Альтернативні джерела енергії (стр. 2 из 6)
В Україні не проведені серйозні дослідження по впливу крупних вітроелектростанцій на навколишнє природне середовище в зоні їх дії. Ці питання вимагають додаткових досліджень і узгодженні з природоохоронними організаціями, та і відповідні закони відсутні.
В Україні розроблена і виробляється вітрові енергетичні установки типа «АВЕ-250С» потужністю 200 кВт. До теперішнього часу партія цих установок проходить тестування і експлуатацію. Розробляється подібна установка потужністю 500 кВт.
Вітрові енергетичні установки типа «АВЕ-250С» можуть працювати як в паралельно з енергосистемою, так і автономно [8].
1.3 Перспективи і умови розвитку вітроенергетики в Криму
Територія Автономної Республіки Крим володіє достатньо великим вітровим потенціалом на Україні і розглядається як найперспективніший район для будівництва установок по його використовуванню і виробленню додаткової електроенергії.
Аналіз вітроенергетичних ресурсів Криму показує, що середньорічні значення швидкості вітру на території півострова коливаються в межах від 3 до 5 м/с, причому максимальна вірогідність при швидкості 3,5 м/с.
Розвиток вітроенергетики в Криму обумовлений наступними причинами:
1) дефіцитністю традиційних природних невідновлюваних паливно-енергетичних ресурсів, критичним станом власних генеруючих джерел і нестійкою роботою кримської енергосистеми в цілому;
2) високими екологічними вимогами до енерговиробляючих джерел, пов'язаних з розвитком в регіоні індустрії відпочинку і туризму;
3) вдалим географічним положенням Криму і його унікальними природно-кліматичними можливостями;
4) наявністю вільних земельних площ, придатних для розміщення об'єктів вітроенергетики.
Використовування вітрової енергії на території Кримського регіону передбачається по двох основних напрямах:
1) будівництво вітроенергетичних установок і їх комплексів - вітроенергетичних станцій потужністю 100 кВт і вище і робота в паралельному режимі із загальною енергосистемою;
2) будівництво вітроустановок невеликої потужності від 4 кВт і вище для живлення невеликих окремих об'єктів і робота їх в автономному режимі.
Таким чином, до 2010 р., при успішному розвитку Комплексної програми будівництва вітроелектростанцій України, передбачається довести загальну їх потужність в Криму до 480 МВт, що дозволить підвищити надійність енергозбереження Криму і дати економію органічного палива у розмірі 290 тис. т. у. т. в рік [6].
2. ЕНЕРГІЯ СВІТОВОГО ОКЕАНУ
Різке збільшення цін на паливо, труднощі з його одержаному, виснаження паливних ресурсів - всі ці видимі ознаки енергетичної кризи викликали останніми роками в багатьох країнах виник значний інтерес до нових джерел енергії, зокрема до енергії Світового океану.
Енергетичні джерела океану мають різні по потенціалу ресурси. Значні енергетичні можливості містять в собі: енергія хвиль і приливів; енергія хімічних зв'язків газів, живильних речовин, солей і інших мінералів; прихована енергія водню, що знаходиться в молекулах води; енергія течій, спокійно і нескінченно рухомих в різних частинах океану; дивовижна по запасах енергія, яку можна одержувати, використовуючи різницю температур води океану на поверхні і в глибині, і їх можна перетворити в стандартні види палива.
Дослідження дають підставу зробити висновок, що хвилі порівняно з іншими відновлюваними джерелами енергії океану володіють досить хорошими показниками, що дозволить в майбутньому ефективно використовувати їх енергію.
Кожна хвиля , прямуюча до берега, несе з собою величезну енергію (наприклад, хвиля висотою в 3 м несе близько 90 кВт потужності на 1 м побережжя). В даний час є реальні інженерні і технічні можливості для ефективного перетворення хвильової енергії в електричну. Проте надійні хвильові установки поки не розроблені [4].
У перспективі енергію морських хвиль можна залучити в загальний баланс енергетичних ресурсів, що використовуються людиною в господарській діяльності .
2.1 Теплова енергія океану
Відомо, що запаси енергії в Світовому океані колосальні, адже дві третини земної поверхні займають моря і океани. Так, теплова енергія, відповідна перегріву поверхневих вод океану в порівнянні з донними, скажімо, на 20 градусів, має величину близько 1026 Дж. Проте поки що люди уміють використовувати лише нікчемні частки цієї енергії, та і те ціною великих капіталовкладень, так що така енергетика дотепер здавалася малоперспективною.
Останні десятиліття характеризується певними успіхами у використовуванні теплової енергії океану. У серпні 1979 р. поблизу Гавайських островів почала працювати теплоенергетична установка. Пробна експлуатація установки протягом трьох з половиною місяців показала її достатню надійність. Її повна потужність складала в середньому 48,7 кВт, максимальна -53 кВт; 12 кВт установка віддавала в зовнішню мережу на корисне навантаження, точніше - на зарядку акумуляторів. Решта потужності, що виробляється, витрачалася на власні потреби установки. До їх числа входять витрати енергії на роботу трьох насосів, втрати в двох теплообмінниках, турбіні і в генераторі електричної енергії.
Вперше в історії техніки установка змогла віддати в зовнішнє навантаження корисну потужність, одночасно покривши і власні потреби [1].
2.2 Енергія приливів і відливів
Століттями люди роздумували над причиною морських приливів і відливів. Могутнє природне явище - ритмічний рух морських вод викликають сили тяжіння Місяця і Сонця. Оскільки Сонце знаходиться від Землі в 400 разів далі, набагато менша маса Місяця діє на земні води удвічі сильніше, ніж маса Сонця. Тому вирішальну роль виконує прилив, викликаний Місяцем. У морських просторах приливи чергуються з відливами теоретично через 6 ч 12 мін 30с. Якщо Місяць, Сонце і Земля знаходяться на одній прямій, Сонце своїм тяжінням підсилює дію Місяця, і тоді наступає сильний прилив. Коли ж Сонця знаходиться під прямим кутом до відрізка Земля-Місяць, наступає слабкий прилив. Сильний і слабкий приливи чергуються через сім днів.
Проте істинний хід приливу і відливу достатньо складний. На нього впливають особливості руху небесних тіл, характер берегової лінії, глибина води, морські течії і вітер.
Найвищі і сильніші приливні хвилі виникають в дрібних і вузьких затоках або гирлах річок, що впадають в моря і океани. У закритих морях, наприклад Чорному або Середземному, виникають малі приливні хвилі заввишки 50-70 см. Потужність електростанцій в деяких місцях могла б скласти 2-20 МВт.
Перша морська приливна електростанція потужністю 635 кВт була побудована в 1913 р. біля Ліверпуля. У 1935 р. приливну електростанцію почали будувати в США. Американці перегородили частину затоки Пассамакводі на східному побережжі, витратили 7 млн. $., але роботи довелося припинити через незручний для будівництва, дуже глибокого і м'якого морського дна, а також через те, що побудована неподалеку крупна теплова електростанція дала дешевшу енергію.
Аргентинські фахівці пропонували використовувати дуже високу приливну хвилю в Магеллановій протоці, по уряд не затвердило дорогий проект.
З 1967 р. в гирлі річки Ранс у Франції на приливах заввишки до 13 метрів працює ПЕС потужністю 240 тис. кВт з річною віддачею 540 тис. кВт/ч [4].
Невичерпні запаси кінетичної енергії морських течій, накопичені в океанах і морях, можна перетворювати на механічну і електричну енергію за допомогою турбін, занурених у воду.
Найважливіша і найвідоміша морська течія - Гольфстрім. Його основна частина проходить через Флоридську протоку між півостровом Флорида і Багамськими островами. Ширина течії складає 60 км, глибина до 800 м, а поперечний перетин 28 км2. Енергію Р, яку несе такий потік води із швидкістю 0,9 м/с, можна виразити формулою:
де m маса води (кг), р - щільність води (кг/м3), А-перетин (м2),
v- швидкість (м/с).
Якби ми змогли повністю використовувати цю енергію, вона була б еквівалентна сумарній енергії від 50 крупних електростанцій по 1000 МВт, Але ця цифра чисто теоретична, а практично можна розраховувати на використовування лише близько 10% енергії течії.
В даний час у ряді країн, і в першу чергу в Англії, ведуться інтенсивні роботи по використовуванню енергії морських хвиль. Британські острови мають дуже довгу берегову лінію, в багатьох місцях море залишається бурхливим протягом довгого часу. За оцінками учених, за рахунок енергії морських хвиль з англійських територіальних водах можна було б одержати потужність до 120 ГВт, що удвічі перевищує потужність всіх електростанцій, що належать Британському Центральному електроенергетичному управлінню [6].
2.4 Енергія біомаси
У океані існує чудове середовище для підтримки життя, до складу якого входять живильні речовини, солі і інші мінерали. У цьому середовищі розчинений у воді кисень живить всіх морських тварин від найменших до найбільших, від амеби до акули. Розчинений вуглекислий газ так само підтримує життя всіх морських рослин від одноклітинних діатомових водоростей досягаючих 60-90 метрів бурих водоростей. Морському біологу потрібно зробити лише крок вперед, щоб перейти від сприйняття океану як природної системи підтримки життя до спроби почати на науковій основі витягувати з цієї системи енергію. При підтримці військово-морського флоту США у середині 70-х років група фахівців у області дослідження океану, морських інженерів і водолазів створила першу в світі океанську енергетичну ферму на глибині 12 метрів під залитою сонцем гладінню Тихого океану поблизу міста Сан- Клемент. Ферма була невелика, по суті своїй, все це було лише експериментом. На фермі вирощувалися гігантські каліфорнійські бурі водорості. На думку директора проекту доктора Говарда А. Уїлкокса, співробітника центру дослідження морських і океанських систем в Сан-Дієго (Каліфорнія), "до 50 % енергії цих водоростей може бути перетворене в паливо - в природний газ метан(С2Н6). Океанські ферми майбутнього, що вирощують бурі водорості на площі приблизно 40000 га, зможуть давати енергію, якої вистачить, щоб повністю задовольнити потреби американського міста з населенням в 50 000 чоловік" [1].