Последствия использования невозобновляемых источников энергии для окружающей среды.

4. Нетрадиционная энергетика и ее характеристика. Перспективы использования нетрадиционных источников энергии.

5. Ветроэнергетика: принцип действия и характеристика ветроэнергетических установок.

Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) представляет собой комплекс технических устройств, для преобразования энергии ветра в другие виды: механическую, электрическую или тепловую.

Принцип действия ветродвигателей. Зачастую, для большей надёжности, в состав такой автономной системы электроснабжения включают блоки солнечных батарей и бензиновый (дизельный) электроагрегат. Принцип действия ветрогенератора таков: сила ветра вращает ветроколесо с лопастями, передавая крутящий момент через редуктор на вал генератора. Таким образом, реализуется принцип превращения механической энергии в электрическую. Мощность ветрогенератора зависит от размеров ветроколеса, скорости ветра, а также высоты мачты. Выпускаемые в настоящий момент ветрогенераторы имеют диаметр лопастей от 0,75 до 60 и более метров. Инвертор представляет собой узел, который выполняет задачу преобразования электрического тока в синусоидальный и дополнительную стабилизацию напряжения. В буфере с инвертором работает аккумулятор, который подаёт напряжение в сеть нагрузки при отсутствии ветра.

6. Геотермальная энергетика (общая характеристика, принцип работы установок).

Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической энергии за счёт энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях.

Экономически эффективна в районах, где горячие воды приближены к поверхности земной коры. В отличие от глубинных термальных вод, используемых по технологии геотермальных циркуляционных систем и расположенных по территории России неравномерно, приповерхностные геотермальные ресурсы рассредоточены практически повсеместно (малоэффективны по ресурсам лишь районы с вечномерзлыми грунтами), в т.ч. по регионам, не имеющим местных источников ископаемого топлива.

Тепловой насос устанавливается непосредственно на поверхности земли, а теплообменник погружается в специальную тепловую скважину. Ее величина может быть различной – от 25 до 100 метров. Расчет глубины должен производиться в соответствии с климатической зоной, а также размерами здания, которое планируется обогреть при помощи геотермального отопления.

По всем своим показателям, геотермальное отопление является отличной альтернативой другим видам топлива, например, газу. В отличие от газового отопления, геотермальная система не потребляет дорогое топливо и не выбрасывает в атмосферу вредные вещества, которые загрязняют ее.

При условии качественно выполненного монтажа, геотермальная система может прослужить более 30 лет без серьезного технического обслуживания.

Принцип работы геотермального отопления следующий: на поверхности устанавливается тепловой насос, а в земляную шахту опускается теплообменник.

Грунтовая вода проходит сквозь насос и при этом нагревается. Это тепло потом и используется в бытовых или промышленных целях.

Основное преимущество такой системы в том, что при работе теплового насоса осуществляется затрата электроэнергии в размере одного киловатта при пользе от четырёх до шести киловатт.

В то время как обычный кондиционер просто преобразовывает один киловатт электрической энергии в киловатт тепловой. Такие образом, тепловой насос не только оправдывает надежды на геотермальную систему, но и сравнительно скоро окупает стоимость установки.

7. Солнечная энергетика. Способы преобразования солнечной энергии

Солнечная энергетика — направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде.

В установках, работающих по прямоточной схеме, теплоноситель подается в солнечные коллекторы или в теплообменник гелиоконтура, где он нагревается и поступает либо непосредственно потребителю, либо в бак аккумулятора. Если температура теплоносителя после гелиоустановки оказывается ниже заданного уровня, то теплоноситель дополнительно нагревается в дублирующем источнике тепла.

В контурных схемах передача тепла от солнечного коллектора осуществляется либо через бак аккумулятор, либо путем непосредственного смешения теплоносителей, либо через теплообменник, который может быть расположен как внутри бака, так и вне него. Площадь солнечных коллекторов, необходимая для систем отопления, обычно в 3-5 раз превышает площадь поверхности коллекторов для систем горячего водоснабжения.

К комбинированным системам могут быть отнесены установки круглогодичного действия для целей отопления и горячего водоснабжения, а так же установки, работающие в режиме теплового насоса для целей теплохладоснабжения.

8. Биоэнергетика. Характеристика методов переработки биомассы.

Биоэнергетика — производство энергии из биотоплива

В зависимости от влажности биомасса перерабатывается термохимическими или биологическими способами. Биомасса с низкой влажностью (сельскохозяйственные и городские твердые отходы) перерабатываются термохимическими процессами: прямым сжиганием, газификацией пиролизом, ожижением, гидролизом. В результате получают водяной пар, электроэнергию, топливный газ, водород (метанол), жидкое топливо, газ, древесный уголь, глюкоза. Биомасса с высокой влажностью (сточные воды, бытовые отходы, продукты гидролиза органических остатков) перерабатываются биологическими процессами: анаэробная переработка, этанольная ферментация, ацетонобутанольная ферментация. В результате этих процессов получают биогаз (СН4, СО2), органические кислоты, этанол, ацетон, бутанол. Различие физико-химических свойств биомассы обусловливает выбор термохимического или биологического процесса ее переработки.

Прямое сжигание является одним из самых широко применяемых методов переработки биомассы (древесины и древесных отходов, соломы, городских твердых отходов и др.). Топливо, вырабатываемое из городских твердых отходов, используют в сочетании с углем на небольших электростанциях. В процессе биологической переработки биомассы для роста и метаболизма бактериям необходимы питательные вещества (азот и фосфор). Для биологической переработки почти всех видов биомасс требуется дополнительное введение питательных веществ.

Наиболее перспективными и все более широко применяемыми процессами превращения биомассы в различные виды энергии являются термохимическая газификация, этанольная ферментация и анаэробная переработка. Из термохимических процессов переработки биомассы наибольшее внимание в настоящее время привлекают такие, как газификация, пиролиз и сжижение, в результате которых получают жидкие и газообразные топлива, имеющие значительно большую энергоемкость, чем биомасса. Все эти процессы протекают при высокой температуре, а иногда и при высоком давлении.

Широкую известность получил процесс превращения биомассы в жидкое топливо пиролизом со ступенчатым испарением, где в качестве сырья используются твердые городские отходы, древесная кора и др.

9. Гидроэнергетика: общая характеристика, расчет потенциала энергоресурсов.

Гидроэнергетика — область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования энергии водного потока в электрическую энергию.

Первоначально энергию потока воды использовали в приводах рабочих машин - мельниц, станков, молотов воздуходувок и т.д. С изобретением гидравлической турбины, электрической машины и способа передачи электроэнергии на значительные расстояния гидроэнергетика приобрела новое значение уже как направление электроэнергетики, связанное с освоением водной энергии путем преобразования ее в электрическую на гидроэлектрических станциях (ГЭС). ГЭС являются мобильными энергетическими установками, выгодно отличающимися от тепловых электростанций в отношении регулирования частоты, покрытия пиковых нагрузок и обеспечения аварийного резерва энергосистемы

Потенциал энергосбережения должен быть определен по следующим разделам:

- По электрической энергии.

- По тепловой энергии.

- По твердому топливу.

- По жидкому топливу.

- По моторным топливам, в том числе – бензин, керосин, дизельное топливо, газ.

- По природному газу.

- По воде.