|
|
Строительное оборудованиеДомой - Монтаж
Нетрадиционные виды энергетики.
Исходя из общественного состояния окружающей природной -среды, можно заключить, что основной путь ее сохранения лежит через достижения научно-технического прогресса. К ним следует отнести новые методы добычи сырья (угля, нефти, газа и прочих; ресурсов), освоение новых видов энергии. Это, прежде всего, атомная энергетика и наиболее «мягкие» источники энергии, не приводящие к загрязнению окружающей среды:- геотермальный вид энергии;- энергия ветра;- солнца;- топливного элемента;- морских приливов и отливов;- гидротермальных станций;- использование водорода;- новые технологии в гидроэнергетике.Еще далеко не полностью изучены все возможности получения термальных вод. Если учесть воды, залегающие на глубине более 3 тыс. км, и воды с повышенной минерализацией, то их запасы можно было бы существенно увеличить. Известны ресурсы высокотемпературного пара и пароводяных смесей, выведенные на поверхность, например на Камчатке, Курильских островах и в Дагестане. На 19.1 в схематичной форме приведены виды возобновляемых источников энергии. 19. Виды возобновляемых источников энергии (по Б. Небелю, 1995) Геотермальная энергия. В 1990-х гг. Правительством РФ был утвержден ряд документов, направленных на развитие нетрадиционной энергетики в России. Одним из последних стало постановление № 1093 от 28 августа 1997 г. (с изм. на 27 августа 1999 г.) «О программе энергообеспечения районов Крайнего Севера и приравненных к ним территорий, а также проживания коренных малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока за счет использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии и местных видов топлива на 1997 — 2000 гг.». Программа была включена в Федеральную программу «Топливо и энергия» на 1996 — 2000 гг., утверждена Постановлением Правительства РФ № 263 от 6 марта 1996 г.Тепло недр перестает быть экзотикой и экспериментом. Потенциал получения электроэнергии на ГеоЭС (Геотермальных электрических станциях) оценивается примерно в 2% (4000 МВт) от общей установленной электрической мощности России. Особенно значительные запасы геотермального тепла имеются в Западной Сибири, на Северном Кавказе, на Камчатке и Курильских островах, т. е. в районах, удаленных от развитых регионов в энергообеспечении.О наличии геотермальной энергии давно известно в Дагестане, где при бурении скважин на нефть и газ были обнаружены пароводяные смеси с температурой до 200 °С. Термальные воды есть и в Краснодарском крае, которые используются для отопления теплиц, животноводческих комплексов, промышленных предприятий. Тепловой энергией обладают земли других регионов Северного Кавказа. Источниками геотермальной энергии служат химические процессы, радиоактивные процессы, горные породы, содержащие сульфидные руды и концентраты. Температура воды на глубинах 2...3 тыс. м превышает 100°С, которая может быть выведена на поверхность по буровым скважинам.Отметим, что Россия имеет достаточный опыт исследования геотермальных полей, проектирования, строительства и эксплуатации ГеоЭС. Так например, Паужетская ГеоЭС мощностью 11 МВт уже более 30 лет обеспечивает электроэнергией поселок Озерный на юге Камчатки. По запасам геотермального тепла наиболее перспективным на Камчатке является Мутновское геотермальное месторождение в Елизовском районе для обеспечения теплоносителем ГеоЭС мощностью 200...300 МВт.На 19.2 показано Мутновское геотермальное поле и расположение на нем ГеоЭС. На Мутновском поле пробурено более 90 различных скважин. Геотермальный теплоноситель — пароводяная смесь с давлением 0,7... 1,0 МПа, при этом вода составляет 60... 70% от общего массового расхода теплоносителя. При проектировании и строительстве была применена экологически безопасная схема использования геотермального теплоносителя с воздушными конденсаторами (ВК), что позволяет отобрать энергию пара в турбинах, а конденсат направить в скважины для закачки обратно под землю. В этом случае теплоноситель не попадает в атмосферу. 19. Мутновское геотермальное поле и расположение на нем ГеоЭС:1 — площадка В. Мутновской ГеоЭС; 2 — площадка Мугаовской ГеоЭС 40... 50 МВт; 3 — временная электроподстанция; 4 — строительный двор и административные здания; 5 — продуктивные скважины; 6 — неиспытанные скважины; 7 — скважины низкого давления; 8 — дороги; 9 — высота над уровнем моряПароводяная смесь (ПВС) от трех буровых скважин выводится на поверхность и направляется по трубопроводам в сепарацион-ные устройства, где пар отделяется от воды. Далее, после двухступенчатой системы разделения фаз (сепарации) пар поступает к трем энергоблокам мощностью 4 МВт, а вода при температуре ПО °С применяется для теплофикации поселка.Себестоимость тепловой энергии на геотермальной станции в 2...2,5 раза ниже, чем себестоимость тепловой энергии, получаемой от котельной. Эти показатели могут быть значительно улучшены при условии более полного освоения геотермальной энергии. Необходимость развития нетрадиционной энергетики в России определяется рядом факторов, к которым можно отнести: уменьшение запасов природных ресурсов (угля, нефти, газа), их постоянное удорожание; наличие отдаленных районов, в которых проживает около 20 млн человек и где энергоснабжение обеспечивается за счет выработки энергии в основном на устаревших, экологически опасных котельных или автономных дизельных энергетических установках, работающих на трудно завозимом и дорогостоящем твердом или жидком топливе.Энергия ветра. Ученые пришли к выводу, что есть несколько путей преодоления противоречия между экологией и энергетикой. Один из них — это создание нетрадиционной экологически безопасной энергетики, использующей возобновляемые (ветер, солнце) источники энергии. Следует отметить, что, двигаясь по этому пути, США, Дания и другие страны в конце XX в. сумели ввести в опытно-промышленную эксплуатацию более 100 тыс. ветровых, более 10 солнечных тепловых и сотни тысяч солнечных фотоэлектрических установок.Удельная стоимость мощности ветрогенератора составляет от 800 до 1000 долл. за 1 кВт. Аналогичный показатель для газотурбинных станций — 500...800; угольных — 1200... 1700; атомных — 1700...2900 долл. за 1 кВт. Себестоимость отпускаемой электроэнергии для ветроустановок составляет 4...5 центов за 1 кВт, для газотурбинных — около 4; для угольных — 5,5...8,0; для атомных — 3,6... 8, Как видим, по экономичности ветроуста-новки вполне конкурентоспособны с традиционными станциями. И это без учета влияния загрязняющих веществ в атмосферу. 19. Проект Крымской ветро-электростанции на Ай-Петри, 1932 г.Обратимся к истории создания ветряных электростанций в России. В начале 1930-х г. в СССР Г.К.Орджоникидзе, вернувшись из Крыма с отдыха, через прессу объявил о всесоюзном конкурсе на проект ветряной электростанции для берегов Крыма. Согласно условиям конкурса, два малоизвестных в то время инженера — Ю.В.Кондратюк (1897-1941), Н.В.Никитин (1907 — 1973) — направили проект «Икар» в жюри. Первый еще в 1920-х г. рассчитал трассу, по которой американцы в 1969 г. высадили космонавта на Луну, второй поставил высочайшее для своего времени техническое сооружение на Земле — Останкинскую телевизионную башню (1967 г.).Проект Крымской ветроэлектростанции «Икар» на Ай-Петри ( 19.3) представлял собой бетонную вращающуюся башню высотой 165 м, которая удерживалась в вертикальном положении с помощью трех стальных растяжек. На башне крепились два трехлопастных ветроколеса диаметром 80 м, суммарная мощность двух электроагрегатов — 12 тыс. кВт. (Для сравнения: мощность существовавших ветроэлектростанции составляла лишь десятки киловатт.) Внутри трубчатой башни были предусмотрены лестница и два лифта — грузовой и пассажирский на четырех человек. Станция могла выдержать ураган со скоростью ветра до 60 м/с и порывы ветра до 75 м/с.Проект был признан экспертной комиссией, которую возглавлял академик Б.Г.Галёркин (1871 — 1945), крупнейший специалист в строительной индустрии, одним из лучших и защищен в Центроэнергострое Главэнерго в мае 1932 г. В СССР существовала довольно разветвленная структура проектных организаций, занимавшихся этой проблемой. Головным учреждением был Центральный ветроэнергетический институт в Москве. В Харьков в Институт промэнергетики проект «Икар» был направлен для завершения. В 1934 г. было принято распоряжение о создании в Москве проектно-строительной конторы «Крым-ВЭС» в системе треста «Центроэнергострой» Главэнерго Наркомтяжпрома.Проект в рабочем порядке консультировали крупнейшие специалисты в области бетонных конструкций и теории сооружений, в том числе В.М.Келдыш (1878 — 1965) — отец будущего президента АН СССР М. В. Келдыша (1911 -1978). В 1936 г. было начато строительство. Для сооружения «Крым-ВЭС» было выбрано место на холме в урочище Беден-Кыр. Высота над уровнем моря 1324 м, на 91 м выше гор Ай-Петри. Средняя годовая скорость ветра на плато 8...9 м/с.До конца 1936 г. строители сумели организовать стройбазу, провести дорогу к стройплощадке, приступить к сооружению основания станции и выполнить бетонную чашу под «стакан» башни. Работы по дальнейшему строительству «Крым-ВЭС» были приостановлены, предана забвению на многие годы сама ветроэнергетика.Солнечная энергия. В 1994 г. Международное энергетическое агентство опубликовало Программу по солнечной энергетике. Приведем некоторые сведения по этой проблеме в ряде стран.В США, в Национальной лаборатории Сандиа в Албукерке (штат Нью-Мексика) расположена энергетическая система башенного типа высотой 60 м и система с параболическим зеркалом на 25 кВт энергии. Другая установка мощностью 10 МВт Solar One расположена в Барстоу, штат Калифорния. Национальная лаборатория в Гольдене, штат Колорадо, является центром экспериментального исследования в области солнечной химии. Там была создана высокопоточная солнечная печь мощностью 10 кВт.В Испании в 1980—1985 гг. были созданы две установки мощностью 500 кВт. В их состав входят натриевая башенная система и распределительная коллекторная система, состоящая из трех полей параболических желобов. Сейчас в США, в штате Калифорния, работает солнечная станция мощностью 300 тыс. кВт. Дальнейшее ее совершенствование с использованием двигателя Стерлинга и газовых турбин позволит снизить стоимость 1 кВт/ч.Что же сдерживает внедрение в жизнь нетрадиционной энергетики? Прежде всего — большая стоимость солнечных элементов и поиск новых материалов для их изготовления. В этом направлении работают многие фирмы за рубежом и одна из них «Мессерш-мидт» — Бельков-Блюм (МББ). Фирма использует солнечный материал — аморфный кремний — и строит под Мюнхеном установку по производству аморфного кремния мощностью 1 МгВт. Тонкая пленка из аморфного кремния, нанесенная на стекло, превращает окно в компактную солнечную электростанцию. Дочерняя фирма «АЭГ» концерна «Доймлер-Бенц», опираясь на опыт в астронавтике, организовала производство монокристаллических солнечных элементов с КПД 14... 16% из мультикристаллическо-го кремния размером 10x10 см2.НПО «Гранат» в России в течение ряда лет ведет разработки экологически чистых установок на основе использования ветровой и других видов энергии. Примерами разработок являются фотоэлектрические станции (в стационарном и переносном исполнении). Принцип действия — в прямом преобразовании энергии солнечного излучения в электрическую с помощью фотоэлементов. Назначение таких станций — децентрализованное энергоснабжение маломощных потребителей электроэнергии: бытовых и служебных систем освещения, систем электроподогрева, установок водоподъема и т.д. Кроме того, новыми разработками являются:солнечные адсорбционные холодильники. Они используют солнечную энергию для нагрева воды в испарителе, где она вскипает при температуре -3 °С, отбирая тепло из холодильной камеры;солнечные электростанции с турбомашинным преобразователем мощностью 1 МВт. Такие станции предназначены для энергоснабжения территорий и других мест. Принцип их действия заключается в фокусировке солнечных лучей на теплоприемники, в которых нагревается воздух газотурбинного контура. Тепловая энергия в турбоэлектрогенераторе преобразуется в электрическую энергию. Имеются другие установки и идеи создания экологически чистых устройств, эффективно использующих возобновляемые источники энергии (солнце, ветер, волны).Здесь необходимо отметить, что вне атмосферы Земли мощность солнечного света достигает 1,4 кВт/м При безоблачной погоде и вертикальном облучении поверхности земли мощность солнечного света достигает около 1 кВт/м В оптимальных условиях при обычной степени преобразования в 10% из солнечного облучения можно получить электромощность 100 кВт/м КПД, естественно, снижается в местностях с менее солнечным климатом.Если говорить об устойчивом развитии окружающей среды, то использование топлива и ядерной энергии противоречит этому принципу. Солнечная энергия относится к возобновляемым источникам, образующимся в результате термоядерных реакций в недрах Солнца. Поскольку запасы энергии Солнца практически неистощимы, ее относят к возобновляемым энергоресурсам. Менее 1% солнечной энергии поглощается хлорофиллом, содержащимся в листьях растений, и используется для фотосинтеза, т. е. для образования органического вещества из углекислого газа и воды. За счет разложения органических веществ удовлетворяются энергетические потребности всех остальных компонентов экосистем. По данным американских исследователей, такого же проекта солнечной энергии вполне достаточно для обеспечения всех нужд транспорта, промышленности и нашего быта не только сейчас в начале XXI в., но и в обозримом будущем. Вне зависимости от того, будем мы ее использовать или нет, на энергетическом балансе Земли и состоянии биосферы это никак не отразится. Главное использовать солнечную энергию так, чтобы ее стоимость была минимальна или вообще равнялась нулю.Световое излучение можно улавливать и использовать тогда, когда оно достигает Земли. Это называют прямым использованием солнечной энергии. Кроме того, солнечная энергия обеспечивает круговорот воды, циркуляцию воздуха, существование экосистем и накопление органического вещества в биосфере. Значит, обращаясь к этим энергоресурсам, мы, по сути дела, занимаемся непрямым использованием солнечной энергии.Что же относится к прямому использованию солнечной энергии? Идеально она может быть использована при отоплении зданий, горячем водоснабжении. С помощью фотоэлектрических преобразователей (солнечных батарей) ее можно использовать для выработки электроэнергии, а в будущем и для получения водорода — потенциального заменителя природного газа и жидкого топлива. Непрямое использование солнечной энергии включает в себя энергию ветра, воды, биомассы. Энергетическое использование биомассы (любой органики, образующейся за счет фотосинтеза) — это непосредственное применение ее в виде топлива или переработка в различные его виды. Биомассу можно сжигать, а также превращать в метан (природный газ) или спирт, которые используются как топливо.Использование солнечной энергии экономически выгодно в районах при достаточном количестве излучения Солнца. Например, в южных районах России (на Северном Кавказе, в Нижнем Поволжье и других районах страны), где время солнечной радиации составляет 2200... 3000 ч, солнечные тепловые установки наиболее эффективны.Солнечное излучение можно превратить в электроэнергию путем получения тепловой энергии с последующим использованием ее для приведения в действие генераторов электрической энергии. Известны опытные разработки термодинамических солнечных электростанций с паровыми турбинами.Топливный элемент. Некоторое время назад в Минатоме России была разработана комплексная целевая программа «Топливный элемент» как химический источник тока, его простейший бытовой аналог — батарейка.Принципиальным отличием топливного элемента является то, что электрическая энергия генерируется в нем до тех пор, пока на анод поступает топливо, а на катод — окислитель. Основные побочные продукты топливного элемента — тепло и вода. На базе топливных элементов можно создавать энергоустановки различной мощности и различного назначения — от нескольких ватт до десятков мегаватт.Топливный элемент, разработанный в Российском ядерном центре Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики (ВНИИЭФ), г. Саров, работает при поступлении на анод любого водородсодержащего топлива (после соответствующей обработки) — природного газа, биогаза, метанола, дизельного топлива, продуктов газификации угля. У топливных элементов есть два преимущества, благодаря которым уже сейчас можно представить энергетику XXI века.Первое — эффективность, чрезвычайно высокий коэффициент полезного действия (у лучших современных энергоустановок КПД может достигать 34... 36%). Использование технологии топливных элементов позволит повысить КПД до 75% по электроэнергии. Прибавим к этому, что топливный элемент одновременно вырабатывает еще и тепло, которое может быть утилизировано или использовано при запуске турбины для получения дополнительного количества электроэнергии. Тогда суммарный КПД системы может достигать 90... 95%. Более эффективной энергетической системы человечество пока не знает.Второе — экологическая чистота. Все существующие энергоустановки уступают установкам на топливных элементах по экологической чистоте в десятки и сотни раз. Энергоустановки на топливных элементах наряду с АЭС нового поколения, возобновляемыми источниками энергии (ветер, вода, солнце), будут определять облик энергетики первой половины XXI в. Япония, например, уже в 2010 г. планирует 13% всей энергии вырабатывать за счет топливных элементов.Энергия морских приливов и отливов. К новым источникам энергии относится энергия морских приливов и отливов. Для их использования сооружают плотины — бассейн приливной электростанции — и при достаточной высоте прилива создается напор воды. Сила падения воды, проходящей через гидротурбины, вращает их и приводит в движение генераторы электрического тока. На однобассейновой приливной станции двойного действия, работающей как во время прилива, так и во время отлива, можно вырабатывать электроэнергию четыре раза в сутки в течение 4... 5 ч во время наполнения и опорожнения бассейна. Агрегаты такой станции должны быть приспособлены к работе в прямом и обратном режимах и служить как для производства электроэнергии, так и для перекачки воды.Крупная приливная электростанция мощностью 240 МВт работает во Франции на берегу Ла-Манша, в устье р. Ране. Она действует в сочетании с другими электростанциями в качестве пиковой, т.е. покрывающей потребность в электроэнергии в часы пик. В России в 1968 г. вступила в строй небольшая приливная электростанция на побережье Баренцева моря в губе Кислой. Разработаны проекты Мезенской приливной станции на берегу Белого моря, а также Пенжинской и Тугурской приливных станций на берегах Охотского моря.Энергия гидротермальных станций. В США и Японии разработаны проекты гидротермальных электростанций (плавучих и береговых) для обеспечения электроэнергией предприятий по добыче сырья со дна океана, обслуживания рыболовецких и торговых судов и т.д. Принцип действия таких электростанций заключается в следующем. Теплая океанская вода направляется в теплообменник, в котором испаряется аммиак. Пары аммиака вращают турбину электрогенератора и поступают затем в следующий теплообменник, где они охлаждаются холодной водой, поданной с больших глубин — до 1000 м. Возможность создания подобных электростанций изучается и в России.Использование водорода. Вполне реальна перспектива использования водорода в качестве топлива. Уже имеются попытки его применения в качестве топлива для автомобильного транспорта. Замена бензина водородом позволила бы снять проблему загрязнения атмосферы отработанными газами автомобильных двигателей. Отработанным веществом двигателя, работающего на водороде, является вода. Водород можно применять и для авиационных двигателей. Однако на пути использования водорода в качестве топлива еще много нерешенных проблем. Применение жидкого водорода затрудняется необходимостью сооружения специальных контейнеров для обеспечения сверхнизких температур и предохранения его от быстрого испарения. Поскольку цена водорода намного больше бензина, его производство методом электролиза воды возможно при наличии дешевых источников энергии. Большой расход электроэнергии при электролизе делает применение водорода невыгодным (так как эффективнее прямое использование электроэнергии в электродвигателях). Вместе с тем при дальнейшем снижении его стоимости при массовом производстве водород в качестве топлива может стать относительно эффективным.Близка перспектива применения в городах электромобилей. По данным компании «Дженерал моторе», лучшие электромобили при скорости 80 км/ч могут пройти около 400 км. Батареи никель-цинковые, вдвое более мощные, чем обычные свинцовые, могут быть заряжены в течение ночи через 110-вольтную сеть без ухудшения или потери мощности. Общий КПД электротранспорта, получающего электроэнергию через контактную сеть, составляет 6...7%, автотранспорта (начиная с добычи нефти и переработки ее в бензин) — 4,2, а электромобиля (если считать затраты, начиная с добычи каменного угля, сжигаемого на электростанции, и кончая зарядкой аккумуляторов и работой самого электромобиля) всего 2%. Безусловно, электромобиль пока еще не в состоянии конкурировать с обычным автомобилем — двигателем внутреннего сгорания, но достаточно перспективен.Новое в гидроэнергетике. Представляет интерес гидроэлектростанция, построенная в Швеции, под названием «Ури Сивил». Гидроэлектростанция должна вырабатывать 320 ГВт • ч электроэнергии в год при расчетной мощности 480 МВт. Руководитель проекта — швед Стиг Холмквист. Гидроэлектростанция работает на проточной воде, текущей со скоростью 240, высота падения воды 250 м. Гидростанция построена таким образом, что само водохранилище отсутствует, а уровень воды в реке поднят только на 2 м. Максимальный поток воды составляет более 1000 м3/с, а минимальный поток воды в соответствии с произведенными измерениями составляет менее 80 м3/с.Гидроэлектростанция не наносит вреда окружающей среде, так как она построена полностью внутри скалы. Только осветитель и конструкция дамбы, с помощью которых можно регулировать поток воды, построены на поверхности скалы. Для этого проекта были проложены туннели общей протяженностью приблизительно 22 км.Впечатляют объемы вложенных строительных материалов. Только одного бетона потребовалось 760 тыс. м3, из которого 410 тыс. м3 — на подземное бетонирование и 350 тыс. м3 — на наземные конструкции. Проект оценивается в 5,3 млрд шведских крон, из них на долю иностранного финансирования приходится 4,7 млрд крон. Проект осуществлялся шведскими компаниями «Сканска» и «НСС», которые выступали в качестве главных застройщиков, а также фирмами «АББ» и «Кварнер» из Англии.Отметим еще раз, что гидроэлектростанция не имеет водохранилища, она сохраняет благодатные поймы и леса, которые не попадают под затопление, и исключает другие отрицательные воздействия на природу.
 Общие сведения о теплоизоляционных материалах. Cистемы водоотведения промышленных предприятий. Общие сведения об гидроизоляционных материалов. Общие требования к выполнению штукатурных работ в зимнее время. Очистка сточных вод флотацией. Анкерные крепления. Cтроительства систем водоотведения в сейсмических районах. Cтруктурные элементы технологии и организации строительства. Деформационные свойства иск оптимальной структуры.
Домой - Монтаж Вывоз мусора: www.lugr.ru, кузовные запчасти для иномарок
|
|
