Использование нетрадиционных источников энергии

Использование таких источников должно рассматриваться как одно из перспективных направлений энергоресурсосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве, являющееся одновременно одним из аспектов решения экологических проблем.

В некоторых районах России (Астраханская, Волгоградская, Алтайская, Читинская области, Дагестан, Краснодарский, Ставропольский, Приморский края) целесообразно внедрение гелиоустановок для отопления и горячего водоснабжения. Их можно использовать для горячего водоснабжения бытовых помещений, летних баз отдыха, санаториев, плавательных бассейнов, нагрева поливочной воды в теплицах, жилых домах, в коттеджах и индивидуальных домах, для подогрева сетевой воды в котельных.

Важная роль в сокращении затрат энергоресурсов принадлежит теплонасосным установкам, обеспечивающим эффективную утилизацию потенциального тепла окружающей среды, промышленных и бытовых стоков. За последнее время в России освоен выпуск достаточно качественных тепловых насосов.

В некоторых регионах (Сахалинская, Камчатская, Тюменская, Омская, Томская области, республики Дагестан, Кабардино-Балкария) для отопления и горячего водоснабжения можно использовать геотермальную энергию, стоимость которой в 5−30 раз ниже стоимости энергии, вырабатываемой котельными на традиционных видах топлива.

Рентабельным источником электроэнергии могут служить ветроэнергетические установки. Один такой агрегат мощностью 5−10 кВт способен обеспечить электроэнергией средний коттедж и питание теплонасосной установки.

Ветряные Электростанции — электростанции, на которых несколько ВЭУ, собранных в одном или нескольких местах и объединённых в единую сеть преобразует энергию ветра в механическую, тепловую и электрическую. Крупные ветряные электростанции могут состоять из 100 и более ветрогенераторов. Иногда ветряные электростанции называют ветряными фермами или ветропарками.

Зимой 1887−1888 г. житель США Чарльз Ф. Браш (Charles F. Brush) на своем заднем дворе соорудил 12 кВт-ный ветрогенератор, с помощью которого была обеспечена работа 350 ламп накаливания. Таким образом, ветровая турбина питала электроэнергией его дом и лабораторию вплоть до 1900 года.

Это сооружение сегодня считается первым автоматическим ветродвигателем для производства электроэнергии. Диаметр его ротора составлял 17 метров, ротор состоял из 144 лопастей, изготовленных из кедра.

Флюгер, который предназначен для перемещения лопастей на ветер, был расположен слева от ротора и имел большую прямоугольную форму. Первая в Советском Союзе ветровая электростанция мощностью 8 кВт была сооружена в 1929;1930 г. под Курском по проекту инженеров А. Г. Уфимцева и В. П. Ветчинкина. Через год в Крыму была построена более крупная ВЭС мощностью 100 кВт, которая была в то время самой крупной ВЭС в мире. Она успешно работала до 1942 г., но во время войны была разрушена.

Типы Ветряных Электростанций:

Наибольшее распространение получили наземные, в силу более простого монтажа. Наземные ветрогенераторы, потомки ветряных мельниц, устанавливаются на естественных возвышенностях. Причем ветрогенератор промышленного уровня можно собрать и запустить за 10 дней. Правда, получение необходимых разрешений на его эксплуатацию требует намного больше времени. Наиболее мощная электростанция данного типа находится в городе Роско (Техас, США) с полной мощностью 780 МВт, причем занимаемая ею площадь составляет примерно 400 км. кв.

Все большую популярность получают наземные ветрогенераторы, устанавливаемые не некотором удалении от береговой линии океана либо моря. За счет разности температур земной и водной поверхностей на побережье в течение суток дважды дует сильный бриз. Днем морской бриз направлен в сторону берега, а ночью бриз движется с остывшего берега к воде.

Довольно перспективными решением являются оффшорные ветряные электростанции, которые строят в море примерно в 10 километрах от берега. Такое размещение втерогенераторов не требует использования значительных земельных ресурсов и обеспечивает высокий КПД за счет регулярных и сильных морских ветров. Данные электростанции возводят на шельфовых участках моря, имеющих малую глубину. Ветрогенераторы монтируют на свайных фундаментах. Естественно, что подобная конструкция обходится значительно дороже, чем традиционная наземная. Самая крупная оффшорная ветряная станция — это Мидельгрюнден (Дания), имеющая установленную мощность 40 МВт.

Плавающие ветряные электростанции открывают новую страницу в истории альтернативной энергетики. Первый крупный проект такого рода был реализован в Норвегии летом 2009 года. Норвежская компания StatoilHydro сконструировала плавающие ветрогенераторы для большой глубины. Демонстрационная версию мощностью 2,3 МВт была представлена в сентябре 2009 года. Турбина под названием Hywind с весом 5 300 тонн и высотой 65 метров находится в 10 километрах от юго-западного берега Норвегии. Высота башни ветрогенератора составляет 65 метров, а его подводная часть уходит на глубину в 100 метров. Для устойчивости башни ветрогенератора и его погружения на нужную глубину применяется балласт.

Ветровые электростанции выгодны, как правило, в регионах, где среднегодовая скорость ветра составляет 6 метров в секунду и выше и которые бедны другими источниками энергии, а также в зонах, куда доставка топлива очень дорога. В России это, в первую очередь, Сахалин, Камчатка, Арктика, Крайний Север и другие.

Сегодня наиболее распространены ВЭУ единичной мощностью 100−500 кВт, хотя построены и эксплуатируются агрегаты единичной мощностью в несколько мегаватт.

Преимущества и недостатки ветроэнергетики.

Основные преимущества ветроэнергетики: существует немало преимуществ ветроэнергетики, включая энергетические, экологические, экономические. Суммарная кинетическая энергии ветра в мире может быть оценена как в 80 раз выше суммарного энергопотребления человеком. И хотя для энергетических потребностей может быть использована только определенная доля от этого общего показателя, будущее развитие самой технологии имеет огромный потенциал.

Преимущества для окружающей среды: возобновляемый источник энергии, уменьшающий зависимость от ископаемого топлива, сокращает уровень выбросов парниковых и других вредных газов и способствует борьбе с изменением климата.

Экономические преимущества: энергия ветра доступна практически в любой стране и не зависит от колебания цен на ископаемое топливо, запасы которого неуклонно сокращаются. За последние десятилетия стоимость ветровых электроустановок (ВЭУ), расходы на их установку и обслуживание значительно снизились. В будущем эти расходы будут продолжать уменьшаться. Установить небольшую ВЭУ могут позволить себе даже конечные потребители, особенно в тех странах, где существуют дотации и льготы на развитие ветроэнергетики. Например, в США существует система стимулирования, когда потребитель, который за счет ветровых электроустановок производит больше энергии, чем способен потребить, может продавать ее в энергетическую сеть по повышенному тарифу.

Расширение мирового рынка ветроэнергетики привело к значительному падению цен на энергию, вырабатываемую ветром. Современные ВЭУ ежегодно производят в 180 раз больше электроэнергии, чем 20 лет назад. При этом киловатт произведенной энергии подешевел минимум вдвое. При удачном расположении ветроэнергетические станции могут конкурировать по экономическим показателям с атомными и тепловыми электростанциями (АЭС и ТЭС соответственно).

Современная ветроэнергетика является одной из наиболее развитых и перспективных отраслей возобновляемой энергетики. В Программе ООН по развитию мировой энергетики, в частности, подчеркнуто, что в XXI веке развитыми будут те страны, в которых интенсивно развивается ветроэнергетика. Согласно оценкам Всемирного энергетического совета с «минимального» и «максимального» вариантов развития возобновляемой энергетики, вклад ветровой энергетики в общее производство энергии в мире в 2020 году составит 122 и 307 млн. тонн условного топлива соответственно. Сейчас ветроэнергетика развивается в более чем 30 странах. Большие ветроэнергетические проекты реализуют в Китае, Швеции, Ирландии, Новой Зеландии, Швейцарии, Канаде, Германии, США, Испании, Дании. После 2001 года установленная мощность ветровых электростанций в мире увеличилось более чем в 6,6 раза: с 24 322 МВт до 159 213 МВт (на конец 2009 года).

Основные недостатки и ограничения.

Географические ограничения: одно из основных ограничений развития ветроэнергетики — это необходимость расположения установок в определенных районах с высокой интенсивностью ветра. Другое ограничение заключается в необходимости вывода из эксплуатации земель, которые могли бы быть использованы другие виды хозяйственной и природоохранной деятельности. Но затраты земли на ветровые электростанции намного меньше, чем на электростанции традиционных типов.

Экономические недостатки: относительно высокие удельные инвестиции в ветроэнергетические проекты по сравнению с традиционными отраслями энергетики, работающих на ископаемом топливе.

Экологические недостатки: шумовые воздействия; возможный вред для птиц, летучих мышей, некоторых других видов животных; стробоскопический эффект в северных регионах.