Akademik yıl

Ders 20

Enerji tasarrufu sağlayan teknolojiler ve yeni enerji kaynaklarının geliştirilmesi

Geleneksel olarak enerji kaynakları iki türe ayrılabilir: yenilenemez Ve yenilenebilir. Birincisi gaz, petrol, kömür, uranyum vb.'yi içerir. Bu kaynaklardan enerji elde etme ve dönüştürme teknolojisi geliştirilmiştir, ancak kural olarak çevre dostu değildir ve çoğu tükenmiştir.

Yenilenebilir enerji kaynakları- bunlar insan ölçeğinde tükenmez kaynaklardır. Yenilenebilir enerji kullanmanın temel ilkesi, onu güneş ışığı, rüzgar, nehir veya denizlerdeki suyun hareketi, gelgitler, biyoyakıtlar ve jeotermal ısı gibi yenilenebilir doğal kaynaklardan elde etmektir; doğal olarak yenilenir.

Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına yönelik beklentiler, bunların çevre dostu olması, düşük işletme maliyetleri ve geleneksel enerjide beklenen yakıt kıtlığı ile ilişkilidir.

Yenilenebilir enerji kullanımına örnekler.

1.Rüzgar gücü gelişen bir sektördür. Rüzgar jeneratörünün gücü, jeneratör kanatlarının süpürdüğü alana bağlıdır. Örneğin Danimarkalı Vestas firmasının ürettiği 3 MW'lık (V90) türbinlerin toplam yüksekliği 115 metre, kule yüksekliği 70 metre ve kanat çapı 90 metredir. En gelecek vaat eden yerler Rüzgâr enerjisi üretimi için kıyı bölgeleri değerlendirilmektedir. Denizde, kıyıdan 10-12 km uzaklıkta (ve bazen daha da uzakta) açık deniz rüzgar santralleri inşa ediliyor. Rüzgar türbini kuleleri, 30 metre derinliğe kadar çakılan kazıklardan oluşan temeller üzerine kuruludur. Rüzgar enerjisinin kullanımı yılda yaklaşık yüzde 30 oranında artıyor ve Avrupa ve ABD'de yaygın olarak kullanılıyor.

2. Açık hidroelektrik santraller(HES) enerji kaynağı olarak kullanılıyor potansiyel enerji Ana kaynağı Güneş olan, suyu buharlaştıran, daha sonra yağış şeklinde tepelere düşen ve nehirleri oluşturmak üzere aşağı doğru akan bir su akıntısı. Hidroelektrik santraller genellikle nehirler üzerine baraj ve rezervuar inşa edilerek kurulur. Serbest akışlı (barajsız) HES'lerde de su akışının kinetik enerjisinden yararlanmak mümkündür.

Bu enerji kaynağının özellikleri:

Hidroelektrik santrallerinde elektriğin maliyeti diğer tüm santral türlerinden önemli ölçüde daha düşüktür;

Hidroelektrik jeneratörler, enerji tüketimine bağlı olarak oldukça hızlı bir şekilde açılıp kapatılabilmektedir;

Yenilenebilir enerji kaynağı;

Diğer enerji santrali türlerine göre hava üzerinde önemli ölçüde daha az etki;

Hidroelektrik santrallerin inşası genellikle daha sermaye yoğundur;

Genellikle etkili HES'ler tüketicilerden uzaktır;

Rezervuarlar genellikle geniş alanları kaplar;

Kişi başına hidroelektrik üretiminde liderler Norveç, İzlanda ve Kanada'dır. En aktif hidroelektrik santralleri, hidroelektrik enerjinin ana potansiyel enerji kaynağı olduğu Çin tarafından gerçekleştirilmektedir; dünyadaki küçük hidroelektrik santrallerin yarısına kadarı aynı ülkede bulunmaktadır.

3.Güneş enerjisi- doğrudan kullanıma dayalı olarak geleneksel olmayan enerjinin yönü Güneş radyasyonu herhangi bir biçimde enerji elde etmek. Güneş enerjisi tükenmez bir enerji kaynağı kullanır ve çevre dostudur, yani zararlı atık üretmez.

Güneş radyasyonundan elektrik ve ısı üretme yöntemleri:

Fotoseller yardımıyla elektrik elde edilmesi;

Isı motorları kullanılarak güneş enerjisinin elektriğe dönüştürülmesi: su buharı, karbon dioksit, propan-bütan, freonlar kullanan buhar motorları (piston veya türbin);

Güneş termal enerjisi - emen yüzeyin ısıtılması Güneş ışınları ve ısının müteakip dağıtımı ve kullanımı (ısıtılmış suyun daha sonra ısıtmada veya buhar gücü jeneratörlerinde kullanılması için güneş ışınımının su dolu bir kaba odaklanması);

Sıcak hava enerji santralleri (güneş enerjisinin bir turbojeneratöre yönlendirilen hava akışının enerjisine dönüştürülmesi);

Güneş balonu enerji santralleri (seçici emici bir kaplama ile kaplanmış balonun yüzeyini ısıtan güneş ışınımı nedeniyle balon balonunun içinde su buharı oluşması), avantajı, balondaki buhar beslemesinin elektrik santralinin çalışması için yeterli olmasıdır. içinde karanlık zaman günlerde ve sert havalarda.

Avantajları Güneş enerjisi :

Kaynağın kamuya açık olması ve tükenmezliği;

Teoride tam güvenlik Her ne kadar güneş enerjisinin yaygın şekilde kullanılmaya başlanmasının dünya yüzeyinin albedo'sunu (yansıma özelliği) değiştirip iklim değişikliğine yol açma ihtimali olsa da, çevre açısından da önem taşıyor.

Güneş enerjisinin dezavantajları:

Hava durumuna ve günün saatine bağımlılık;

Sonuç olarak enerji depolama ihtiyacı;

Yüksek inşaat maliyeti;

Yansıtıcı yüzeyin tozdan periyodik olarak temizlenmesi ihtiyacı;

Santralin üzerindeki atmosferin ısıtılması.

4.Gelgit enerji santralleri. Bu tip enerji santralleri gelgit enerjisini kullanan, ancak aslında Dünya'nın dönüşünün kinetik enerjisini kullanan özel bir hidroelektrik santral türüdür. Gelgit enerji santralleri, Ay ve Güneş'in çekim kuvvetlerinin günde iki kez su seviyesini değiştirdiği denizlerin kıyılarına kurulur.

Enerji elde etmek için, nehrin körfezi veya ağzı, hem jeneratör modunda hem de pompa modunda çalışabilen hidroelektrik ünitelerin kurulu olduğu bir baraj tarafından kapatılır (gelgit yokluğunda daha sonra çalıştırılmak üzere rezervuara su pompalamak için) ). İkinci durumda, bunlara pompalı depolamalı enerji santrali denir.

PES'in avantajları çevre dostu olması ve enerji üretiminin düşük maliyetli olmasıdır. Dezavantajları ise inşaat maliyetinin yüksek olması ve gün içinde değişen güçtür, bu nedenle PES diğer tip enerji santralleriyle yalnızca tek bir güç sisteminde çalışabilir.

5.jeotermal enerji- jeotermal istasyonlarda dünyanın bağırsaklarında bulunan termal enerji pahasına elektrik ve termal enerji üretimine dayalı enerjinin yönü. Volkanik bölgelerde dolaşımdaki su, nispeten sığ derinliklerde kaynama sıcaklıklarının üzerinde aşırı ısınır ve çatlaklardan yüzeye yükselir, bazen gayzer şeklinde kendini gösterir. Yer altı sıcak sularına erişim derin sondaj yardımı ile mümkündür. Enerjisi aşırı ısınmış suyun pompalanması ve ardından çekilmesiyle elde edilen kuru yüksek sıcaklıktaki kayalar daha yaygındır. Jeolojik olarak aktif olmayan birçok alanda 100 °C'nin altındaki sıcaklıklara sahip yüksek kaya katmanları da yaygındır, bu nedenle en umut verici olanı jeotermallerin ısı kaynağı olarak kullanılmasıdır. Ekonomik uygulama Jeotermal kaynaklar İzlanda ve Yeni Zelanda, İtalya ve Fransa, Litvanya, Meksika, Nikaragua, Kosta Rika, Filipinler, Endonezya, Çin, Japonya, Kenya'da yaygındır. Dünyanın en büyük jeotermal tesisi, 750 MW nominal kapasitesiyle Kaliforniya Şofben Tesisidir.

6.biyoyakıt- bu, kural olarak biyolojik atıkların işlenmesi sonucunda elde edilen biyolojik hammaddelerden elde edilen bir yakıttır. Ayrıca selüloz ve çeşitli organik atık türlerinden biyoyakıt elde etmeyi amaçlayan çeşitli karmaşıklık derecelerinde projeler de mevcuttur, ancak bu teknolojiler geliştirme veya ticarileştirmenin erken aşamasındadır. Değişir sıvı biyoyakıt(içten yanmalı motorlar için, örneğin etanol, metanol, biyodizel), katı biyoyakıt(yakacak odun, briket, yakıt peletleri, talaş, saman, ağaç kabukları) ve gazlı(biyogaz, hidrojen).

ABD ve Brezilya dünyadaki biyoetanolün %95'ini üretiyor. Etanol Brezilya'da esas olarak şeker kamışından, ABD'de ise mısırdan üretiliyor. Merrill Lynch, biyoyakıt üretiminin durdurulmasının petrol ve benzin fiyatlarında %15 oranında artışa yol açacağını tahmin ediyor.

Etanol, benzine göre daha az "enerji yoğunluğuna sahip" bir enerji kaynağıdır; çalışan makinelerin kilometresi E85(%85 etanol ve %15 benzin karışımı; İngiliz Etanol'den "E" harfi), birim yakıt hacmi başına standart otomobillerin kilometresinin yaklaşık% 75'i kadardır. İçten yanmalı motorlar iyi çalışmasına rağmen sıradan arabalar E85'te çalışamaz E10(bazı kaynaklar E15'in bile kullanılabileceğini iddia ediyor). "Gerçek" etanolde sadece sözde. "Esnek Yakıtlı" makineler ("esnek yakıtlı" makineler). Bu araçlar aynı zamanda normal benzinle (hala küçük bir etanol ilavesi gereklidir) veya her ikisinin keyfi bir karışımıyla da çalışabilir. Brezilya, şeker kamışından biyoetanolün yakıt olarak üretimi ve kullanımında liderdir.

Biyoyakıt endüstrisinin gelişimini eleştirenler, biyoyakıtlara yönelik artan talebin çiftçileri gıda mahsullerinin ekildiği alanı azaltmaya ve bunları yakıt lehine yeniden dağıtmaya zorladığını söylüyor. Minnesota Üniversitesi'ndeki ekonomistler, biyoyakıt patlamasının gezegendeki aç insan sayısını 2025 yılına kadar 1,2 milyara çıkaracağını tahmin ediyor.

Öte yandan Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü (FAO) raporunda biyoyakıt tüketimindeki artışın tarım ve ormancılık faaliyetlerinin çeşitlendirilmesine yardımcı olarak ekonomik kalkınmaya katkıda bulunabileceğini söylüyor. Biyoyakıt üretimi gelişmekte olan ülkelerde yeni istihdam yaratacak ve gelişmekte olan ülkelerin petrol ithalatına bağımlılığını azaltacaktır. Ayrıca biyoyakıt üretimi, halihazırda kullanılmayan arazilerin kullanılmasına da olanak tanıyacak. Örneğin Mozambik'te 63,5 milyon hektarlık potansiyel uygun arazinin 4,3 milyon hektarında tarım yapılıyor. Stanford Üniversitesi'nin tahminlerine göre dünya genelinde 385-472 milyon hektar alan tarımsal dolaşımdan çıkarıldı. Biyoyakıt üretimi için hammaddelerin bu topraklarda yetiştirilmesi biyoyakıtların küresel enerji dengesindeki payını %8'e çıkaracaktır. Taşımacılıkta biyoyakıtların payı %10 ila %25 arasında değişebilmektedir.

7.Hidrojen enerjisi- Hidrojenin insanlar tarafından enerjinin biriktirilmesi, taşınması ve tüketilmesi, ulaşım altyapısı ve çeşitli üretim alanları için bir araç olarak kullanılmasına dayanan, gelişen bir enerji endüstrisi, insanlık tarafından enerji üretimi ve tüketiminin yönü. Hidrojen, dünya yüzeyinde ve uzayda en yaygın element olarak seçilir, hidrojenin yanma ısısı en yüksektir ve oksijendeki yanma ürünü sudur (yine hidrojen enerjisinin dolaşımına dahil edilir).

yakıt hücresi- galvanik hücreye benzeyen, ancak galvanik hücrede veya pilde depolanan sınırlı enerji miktarının aksine, elektrokimyasal reaksiyona yönelik maddelerin dışardan beslenmesi bakımından ondan farklı olan bir elektrokimyasal cihaz. Yakıt hücreleri çok yüksek dönüşüm oranlarına sahip olabilen elektrokimyasal cihazlardır. kimyasal enerji elektriğe (~%80). Tipik olarak düşük sıcaklıktaki yakıt hücreleri şunları kullanır: anot tarafında hidrojen ve katot tarafında oksijen (hidrojen hücresi). Yakıt hücrelerinin aksine tek kullanımlık galvanik hücreler katı reaktanlar içerir ve elektrokimyasal reaksiyon durduğunda değiştirilmeleri, ters kimyasal reaksiyonu başlatmak için elektriksel olarak yeniden şarj edilmeleri gerekir veya teorik olarak elektrotlar değiştirilebilir. Bir yakıt hücresinde reaktanlar içeri akar, reaksiyon ürünleri dışarı akar ve reaksiyon, reaktanlar hücreye girdiği ve elemanın kendisi çalışır durumda kaldığı sürece ilerleyebilir. Yakıt hücreleri, galvanik veya şarj edilebilir piller gibi elektrik enerjisini depolayamaz, ancak bazı uygulamalar için (örneğin yakıt pillerinden ayrı olarak çalışmak için) elektrik sistemi Kalıcı olmayan enerji kaynakları (güneş, rüzgar) kullanan enerji santralleri, elektrolizörler, kompresörler ve yakıt depolama tankları (örneğin hidrojen silindirleri) ile birlikte bir enerji depolama cihazı oluştururlar. Böyle bir kurulumun genel verimliliği (dönüşüm elektrik enerjisi hidrojene ve tekrar elektrik enerjisine) %30-40.

Yakıt hücrelerinin aşağıdakiler de dahil olmak üzere bir dizi değerli özelliği vardır:

7.1 Yüksek verim: Yakıt hücrelerinin ısı motorları gibi verimlilik konusunda katı bir sınırı yoktur. Yakıt enerjisinin doğrudan elektriğe dönüştürülmesi nedeniyle yüksek verim elde edilir. Yakıtın ilk önce dizel jeneratör setlerinde yakılması durumunda ortaya çıkan buhar veya gaz, bir türbini veya içten yanmalı motor şaftını döndürür ve bu da bir elektrik jeneratörünü döndürür. Sonuç, maksimum% 42'lik bir verimliliktir, daha sıklıkla yaklaşık% 35-38'dir. Üstelik, birçok bağlantının yanı sıra ısı motorlarının maksimum verimliliği üzerindeki termodinamik sınırlamalar nedeniyle mevcut verimliliğin daha da yükseltilmesi pek olası değildir. Mevcut yakıt hücrelerinin verimliliği %60-80 arasındadır.

7.2Çevre dostu. Sadece çevreye zararsız olan su buharı havaya salınır. Ama bu sadece yerel ölçekte. Bu yakıt hücrelerinin üretildiği yerlerde çevre dostu olma durumunu dikkate almak gerekir, çünkü bunların üretimi zaten başlı başına bir tehdit oluşturmaktadır.

7.3 Kompakt boyutlar. Yakıt hücreleri daha hafiftir ve daha fazla yer kaplar daha küçük beden Geleneksel güç kaynaklarından daha fazla. Yakıt hücreleri daha az ses çıkarır, daha az ısı üretir ve yakıt tüketimi açısından daha verimlidir. Bu özellikle askeri uygulamalarda önem kazanmaktadır.

Yakıt Hücresi Sorunları.

Yakıt hücrelerinin ulaşımda kullanılması, hidrojen altyapısının bulunmaması nedeniyle sekteye uğramaktadır. “Tavuk ve yumurta” sorunu var; altyapı yoksa neden hidrojenli arabalar üretelim? Hidrojen taşımacılığı yoksa neden hidrojen altyapısı inşa edelim? Yakıt hücreleri, kimyasal reaksiyonların düşük hızı nedeniyle önemli bir atalete sahiptir ve tepe veya darbe yükleri altında çalışmak için belirli bir güç rezervi veya diğer teknik çözümlerin (süper kapasitörler, piller) kullanılmasını gerektirir. Hidrojen üretimi ve hidrojen depolama sorunu da var. Birincisi, katalizörün hızla zehirlenmesini önleyecek kadar saf olmalı, ikincisi ise maliyetinin son kullanıcı açısından karlı olmasını sağlayacak kadar ucuz olmalıdır.

Hidrojen üretmenin birçok yolu var ancak şu anda dünya çapında üretilen hidrojenin yaklaşık %50'si doğal gazdan geliyor. Diğer tüm yöntemler hala pahalıdır. Enerji fiyatlarının artmasıyla birlikte ikincil enerji taşıyıcısı olması nedeniyle hidrojenin maliyetinin de arttığı yönünde bir görüş var. Ancak yenilenebilir kaynaklardan üretilen enerjinin maliyeti sürekli düşüyor.

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI, sürekli olarak var olan veya periyodik olarak ortaya çıkan enerji akışlarıdır. çevre. Ana yenilenebilir enerji kaynakları şunları içerir: güneş radyasyonu, hidroelektrik, rüzgar enerjisi, biyokütle, deniz ve okyanus akıntıları, gelgit enerjisi, Dünya'nın iç kısmının termal enerjisi (jeotermal enerji). Yenilenebilir enerji kaynaklarının potansiyel rezervleri, insanlığın tüm olası enerji ihtiyaçlarının yanı sıra yenilenemeyen enerji kaynaklarının (organik ve nükleer yakıtlar) potansiyelini de fazlasıyla aşmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının (geleneksel olmayan enerji) kullanılması, yenilenemeyen yakıt ve enerji kaynakları stoklarının azaltılması, merkezi olmayan tüketicilere ve bölgelere enerji kaynaklarıyla uzun mesafeli yakıt teslimatı sağlanması ve maliyetinin azaltılması sorununu çözecektir. teslimat. Rusya'da yenilenebilir enerji kaynaklarının teknik potansiyeli yılda yaklaşık 4,6 milyar ton referans yakıttır (tep). Rusya Federasyonu kömür için kabul edilen yakıt tonu eşdeğeri, 29,3·10 9 J'ye eşit; Avrupa ve ABD'de, Rusya'nın yaklaşık 1,2 milyar tep olan mevcut enerji tüketimi seviyesini aşan, 41,8·10 9 J) yakıt tonu eşdeğeri petrol benimsenmiştir. yıl içinde.

Güneş radyasyonu (çoğu güçlü kaynak Dünyadaki enerji) günün saatine, atmosferin durumuna ve yılın zamanına bağlı olarak önemli ölçüde değişir. Dünya üzerindeki yıllık güneş ışınımı akışı yılda 3000-8000 MJ/m2 (800-2200 kWh/m2) aralığındadır. Dünya yüzeyine yakın yerlerdeki yıllık güneş enerjisi miktarı, dünyanın kanıtlanmış tüm kömür rezervlerinin enerjisinin 25 katı, insanoğlunun yıllık tükettiği enerjinin ise 3-5 bin katı kadardır. Rusya'da güneş enerjisinden yararlanma ekonomik potansiyeli 2.300 milyon tep'e eşdeğer olup, 12,5 milyon tep gelişmiştir.

Güneş enerjisi, güneş panelleri kullanılarak doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülerek elektrik üretmek için kullanılabilir (ayrıca bkz. Güneş mühendisliği, Güneş enerjisi santrali).

Hidroelektrik kaynakları, gezegenin tüm büyük nehirlerinin kapatılması durumunda elde edilebilecek enerji miktarını tahmin etmektedir; bu, 852 milyar kWh (dünya rezervlerinin yaklaşık% 8,7'si) dahil olmak üzere 9802 milyar kWh'ye karşılık gelir ve Rusya'nın hidroelektrik kaynaklarının ekonomik potansiyelidir. Çin, Rusya, ABD ve Brezilya en büyük hidroelektrik rezervlerine sahiptir. Rusya'da ana hidroelektrik kaynakları (yaklaşık %80'i) Sibirya ve Uzak Doğu'nun seyrek nüfuslu bölgelerinde bulunmaktadır (yaklaşık %10'u geliştirilmiştir). Bu nedenle, bu bölgelerde büyük hidroelektrik santrallerinin oluşturulması hem ekonomik hem de çevresel açıdan haksız görünmektedir (bu, tayganın geniş alanlarının su basmasına yol açacaktır). 10-5860 kW kapasiteli modern hidroelektrik ünitelerin üretimi, Rusya'da küçük hidroelektrik santrallerin inşaatına devam edilmesini mümkün kılmaktadır. Küçük hidroelektrik kullanımının ekonomik potansiyeli 125 milyon tce'ye eşdeğer olup, 65 milyon tce'si geliştirilmiştir. (2003 yılı itibariyle 1,5 ila 50 kW kapasiteye sahip yaklaşık 50 mikro hidroelektrik santral bulunmaktadır) (bkz. Hidroelektrik).

Rüzgar enerjisinin dünyanın farklı bölgelerinde kullanımı aynı değildir. Rusya'da rüzgar enerjisinin ekonomik potansiyeli 2000 milyon tce'ye eşdeğer olup, 10 milyon tce'si geliştirilmiştir. (bkz. Rüzgar santrali, Rüzgar enerjisi).

Ürünlerden elde edilen biyokütle Tarım ormancılık, su ürünleri yetiştiriciliği, endüstriyel ve evsel organik atıklar, enerji ve biyoyakıt üretimine (enerji çiftliği) hizmet vermektedir. Hammaddelerin işlenmesinin temel amacı yalnızca enerji üretimi olabilir, ancak biyokütlenin biyoyakıt üretimi için kullanılması (örneğin metil alkol) daha karlıdır. Rusya'da biyokütle enerjisinin ekonomik potansiyeli 53 milyon tce'ye eşdeğer olup, 35 milyon tce'si geliştirilmiştir. (2005). Biyogazın araç yakıtı olarak kullanımına ilişkin teknik gelişmeler bulunmaktadır (bkz. Biyogaz, Biyokütle).

Okyanus kaynakları, okyanuslardaki akıntıların enerjisini, gelgitleri, dalgaları, taze ve tuzlu karışımı içerir. deniz suları okyanusların tropik bölgelerinde suyun yüzey ve derin katmanları arasında mevcut olan sıcaklık farkı (gradyanları). Teknik uygulama için, yalnızca en büyük akıntıların, yüksek genlikli gelgitlerin, nehir akışı ile tuzluluk oranı arasında önemli bir fark olan okyanus alanlarının geliştirilmesi tavsiye edilir. deniz suyu ve Carnot çevriminin etkili bir şekilde gerçekleştirilebileceği 20°C sıcaklık farkıyla. Gelgit enerji santrallerinin (PES) işletimi gelgit enerjisinin dönüştürülmesine dayanmaktadır. En iyi bilinenleri: Brittany'de (Fransa) bulunan 240 MW kapasiteli TPP ve Barents Denizi (Rusya) kıyısındaki Kışla Körfezi'nde 400 kW kapasiteli küçük bir deney istasyonu. İLE gelecek vaat eden projeler Rusya'da gelgit enerjisinin gelişimi arasında Beyaz Deniz'deki Mezenskaya TPP (19.200 MW), Okhotsk Denizi'ndeki Tugurskaya TPP (7980 MW) bulunmaktadır. Dünya Okyanuslarında sıcak yüzey suları ile daha soğuk (taban) suları arasındaki sıcaklık farkı 20°C'ye ulaşır. Bu, diğer formlara (mekanik, elektrik) dönüştürülebilen, sürekli olarak yenilenen bir termal enerji kaynağı sağlar.

Jeotermal kaynaklar, dünyanın bağırsaklarında tükenmez miktarda enerji biriktirir. Endüstriyel kullanıma uygun kaynaklar hidrojeotermal ve petrojeotermal olarak ikiye ayrılır (Jeotermal kaynaklar makalesine bakın). Hidrojeotermal kaynaklar (sistemler dahil) sıcak su) 3,5 MPa'ya kadar basınç altında aşırı ısıtılmış buhar (yaklaşık 240°C) üreten, diğer gazların küçük bir içeriğine sahip, suyun yokluğu (veya düşük içeriği) (kuru buhar sistemleri olarak da bilinir) üreten sistemlerden çok daha yaygındır. Genellikle yüksek kalitede olan (az miktarda katı madde içeren) buhar, toprak altından çıkarıldıktan hemen sonra elektrik üretmek için geleneksel bir buhar türbinine gönderilebilir. Rusya'da 5 MW kapasiteli ilk Pauzhetskaya GeoTPP, daha sonra 11 MW kapasiteye çıkarıldı, 1967 yılında Kamçatka Yarımadası'nın güney ucunda kuruldu. 12 MW kapasiteli Verkhnemutnovskaya GeoTPP ve 80 MW kapasiteli Mutnovskaya GeoTPP'de (Kamçatka), ısı taşıyıcı olarak yerel buhar kullanılıyor (basınç 0,8 MPa). 1989 yılında Kuzey Kafkasya'da 4,2 km derinlikten çıkarılan 165 ° C sıcaklıktaki termal suyun ısı taşıyıcı olarak kullanıldığı deneysel bir Stavropol Jeotermal Enerji Santrali kuruldu. Okyanusa ait bir GeoTPP, Iturup Adası'nda (Sakhalin Bölgesi) toplam 30 MW kapasiteyle faaliyet göstermektedir. 0,5 MW kapasiteli Kurilskaya GeoTPP faaliyette. Rusya'da buhar-hidrotermal kaynak yatakları yalnızca Kamçatka ve Kuril Adaları'nda mevcuttur, bu nedenle jeotermal enerji ulusal ölçekte önemli bir rol oynayamaz, ancak enerji tedariki tamamen ithal yakıta bağlı olan bu alanlar için jeotermal enerji enerji temini sorununu kökten çözebilir (ayrıca bkz. Jeotermal enerji santrali).

Ekolojik yönü. Yenilenebilir kaynaklardan elektrik üretiminin kesinlikle çevresel açıdan “temiz” bir seçenek olduğuna dair bir görüş var. Bu tamamen doğru değil çünkü bu enerji kaynakları, geleneksel fosil yakıtlı enerji santralleriyle karşılaştırıldığında temelde farklı bir çevresel etki yelpazesine sahip. Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ısı dengesinde bir değişikliğe yol açarak geniş alanları güneş yoğunlaştırıcılarla karartabilir ( Güneş enerjisi); gürültünün etkileri, yerel iklim değişikliği, göçmen kuşlar ve böceklere yönelik tehlikeler (rüzgar enerjisi); partikül madde, kanserojen ve toksik maddeler, karbondioksit, biyogaz (biyoenerji) emisyonu; hidrodinamik ve termal rahatsızlıkların etkisi altında biyolojik anormalliklerin ortaya çıkması, kıyı bölgelerinin periyodik su basması, kıyı erozyonu, kıyı kumlarının hareketinde bir değişiklik (hidrotermal enerji, gelgit enerjisi, dalgalar); yeraltı suyu seviyesindeki değişiklikler, toprak çökmesi, su basması (jeotermal enerji) vb.

Kaynak: Boyles D. Biyoenerji: teknoloji, termodinamik, maliyetler. M., 1987; Vasiliev LL, Grakovich LP, Khrustalev DK Yenilenebilir enerji kaynaklarına sahip sistemlerde ısı boruları. Minsk, 1988; Andreev VM, Grilikhes VA, Rumyantsev VD Yoğunlaştırılmış güneş ışınımının fotoelektrik dönüşümü. L., 1989; Sichkarev V. I., Akulichev V. A. Okyanustaki dalga enerji istasyonları. M., 1989; Labuntsov D. A. Enerjinin fiziksel temelleri. M., 2000.

Yenilenebilir enerji kaynakları

Yenilenebilir enerji kaynakları (RES) kavramı aşağıdaki enerji türlerini içerir: güneş, jeotermal, rüzgar, deniz dalgası, akıntı, gelgit ve okyanus enerjisi, biyokütle enerjisi, hidroelektrik, düşük dereceli termal enerji ve diğer "yeni" yenilenebilir enerji biçimleri enerji.

RES'i şartlı olarak iki gruba ayırmak gelenekseldir:

Geleneksel: Kapasitesi 30 MW'ın üzerinde olan hidroelektrik santraller tarafından kullanılabilir bir enerji biçimine dönüştürülen hidrolik enerji; geleneksel yanma yöntemleriyle (odun, turba ve diğer bazı ısıtma yağı türleri) ısı üretmek için kullanılan biyokütle enerjisi; jeotermal enerji.
geleneksel olmayan: güneş, rüzgar, deniz dalgaları, akıntılar, gelgitler ve okyanusların enerjisi, küçük ve mikro hidroelektrik santraller tarafından kullanılabilir bir enerjiye dönüştürülen hidrolik enerji, ısı üretmek için kullanılmayan biyokütle enerjisi geleneksel yöntemler, düşük potansiyelli termal enerji ve diğer "yeni" yenilenebilir enerji türleri.
Yenilenebilir enerjiye yönelik beklentiler

İÇİNDE son yıllar Yenilenebilir enerji kaynaklarının (RES) kullanımındaki artan eğilim oldukça açık hale geliyor. RES geliştirme sorunları en üst düzeyde tartışılıyor. Yani toplantıda en yüksek seviye Okinawa'da (Haziran 2000), aralarında Rusya Devlet Başkanı V.V. Putin'in de bulunduğu sekiz devletin başkanları tartıştı küresel sorunlar dünya toplumunun gelişimi ve bunların arasında yenilenebilir enerji kaynaklarının rolü ve yeri sorunu. Yenilenebilir enerji piyasalarının önemli ölçüde genişletilmesine yönelik önerilerde bulunacak bir çalışma grubu oluşturulmasına karar verildi. Hemen hemen tüm gelişmiş ülkelerde yenilenebilir enerji geliştirme programları oluşturulmakta ve uygulanmaktadır.
Bu soruna bu kadar ilgi gösterilmesinin nedeni nedir?

Bu trendden bahsetmişken, temel olarak bir tanesini öne çıkarmak gerekiyor. yeni an. Yakın zamana kadar enerji sektörünün gelişiminde net bir model izleniyordu: Enerji sektörünün oldukça hızlı bir doğrudan ekonomik etki sağlayan alanları gelişme kaydetti. Bu alanlarla ilişkili sosyal ve çevresel etkiler yalnızca katkıda bulunanlar olarak değerlendirildi ve karar almadaki rolleri önemsizdi.

Bu yaklaşımla yenilenebilir enerji kaynakları, yalnızca geleneksel enerji kaynaklarının tükendiği veya üretimlerinin aşırı pahalı ve zahmetli hale geldiği durumlarda geleceğin enerji kaynakları olarak değerlendiriliyordu. Bu gelecek oldukça uzak göründüğünden (ve şimdi bile geleneksel enerji kaynaklarının potansiyelinin yalnızca büyük bir artışla tükenmesinden ciddi olarak bahsetmek mümkündür), yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı oldukça ilginç görünüyordu, ancak modern koşullarda daha fazlası pratikten ziyade egzotik bir görev.

Bu durum, insanın büyümenin ekolojik sınırlarına dair farkındalığıyla çarpıcı biçimde değişti. Çevre üzerindeki olumsuz antropojenik etkilerin hızla katlanarak artması, insan çevresinin önemli ölçüde bozulmasına yol açmaktadır. Bu ortamı sürdürmek normal durum ve kendini koruyabilme yeteneği, toplum yaşamının öncelikli amaçlarından biri haline gelir. Bu koşullar altında, mühendislik, teknoloji ve yönetimin çeşitli alanlarına ilişkin yalnızca dar anlamda ekonomik değerlendirmeler, sosyal ve çevresel yönleri hesaba katmadıkları için açıkça yetersiz hale geliyor.

İlk kez, yenilenebilir enerji kaynaklarının yoğun bir şekilde geliştirilmesinin itici gücü umut verici ekonomik hesaplamalar değil, çevresel gereksinimlere dayalı kamu baskısıydı. Bu baskının temelinde yenilenebilir enerji kullanımının dünyadaki çevresel durumu önemli ölçüde iyileştireceği düşüncesi yatmaktadır.

Dünyadaki yenilenebilir enerji kaynaklarının ekonomik potansiyelinin şu anda 20 milyar TEP olduğu tahmin ediliyor. Bu, tüm fosil yakıt türlerinin yıllık üretiminin iki katıdır. Bu durum da yakın gelecekte enerjinin gelişmesinin yolunu gösteriyor.

Yenilenebilir enerji kaynaklarının en büyük avantajı tükenmezliği ve çevre dostu olmasıdır. Bunların kullanımı gezegenin enerji dengesini değiştirmez. Bu nitelikler, yenilenebilir enerjinin yurt dışında hızlı bir şekilde gelişmesinin nedeniydi ve önümüzdeki on yıldaki gelişmelere ilişkin çok iyimser tahminlerdi.

Amerikan Elektrik Mühendisleri Derneği'ne göre, 1980'de dünyada RES tarafından üretilen elektriğin payı %1 iken, 2005'te bu oran %5'e, 2020'de %13'e ve 2060'ta %33'e ulaşacak. ABD Enerji Bakanlığı'na göre bu ülkede 2020 yılına kadar yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı elektrik üretiminin hacmi %11'den %22'ye çıkabilir. Avrupa Birliği ülkelerinde ısı ve elektrik üretimine yönelik kullanım payının %6'dan (1996) %12'ye (2010) çıkarılması planlanmaktadır. AB ülkelerinde başlangıç ​​durumu farklıdır. Danimarka'da yenilenebilir enerjinin payı 2000 yılında %10'a ulaşırsa, Hollanda yenilenebilir enerjinin payını 2000'deki %3'ten 2020'de %10'a çıkarmayı planlıyor. Genel tablodaki ana sonucu ise Almanya belirliyor. Rüzgar, güneş ve biyokütle başta olmak üzere yenilenebilir enerjinin payının 2000 yılında %5,9'dan 2010 yılında %12'ye çıkarılması planlanıyor.

RES'in geliştirilmesinin beş ana nedeni vardır:

Enerji güvenliğinin sağlanması;
çevrenin korunması ve çevre güvenliğinin sağlanması;
· Özellikle gelişmekte olan ülkelerde RES'in dünya pazarlarını fethetmesi;
· gelecek nesiller için kendi enerji kaynaklarının stoklarının korunması;
· Yakıtın enerji dışı kullanımı için hammadde tüketiminde artış.

Önümüzdeki 10 yıl boyunca dünyada YEK kullanımındaki büyümenin ölçeği Tablo'da sunulmaktadır. 1. Rakamların ölçeğini anlamak için yenilenebilir enerji kaynakları kullanan (büyük hidroelektrik santraller hariç) santrallerin elektrik kapasitesinin 380-390 GW olacağını ve bu rakamın Türkiye'deki tüm santrallerin kapasitesini aşacağını belirtiyoruz. Rusya (215 GW) 1,8 kat arttı.

tablo 1

Ekipman veya teknoloji türü		2000	2010
Fotoelektrik		0,938 (0,26)
Ağa bağlı rüzgar türbinleri
Küçük HES'ler
Biyokütle enerji santralleri
Güneş termodinamik istasyonları
Jeotermal istasyonlar
			380,9 - 392,45
Jeotermal termal istasyonlar ve tesisatlar, GW
Güneş kollektörleri ve sistemleri,

Rusya, dünya doğal gaz rezervlerinin %45'ini, petrolün %13'ünü, kömürün %23'ünü ve uranyumun %14'ünü barındırmaktadır. Bu tür yakıt ve enerji kaynakları rezervleri, ülkenin yüzlerce yıllık ısı ve elektrik ihtiyacını karşılayabilecek kapasitededir. Bununla birlikte, fiili kullanımları önemli zorluklar ve tehlikelerden kaynaklanmaktadır, birçok bölgenin enerji ihtiyacını karşılamamaktadır, yakıt ve enerji kaynaklarının geri dönüşü olmayan kayıplarına (%50'ye kadar) neden olmaktadır ve çıkarım yerlerinde çevresel bir felaket tehdidi oluşturmaktadır. ve yakıt ve enerji kaynaklarının üretimi. Doğa böyle bir sınava dayanamayabilir. Yaklaşık 22-25 milyon insan, Rusya topraklarının %70'inden fazlasını kaplayan, özerk enerji tedariği veya güvenilmez merkezi enerji arzı alanlarında yaşıyor.

Rusya'da RES'in ton standart yakıt (tep) cinsinden ifade edilen ekonomik potansiyeli kaynak türüne göredir: güneş enerjisi - 12,5 milyon, rüzgar enerjisi - 10 milyon, Dünya ısısı - 115 milyon, enerji biyokütlesi - 35 milyon, enerji küçük nehirler - 65 milyon, düşük potansiyelli ısı kaynaklarının enerjisi - 31,5 milyon, toplam - 270 milyon tce.

Hacim açısından bu kaynaklar, Rusya'daki yakıt ve enerji kaynaklarının tüketim hacminin yaklaşık %30'unu yani 916 milyon tce'yi oluşturmaktadır. Her yıl enerji, sosyal ve sosyal sorunları çözmek için olumlu beklentiler yaratan Çevre sorunları gelecekte.

özellik Teknoloji harikası bilimsel ve teknik gelişmeler ve pratik kullanım RES, büyük geleneksel enerji santrallerinde alınan enerjiyle karşılaştırıldığında, alınan enerjinin (termal ve elektrik) maliyeti hâlâ daha yüksektir. Ama alaka düzeyi bu konu kaybolmaz. Rusya'da ekonomik, çevresel ve sosyal koşullara göre, geleneksel olmayan ve küçük ölçekli olanlar da dahil olmak üzere yenilenebilir enerjinin geliştirilmesine öncelik verilmesinin tavsiye edildiği geniş alanlar var. Bunlar şunları içerir:

• düşük nüfus yoğunluğuna sahip merkezi olmayan enerji tedarik bölgeleri, her şeyden önce Uzak Kuzey bölgeleri ve bunlara eşit bölgeler;
• bölgesel güç kaynağı bölgeleri büyük açık enerji tüketicilerinin sık sık elektrik kesintisi nedeniyle güç ve önemli maddi kayıplar;
• fosil yakıtlarla çalışan endüstriyel ve kentsel kazanlardan atmosfere zararlı emisyonlar nedeniyle şehirler ve kitlesel rekreasyon yerleri ve zor çevresel duruma sahip nüfusun tedavisi;
• bireysel konutlara enerji sağlama sorunu olan alanlar, çiftlikler, mevsimlik işyerleri, bahçe arazileri.

Aslında yenilenebilir enerji kaynaklarının yaygın kullanımı Rusya'nın enerji stratejisinin en yüksek öncelikleri ve hedefleri ile uyumludur.

Örneğin, enerji güvenliği büyük ölçüde bölgesel düzey. Bölgelerin kendi yakıt ve enerji kaynaklarına sahip olma derecesi, bölgelerin enerji güvenliğine yönelik tehditlere karşı duyarlılığının ana göstergelerinden biridir. Yerel enerji kaynaklarının (küçük nehirlerin hidroelektrik enerjisi, turba, küçük hidrokarbon yakıt yatakları vb.) geliştirilmesi ve kullanımı ile başta yenilenebilir olmak üzere diğer enerji kaynaklarının (güneş, rüzgar, jeotermal enerji, biyokütle enerjisi) kullanımı. Ülkenin birçok bölgesinin yenilenebilir enerji yoluyla enerji tedariği için transfer yapmasına olanak tanıyacak ve enerji bağımsızlığını sağlayacak.

Yenilenebilir enerji kullanımının bazı alanlarında Rusya'nın dünya düzeyine karşılık gelen önemli bilimsel sonuçları var. Bu enerji kaynaklarının yakın gelecekte enerji ve çevre sorunlarının çözümünde kullanılmasının büyük potansiyel olanakları ortaya çıkarılmıştır.

GİRİİŞ

Rusya'da enerji sektörünün mevcut gelişimi, enerji üretimi maliyetindeki artışla karakterize ediliyor. En büyük büyütme Enerji maliyeti, ithal yakıtla çalışan dizel enerji santrallerine dayalı merkezi olmayan güç kaynağı sistemlerinin ağırlıklı olarak kullanıldığı Sibirya ve Rusya'nın Uzak Doğusu, Kamçatka, Kuril Adaları'nın uzak bölgelerinde görülmektedir. Bu bölgelerde elektriğin toplam maliyeti genellikle dünya fiyat seviyesini aşıyor ve 1 kWh başına 0,25 ABD dolarına veya daha fazlasına ulaşıyor.

Dünya deneyimi, bugün birçok ülke ve bölgenin, yenilenebilir enerjinin geliştirilmesine dayalı olarak enerji tedariki sorunlarını başarıyla çözdüğünü göstermektedir. Bu ülkelerde yenilenebilir enerji kaynaklarının pratik kullanımını yoğunlaştırmak amacıyla, "yeşil" enerji üreticileri için yasal olarak çeşitli faydalar sağlanmaktadır. Bununla birlikte, yenilenebilir enerjinin belirleyici başarısı, sonuçta, günümüzün diğer daha geleneksel yakıt enerjisi tesisleriyle karşılaştırıldığında verimliliğiyle belirlenmektedir. Teknik gelişme ve Yasama çerçevesi Yenilenebilir enerji ve yakıt ve enerji kaynaklarının maliyetindeki büyümenin günümüzdeki sürdürülebilir eğilimleri, yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanan enerji santrallerinin teknik ve ekonomik avantajlarını belirlemektedir. Açıkçası gelecekte bu faydalar artacak, yenilenebilir enerjinin kapsamı genişleyecek ve küresel enerji dengesine katkısı artacaktır.

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARININ SINIFLANDIRILMASI (RES)

Yenilenebilir enerji kaynakları (RES), kalıcı olarak var olan enerji kaynaklarıdır. doğal süreçler gezegende ve ayrıca bitki ve hayvan kökenli biyosinozların atık ürünlerinin enerji kaynakları. Karakteristik özellik RES tükenmezlikleri veya potansiyellerini geri kazanma yeteneğidir. Kısa bir zaman bir nesil insanın ömrü boyunca.

BM Genel Kurulu, 33/148 (1978) kararına uygun olarak, aşağıdaki enerji türlerini içeren "yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları" kavramını tanıttı: güneş, jeotermal, rüzgar, deniz dalgası enerjisi, okyanus gelgit enerjisi, odun biyokütle enerjisi, odun kömürü, turba, yük hayvanları, şeyl, katran kumları, hidroelektrik.

Çoğu zaman yenilenebilir enerji kaynakları arasında güneş radyasyonu, rüzgar, su akışları, biyokütle, termal enerji bulunur. üst katmanlar yerkabuğu ve okyanus.

RES enerji türlerine göre sınıflandırılabilir:

Mekanik enerji (rüzgar enerjisi ve su akışları);

Termal ve radyant enerji (güneş radyasyonunun enerjisi ve Dünyanın ısısı);

Kimyasal enerji (biyokütlenin içerdiği enerji).

Kaynak enerjinin enerjiye dönüştürülebilecek oranını belirleyen enerji kalitesi - verimlilik kavramını kullanırsak mekanik iş RES şu şekilde sınıflandırılabilir: yenilenebilir kaynaklar mekanik enerji karakterize edilmiş yüksek kalite ve çoğunlukla elektrik üretimi için kullanılmaktadır. Böylece, hidroelektrik kalitesi 0,6 ... 0,7 arasında bir değerle karakterize edilir; rüzgar - 0,3 ... 0,4. Termal ve radyant RES'in kalitesi 0,3…0,35'i aşmaz. Fotoelektrik dönüşüm için kullanılan güneş ışınımının kalite indeksi daha da düşük - 0,15 ... 0,3. Biyoyakıtların enerji kalitesi de nispeten düşüktür ve kural olarak 0,3'ü aşmaz.

Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının fizibilitesi ve ölçeği, öncelikle ekonomik verimlilikleri ve geleneksel enerji teknolojileriyle rekabet edebilirlikleri ile belirlenmektedir. RES'in fosil yakıt enerji kaynaklarına kıyasla temel avantajları, kaynakların pratik olarak tükenmezliği, birçoğunun her yerde bulunması, yakıt maliyetlerinin olmaması ve çevreye zararlı maddelerin emisyonudur. Ancak bunlar daha sermaye yoğun olma eğilimindedirler ve toplam enerji üretimindeki payları hala küçüktür (hidroelektrik santraller hariç). Çoğu tahmine göre bu oran önümüzdeki yıllarda ılımlı kalacaktır. Aynı zamanda dünyanın birçok ülkesinde geleneksel olmayan ve yenilenebilir enerji kaynaklarının geliştirilmesi ve uygulanmasına artan bir ilgi var. Bunun birkaç nedeni var.

Birincisi, büyük ölçekli enerji üretiminde yerini geleneksel enerji kaynaklarına bırakan RES, küçük otonom enerji sistemlerinde zaten belirli koşullar altında etkili olmakta, daha ekonomik (pahalı ithal fosil yakıt kullanan enerji kaynaklarına kıyasla) ve çevre dostudur.

İkinci olarak, geleneksel enerji kaynaklarına göre daha pahalı olan YEK'lerin kullanılması, ekonomik olmayan diğer (çevresel veya sosyal) kriterler açısından uygun olabilir. Özellikle RES'in küçük otonom güç sistemlerinde veya bireysel tüketicilerde kullanılması nüfusun yaşam kalitesini önemli ölçüde artırabilir.

Üçüncüsü, uzun vadede RES'in rolü küresel ölçekte önemli ölçüde artabilir. Birçok ülke ve uluslararası kuruluş, dünyada ve bölgelerde enerji sektörünün gelişimine yönelik uzun vadeli beklentiler üzerine çalışmalar yürütmektedir. Bu soruna ilgi, enerjinin ekonomik büyümenin sağlanmasındaki belirleyici rolünden, öneminden ve giderek artan olmasından kaynaklanmaktadır. olumsuz etkiçevrenin yanı sıra sınırlı yakıt ve enerji kaynakları rezervlerine de zarar vermektedir. Bu bağlamda gelecekte çevre dostu ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına geçişle enerji yapısının radikal bir şekilde yeniden yapılandırılması kaçınılmazdır. Dünya topluluğu, bir yandan ekonomik büyümeyi ve özellikle gelişmekte olan ülkelerde insanların yaşam standartlarının artmasını sağlayacak bir strateji arayışını içeren sürdürülebilir kalkınmaya geçişin gerekliliğini kabul etmiştir. , bir azalma olumsuz etkiÇevre üzerindeki insan faaliyetlerinin güvenli bir sınıra getirilmesi, uzun vadede yıkıcı sonuçların önlenmesine olanak tanır. Sürdürülebilir kalkınmaya geçişte, RES dahil yeni enerji teknolojileri ve enerji kaynakları önemli bir rol oynayacaktır.

RES kullanımını sınırlayan ana dezavantajlar arasında nispeten düşük enerji yoğunluğu ve aşırı değişkenlik yer almaktadır. Enerji taşıyıcı akışının düşük özgül gücü, enerji santrallerinin ağırlık ve boyut göstergelerinde bir artışa ve birincil enerji kaynağının, kullanım dönemlerine kadar değişkenliğine yol açmaktadır. toplam devamsızlık, enerji depolama cihazlarına veya yedek enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulmasına neden olur. Sonuç olarak toplam enerji fiyatı içerisinde yakıt bileşeni olmasa bile üretilen enerjinin maliyeti yüksektir.

Geleneksel olmayan yenilenebilir enerji kaynaklarının gelecekte küresel enerji dengesine katkısının% 1 ... 2 ila% 10 arasında olduğu tahmin edilmektedir, ancak bugün bu kaynakların payının ulusal enerjinin yarısını aştığı ülkeler bulunmaktadır. enerji dengesi. Dünyanın farklı ülkelerinin yakıt ve enerji kompleksinde yenilenebilir enerji kaynaklarının payı sürekli artmaktadır. Bu hem gelişmiş ülkeler (ABD, Almanya, Japonya, Fransa, İtalya vb.) hem de özellikle gelişmekte olan ülkeler için geçerlidir. Örneğin, 2000 yılında yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik üretimindeki payı şöyleydi: Norveç -%99,7, İzlanda - %99,9, Yeni Zelanda- %72, Avusturya - %72,3, Kanada - %60,5, İsveç - %57,1, İsviçre - %57,2, Finlandiya -%33,3, Portekiz - %30,3. Geçtiğimiz yüzyılın son on yılı, bir bütün olarak dünya için, dünyadaki çoğu ülkenin toplam enerji dengesinde yenilenebilir enerji kaynaklarının payının istikrarlı bir şekilde artmasıyla karakterize edildi. Örneğin Büyük Britanya - %2,1'den %2,7'ye; Almanya - %3,7'den %6,3'e; Fransa - %13,3'ten %14,6'ya; İtalya - %16,4'ten %18,9'a vb.

Ciddi çevresel sonuçları öngören birçok gelişmiş ülke, yalnızca enerjiye değil aynı zamanda çevreye zarar verebilecek kaynakların üretimi ve tüketimine ilişkin diğer sektörleri de kapsayan bir ekonomik strateji geliştirmiştir. Bu strateji, çevre sorunlarının çözümünde devletin öncü rolünü öngörmektedir. Yenilenebilir kaynaklardan enerjinin gelişimini teşvik etmenin bir örneği Alman "Yasasıdır"

Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Kullanımının Önceliği Hakkında”. 20. yüzyılın sonlarında yenilenebilir enerji kaynaklarının geliştirilmesinde keskin bir artış sağlandı. Farklı ülkelerÖzellikle gelişmelerinin ilk aşamalarında, bu enerji endüstrisini destekleyen devlet programlarının yardımıyla (Almanya, Japonya, ABD, Hindistan vb.)

güneş biyoyakıt rüzgar santrali jeotermal

İnsanlık, nehirlerin gücünü kullanarak yenilenebilir (yenilenebilir) enerjinin nasıl elde edileceğini uzun zamandır öğrenmiştir. Ancak 20. yüzyılın sonuna gelindiğinde enerji krizi gaz rezervlerinin hızla azalması, çevresel bozulma, çevredeki diğer kaynakların kullanılması sorunu haline gelmiştir. Bilim adamlarının gelişmeleri sayesinde güneşten, rüzgardan, gelgitlerden, jeotermal sulardan enerjinin çıkarılması mümkün hale geldi.

İlginç! Dünyada enerjinin %18'i yenilenebilir kaynaklardan elde edilmekte olup, bunun %13'ü odundur.

Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı IRENA'nın Forbes dergisine sunduğu verilere göre, 2015 yılı itibarıyla dünyada bu şekilde üretilen enerjinin payı %60 civarındaydı. Gelecekte RES, 2030 yılına kadar elektrik üretiminde lider olacak ve kömür kullanımını ikinci sıraya taşıyacak.

Hidroelektrik çok uzun zamandır üretiliyor, ancak rüzgar, jeotermal su, güneş, gelgit gibi yeni yenilenebilir enerji kaynakları oldukça yakın zamanda - yaklaşık 30-40 yıldır - kullanılıyor. 2014 yılında hidroelektrik enerjinin payı %16,4, güneş ve rüzgar enerjisinin payı ise %6,3 idi ve gelecekte 2030 yılına kadar bu paylar eşitlenebilir.

İÇİNDE Avrupa ülkeleri ve Amerika Birleşik Devletleri'nde rüzgar enerjisi üretimindeki yıllık artış yaklaşık %30'dur (196.600 MW). Almanya, İspanya ve ABD'de fotovoltaik yöntem yaygın olarak kullanılmaktadır. California Şofben Jeotermal Santrali yılda 750 MW üretiyor.

İlginç! Danimarka rüzgar santralleri 2015 yılında enerjinin %42'sini sağlamış olup, gelecekte 2050 yılına kadar %100 yeşil enerji üretimi tasarımına ulaşılması ve fosil kaynakların tamamen terk edilmesi planlanmaktadır.

Yenilenebilir enerji kaynaklarına örnekler

Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması çevre koşulları kötü olan bölgelerin enerji sorunlarını çözecektir. Elektrik hatlarını kullanmadan elektriği uzak ve ulaşılması zor alanlara iletin. Bu tür kurulumlar, yakıt dağıtımının ekonomik açıdan karlı olmadığı bölgelerde enerji tedarikinin merkezi olmayan bir şekilde yapılmasını mümkün kılacaktır. Geliştirilmekte olan projelerin çoğu, biyokütle, turba, hayvan atık ürünleri, insan atıklarından elde edilen geleneksel olmayan yenilenebilir enerji kaynakları gibi hammaddeler üzerinde çalışan otonom enerji kaynaklarıyla ilgilidir.

AIE'nin aktif gelişimi ABD, Kanada, Yeni Zelanda ve Güney Afrika'da alındı. Bu tür enerji kaynakları Çinli, Hintli, Alman, İtalyan ve İskandinav tüketiciler tarafından kullanılıyor. Rusya'da bu endüstri henüz endüstriyel seviyeye ulaşmadığından yenilenebilir enerji kullanımı çok düşüktür.

Gezegen yalnızca doğal kaynakların sağladığı yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanamaz. Termonükleer ve hidrojen enerjisi üretimine yönelik teknolojiler şu anda geliştirilmektedir. Son araştırmalara göre, helyum-3 izotopunun ay rezervleri çok büyük, dolayısıyla bu yakıtın sıvılaştırılmış biçimde teslim edilmesi için hazırlıklar sürüyor. Rus akademisyen E. Alimov'un (RAS) hesaplamalarına göre iki Shuttle, tüm gezegene bir yıl boyunca elektrik sağlamaya yetecek.

Rusya'da yenilenebilir enerji kaynakları

“Yeşil enerjinin” uzun süredir başarıyla kullanıldığı dünya toplumunun aksine, Rusya'da bu konu oldukça yakın zamanda ele alındı. Ve eğer hidroelektrik şehirlere ve kasabalara uzun süredir elektrik sağlıyorsa, yenilenebilir kaynakların ümit verici olmadığı düşünülüyordu. Ancak 2000 yılından sonra çevresel durumun kötüleşmesi, doğal kaynakların azalması ve diğer eşit derecede önemli faktörler nedeniyle, enerji üreten alternatif kaynakların geliştirilmesinin gerekliliği ortaya çıktı.

En umut verici yön, güneş ışınımını doğrudan elektriğe dönüştüren tesislerin geliştirilmesidir. Tek kristallere, polikristallere ve amorf silikona dayalı fotopiller kullanıyorlar. Dağılan enerjiyle bile elektrik üretiliyor Güneş ışığı. Güç, modüller çıkarılarak veya eklenerek ayarlanabilir. Pratik olarak kendileri için enerji tüketmezler, otomatiktirler, güvenilirdirler, emniyetlidirler, tamir edilebilirler.

Dağıstan, Rostov bölgesi, Stavropol ve Krasnodar bölgelerinde yenilenebilir enerji kaynaklarının geliştirilmesi için tüketicilere otonom enerji sağlayan güneş kollektörleri kuruldu ve çalışıyor.

İlginç! 1 m 2 güneş kollektörü yılda 150 kg'a kadar standart yakıt tasarrufu sağlar.

Rusya'da rüzgar enerjisine dayalı elektrik enerjisi endüstrisi 20.000 MW'a kadar üretim yapıyor. Bu tür tesislerin ortalama 6 m/s rüzgar hızında ve 1 MW güçte kullanılması yılda 1.000 ton referans yakıt tasarrufu sağlıyor. Bilimsel verilere dayanarak geliştirmeler yapılıyor ve enerji kompleksleri devreye alınıyor. Ancak Rusya'da rüzgar gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı zordur. 2008 yılında çıkarılan yasaya göre yel değirmenleri için çok sağlam temeller kullanılmalı ve inşaata giden yolların kusursuz şekilde döşenmesi gerekiyor. Örneğin Avrupa ülkelerinde ve ABD'de astar kullanılmaktadır.

İlginç! Tyumen bölgesi, Magadan, Kamçatka ve Sakhalin'de tesisler kullanılıyorsa 1 kilometrekareden 2,5-3,5 milyon kW / saat toplanabilir. Bu, mevcut enerji tüketiminin 200 katıdır.

Bugüne kadar GeoTPP'ler Kamçatka ve Kuril Adaları'nda inşa edilmiş ve faaliyet göstermektedir. Verkhne-Mutnovskaya GeoTPP'nin (Kamçatka) üç modülü 12 MW üretiyor, 100 MW üretecek 4 ünitelik Mutnovskaya GeoTPP'nin inşaatı tamamlanıyor. Gelecekte bu alanda jeotermal su kullanılarak 1000 MW'lık enerji üretilebilecek, ayrıca ayrılan su ve yoğuşma suyu binaları ısıtabilecek.

Ülke topraklarında, kuyuların günde 300 bin metreküpten fazla jeotermal su üretebildiği, halihazırda keşfedilmiş 56 yatak bulunmaktadır.

Gelgit gücünün gelişimi için beklentiler

1968 yılında dünyanın ilk deneysel gelgit enerji santrali Kola Yarımadası'nda 450 kW/saat güç üreterek faaliyete geçti. Bu projenin çalışmalarına dayanarak, Pasifik ve Arktik Okyanusları kıyısında gelecek vaat eden yenilenebilir enerji kaynakları olarak Rusya'daki gelgit enerji santrallerinin geliştirilmesine devam edilmesine karar verildi. Habarovsk Bölgesi'nde tasarım kapasitesi 6,8 milyon kW olacak Tugur Termik Santrali'nin inşaatına başlandı. Mezen Termik Santrali, 18,2 milyon kW tasarım kapasitesiyle Beyaz Deniz'de inşa ediliyor. Bu tür kurulumlar artık Çinli, Koreli ve Hintli tüketiciler için geliştirilmekte ve kurulmaktadır. Bu makalenin ilk resminde alternatif gelgit enerjisi ekipmanları da gösterilmektedir.