Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Энергии Солнца и ветра




С 1980 по 1990 г. стоимость электроэнергии, вырабатываемой солнечными, тепловыми и ветроэнергетическими установками, снизилась более чем в 5 раз. В настоящее время эти техно­логии конкурентоспособны с традиционными способами производства электроэнергии.

В Италии и США уже созданы солнечные электростанции. Их экологическими недостатками являются большие затраты мате­риалов и нарушения экологического равновесия под солнечными батареями, занимающими площадь в несколько гектаров.

Наряду с этим намечаются и пути практического использования уже имеющихся биологических преобразователей. С точки зрения возможности относительно быстрой реализации наиболее заман­чивым представляется следующий двухступенчатый метод: вначале под действием солнечного света на культуру быстро­растущих микроводорослей или других растений следу­ет накапливать органичес­кую биомассу, а затем с по­мощью специальных бакте­рий перерабатывать ее в вы­сококалорийное топливо, например метан.

Одним из наиболее пер­спективных, представляется процесс раз­ложения воды на водород и кислород под действием солнечной радиации. Дело в том, что запасы воды на Земле практически неогра­ниченны, а водород — это ценный химический про­дукт, который можно ис­пользовать в виде экологи­чески чистого топлива, не дающего вредных отходов. Водород является лучшим топливом из всех известных видов: по теплотворности на единицу массы он в 2,6 раза превосходит природный газ и в 3,3 раза нефть или бензин. Кроме того, по мнению ряда ученых, он может пере­даваться по трубам на большие расстояния с затратами, близкими к стоимости передачи электрической энергии. Заметим, что вслед­ствие непостоянства потока солнечной энергии, падающей на Землю в течение дня или в разные времена года, приходится использовать аккумуляторы энергии. Таким хорошим аккумулятором может быть сам водород, получаемый при разложении воды.

Извлечь водород из воды можно как электролитически, что довольно дорого, так и прямым химическим (или фотохимиче­ским) путем. Однако видимая часть солнечного света воду прак­тически не разлагает. Поэтому вся проблема сводится к тому, что­бы найти соответствующие катализаторы. Отдельные стадии этого процесса в той или иной степени уже разработаны. Ближайшая задача состоит в том, чтобы соединить эти каталитические систе­мы в единый законченный фотохимический преобразователь.

Можно предположить, что со временем этот метод также ста­нет экономически выгодным для широкого применения.

Все большее внимание привлекает использование энергии вет­ра, поскольку в масштабах планеты энергия ветра в 1000 раз превышает гидроэнергию. В Дании в 1997 г. вращались лопасти 4000 электростанций, использующих энергию ветра. Они обеспечива­ют 3,7% общего объема потребления электроэнергии. Однако к 2030 г. производство электроэнергии на основе энергии ветра, солнца и биогаза должно увеличиться до 50% общего производ­ства. В итоге планируется вдвое уменьшить выбросы вредных ве­ществ в атмосферу. Разработаны ветроустановки мощностью 500 — 600 кВт. Стоимость производства ветроэнергии сейчас составляет 20 центов за 1 кВт ∙ ч, ее планируется уменьшить до 4,3 — 4,4 цен­та/кВт-ч, что меньше стоимости производства электроэнергии на АЭС и ТЭС (7 центов за 1 кВт ∙ ч).

Дания является ведущей страной по применению энергии ветра. рациональные программы освоения энергии ветра развернуты так­же в Нидерландах, Канаде, ФРГ, Франции, Швеции, КНР и дру­гих странах. В США планировалось получить с помощью энергии ветра в 2000 г. 2% всей производимой электроэнергии, в Дании и Нидерландах — 10%. Страны Европейского сообщества планируют довести к 2030 г. долю ветроустановок в производстве электроэнер­гии до 10%. Опытные работы, проведенные в ФРГ, показали, что современные оптимальные по энергетике ветроэлсктростанции (ВЭС) будут иметь гигантские размеры: на 90-метровых башнях дол­жны вращаться пропеллеры с размахом лопастей 80—100 м, кото­рые приводят в движение роторы генераторов электрической энер­гии ВЭС. Башни должны отстоять друг от друга на расстоянии трех высот башен, поэтому ВЭС занимают сейчас большие площади.

В качестве главного экологического недостатка ВЭС отмечают генерацию ими инфразвукового шума, вызывающего постоянное угнетенное состояние, чувство дискомфорта и беспокойства. Как показывает опыт эксплуатации подобных установок в США, этот шум не выдерживают ни животные, ни птицы. Территории, где размещаются ВЭС большой мощности, оказываются практически непригодными для проживания.

В России построено 1500 ветроустановок разной мощности. В на­шей стране целесообразно использовать ВЭС в Калининградской области, на побережье Каспийского и Черного морей, на Байкале, Камчатке и Сахалине, побережье Северного Ледовитого океана.

Геотермальная энергетика на базе термальных (горячих подзем­ных) вод развивается достаточно интенсивно в США, на Филип­пинах, в Мексике, Италии, Японии, где построены геотермаль­ные тепловые электростанции. В России большие ресурсы геотер­мальной энергии имеются на Камчатке, Сахалине и Курильских островах, меньшие — на Кавказе. Геотермальная энергия может применяться в сельском (обогрев теплиц) и коммунальном (го­рячее водоснабжение) хозяйствах. К геотермальному водоснабжению подключены некоторые населенные пункты Дагестана, Ингушетии, Краснодарского и Ставропольского краев, Камчатки.

Океаны содержат огромный потенциал в виде тепловой энергии температурного градиента по глубине толщи воды (радиации, тем­ператур верхнего и нижнего слоев воды), а также энергию океани­ческих течений, морских волн и приливов. В мире наиболее развиты работы по приливным электростанциям (ПЭС). В 1966 г. во Фран­ции построена ПЭС «Ране», вырабатывающая 500 млн кВт ∙ ч элек­троэнергии в год, в 1968 г. в России – Кислогубская ПЭС на Коль­ском полуострове, в 1984 г. – ПЭС в Канаде мощностью 20 МВт.

Перспективно производство энергии биомассы, получаемой в ре­зультате переработки органических отходов. Разработаны техно­логии производства биогаза и этанола, которые можно использо­вать как топливо и компост (органические удобрения) из органи­ческих отходов животноводческих комплексов, свинокомплексов, птицефабрик, городских сточных вод, бытовых отходов, отходов де­ревообрабатывающей промышленности.

Экономия энергии.Экономические и экологические соображения требуют всемер­ной и повсеместной экономии энергоресурсов. Такая экономия позволит уменьшить расходы на производство продукции, сохра­нить энергоресурсы для будущих поколений, уменьшить загряз­нение окружающей среды.

Внимание к энергосберегающим технологиям производства резко возросло после нефтяного кризиса 1973—1974 гг., когда страны ОПЕК уменьшили экспорт нефти и увеличили цену на нее. В первую очередь пострадали развитые страны Европы, США, Япония. Новые энергосберегающие технологии были разработаны в Японии: с 1973 по 1984 г. валовой продукт Японии увеличился примерно вдвое, а энергозатраты возросли только на 7 - 8%. Ко­личество энергии, необходимой для выплавки стали, снизилось в Японии более чем на 85%. Это достижение связано с внедрением непрерывной разливки, которая в свою очередь стала возможна благодаря использованию огнеупорных кирпичей с керамически­ми добавками (с повышенной устойчивостью к теплу и трению). Разработан также керамический автомобильный двигатель. В 1985 г. фирма «Тойота» на международной выставке продемонстрирова­ла сверхэкономичный автомобиль с керамическим двигателем, который на 100 км пути тратит менее 2 л бензина.

Резко снизили энергоемкость промышленной продукции и дру­гие страны. Если принять энергоемкость в 1970 г. за 100%, то уже в 1983 г. она составляла в США — 61%, Великобритании — 55%, Франции — 61%, при этом производительность труда возросла в США в 1,33 раза, в Англии — в 1,63, во Франции — в 1,47, в Японии — в 1,56 раза.

Приведем несколько примеров энергосберегающих технологий. Более половины всей энергии, производимой в США, потреб­ляют электромоторы. Использование современных электродви­гателей с микропроцессорным управлением позволило бы сэко­номить 20 % потребляемой электроэнергии. Улучшение теплоизо­ляции домов (тройные оконные рамы, толщина стен 10—12 см) позволило бы уменьшить примерно на 50% энергию, затрачивае­мую на их обогрев. Такие меры принимаются в США, Швеции и других странах. Использование экономичных люминесцентных или натриевых ламп вместо ламп накаливания примерно в 4 раза умень­шает затрачиваемую электрическую энергию (в нашей стране на освещение идет 13% электроэнергии).

Огромное количество энергии (60-80%) удалось бы сэконо­мить в России, если повсеместно перейти от малоэффективного и экологически вредного мартеновского производства стали к раз­работанной в нашей стране технологии ее непрерывной разливки.

Современные типы двигателей автомобилей позволяют сни­зить потребление топлива в 2-6 раз (до 4,5-1,5 л бензина на 100 км), тем самым достигаются большая экономия нефтепро­дуктов и снижение вредных выбросов в атмосферу.

В целом потребление энергии в развитых странах при исполь­зовании энергосберегающих технологий может быть снижено в 1,5 раза (на 30%). Рекомендации по экономии энергии в быту.

- Кипятите столько воды, сколько вам нужно, не больше.

- После закипания кипятите воду 1—3 мин.

- Закрывайте кастрюли и чайники крышками.

- Используйте только нужное вам освещение. Остальные све­тильники выключайте. Уходя из комнаты, гасите свет.

- Больше пользуйтесь маломощным местным освещением (на­стольными лампами, торшерами и т.д.).

- Следите за чистотой ламп. Вытирайте на них пыль.

- Где возможно, применяйте экономичные люминесцентные или натриевые лампы.

- При необходимости использования электроотопительных при­боров (электрокамины, рефлекторы и т.п.) ликвидируйте утечки тепла из помещения: заделайте щели в окнах, утеплите двери.

Таким образом, экологизация изученных производственных процессов полностью не решена и требует завершения в плане создания безотходных технологий или использования отходов этих производств в качестве вторичного сырья, создания замкнутых производственных циклов

Вопросы для самоподготовки

1. Основные принципы организации химико-технологических процессов

2.Нефтехимические производства технология, продукция, экологизация.

3. Производство синтетических волокон, экологические проблемы.

4.Производство серной кислоты и решение проблем очистки выбросов

5. Производство аммиака и азотной кислоты, азотных удобрений, экологизация производственных процессов

6.Производство фосфорной кислоты и фосфорных удобрений и проблемы утилизации выбросов и твердых отходов

7.Производство эластомеров, очистка выбросов.

8. Производство стройматериалов, их экологизация

9. Экологические проблемы биотехнологических производств.

10. Экологизация производственных процессов получения калийных удобрений

11. Энергетические процессы и проблемы экологии


Тема 5







Дата добавления: 2014-12-06; просмотров: 334. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.005 сек.) русская версия | украинская версия