профессор, доктор технических наук
Курс лекций: Альтернативные
источники энергииРГУ нефти и газа имени И.М. Губкина Кафедра промышленной экологии
Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Альтернативные источники энергии Гонопольский Адам Михайлович п рофессор,
Содержание
- 1. Альтернативные источники энергии Гонопольский Адам Михайлович п рофессор,
- 2. Введение:ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ - ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ:
- 3. Представление о возобновляемых источниках энергии основано на
- 4. Лекция 1.ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ. ПЕРСПЕКТИВЫ ПЕРЕХОДА К АЛЬТЕРНАТИВНЫМ ИСТОЧНИКАМ ЭНЕРГИИ.
- 5. Топливно-энергетический комплексТопливно-энергетический комплекс (ТЭК) Российской Федерации представляет
- 6. Нефтяной комплексРоссииТопливно-энергетическийкомплекс структурная— важнейшая составляющаяэкономики России, один изключевых факторовроста труда,производительности жизнедеятельности производительныхсил инаселенияпроизводитстраны.околоОн30%продукции
- 7. Природный газ в РоссииРоссиярасполагаетсамыми богатыми в мире
- 8. ЭлектроэнергетикаЭле́ктроэнерге́тика — отрасль энергетики, включающая в себя
- 9. Структура производства энергии в России по видам генерации
- 10. Проблемы энергетического комплекса РоссииЭнергозатратность экономики;Ориентация энергетики на
- 11. Потенциал использования возобновляемых источников энергииДо недавнего времени
- 12. Структура потребления энергии
- 13. В ближайшие 22 года потребление энергии вырастет
- 14. Лекция 2ЭНЕРГИЯ ВЕТРА
- 15. ветра, энергииявляясь cолнца,за счетнеравномерногоЭнергия производной образуется нагревания Каждый часповерхности
- 16. Ветроэлектроустановки (ВЭУ) преобразуют кинетическую энергию ветра в
- 17. Ветрогенератор с горизонтальной осью вращенияВетроэлектрогенератор с горизонтальной осью
- 18. Ветроэлектрическая установка
- 19. Ветрогенератор с вертикальной осью вращенияУ ветряков с
- 20. Экономический ветровой потенциал России оценивается в40 млрд кВтч
- 21. Лекция 3ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА
- 22. Солнечная энергияЭнергия Солнца является источником жизни на
- 23. Способы получения электричества и тепла из солнечного излученияФотовольтаикаГелиотермальная энергетикапаровые машиныдвигатель СтирлингаТермовоздушные электростанцииСолнечные аэростатные электростанции
- 24. ФотовольтаикаФотовольтаика — метод выработки электрической энергии путем
- 25. Устройство вакуумного солнечного коллектораВсе солнечные коллекторы условно делят на плоские (плоскопанельные) ивакуумные. Кроме того, есть
- 26. Устройство плоского солнечного коллектора
- 27. Преимущества и недостатки плоских и вакуумных солнечных коллекторов
- 28. Гелиотермальная энергетикаГелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей
- 29. Паротурбинная установка может использоваться для преобразования солнечной
- 30. Солнечная энергетика в РоссииКрупнейшие солнечные электростанции России
- 31. Достоинства и недостатки солнечной энергетикиДостоинстваПерспективность, доступность и
- 32. Лекция 4ЭНЕРГИЯ ВОДОРОДА
- 33. Запасы водорода неисчерпаемы и легкодоступны и автоматически
- 34. Не последнее слово среди преимуществ водородной энергетики
- 35. Взяв к вниманию только эти преимущества водорода
- 36. Гидрид титана можно получить одним из следующих
- 37. Лекция 5УПРАВЛЯЕМЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ
- 38. Одним из наиболее перспективных инновационных источников энергии
- 39. Международный экспериментальный термоядерный реактор (концепция)В рамках проекта ИТЭРмеждународного (международныйтермоядерный
- 40. «Токамак»В основе проекта термоядерного реактора положены системы
- 41. По принципу работы термоядерная электростанция похожа на обычные тепловыеэлектростанции и отличается от них лишь конструкцией «печи» и типом топлива.
- 42. Лекция 6ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ
- 43. Геотермальная энергия - это энергия тепла, которое
- 44. Геотермальные источники энергии подразделяют на сухой горячий
- 45. Теплоснабжение курорта «Горячинск» (Бурятия)может геотермальнуюгейзеры Камчатки, Исландии.проявляет себяблизкоЗемли,т.е.поверхности
- 46. Геотермальные ресурсы России
- 47. Схема выработки петротермальной электростанцией электроэнергии, тепла и
- 48. Достоинства и недостатки геотермальной энергетикиГлавным достоинством геотермальной энергии
- 49. Лекция 7ГИДРОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ
- 50. Кроме геотермальной энергии активно используется тепло воды.
- 51. Подобныеустановкинаиболееэффективныприбольших перепадах температур, как, например, в морях:
- 52. Лекция 8АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
- 53. Основные направления развития альтернативной гидроэнергетики связаны с
- 54. К объектам альтернативной гидроэнергетики относятся:Приливныеэлектростанции;Волновые электростанции;Малая гидроэнергетика;Водопадные электростанции.
- 55. Приливные электростанцииПрили́ вная электроста́ нция (ПЭС) —
- 56. Волновые электростанцииВолновые электростанции предназначены для преобразования энергии
- 57. Малая гидроэнергетикаМалая гидроэлектростанция или малая ГЭС (МГЭС)
- 58. Лекция 9Энергетическая утилизация твердых отходовСхемные решения
- 59. биологическогобез химической ним относятся,Биомасса — неископаемые органические вещества происхождения.Первичная биомасса — растения, непосредственно (или обработки) используемые для получения (добычи) энергии. К прежде всего,
- 60. Химический состав биомассы может различаться в зависимости от ее вида. Обычно растения состоят из 25% лигнина и 75% углеводов или сахаридов. Углеводородная фракция состоит из множества
- 61. Существует несколько способов получения энергии из биомассы:•Сжигание;Получение этилового спирта (этанола);•Получение биогаза;•Использование микроводорослей.
- 62. Сравнение теплофизических характеристик некоторых видов твердого топлива и ТБО г. Москвы
- 63. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ В ЕВРОПЕ73.4 млн. тонн
- 64. Poland Poznań Bydgoszcz Kraków Konin Szczecin Bialystok
- 65. Страны, где развит рециклинг, это также страны с наиболее высоким процентом отходов, подвергающихся термической утилизацииИсточник :
- 66. Количество сжигаемых муниципальных отходов в пересчете на
- 67. Заводы по терм. утилизации отходов, заказанные в
- 68. >160 000 т/год Период эксплуатации10-15 лет
- 69. Современные схемы генерации энергии на
- 70. Газоочистка & прочие потери энергии в котлеПотери
- 71. Схема с генерацией только электроэнергии в
- 72. Общий КПД > 80%Завод в Талине –
- 73. ЛЕКЦИЯ 10 Энергетическая утилизация твердых отходов. Конструктивные решения
- 74. Мусоросжигательный завод № 4(ВАО, п/з «Руднево», Проектируемый
- 75. Принцип сжигания ТБО в печи с вихревым
- 76. Технологическая схема термического обезвреживания ТБО на МСЗ
- 77. Слайд 77
- 78. Слайд 78
- 79. Слайд 79
- 80. Предельные значенияРезультатызамеровРезультаты экологического контроляна источнике выброса (дымовой трубе) МСЗ № 4
- 81. Принцип сжигания ТБО на колосниковой решетке1. Загрузочная
- 82. Слайд 82
- 83. Технологическая схема МСЗ № 2
- 84. Номограмма бинарной смеси (Шлак +Зола)2
- 85. Сравнение суммарного загрязнения атмосферы в расчете на
- 86. Из приведенных данных видно, что при
- 87. Преимущества ТЭС для сжигания природного топлива
- 88. Лекция 12 Биогазовая энергетика
- 89. Общая схема получения биогаза в сельском хозяйстве и в пищевой промышленности
- 90. Общий объем органических отходов в России за
- 91. Высокие ёмкости, хранилища «топлива», круглые постройки с
- 92. МАШИННЫЙ ЗАЛ БИОГАЗОВОЙ СТАНЦИИЕжедневно станция вырабатывает около
- 93. ПУЛЬТ УПРАВЛЕНИЯ БИОГАЗОВОЙ СТАНЦИЕЙ
- 94. Заводы сжигания осадка сточных вод г. Санкт
- 95. Принципиальное отличие новых заводов заключается в том,
- 96. Лекция 13Перспективы использования полигонного биогаза
- 97. СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛИГОННОГО БИОГАЗАЕ1Е2ХроматографЯУЗА-200СпектрофотометрВЗ1ОК1ВЗ3ВЗ6КМАтомно-абсорбционный
- 98. - скважина;
- 99. Распределение частиц пыли в потоке, %Концентрация пыли,
- 100. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТАВА ПОЛИГОННОГО БИОГАЗА8
- 101. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТАВА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ БИОГАЗА9
- 102. АНАЛИЗ КПД ТЕПЛОВЫХ МАШИН ПРИ РАБОТЕ НА
- 103. Не выбрасывается ваши отходы : превращайте отходы в энергию
- 104. ПЕРСПРЕКТИВЫ ТРАДИЦИОННОЙ ЭНЕРГЕТИКИЛекция 14ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ, КАК СПАСЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
- 105. Газовые гидраты–твердые кристаллические вещества. Их кристаллическая решетка
- 106. Слайд 106
- 107. Слайд 107
- 108. Слайд 108
- 109. Слайд 109
- 110. ПЕРСПРЕКТИВЫ ТРАДИЦИОННОЙ ЭНЕРГЕТИКИЛекция 15АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
- 111. Слайд 111
- 112. Слайд 112
- 113. Слайд 113
- 114. Слайд 114
- 115. Слайд 115
- 116. Слайд 116
- 117. Слайд 117
- 118. Слайд 118
- 119. Слайд 119
- 120. Слайд 120
- 121. Слайд 121
- 122. Скачать презентанцию
Введение:ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ - ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ: Q=ΔU+A энергия, сообщаемая системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение ею работы против внешних сил.Баланс потоков первичной энергии на Земле: Энергия
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Альтернативные источники энергии
Гонопольский Адам Михайлович
профессор, доктор технических наук
источники энергии
Слайд 2Введение
:
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ - ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ: Q=ΔU+A
энергия, сообщаемая
системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение
ею работы против внешних сил.Баланс потоков первичной энергии на Земле:
Энергия термоядерного синтеза, происходящего на Солнце и передаваемая излучением на поверхность Земли 99,975%
Энергия термоядерного синтеза, происходящего в ядре Земли и передаваемая теплопроводностью через мантию на поверхность Земли 0,024%
Энергия поля тяготения Луны 0,0001%
Суммарная энергия получаемая Землей от других объектов Вселенной <0,000001%
Суммарная энергия генерируемая тепло- и электростанциями планеты Земля <0,000 000 000 001% - это вторичная энергия
Т.к цивилизация только расходует получаемую планетой энергию, то это означает, что возобновляемых природных источников энергии на планете нет и быть не может.
Слайд 3Представление о возобновляемых источниках энергии основано на использовании постоянно существующих
или периодически возникающих потоках первичной энергии в природной среде
Невозобновляемые,
вторичные источники энергии - природные ископаемые, возникшие, как необратимый результат физико-химических реакций поглощения первичной энергии массой Земли и используемые человеком для получения вторичной энергии. Большинство используемых в настоящее время источников получения энергии - невозобновляемые. К ним относятся: нефть, природный газ, уголь, урановые руды, т.е ископаемые, для которых имеют место экзотермические эффекты при химических реакциях.В ситуации резкого роста энергопотребления очевидный интерес представляют альтернативные современной энергетике источники энергии в виде жидких или твердых соединений, для которых имеют место существенно большие экзотермические эффекты при химических реакциях, чем для традиционных невозобновляемых источников.
За счет перманентного нахождения этих источников в окружающей среде получение, а следовательно и стоимость энергии для конечного потребителя может оказаться гораздо ниже.
Слайд 4Лекция 1.
ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ. ПЕРСПЕКТИВЫ ПЕРЕХОДА К АЛЬТЕРНАТИВНЫМ ИСТОЧНИКАМ ЭНЕРГИИ.
Слайд 5Топливно-энергетический комплекс
Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) Российской Федерации представляет собой сложную систему
— совокупность производств, процессов, материальных устройств по добыче топливно-энергетических ресурсов,
их преобразованию, транспортировке, распределению и потреблению как первичных топливно- энергетических ресурсов, так и преобразованных видов энергоносителей. Это касается тепловой и электрической энергии.В состав ТЭК входят две взаимодействующие и взаимообусловленные подсистемы: отрасли топливной промышленности (угольная, нефтяная, газовая, сланцевая, торфяная), т.е ресурсы - добывающая подсистема и электроэнергетика, преобразующая в топливо энергоносители.
Эти подсистемы тесно связаны с энергомашиностроением, электротехнической, атомной промышленностью и другими отраслями — потребителями топлива и энергии. Через гидроэнергетику осуществляется связь ТЭК с водным хозяйством страны.
Слайд 6Нефтяной комплекс
России
Топливно-энергетический
комплекс структурная
— важнейшая составляющая
экономики России, один из
ключевых факторов
роста труда,
производительности жизнедеятельности производительных
сил и
населения
производит
страны.
около
Он
30%
продукции оказывает
влияние на
промышленной России, существенное
формирование
бюджета
страны, обеспечивает около
50% ее потенциала. фонды энергетического
экспортного Основные топливно- комплекса
часть фондов
составляют третью
производственных страны.7
Слайд 7Природный газ в России
Россия
располагает
самыми богатыми в мире ресурсами природного газа.
Потенциальные (прогнозные
+ перспективные)
ресурсы
России
природного газа оцениваются в 151,3 трлн
куб. м, что составляет около 40% мировых.
Однако наиболее достоверные
перспективные ресурсы составляют в этом объеме всего около 24% , аполовина на прогнозные
примерно приходится ресурсы,
оценка которых
наименее достоверна .
Слайд 8Электроэнергетика
Эле́ктроэнерге́тика — отрасль энергетики, включающая в себя производство, передачу и
сбыт электроэнергии. Электроэнергетика является наиболее важной отраслью энергетики, что объясняется
такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.). Отличительной чертой электрической энергии является практическая одновременность её генерирования и потребления,так как электрический ток распространяется по сетям со скоростью, близкой к скорости света.Основными видами генерации энергии в России являются:
Тепловая энергетика;
Гидроэнергетика;
Атомная энергетика.
Слайд 10Проблемы энергетического комплекса России
Энергозатратность экономики;
Ориентация энергетики на невозобновляемые традиционные источники
энергии;
Устаревшее энергетическое оборудование;
Удорожание добычи основных энергоносителей;
Негативное влияние на окружающую среду;
Недостаток
генерирующих мощностей в энергодефецитных районах.
Слайд 11Потенциал использования возобновляемых источников энергии
До недавнего времени по целому ряду
причин, прежде всего из-за огромных запасов традиционного энергетического сырья, вопросам
развития использования возобновляемых источников энергии в энергетической политике России уделялось сравнительно мало внимания. В последние годы ситуация стала заметно меняться. Необходимость борьбы за лучшую экологию, новые возможности повышения качества жизни людей, участие в мировом развитии прогрессивных технологий, стремление повысить энергоэффективность экономического развития, логика международного сотрудничества – эти и другие соображения способствовали активизации национальных усилий по созданию более зеленой энергетики, движению к низкоуглеродной экономике.Объем технически доступных ресурсов возобновляемых источников энергии в Российской Федерации составляет не менее 24 млрд. тонн условного топлива.
Доля электроэнергии, вырабатываемой в России с возобновляемых источников, в 2013 году составила около 1% мощностью свыше 25 МВт, а с учетом последних – свыше
использованием без учета ГЭС 17%. Удельный
вес производства тепловой энергии, полученной на базе ВИЭ, был около 3%, или около 2000 млн. Гкал.
Слайд 13В ближайшие 22 года потребление энергии вырастет на 41%, подсчитали
в BP plc. Больше всего спрос на энергию будет расти
в Китае и Индии - именно они обеспечат прирост в потреблении угля, атомной энергии и гидроэнергии. В развитых странах энергию будут беречь - спрос останется практически на тех же отметках. При этом во главу угла ставится экология - все больше отдается предпочтение энергии из возобновляемых природных источников. Спрос на этот вид энергии будет расти в среднем на 6,5% в год.
Слайд 15ветра, энергии
являясь cолнца,
за счет
неравномерного
Энергия производной образуется нагревания Каждый час
поверхности Земля получает
000 000 000
Около 1-2
кВт·ч энергии
% солнечной
Земли. 100 000
cолнца.
энергии
преобразуется в энергию ветра. Этот
показатель
в 50-100 раз превышает количество энергии, преобразованной в биомассу всеми
растениями Земли.Естественно, что наибольший
ветровой потенциал наблюдается морских побережьях, возвышенностях и в горах. Тем
менее, существует еще много других
территорий с потенциалом ветра, достаточным для его использования в ветроэнергетике.
Количество энергии, производимой за счет ветра зависит от:
Скорости ветра;
Неровности рельефа;
Сезонных изменений погоды;
Плотности воздуха;
Площади ротора.
Оптимальным вариантом является
комбинирование в одной малой ветрогенератора и
системе солнечной
системы. Подобные гибридные системы на обеспечивают более высокую на производительность электроэнергии по не сравнению с отдельно установленными ветровой или фотоэлектрической
установками.
Слайд 16Ветроэлектроустановки (ВЭУ) преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую с помощью
генератора в процессе вращения ротора. Лопасти ветряков используются подобно пропеллеру
самолета для вращения центральной ступицы, подсоединенной через коробку передач к электрическому генератору. По своей конструкции генератор ВЭУ напоминает генераторы, используемые в электростанциях, работающих за счет сжигания ископаемого топлива. Огромно разнообразие машин, изобретенных или предложенных для производства энергии за счет ветра, многие из них представляют собой довольно необычные конструкции. Тем не менее, существуют два основных типа современных ветрогенераторов:Ветрогенераторы с горизонтальной осью;
Ветрогенераторы с вертикальной осью.
Слайд 17Ветрогенератор с горизонтальной осью вращения
Ветроэлектрогенератор с горизонтальной осью вращения, имеющие две
или три лопасти, установленные на вершине башни, - наиболее распространенный
тип
ВЭУ.ветроэлетроустановок
Расположение
ротора - турбины,
лопасти с
ведущего вала части соединяющей генератором, -
считается У турбин с
осью машины. горизонтальной
осью вращения ведущий вал ротора
расположен
горизонтально.
Слайд 19Ветрогенератор с вертикальной осью вращения
У ветряков с вертикальной осью вращения
(Н-образные) ведущий вал ротора расположен вертикально. Лопасти такой турбины -
длинные, обычно дугообразные. Они прикреплены к верхней и нижней частям башни.Благодаря вертикальному расположению ведущего вала ротора Н- образные турбины, в отличие от турбин с горизонтальной осью вращения, "захватывают" ветер, дующий в любом направлении, и для этого им не нужно
положение ротора при
менять изменении потоков.
направления Автором идей
ветровых создания
турбины с вертикальной осью вращения является французский инженер Дарриус (Darieus).
Слайд 20Экономический ветровой потенциал России оценивается в
40 млрд кВтч электроэнергии в год,
т.е. 20000 МВт. Одна ветроустановка мощностью 1 МВт при среднегодовой
скорости ветра 6 м/с дает экономию 1 тыс. т у.т. в год.В России имеются проектные разработки и ведется создание первоочередных, в том числе демонстрационных, энергетических комплексов с использованием ветровой энергии. Наиболее крупные из них приведены в таблице:
Слайд 22Солнечная энергия
Энергия Солнца является источником жизни на нашей
планете.
Солнце нагревает атмосферу и поверхность Земли. Благодаря солнечной энергии дуют
ветры, осуществляется круговорот воды в природе, нагреваются моря и океаны, развиваются растения, животные имеют корм. Именно благодаря солнечному излучению на Земле существуют ископаемые виды топлива. Солнечная энергия может быть преобразована в теплоту или холод, движущую силу и электричество.Солнце излучает огромное количество энергии - приблизительно 1,1x1020 кВт.
Внешние слои атмосферы Земли перехватывают приблизительно одну миллионную часть энергии, излучаемой Солнцем, или приблизительно 1500 квадрильонов (1,5 x 1018) кВт·ч ежегодно. Однако из-за отражения, рассеивания и поглощения ее атмосферными газами и аэрозолями только 47% всей энергии, или приблизительно 700 квадрильонов (7 x 1017) кВт·ч, достигает поверхности Земли.
Слайд 23Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения
Фотовольтаика
Гелиотермальная энергетика
паровые машины
двигатель
Стирлинга
Термовоздушные электростанции
Солнечные аэростатные электростанции
Слайд 24Фотовольтаика
Фотовольтаика — метод выработки электрической энергии путем использования фоточувствительных элементов
для преобразования солнечной энергии в электричество.
ФЭП собираются в модули, которые
имеют нормируемые установочные размеры, электрические параметры и показатели надежности. Для установки и передачи электроэнергии солнечные модули комплектуются инверторами тока, аккумуляторами и прочими элементами электрической и механической подсистем.В зависимости от области применения различают следующие виды инсталляций солнечных систем: частные станции малой мощности, размещаемые на крышах домов;
коммерческие станции малой и средней мощности, располагаемые как на крышах, так и на земле;промышленные солнечные станции, обеспечивающие энергоснабжение многих потребителей.[
Слайд 25Устройство вакуумного солнечного коллектора
Все солнечные коллекторы условно делят на плоские (плоскопанельные) и
вакуумные. Кроме того, есть еще такие типы
солнечных коллекторов: солнечные коллекторы- концентраторы, солнечные башни, параболические концентраторы, но
для домашних условий они не годятся из-за высокой стоимости.
Слайд 28Гелиотермальная энергетика
Гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, и
последующее распределение и использование тепла(фокусирование солнечного излучения на сосуде с
водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах). В качестве особого вида станций гелиотермальной энергетики принято выделять солнечные системы концентрирующего тепла(CSP — Concentrated solar power). В этих установках энергия солнечных лучей с помощью системы линз и зеркал фокусируется в концентрированный луч солнца. Этот луч солнца используется как источник тепловой энергии для нагрева рабочей жидкости, которая расходуется для электрогенерации по аналогии с обычными ТЭЦ или накапливается для сохранения энергии.Преобразование солнечной энергии в электричество осуществляется с помощью
тепловых машин.
Слайд 29Паротурбинная установка может использоваться для преобразования солнечной энергии в электрическую.
Парогенератор состоящий из замкнутой системы водоподготовки, пароперегревателя и кондансатора, устанавливается
в фокусе параболического зеркала, (похожего по форме на спутниковую антенну) таким образом, чтобы область нагрева пароперегревателя была постоянно освещена и количество пара было постоянно. Пар подается на турбину, на оси которой закреплен генератор электрической энергии. Параболический отражатель управляется по двум координатам при слежении за солнцем. Энергия солнца фокусируется на греющих поверхностях парогенератора. Зеркала отражают около 92 % падающего на них солнечного излучения. В качестве рабочего тела здесь могут использоваться и более высококипящие теплоносители, что повышает КПД установки
Слайд 30Солнечная энергетика в России
Крупнейшие солнечные электростанции России не считаются в
остальном мире мощными. Но, тем не менее, есть среди них
и по-настоящему крупная солнечная электростанция, расположенная в Белгородской области, Яковлевский район хутор Крапивенские Дворы, сданная в эксплуатацию в 2011 году и выработавшая за это время более 288 тысяч кВт – часов электроэнергии.В настоящий момент данная солнечная электростанция является самой крупной действующей электростанцией данного типа на территории России, включающей в свой состав 1320 модулей фотоэлектрических преобразователей двух типов поликристаллические и аморфные характеризующиеся активной поверхностью в 1230м2. Номинальная пиковая мощность данной солнечной электростанции составляет 100кВт, более крупные солнечные электростанции России на ее территории не строились.
Слайд 31Достоинства и недостатки солнечной энергетики
Достоинства
Перспективность, доступность и неисчерпаемость источника энергии
в условиях постоянного роста цен на традиционные виды энергоносителей.
Теоретически, полная
безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо(характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).Недостатки
Зависимость от погоды и времени суток.
Сезонность в средних широтах и несовпадение периодов выработки энергии и потребности в энергии. Нерентабельность в высоких широтах.
Как следствие, необходимость аккумуляции энергии.
При промышленном производстве — необходимость дублирования солнечных ЭС маневренными ЭС сопоставимой мощности.
Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).
Необходимость периодической очистки отражающей/поглощающей поверхности от загрязнения.
Слайд 33Запасы водорода неисчерпаемы и легкодоступны и автоматически возобновляемы, что устраняет
затраты на поиск и разработку месторождений, а также на восполнение
заменителями изъятых объемов при подземных разработках и на использование или восстановление отработанных пород:во-первых, основное "месторождение" – вода, разложение молекул которой дает чистый водород. Источниками водорода могут быть уголь, газ, биомасса – как отходов, так и живых растений. У некоторых представителей группы зелёных водорослей, например, Chlamydomonas reinhardtii, при нехватке кислорода и серы
резко ослабевают процессы фотосинтеза, и начинается бурная
водорода. Этот эффект обнаружил в конце 90-х годов прошлого
выработка столетия
исследователь из Беркли, Анастасиос Мелис.
во-вторых, в результате сгорания водорода с доступом кислорода образуется снова вода, побочных продуктов сгорание не дает, нет не сгоревших частиц пепла, запыляющих атмосферу, нет выбросов вредных газообразных соединений типа углекислого газа (парниковых газов).
Слайд 34Не последнее слово среди преимуществ водородной энергетики играют и энергетические
показатели водорода. Теплота сгорания водорода наиболее высока, энергоотдача водорода при
соединении с кислородом составляет 120,7 ГДж на тонну. Эффективность сгорания, в частности в двигателе внутреннего сгорания, у водорода на 30-40 % выше, чем у используемых сейчас углеводородов (производные нефти, природный газ). Водород в топливных элементах при использовании на транспорте имеет эффективность на 100-200 % выше, чем бензин. Применение в двигателях внутреннего сгорания благодаря уникальным свойствам водорода, дает возможность повысить по сравнению с бензиновыми двигателями КПД двигателя на 50-70 %.Вторым достоинством водородной энергетики является экологичность. В процессе сгорания водорода образуется самая обыкновенная вода, которая безопасна для окружающей среды. При использовании в качестве топлива водородометановых смесей резко снижается токсичность выбросов: при сгорании смеси с содержанием водорода 20-40 % по объёму (5-10 % по весу) токсичность выбросов в 2-4 раза меньше, чем при сгорании безводородного топлива, при этом на 35-40 % уменьшается эксплуатационный расход топлива и на 20-25 % увеличивается эксплуатационная экономичность. При работе двигателей, использующих смеси с долей водорода 20 %, выполняются нормы Евро-4, а с долей 44-48 % – Евро-5.
Слайд 35Взяв к вниманию только эти преимущества водорода можно без доли
сомнения констатировать, что у водорода огромное будущее, и в первую
очередь – в качестве источника энергии. Мировая промышленность живо отреагировала: производство водорода ведется уже достаточно давно. Водород используют не только для потребностей отдельных производств (аммиака, метанола, мыла и пластмасс, маргарина из жидких растительных масел, упаковочного газа, для атомно- водородной сварки), но и в качестве энергоносителя – и в виде топливных элементов и как непосредственного топлива, в частности, ракетного, а в последние десятилетия – топлива для легкового, грузового и пассажирского транспорта.
Слайд 36Гидрид титана можно получить одним из следующих способов.
Непосредственным гидрированием титана:
Перед процессом непосредственного насыщения титана водородом, титановую губку отжигают в
вакууме при температуре 700 °C, после чего, в камеру подают водород и понижают температуру до 500 °C;Восстановлением соединений титана:
TiO2 + 2CaH2 = TiH2 + 2CaO + H2
Электрохимическим методом:
Насыщение титана водородом проводят при электролизе однонормального раствора H2SO4, где катодом служит титановая пластинка;
В случае хранения водорода в гидридной форме отпадает необходимость в громоздких и тяжёлых баллонах, требуемых при хранении газообразного водорода в сжатом виде, или сложных в изготовлении и дорогих сосудов для хранения жидкого водорода. При хранении водорода в виде гидридов объём системы уменьшается примерно в 3 раза по сравнению с объёмом хранения в баллонах. Упрощается транспортирование водорода. Отпадают расходы на конверсию и сжижение водорода.
Водород из гидридов металлов можно получить по двум реакциям: гидролиза и диссоциации.
Методом гидролиза можно получать вдвое больше водорода, чем его находится в гидриде. Однако этот процесс практически необратим. Метод получения водорода термической диссоциацией гидрида даёт возможность создать аккумуляторы водорода, для которых незначительное изменение температуры и давления в системе вызывает существенное изменение равновесия реакции образования гидрида.
Слайд 38Одним из наиболее перспективных инновационных источников энергии является управляемый термоядерный
синтез (УТС). Энергия синтеза выделяется при слиянии ядер тяжелых изотопов
водорода. Топливом для термоядерного реактора служат вода и литий, запасы которых практически не ограничены. В земных условиях реализация УТС представляет сложную научно-технологическую задачу, связанную с получением температуры вещества более 100 миллионов градусов и термоизоляцией области синтеза от стенок реактора. Управляемый термоядерный синтез может использовать различные виды термоядерных реакций в зависимости от вида применяемого топлива.Термоядерный синтез - это долгосрочный проект, создание коммерческой установки ожидается к 2040-2050 году. Наиболее вероятный сценарий овладения термоядерной энергией предполагает реализацию трех этапов:
освоение режимов длительного горения термоядерной реакции;
демонстрация производства электроэнергии;
создание промышленных термоядерных станций.
Слайд 39Международный экспериментальный термоядерный реактор (концепция)
В рамках проекта ИТЭР
международного (международный
термоядерный экспериментальный реактор) предполагается продемонстрировать
техническую возможность удержания плазмы и получения энергии.
Основная программная цель
заключается в
научной и
проекта ИТЭР демонстрации технической
возможности
получения энергии
за счет реакцийсинтеза (слияния) водорода – дейтерия и
изотопов трития.
Проектная термоядерная мощность реактора ИТЭР составит порядка 500 МВт при температуре плазмы в 100 млн. градусов.
Слайд 40«Токамак»
В основе проекта термоядерного реактора положены системы с магнитным удержанием
плазмы типа «Токамак», впервые разработанные и реализованные в СССР. В
1968 году на токамаке Т-3 была достигнута температура плазмы в 10 млн. градусов. С этого времени установки «Токамак» стали лидирующим направлением в исследованиях по термоядерномусинтезу во всех странах.
Слайд 41По принципу работы термоядерная электростанция похожа на обычные тепловые
электростанции и отличается от них лишь конструкцией «печи» и типом
топлива.
Слайд 43Геотермальная энергия - это энергия тепла, которое выделяется из внутренних
зон Земли на протяжении сотен миллионов лет. По данным геолого-
геофизических исследований, температура в ядре Земли достигает 3 000-6 000 °С,постепенно снижаясь в направлении от
Извержение тысяч вулканов, движение
центра планеты к ее поверхности. блоков земной коры, землетрясения
свидетельствуют о действии мощной внутренней энергии Земли. Ученые считают, что тепловое поле нашей планеты обусловлено радиоактивным распадом в ее недрах, а также гравитационной сепарацией вещества ядра.
Главными источниками разогрева недр планеты есть уран, торий и радиоактивный калий. Процессы радиоактивного распада на континентах происходят в основном в гранитном слое земной коры на глубине 20-30 и более км, в океанах - в верхней мантии. Предполагают, что в подошве земной коры на глубине 10-15 км вероятное значение температур на континентах составляет 600- 800 ° С, а в океанах - 150-200 ° С.
Геотермальная энергетика подразделяется на два направления: петротермальная энергетика и гидротермальная энергетика.
Слайд 44Геотермальные источники энергии подразделяют на сухой горячий пар, влажный горячий
пар и горячую воду. Скважину, которая является важным источником энергии
для электрической железной дороге в Италии (близ г. Лардерелло), с 1904 г. питает сухой горячий пар. Два другие известные в мире места с горячей сухим паром - поле Мацукава в Японии и поле гейзеров возле Сан- Франциско, где также давно и эффективно используют геотермальную энергию. Больше всего в мире влажного горячего пара находится в Новой Зеландии (Вайракей), геотермальные поля чуть меньшей мощности - в Мексике, Японии, Сальвадоре, Никарагуа, России.Таким образом, можно выделить четыре основных типа ресурсов геотермальной энергии:
•поверхностное тепло земли, используемое тепловыми насосами;
•энергетические ресурсы пара, горячей и теплой воды у поверхности земли, которые сейчас используются в производстве электрической энергии;
•теплота, сосредоточенная глубоко под поверхностью земли (возможно, при отсутствии воды);
•энергия магмы и теплота, которая накапливается под вулканами.
Слайд 45Теплоснабжение курорта «Горячинск» (Бурятия)
может геотермальную
гейзеры Камчатки, Исландии.
проявляет себя
близко
Земли,
т.е.
поверхности районах
вулканической
Человек использовать
энергию только там, где она
к в
и
сейсмической активности. Сейчас геотермальную энергию эффективно используют такие
страны, Исландия,
Новаякак США, Мексика,
Зеландия,
Италия, Япония, Россия,
Филиппины, Венгрия, Сальвадор. Здесь внутреннее земное тепло поднимается к самой поверхности в виде горячей воды и пара с температурой до 300 °С и часто вырывается наружу как тепло фонтанирующих
источников (гейзеры), например, знаменитые гейзеры Йеллоустонского парка в США,
Слайд 47Схема выработки петротермальной электростанцией электроэнергии, тепла и их поставки потребителю
Данный
тип энергетики связан с глубинными температурами Земли, которые с определённого
уровня начинают подниматься. Средняя скорость её повышения с глубиной — около 2,5°С на каждые 100 м. На глубине 5 км температура составляет примерно 125°С, а на 10 км около 250°С. Добыча тепла производится посредством бурения двух скважин, в одну из которых закачивается вода, которая, нагреваясь, попадает в смежную скважину и выходит ввиде пара. Проблема данной энергетики на сегодня — её рентабельность.
63
Слайд 48Достоинства и недостатки геотермальной энергетики
Главным достоинством геотермальной энергии является её практическая
неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток
и года.Главная
которые
из
возникают
проблем,
при
использовании подземных термальных вод, заключается в необходимости возобновляемого цикла поступления (закачки) воды (обычно отработанной) в подземный водоносный горизонт. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов и
сброс этих
соединений, что
вод в
химических исключает природные
водные системы,
расположенные на поверхности.
Слайд 50Кроме геотермальной энергии активно используется тепло воды. Вода
– это всегда
хотя бы несколько градусов тепла, а летом она нагревается до
25 С. Почему бы не использовать часть этого тепла? Для этого необходима установка, действующая по принципу “холодильник наоборот”. Известно, что холодильник “выкачивает” из своей замкнутой камеры тепло и выбрасывает его в окружающую среду. Если пропускать воду через холодильный аппарат, то у нее тоже можно отбирать тепло. Горячий пар, который образуется в результате теплообмена, конденсируется, его температура поднимается до 110С, а затем его можно пускать либо на турбины электростанций, либо на нагревание воды в батареях центрального отопления до 60-65 С. На каждый киловатт-час затрачиваемой на это энергии природа дает 3 киловатт-часа! По тому же принципу можно получать энергию для кондиционирования воздуха при жаркой погоде.
Слайд 51Подобные
установки
наиболее
эффективны
при
больших перепадах температур, как, например, в морях: на глубине вода
очень холодна – около 4С, а на поверхности нагревается до
25 С, что составляет 20 градусов разницы! Все необходимые инженерные разработки уже проведены и опробованы экспериментально (например, у атолла Каваратти в Лаккадивском архипелаге околоюго-западного
Индии), осталось
побережья
только
претворить их в жизнь везде, где имеются подходящие природные условия.
Слайд 53Основные направления развития альтернативной гидроэнергетики связаны с использованием механической энергии
приливов, волн, течений и тепловой энергии океана.
Только один приливно-отливный цикл
мирового океана энергетически эквивалентен 8 трлн кВт-ч. По экспертным оценкам, технически возможноиспользование примерно 2 % этого потенциала.
Максимальные амплитуды приливов-отливов характерны для
морей умеренного климатического пояса. Наибольшими запасами
окраинных
приливной
энергии обладают Атлантический океан и в меньшей мере Тихий океан. Одним из наиболее существенных факторов, влияющих на возможность использования энергии приливов, являются особенности береговой линии и прибрежного и придонного рельефа. В длинных узких заливах с пологим дном приливы имеют максимальную высоту, иногда превышающую 10 м, что существенно повышает эффективность энергетического использования приливно — отливного цикла.
Слайд 54К объектам альтернативной гидроэнергетики относятся:
Приливные
электростанции;
Волновые электростанции;
Малая гидроэнергетика;
Водопадные электростанции.
Слайд 55Приливные электростанции
Прили́ вная электроста́ нция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции,
использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные
электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров.
Слайд 56Волновые электростанции
Волновые электростанции предназначены для преобразования энергии морских волн
в условиях
открытого моря в электроэнергию, которой обеспечивают автономные и береговые объекты
(островные поселения, буровые платформы, плавсредства, гостиничные комплексы, различные производства и т. п.).
Слайд 57Малая гидроэнергетика
Малая гидроэлектростанция или малая ГЭС (МГЭС) -гидроэлектростанция, вырабатывающая сравнительно
малое количество электроэнергии. Общепринятого для всех стран понятия малой гидроэлектростанции
нет, в качестве основной характеристики таких ГЭС принята их установленная мощность.
Слайд 59биологического
без химической ним относятся,
Биомасса — неископаемые органические вещества происхождения.
Первичная биомасса — растения, непосредственно (или обработки) используемые для получения (добычи) энергии. К прежде всего, отходы сельского и
лесного хозяйства.
Вторичная биомасса — остатки переработки первичной биомассы веществ —
прежде всего в результате их потребления человеком и животными или переработки в домашнем хозяйстве или промышленности. К ним относятся, прежде всего, навоз, жидкий компост, жидкие стоки очистных сооружений.Биотопливо — отходы сельскохозяйственного производства, пищевой и других видов промышленности, органическое вещество сточных вод и городских свалок — отходы, состоящие из биологического сырья — веществ биологического происхождения.
Топливо из бытовых отходов - бытовой мусор, смешанные отходы жизнедеятельности человека
Слайд 60Химический состав биомассы может различаться в зависимости от ее вида. Обычно растения состоят из 25% лигнина и 75% углеводов или сахаридов. Углеводородная фракция состоит из множества молекул сахаридов, соединенных
между собой в длинные полимерные цепи. К наиболее важным категориям
углеводородов можно отнести целлюлозу. Лигниновая фракция состоит из молекул несахаридного типа. Природа использует длинныеполимерные образования
молекулы целлюлозы для тканей, обеспечивающих
прочность растений.
Лигнин
представляет собой
"клей",
молекулы
целлюлозы
который связывает
между собой.
Химический состав биомассы Процесс образования биомассы
Двуокись углерода из атмосферы и вода из грунта участвуют в процессе фотосинтеза с получением углеводов (сахаридов), которые и образуют "строительные блоки" биомассы. Таким образом, солнечная энергия, используемая при фотосинтезе, сохраняется в химической форме в биомассовой
мы
сжигаем
образом
биомассу
(извлекаем
структуре.
Если эффективным химическую
энергию),
содержащийся
в реакцию
то кислород из
в с
атмосферы и углерод, растениях, вступают образованием двуокиси
углерода и воды.
Процесс является циклическим, потому что двуокись углерода может вновь участвовать в производстве новой биомассы.
Слайд 61Существует несколько способов получения энергии из биомассы:
•Сжигание;
Получение этилового спирта (этанола);
•Получение
биогаза;
•Использование микроводорослей.
Слайд 63ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ В ЕВРОПЕ
73.4 млн. тонн отходов перерабатывается в
энергию на 453 мусоросжигательных заводах
Синим цветом : число
работающих в стране заводов по терм. переработке отходов, (исключая сжигание опасных отходов)Оранжевым цветом : кол-во отходов, термически перерабатываемых на заводах, млн. тонн/г
Данные предоставлены членами CEWEP, кроме тех, которые помечены как официальные данные сайта * Eurostat
info@cewep.eu
www.cewep.eu
Finland
3 0.3
Sweden
31 5.1
Norway
17 1.2
Denmark
31 3.5
Estonia
Latvia
Lithuania
Poland*
1 0.04
Czech Republic
3 0.5
Netherlands
11 6.5
United Kingdom
24 4.2
Ireland
Belgium
16 3.0
Slovakia*
2 0.2
Luxembourg*
1 0.1
Austria
13 2.1
Hungary
1 0.4
Romania
Bulgaria
Greece
Slovenia*
1 0.01
Italy
53
5.7
Switzerland
30 3.7
France
129 13.7
Portugal
3 1.1
Spain
11 2.0
Слайд 64Poland
Poznań
Bydgoszcz
Kraków
Konin
Szczecin
Bialystok
Warszawa
Łódź
Sosnowiec
Chorzów
Gdansk
Заводы по термической переработке отходов, планируемые, реконструируемые или строящиеся
в Европе и соседних странах – неполный перечень
(конец 2014 г. отчет ISWA)Finland
Westenergy-Vaasa
Oulu
Kotka
Vantaa Energia in Vantaa
Ekokem 2 in Riimaki
Tampere
Turku
Sweden
Brista (close to Stockholm)
Oresundkraft in Helsingborg
Östersund
Stockholm Högdalen L.7
Lingkoping
Denmark
Kara in Roskilde
Amager in Kopenhagen
Nordferbraending in
Kopenhagen
France
Clermont Ferrand
Paris Ivry
Rochefort
Annecy
Bennesse Maremne
Belgium
Thumaide L. 7
Charleroi L.3
(Limbourg)
UK
Lincolnshire, N. Hykeham
Staffordshire, Four Ashes
Oxfordshire, Ardley
Suffolk, Ipswich
Cardiff
Ferrybridge
Runcorn Manchester
Cleveland Teeside L.4 & 5
Plymouth
Shropshire
North Yorkshire, York
South London Beddington
Hertfordshire
Buckinghamshire
Gloucestershire
Merseyside-Wilton
North Wales
North London
Glasgow
Norfolk
Leeds
Cornwall
Dunbar
Rookery Pit
Bradford & Calderdale
Hereford & Worcester
Italy
Torino
Parma
Bolzano
Roma Albano (Gs)
San Vittore nel Lazio (Ext)
Macomer (Extension)
Napoli Este
Salerno
Firenze
Verona
Czech republic
Pilzen
Most Komozany
Ostrava
Estonia
Tallinn
Russia
Moscow
Saint Petersburg
Switzerland
Bern
Perlen
Bazenheid
Buchs
Germany
Spremberg
Azerbaijan
Baku
Lithuania
Klaipeda
Vilnius
Kaunas
Spain
San Sebastian
Light-faced type:
planned plants
Boldfaced type:
under construction
Turkey
Istanbul
Portugal, Azores
Isla Terceira
Isla San Miguel
Cheively
Green Hill
West London
Belfast Arc 21
Algeria
Algiers
Oran
Annaba
Constantine
Austria
Vienna Spittelau
(replact.)
Слайд 65Страны, где развит рециклинг, это также страны с наиболее высоким
процентом отходов, подвергающихся термической утилизации
Источник :
Слайд 66Количество сжигаемых муниципальных отходов в пересчете на одного жителя в
27 странах Европейского Союза возросло с 65 до 98 кг
в период с 2005 г.по 2014 г.В среднем рост на 50%.
кг/ чел.
Дания
Люксембург
Швеция
Нидерланды
Франция
Австрия
Германия
Бельгия
Португалия
Италия
Соедин.Королевство
Финляндия
Испания
Венгрия
Словакия
Чехия
Словения
Латвия
Эстония
Польша
Болгария
Ирландия
Греция
Кипр
Литва
Мальта
Румыния
Энергия, транспорт и
Экологические показатели
Слайд 67Заводы по терм. утилизации отходов, заказанные в 2001- 2006 гг.
Итого
: 27,2 млн. т/год
Заводы по терм. утилизации отходов, заказанные в
2007 – 20102Итого : 31,5 млн. т/год
Тенденция к строительству новых заводов по термической утилизации ТБО нарастает
Таким образом, страны E-15, мало оснащенные такими заводами, преодолевают разрыв : Великобритания удвоила мощности по сравнению с периодом 1995 - 2005 гг.
Чехия
Австрия
Финляндия
Польша
Норвегия
Португалия
Швеция
Испания
Бельгия
Дания
Соединенное
Королевство
4,7%
Швейцария
Дания
Бельгия
Чехия
Венгрия
Испания
Прочие
*Прочие = Словакия, Финляндия,
Нормандские острова, Андорра
Германия
Франция
Нидерланды
Италия
Швейцария
Германия
Италия
Франция
Соединенное Королевство
Швеция
Нидерланды
Бельгия
Австрия
Слайд 68>160 000 т/год
Период эксплуатации
10-15 лет
от 50
до 160 000 т/год
Период эксплуатации
Более 15 лет
< 6 50
000 т/годПериод эксплуатации
Менее 10 лет
Страны, недавно построившие центры термической утилизации отходов, выбирают большую производительность.
Мощности центров термической утилизации отходов
в европейских странах
Source :
Источник :
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Венгрия
Нидерланды
Австрия
Герамания
Чехия
Португалия
Великобритания
Испания
Швеция
Бельгия
Швейцария
Дания
Франция
Италия
Финляндия
Норвегия
Слайд 69
Современные схемы генерации
энергии на мусоросжигательных заводах
Общее количество МСЗ
в мире удваивается
каждые 10 лет и на конец 2014
года составляет5647 заводов
Мощность генерации электрической
энергии на МСЗ мира превысила
170 ГВт
Для справки: мощность генерации электрической
энергии на атомных электростанциях мира составляет 320 ГВт
Слайд 70Газоочистка & прочие потери энергии в котле
Потери энергии на воздушном
конденсаторе
Располагаемая теплотворная способность отходов (энтальпия) на входе в %
Пар
40
бар
400°CПараметры пара могут быть увеличены для повышения энергоэффективности процесса на несколько %, в зависимости от калорийности отходов, отпускной цены на 1 кВт/час, затрат на сортировку и ожидаемую прибыль
20
25
55
Традиционная схема генерации только электроэнергии на МСЗ при сжигании несортированных твердых бытовых отходов
Потребителю
Слайд 71 Схема с генерацией только электроэнергии в комбинированном бинарном цикле
ПГУ параллельного типа: мусоросжигательный (твердотопливный) котлоагрегат с ПТУ , сопряженный
по паровому контуру с ГТУ ТЭСМусоросжигат. завод
1 x 30 т/ч
Eгаз = 152 MВт (=112 + 40 MВт)
Eel = 100 MВт(=46 + 54 Мвт
Общий КПД 45%
(= 100 / (71 + 152))
EМСУ = 71 MВт
Слайд 72Общий КПД > 80%
Завод в Талине – технологическая схема
Оптимизированная
рекуперативная схема МСЗ с когенерацией:
совместная выработка электроэнергии и тепла
при постоянной потребности теплосети, большей теплопроизводительности МСЗ
Слайд 74Мусоросжигательный завод № 4
(ВАО, п/з «Руднево», Проектируемый пр-д № 597)
Производительность
– 250 тыс. тонн в год
Мусоросжигательный завод № 2
(CВАО, Алтуфьевское
шоссе, 33а)Производительность – 130 тыс. тонн в год
Мусоросжигательный завод № 3 (ЮАО, ул. Подольских курсантов, 22а)
Производительность – 360 тыс. тонн в год
Слайд 75Принцип сжигания ТБО в печи с вихревым кипящим слоем
Бытовые отходы
Вихревой
кипящий слой
Подача воздуха
Дымовые газы
Дефлектор
Выгрузка шлака
Сопловое днище
Газовые горелки
Слайд 76Технологическая схема термического обезвреживания ТБО на МСЗ № 4
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
19 %– 23%
Тепловая энергия в сеть
30 %
0
ПТУ
Слайд 80Предельные
значения
Результаты
замеров
Результаты экологического контроля
на источнике выброса (дымовой трубе) МСЗ №
Слайд 81Принцип сжигания ТБО на колосниковой решетке
1. Загрузочная воронка
2. Колосниковая решетка
3.
Питатель
4. Вентилятор подачи воздуха
5. Шлаковыталкиватель
6. Паровой котел
7. Подача первичного воздуха
8.
Подача вторичного воздуха
Слайд 85Сравнение суммарного загрязнения атмосферы в расчете на 1 квт/ч для
МСЗ и ТЭС Москвы
(по официальным данным МОСЭНЕРГО и МОСЭКОМОНИТОРИНГА)
Слайд 86
Из приведенных данных видно, что при увеличении выработки электроэнергии
на 1 тонну ТБО удельные выбросы МСЗ будут чище
удельных выбросов газовых ТЭЦ (N - 16).Следовательно, замещение электроэнергии, произведенной на мазутных и угольных ТЭЦ, электроэнергией произведенной на МСЗ позволит снизить антропогенную нагрузку на атмосферу, одновременно решая задачу санитарной очистки территории от ТБО.
При этом, необходимо при проектировании новых МСЗ закладывать в проекты максимально возможную энергетическую эффективность, как важное условие экологической безопасности.
Слайд 87Преимущества ТЭС для сжигания природного топлива
и ТБО в
сателлитной топке:
Существенное повышение эффективности применения ТБО как топлива
для выработки электроэнергии и достижение удельных показателей, близких к серийно применяемым ТЭС, можно достигнуть за счет частичного замещения энергетического топлива бытовыми отходами. Доля ТБО по количеству тепла может составлять примерно 10% от тепловой мощности котла ТЭС.
Существенный экономический эффект может быть получен за счет снижения капитальных вложений благодаря использованию существующей на ТЭС инфраструктуры и сокращению расходов на газоочистное оборудование.
Слайд 90Общий объем органических отходов в России за год составляет около
624,5 млн т (225 млн т по сухому веществу). Потенциальное
производство биогаза в год – до 72 млрд м³. Потенциально возможное производство из биогаза электроэнергии – 151 200 ГВт, тепла – 169 344 ГВт Биогазовая электростанция производит электроэнергию из отходов животноводства — в результате брожения выделяется горючий газ, на котором и работают газогенераторы. Такие электростанции распространены в США и западной Европе (лидером в этой области является Германия), в России же их на сегодняшний день только 4 — две в Белгородской области, одна во Владимирской, и одна в Калужской. Станция в Лучках, запущенная в 2012 году, с установленной мощностью 3,6 мегаватт является самой крупной в России.
Слайд 91Высокие ёмкости, хранилища «топлива», круглые постройки с куполообразным верхом —
биореакторы. В здании с бордовой крышей - производство топлива, в
когенерационном блоке (более низкой пристройке с трубами и кондиционерами на крыше) - пульт управления, блок автоматики и машинный зал. В квадратных бассейнах справа хранится силос, который используется в производстве топлива В полукилометре находится свиноферма, основной поставщик «топлива» — от фермы под землёй проложена труба, по которой фекалии самотёком поступают на станцию. Кроме навоза, в дело идут и другие виды отходов — фекальные осадки, птичий помёт, неиспользуемые части туш (кишки, кровь, каныга), пищевые и кормовые отходы. .
Слайд 92МАШИННЫЙ ЗАЛ БИОГАЗОВОЙ СТАНЦИИ
Ежедневно станция вырабатывает около 56 000 киловатт-часов электроэнергии,
которая поступает электросеть. Станция ежегодно вырабатывает 27,3 тысяч ГК
тепловой энергии
Слайд 94Заводы сжигания осадка сточных вод г. Санкт – Петербурга
а –
на Центральной станции аэрации (1997 г.); б – на Юго-Западных
очистных сооружениях (2007 г.);в – на Северной станции аэрации (2007 г.)
В настоящее время Санкт-Петербург является единственным мегаполисом мира остановившим поток ОСВ, т.к. обезвоженный осадок канализационных очистных сооружений не складируется, а сжигается и вывозится в виде золы (до 3%-4% от сухого вещества ОСВ) на полигоны
ТЕРМИЧЕСКОЕ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД
Слайд 95
Принципиальное отличие новых заводов заключается в том, что эти заводы
энергонезависимы, т.к энергия от сжигания осадка идет не только на
отопление здания и производственные нужды, но также используется для выработки СЕТЕВОЙ электроэнергии благодаря наличию закрытого контура пара, турбины и генератора.На всех заводах сжигания осадка в Санкт-Петербурге очищенные газы полностью отвечают требованиям Директивы Европейской комиссии от 4 декабря 2000 г. № 2000/76/EC, № 2000/76/EC, регламентирующей условия сжигания и нормативы выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от установок сжигания отходов, выполняются требования российского санитарного и природоохранного законодательства по концентрации загрязняющих веществ в приземном слое атмосферного воздуха на границе и за пределами санитарно-защитных зон очистных сооружений на уровне менее ПДК.
Слайд 97СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛИГОННОГО БИОГАЗА
Е1
Е2
Хроматограф
ЯУЗА-200
Спектрофотометр
ВЗ1
ОК1
ВЗ3
ВЗ6
КМ
Атомно-абсорбционный спектрометр
КВАНТ-2А, горелка
(факел)
Спектрофотометр
ВЗ7
ВЗ8
ПС1
ПС2
КМ – компрессор; ОК1,2 – обратный клапан; Е1, Е2 –
емкости с вкладышами с исходной пробой и продуктами сжигания, соответственно; ПС1,2 – предметное стекло; ВЗ1-8 – вентиль запорный.Проба с биогазом, отобранном на полигоне, 5 л.
5
ВЗ4
ВЗ5
ОК2
Слайд 98 - скважина;
1-5 - номер
скважины; А=10м.
СХЕМА ОТБОРА ПРОБ БИОГАЗА НА ДЕЙСТВУЮЩЕМ ПОЛИГОНЕ ТБО
Схема полигона
ТБО «Сафоново»6
Глубина отбора проб: 0,4, 1, 2, 10 м
Вид из космоса полигона ТБО «Сафоново»
Схема площадки отбора проб
Слайд 99Распределение частиц пыли в потоке, %
Концентрация пыли, мг/м3
Размеры частиц пыли,
мкм
Глубина отбора проб, м
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ПО СОДЕРЖАНИЮ ПЫЛИ В ПОЛИГОННОМ
ГАЗЕ7
Условия отбора проб биогаза (расход, скорость): 0,2л/мин (0,15 см/с)
Скорость витания частиц от 0,2 до 0,4 см/с
Слайд 102АНАЛИЗ КПД ТЕПЛОВЫХ МАШИН ПРИ РАБОТЕ НА ПОЛИГОННОМ БИОГАЗЕ
1 –
очистка биогаза от пыли перед сжиганием;
2 – сжатие биогаза перед
сжиганием до 1,2МПа;3 – осушка биогаза перед сжиганием и его очистка после сжигания;
4 – КПД цикла Отто;
5 – КПД цикла Тринклера;
6 – КПД цикла Дизеля.
- суммарные затраты
15
Слайд 104ПЕРСПРЕКТИВЫ ТРАДИЦИОННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Лекция 14
ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ, КАК СПАСЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Слайд 105Газовые гидраты–твердые кристаллические вещества.
Их кристаллическая решетка построена из молекул
воды, во внутренних полостях которых размещаются молекулы газа, образующего гидрат.
Гидраты образуются там, где вода и газообразные углеводороды оказываются рядом при низких температурах и повышенных давлениях. Благодаря своей клатратной структуре газовый гидрат объёмом 1 см³ может содержать до 160—180 см³ чистого газа. Газовый гидрат устойчив только при низких температурах и высоких давлениях.
