В связи  с надвигающимся энергетическим кризисом использование альтернативных источников энергии становится необходимым для любой страны. Возобновляемые источники энергии способны обеспечить будущие поколения экологически чистой энергией. Препятствием для развития этого направления в энергетике страны может стать отсутствие его стимулирования со стороны законодательства и недостаток финансирования.

Геотермальная энергетика

В поисках  альтернативных источников энергии  люди пришли к возможности использования геотермальных запасов земли. Ученые давно выяснили, что с продвижением в глубь планеты температура увеличивается. Так появилась идея использовать тепло земли в качестве источника энергии.

Увеличение  температуры происходит за счет радиоактивного распада химических элементов, содержащихся в недрах земли. Разогретые до высоких температур породы нагревают воду, имеющуюся в земной коре.

Вода, нагретая выше 20°C, называется геотермальной. Температура  геотермальных вод, поступающих на поверхность земли, может достигать 300°C, а температура пара доходить до 600°C.

Геотермальные воды с наиболее высокой температурой и пар используют для получения  электроэнергии. Энергия, полученная таким способом, дешевле, чем энергия тепловых, атомных и гидроэлектростанций. Наличие больших запасов геотермальной энергии в земной коре дает надежду на то, что у этой отрасли энергетики большое будущее.

На Камчатке уже работают две геотермальные  электростанции. А также такие  электростанции построены в районе Махачкалы и Южно-Курильска.

Недостатком всех имеющихся геотермальных электростанций является то, что располагать их возможно только там, где есть горячие источники. Но ученые всерьез задумались о технологиях, которые позволят использовать тепло земных недр повсеместно.

Ученые  выдвинули идею бурения скважин  на глубину в 4-6 километров, для того чтобы в одну скважину закачивать холодную воду, а из другой получать разогретый пар. Температура в глубине скважин будет достигать 150-200°C. Полученный пар можно использовать для получения электроэнергии или отопления. Данный способ назвали технологией «горячих сухих горных пород». Сейчас его испытывают в рамках экспериментального проекта, реализуемого совместно немецкими, французскими и британскими учеными в Эльзасе. В ходе испытаний уже удалось получить геотермальный пар, и в скором будущем ученые надеются получить с помощью него электрический ток.

Благодаря изобретению советского инженера Александра Калины, наряду с традиционными геотермальными электростанциями появились электростанции использующие «цикл Калины». Их особенностью является то, что горячая вода из земных недр передает свою энергию другой жидкости. Такая схема называется бинарной или двухконтурной. В качестве второй жидкости используют двухкомпонентную водно-аммиачную смесь. Свойства этой смеси позволяют оптимизировать перенос тепла при ее испарении и конденсации. Поэтому «цикл Калины» оказался эффективней других бинарных схем. КПД таких электростанций гораздо выше по сравнению с традиционными геотермальными электростанциями и это несомненно большой прогресс.

Дальнейшее  развитие этой отрасли энергетики обеспечит  экономический рост страны, даст возможность отказаться от использования не возобновляемых источников энергии и улучшить экологическую обстановку.

 
Солнечная энергетика

Получение электроэнергии от солнца давно применяется  во всем мире. Главной задачей ученых на данный момент является необходимость так усовершенствовать имеющиеся технологии, чтобы как можно больше увеличить их КПД.

Солнечные электростанции преобразуют энергию солнечной радиации в электроэнергию. Они бывают двух видов:

1. фотоэлектрические - непосредственно преобразуют солнечную энергию в электроэнергию при помощи фотоэлектрического генератора
2. термодинамические - преобразуют солнечную энергию в тепловую, а потом в электрическую; мощность термодинамических солнечных электростанций выше, чем мощность фотоэлектрических станций

Фотоэлектрические солнечные электростанции

Главным элементом фотоэлектрических станций  являются солнечные батареи. Они  состоят из тонких пленок кремния или других полупроводниковых материалов и могут преобразовывать солнечную энергию в постоянный электрический ток.

Фотоэлектрические преобразователи отличаются надежностью, стабильностью, а срок их службы практически  не ограничен. Они могут преобразовывать  как прямой, так и рассеянный солнечный свет. Небольшая масса, простота обслуживания, модульный тип конструкции позволяет создавать установки любой мощности. К недостаткам солнечных батарей можно отнести высокую стоимость и низкий КПД.

Солнечные батареи используют для энергоснабжения  автономных потребителей малой мощности, питания радионавигационной и маломощной радиоэлектронной аппаратуры, привода экспериментальных электромобилей и самолётов. Есть надежда, что в будущем им найдут применение в отоплении и электроснабжении жилых домов.

Термодинамические солнечные электростанции

В устройстве термодинамических солнечных электростанций используют теплообменные элементы с селективным светопоглощающим покрытием. Они способны поглощать до 97% попадающего на них солнечного света. Эти элементы даже за счет обычного солнечного освещения могут нагреваться до 200°С и более. С помощью них воду превращают в пар в обычных паровых котлах, что позволяет получить эффективный термодинамический цикл в паровой турбине. КПД солнечной паротурбинной установки может достигать 20%.

На основе этого эффекта была разработана  конструкция аэростатной солнечной электростанции. Источником энергии в ней является баллон аэростата, заполненный водяным паром. Внешняя часть баллона пропускает солнечные лучи, а внутренняя покрыта селективным светопоглощающим покрытием, и позволяет нагревать содержимое баллона до 150-180°С. Полученный внутри пар будет иметь температуру 130-150°С, а давление такое же как атмосферное. Распыляя воду внутри баллона с перегретым паром, получают генерацию пара.

Пар из баллона отводится в паровую  турбину посредством гибкого  паропровода, а на выходе из турбины превращается в конденсаторе в воду. Из него воду с помощью насоса подают обратно в баллон. За счет пара накопленного за день, такая электростанция может работать и ночью. В течение суток мощность турбогенератора можно регулировать в соответствии с потребностями.

Главной проблемой является способ размещения солнечных аэростатных электростанций. Такие электростанции можно размещать  над землей, над морем или в  горах. В каждом случае есть свои плюсы  и минусы. Здесь необходимо все  учитывать и длину паропровода, и место размещения турбогенератора, и то, чтобы баллоны не мешали движению самолетов

Существуют  и другие способы получения энергии  от солнца, и если удастся решить все проблемы, то спрос на такую  продукцию может быть практически  неограничен. С помощью новых разработок можно будет решить проблемы энергоснабжения отсталых труднодоступных районов, сократить потребление топливных ресурсов в больших мегаполисах, защитить окружающую среду от излишнего загрязнения выбросами вредных веществ.

 
Ветровая  энергетика

Люди  с давних времен использовали энергию  ветра. Парусные суда, ветряные мельницы прямое тому доказательство. В наше время переоборудованная ветряная мельница вполне может вырабатывать электроэнергию, и неплохо это  делает, судя по последним разработкам ученых.

Применение  ветровых генераторов для производства электроэнергии успешно используют во всем мире. Существуют целые предприятия  по производству оборудования для  ветровых электростанций.

Энергию ветра в электрическую энергию  превращают с помощью ветровых двигателей. Ветряки производят размером с многоэтажный дом с тремя огромными лопастями, потому что чем больше лопасть, тем легче ее вращать. Ветровые двигатели объединяют в ветровые энергетические станции. Мощность коммерчески используемых агрегатов составляет 5 МВт.

Используя энергию ветра необходимо учитывать  его различные параметры. Помимо среднегодовой и максимальной скорости надо знать порывистость, плотность, турбулентность, температуру ветрового потока.

К преимуществам  в использовании ветроэнергетической  техники можно отнести сравнительно небольшие затраты на сооружение установок, непродолжительные сроки ввода в эксплуатацию, широкий диапазон использования энергии. Такие станции не требуют дорогостоящего топлива и практически не оказывают вредного воздействия на окружающую среду.

В нашей  стране к зонам ветровой активности относятся острова Северного  Ледовитого океана от Кольского полуострова  до Камчатки, районы Нижней и Средней  Волги и Каспийского моря, побережье Охотского, Баренцева, Балтийского, Черного и Азовского морей. Такие зоны также есть в Карелии, на Алтае, в Туве, на Байкале. Осенью и зимой там наблюдается наиболее сильный ветер, именно в этот период существует наибольшая потребность в тепле и электричестве.

Эти районы не входят в число районов относящихся  к центральному энергоснабжению, там  будет целесообразно использовать ветровые электростанции для обеспечения их теплом и светом. В наше время уже успешно работают Маркинская ВЭС (АО «Ростовэнерго»), ВЭС на о. Беринга (АО «Камчатэнерго») и Куликовская ВЭС (АО «Янтарьэнерго»).

Недостаток  финансирования приводит к тому, что  станции приходится строить на импортном оборудовании, а это затрудняет их ремонт и обслуживание. В других странах на развитие ветровой энергетики выделяют немалые средства, дают субсидии и кредиты, снижают налоги, доплачивают за каждый кВт полученный таким способом.

В России существует много планов по строительству  новых ВЭС в различных районах. Но отсутствие законодательной защиты и поддержки государства может привести к тому, что планы останутся только планами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы

1. Видяпин М.В., Степанов М.В. Экономическая география  России. – М.: Инфра – М., 2002 –  533 с. 
 
2. Морозова Т.Г. Экономическая география России – 2 -е изд., ред.- М.: ЮНИТИ, 2002 – 471 с. 
 
3. Арустамов Э.А. Левакова И.В.Баркалова Н.В. Экологические основы природопользования. М. Изд. «Дашков и К». 2002. 
 
4. В. Володин, П. Хазановский Энергия, век двадцать первый.-М 1998 
 
5.  А. Голдин «Океаны энергии». М: ЮНИТИ 2000 
 
6. Попов В. Биосфера и проблемы ее охраны. Казань. 1981. 
 
7. Рахилин В. общество и живая природа. М. Наука. 1989. 
 
8. Лаврус В.С.  Источники энергии  К: НиТ, 1997 
 
9. Э.Берман. Геотермальная энергия – Москва:  Мир,1978г. 
 
10. Л. С. Юдасин. Энергетика: проблемы и надежды. М: ЮНИТИ. 1999.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание

Введение

1. Энергетика

2. Отрасли энергетики

2.1. Тепловая электроэнергетика

2.2. Атомная энергетика

2.3. Гидроэнергетика

2.4. Альтернативная  энергетика

Заключение

Список использованной литературы