не столько экологического плана, а скорее торгово-экономического – сколько можно будет заработать на продаже российской квоты на выброс вредных газов (за счет большого объема генерирующих кислород лесных массивов и слабой тяжелой промышленности Россия на входе имела излишек квоты) и не помешает ли это наращиваю экономической и промышленной мощи. Таким образом, момент, когда все ведущие индустриальные державы начали развивать у себя новую мощнейшую отрасль (2001-2003) мы проспали, да и по-хорошему не имели возможностей для серьезных инвестиций во что-либо.
Сейчас необходимо пересмотреть свое отношение к альтернативной энергетике, тем более что мы это можем сделать с определенной выгодой для себя, учтя те ошибки и перегибы, которые имели место в других странах. Реформирование и либерализация электроэнергетики будут этому только способствовать, поскольку именно в рамках свободного рынка генерирующие компании будут стремиться к внедрению инноваций.
Основная особенность отечественной электроэнергетики – недостаточно развитая сетевая инфраструктура. Только 30% территории страны России охвачено Единой энергетической системой (ЕЭС), остальная часть обеспечивается электростанциями, работающими в автономном режиме или локальными энергосистемами, такие как Камчатская, Магаданская и Сахалинская. Поэтому перспективы развития ВИЭ, видимо, следует рассматривать с учётом этих обстоятельств, то есть в зоне ЕЭС и вне её, так как эти проблемы в каждой из этих зон решаются по-разному.
Говоря о той части России, которая обладает развитой сетевой инфраструктурой, то здесь основными проблемами являются дефицит мощностей, нестабильная поставка сырья (речь идет прежде всего о газе), необходимость увеличения пропускной способности сетей. То есть основные проблемы вызваны диспропорцией между темпом роста генерирующих мощностей и темпами роста потребности в электроэнергии. Трудно ожидать, что ВИЭ смогут восполнить пробел между спросом и предложением – слишком уж большие мощности потребуется вводить в строй, ведь по программе реформирования РАО ЕЭС в ближайшие 5 лет необходимо запустить около 20ГВ новых мощностей для покрытия дефицита. Однако, вопросы, связанные с повышением надежности, жизнестойкости и качества электроэнергии можно решать с помощью ВИЭ.
Так, например, на случай аварийного отключения различных объектов жизнеобеспечения от центральной энергосети, автономные электростанции на основе ВИЭ могут использоваться в качестве резервных мощностей. В необходимости такого резервирования мы ещё раз убедились, во время системной аварии 25 мая 2005 г. в Московской и смежных - Калужской, Рязанской, Смоленской и Тульской энергосистемах. Участившиеся в последнее время аварии в сетях, как правило, связаны с пиковыми нагрузками. Например, в летнее время при усиленном использовании кондиционеров нагрузка существенно возрастает. Подключение дополнительных мощностей скажем на солнечных батареях, кстати, наиболее эффективно работающих в солнечную погоду, могло бы сопоставить пику потребления пик генерации и, таким образом, избежать аварии и последующего дорогостоящего ремонта.
Другой пример – использование ВИЭ в качестве компенсации потерь в энергосетях. Известно, что в зависимости от степени изношенности энергосетей потери в них могут достигать 30%. Увеличение мощности в месте производства электроэнергии проблему не решает, поскольку приводит к еще большим потерям. Но, если скажем, вдоль линии электропередач разместить ряд подстанций на основе ВИЭ, энергия с этих подстанций могла бы компенсировать потери и, что важно, доходить до потребителя с в полном объеме.
Использование ВИЭ в районах, не покрытых Единой энергосистемой, диктуется непосредственно нуждами населения, потребностями развития промышленности и сельского хозяйства. К таким районам относятся прежде всего Центральная и Западная Сибирь, Дальний Восток, Крайний Север. Плотность населения здесь крайне мала и поэтому строить развитую сетевую инфраструктуру нецелесообразно. Зато компенсировать нехватку электроэнергии можно с помощью возобновляемых источников энергии, тем более что наличие возобновляемых ресурсов это позволяет. Рассмотрим карту российских "альтернативных энергетических ресурсов".
Карта распределения ветряных, солнечных, геотермальных ресурсов, а также центров переработки биомассы
Из этой карты видно, что наиболее "солнечные" районы у нас это Приморье, Юг Сибири – от 4.5 до 5 кВт/час/день*м2, что больше чем в Германии (3.2 кВт/час/день*м2) и вполне сравнимо с Италией (6 кВт/час/день*м2). Другие районы, такие как Краснодарский Край, Юг Якутии, Восточная Сибирь сравнимы с югом Франции и центральной Италией. Таким образом, по "солнечному ресурсу " по крайней мере часть нашей территории не уступает ведущим потребителям солнечной энергии. Это значит, что в некоторых труднодоступных районных проще установить солнечные батареи, чем тянуть ЛЭП, наращивать мощность, и ломать голову над тем, где взять сырье. Надо отметить, что в последнее время мы услышали о нескольких проектах по производству солнечного кремния и солнечных батарей в России. Так, компания Nitol Solar в 2009 году запускает линию по производству солнечного кремния емкостью 2000 тонн в год с планами расширения до 4000 тонн. Причем, по заявлению менеджмента весь кремний, который должен быть произведен в течение ближайших двух лет уже выкуплен производителями модулей.
Еще ряд проектов – Ренова Оргсинтез, Русский кремний, Подольский химико-технический завод строят амбиционные планы по производству кремния. Однако, надо признать, что здесь мы находимся в роли догоняющих – большинство из указанных проектов (по сути все кроме Нитола) выйдут на производственную мощность через 2-3 года когда по всем прогнозам цена на поликремний упадет, и соответственно прибыль от них будет значительно ниже ожидаемой. С нашей точки зрения этих рисков можно было бы избежать, если бы вместо традиционных пластин на основе кристаллического кремния мы производили бы более современные, так называемые тонкопленочные пластины на основе аморфного кремния. Они обладают меньшей эффективностью, но при этом их себестоимость в 4-5 раз меньше. Здесь российские компании могли бы опередить события и выйти с этой продукцией на отечественные и зарубежные рынки до того как наступит момент насыщения.