2

Содержание

Введение

1. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии

1.1 Понятие «нетрадиционные источники энергии»

1.2 Виды нетрадиционных возобновляемых источников энергии

2. Роль альтернативных возобновляемых источников энергии в эффективности природопользования

Заключение

Список используемой литературы

Введение

На современном этапе развития цивилизации экономический рост в любой стране самым тесным образом связан с функционированием топливно-энергетического комплекса. Со все возрастающими темпами и в широких масштабах идет процесс потребления традиционных невозобновляемых источников энергии - угля, нефти, природного газа. Их запасы необратимо истощаются и впереди неизбежны трудности с энергетическими ресурсами. Это в полной мере относится и к нашей стране. Уже в первой половине 21 столетия мы будем испытывать недостатки в нефти и природном газе.

Экономика России базируется на невозобновляемых углеводородных топливно-энергетических ресурсах, причем, в большей степени, чем в большинстве промышленно развитых стран мира. Использование традиционных источников энергии грозит человечеству не только глобальным энергетическим кризисом, но и, что гораздо актуальнее, глобальной экологической катастрофой. Но природа нас одарила другими источниками энергии. К ним относятся нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия; энергия подземных термальных вод - геотермальная энергия; энергия ветра - ветровая энергия; энергия, содержащаяся в морях и океанах - океаническая энергия.

В последние годы появляются многочисленные публикации о нетрадиционных возобновляемых источниках энергии (НВИЭ). Оценки возможностей их широкого применения колеблются от восторженных до умеренно пессимистических, например «зеленые» призывают вообще заменить всю традиционную топливную и атомную энергетику на использование НВИЭ.

Приказом Правительства Российской Федерации №1234-р от 28 августа 2003 г. утверждена «Энергетическая стратегия России на период до 2020 г.». Одним из направлений данного документа является рассмотрение возможностей использования возобновляемых источников энергии.

Целью работы является изучение, обобщение и общая характеристика концепций взаимодействия общества с природой.

Работа состоит из введения, трех частей, выводов и списка используемой литературы. Общий объем работы 15 страниц.

1. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии

На сегодняшний день эффективная энергосберегающая политика -- залог не только экономического роста, но и устойчивого развития страны в целом. По результатам многочисленных исследований органическое топливо к 2020 г. может удовлетворить запросы мировой энергетики только частично. Остальная часть энергопотребности может быть удовлетворена за счет других источников энергии - нетрадиционных и возобновляемых.

1.1 Понятие «нетрадиционные источники энергии»

Нетрадиционные возобновляемые источники электрической энергии, - это те энергоресурсы, которые восполняются естественным образом и в обозримой перспективе являются практически неисчерпаемыми.

В соответствии с резолюцией № 33/148 Генеральной Ассамблеи ООН (1978 г.) к нетрадиционным и возобновляемым источникам энергии относятся:

- торф;

- энергия биомассы (отходы сельскохозяйственные, лесного комплекса, коммунально-бытовые и промышленные; энергетические плантации: сельскохозяйственные культуры, древесно-кустарниковая и травянистая растительность);

- энергия ветра;

- энергия солнца;

- энергия водных потоков на суше (гидроэлектростанции мощностью менее 1 МВт: миниГЭС, микроГЭС);

- средне и высокопотенциальная геотермальная энергия (гидротермальные и парогидротермальные источники; сухие, глубоко залегающие горные породы);

- энергия морей и океанов (приливы и отливы, течения, волны, температурный градиент, градиент солености);

- низкопотенциальная тепловая энергия (почвы и грунта, зданий и помещений, сельскохозяйственных животных).

Всё это многообразие сводится, как показано на рисунке 1, к трём глобальным видам источников: энергии Солнца, тепла Земли и энергии орбитального движения планет, причём солнечное излучение по мощности превосходит остальные более чем в 1000 раз.

Рисунок 1 - Мощность возобновляемых источников энергии, поступающих на землю и направления их использования

В настоящее время доля нетрадиционных источников энергии в мировом энергетическом балансе невелика, всего около 1 % мировой выработки электроэнергии.

Речь идет прежде всего о геотермальных электростанциях (ГеоТЭС), которые вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления. Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах -- Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае. Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах. В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае. Это объясняется значительной технической сложностью установок и не конкурентоспособностью по сравнению с дешевой энергией, получаемой за счет сжигания органических топлив. Однако развитые страны мира непрерывно создают и совершенствуют установки, использующие энергетический потенциал окружающей среды.

1.2 Виды нетрадиционных возобновляемых источников энергии

В целом использование НВИЭ в мире приобрело ощутимые масштабы и устойчивую тенденцию к росту. В некоторых странах доля нетрадиционных источников в энергобалансе составляет единицы процентов. По различным прогнозным оценкам, в которых в настоящее время нет недостатка, эта доля к 2010-2015 гг. во многих государствах достигнет или превзойдет 10%. Здесь можно дискутировать только о темпах роста данного показателя, но сам факт роста не подвергается сомнению.

Различные виды НВИЭ находятся на разных стадиях освоения. Как это ни парадоксально, наибольшее применение получил самый изменчивый и непостоянный вид энергии - ветер. Суммарная мировая установленная мощность крупных ВЭУ и ВЭС, по разным оценкам, составляет от 10 до 20 ГВт. Кажущийся парадокс объясняется тем, что удельные капиталовложения в ВЭУ ниже, чем при использовании большинства других видов НВИЭ. Растет не только суммарная мощность ветряных установок, но и их единичная мощность, превысившая 1 МВт.

Во многих странах возникла новая отрасль - ветроэнергетическое машиностроение. По-видимому, и в ближайшей перспективе ветроэнергетика сохранит свои передовые позиции. Мировыми лидерами по применению энергии ветра являются США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия.

Второе место по объему применения занимает геотермальная энергетика. Суммарная мировая мощность ГеоТЭС составляет не менее 6 ГВт. Они вполне конкурентоспособны по сравнению с традиционными топливными электростанциями. Однако ГеоТЭС географически привязаны к месторождениям парогидротерм или к термоаномалиям, которые распространены отнюдь не повсеместно, что ограничивает область применения геотермальных установок. Наряду с ГеоТЭС, широкое распространение получили системы геотермального теплоснабжения.

Далее следует солнечная энергия. Она используется в основном для производства низкопотенциального тепла для коммунально-бытового горячего водоснабжения и теплоснабжения. Преобладающим видом оборудования здесь являются так называемые плоские солнечные коллекторы. Их общемировое производство составляет, по нашим оценкам, не менее 2 млн м² в год, а выработка низкопотенциального тепла за счет солнечной энергии достигает 5x10⁶ Гкал.

Все активнее идет преобразование солнечной энергии в электроэнергию. Здесь используются два метода - термодинамический и фотоэлектрический, причем последний лидирует с большим отрывом. Так, суммарная мировая мощность автономных фотоэлектрических установок достигла 500 МВт. Здесь следует упомянуть проект «Тысяча крыш», реализованный в Германии, где 2250 домов были оборудованы фотоэлектрическими установками. При этом роль резервного источника играет электросеть, из которой возмещается нехватка энергии. В случае же избытка энергии она, в свою очередь, передается в сеть. Любопытно, что при реализации этого проекта до 70% стоимости установок оплачивалось из федерального и земельного бюджетов.

В США принята еще более масштабная программа «Миллион солнечных крыш», рассчитанная до 2010 г. Расходы федерального бюджета на ее реализацию составят 6,3 млрд долларов. Однако пока основное количество автономных фотоэлектрических установок поступает за счет международной финансовой поддержки в развивающиеся страны, где они наиболее необходимы.

Значительное развитие получило направление, связанное с использованием низкопотенциального тепла окружающей среды (воды, грунта, воздуха) с помощью теплонасосных установок (ТНУ). В ТНУ при расходе единицы электрической энергии производится 3-4 эквивалентные единицы тепловой энергии, следовательно, их применение в несколько раз выгоднее, чем прямой электрический нагрев. Они успешно конкурируют и с топливными установками.

Не менее интенсивно развивается использование энергии биомассы. Последняя может конвертироваться в технически удобные виды топлива или использоваться для получения энергии путем термохимической (сжигание, пиролиз, газификация) и (или) биологической конверсии. При этом используются древесные и другие растительные, а также органические отходы, в том числе городской мусор, отходы животноводства и птицеводства. При биологической конверсии конечными продуктами являются биогаз и высококачественные экологически чистые удобрения. Это направление имеет значение не только с точки зрения производства энергии. Пожалуй, еще большую ценность оно представляет с позиций экологии, так как решает проблему утилизации вредных отходов.

В последние годы наблюдается возрождение интереса к созданию и использованию малых ГЭС. Они получают во многих странах все большее распространение на новой, более высокой технической основе, связанной, в частности, с полной автоматизацией их работы при дистанционном управлении.

Гораздо меньше развито практическое применение приливной энергии. В мире существует только одна крупная приливная электростанция (ПЭС) мощностью 240 МВт (Ранс, Франция). Еще менее развито использование энергии морских волн. Этот способ использования НВИЭ находится на стадии начального экспериментирования.

Таково в настоящее время положение с использованием НВИЭ в мире. В России же практическое их применение значительно отстает от масштабов, достигнутых в других странах. И это несмотря на такие благоприятные предпосылки, как практически неограниченные ресурсы НВИЭ, достаточно высокий научно-технический и промышленный потенциал в данной области.

Экономический потенциал возобновляемых источников энергии в настоящее время оценивается в 20 млрд. т.у.т в год, что в два раза превышает объём годовой добычи всех видов органического топлива, и это обстоятельство указывает путь развития энергетики будущего.

2. Роль альтернативных возобновляемых источников энергии в эффективности природопользования

Необходимость развития возобновляемой энергетики определяется ее ролью в решении следующих проблем:

- обеспечение устойчивого тепло- и электроснабжения населения и производства в зонах децентрализованного энергоснабжения, в первую очередь в районах Крайнего Севера и приравненных к ним территориях;

- обеспечение гарантированного минимума энергоснабжения населения и производства в зонах централизованного энергоснабжения, испытывающих дефицит энергии, предотвращение ущербов от аварийных и ограничительных отключений;

- снижение вредных выбросов от энергетических установок в городах и населенных пунктах со сложной экологической обстановкой, а также в местах массового отдыха населения.

Стратегическими целями использования возобновляемых источников энергии являются:

- сокращение потребления невозобновляемых топливно-энергетических ресурсов;

- снижение экологической нагрузки от топливно-энергетического комплекса;

- обеспечение децентрализованных потребителей и регионов с дальним и сезонным завозом топлива;

- снижение расходов на дальнепривозное топливо.

Возобновляемые источники энергии играют значительную роль в решении трёх глобальных проблем, стоящих перед человечеством: энергетика, экология, продовольствие (табл.1): + положительное влияние, - отрицательное влияние, 0 - отсутствие влияния

Таблица 1 - Роль НВИЭ в решении трёх глобальных проблем человечества (энергетика, экология, продовольствие)

Примечания:

¹⁾ Водоподъёмные установки на пастбищах и в удалённых населённых пунктах.

²⁾ Орошение земель на базе малых водохранилищ, водоподъёмные устройства таранного типа.

³⁾ Установки для сушки сена, зерна, сельхозпродуктов, фруктов.

⁴⁾ Водоподъёмные системы, питание охранных устройств на пастбищах.

⁵⁾ Обогрев теплиц геотермальными водами.

⁶⁾ Использование золы в качестве удобрения.

⁷⁾ Получение экологически чистых удобрений в результате сбраживания отходов.

⁸⁾ Получение дизельного топлива из семян рапса - самообеспечение сельского хозяйства дизельным топливом

Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитом в традиционной энергетике. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Эти качества и послужили причиной бурного развития возобновляемой энергетики за рубежом и весьма оптимистических прогнозов их развития в ближайшем десятилетии.

Сравнительный анализ энергетического эквивалента органических теплоносителей и НВИЭ, выполненный автором на основе многочисленных данных, свидетельствует о том, что теоретический потенциал солнечной энергии, приходящей на Землю в течение года, многократно превышает все извлекаемые запасы топлива. Экономический потенциал НВИЭ оценивается в настоящее время в 20 млрд. тут в год, что в 2 раза превышает годовой объем добычи всех видов органического топлива.

Высокие удельные капитальные затраты на сооружение установок преобразования энергии НВИЭ в сочетании с достаточно низкими ценами органического топлива на мировых рынках, а также высокая степень риска по причине зависимости от природного фактора и недостаточной степени освоения высокоэффективных технологий использования НВИЭ, безусловно, препятствуют более широкому их внедрению.

Тем не менее, принятый мировым сообществом курс устойчивого экономического развития, при котором увязываются воедино экономические, экологические и социальные цели, определяет следующие главные принципы устойчивого развития в области использования природного капитала:

- интенсивность истощения невозобновляемых природных ресурсов должна быть согласована с интенсивностью замещения возобновляемыми ресурсами;

- эмиссии в окружающую природную среду не должны приводить к разрушению или нарушению функционирования экосистем.

В полной мере это относится и к энергетике. Следовательно, неизбежно увеличение доли НВИЭ в общем энергетическом балансе мира и отдельных регионов. Это увеличение уже наблюдается в промышленно развитых странах. В мировом масштабе наиболее заметно возрастание доли НВИЭ в секторе электроэнергетики. Согласно отчёту ООН, в 2008 году во всём мире было инвестировано $140 млрд в проекты, связанные с альтернативной энергетикой, тогда как в производство угля и нефти было инвестировано $110 млрд.

Во всём мире в 2008 году инвестировали $51,8 млрд в ветроэнергетику, $33,5 млрд в солнечную энергетику и $16,9 млрд в биотопливо. Страны Европы в 2008 году инвестировали в альтернативную энергетику $50 млрд, страны Америки -- $30 млрд, Китай -- $15,6 млрд, Индия -- $4,1 млрд. В США в мае 2009 года 13 % электроэнергии были произведены из возобновляемых источников энергии, 9,4 % электроэнергии было выработано на гидроэлектростанциях, около 1,8 % были получены из энергии ветра, 1,3 % из биомассы, 0,4 % из геотермальных источников и 0,3 % от энергии солнца. В Австралии в 2009 году 8 % электроэнергии вырабатывается из возобновляемых источников.

По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП.

Неоспоримое преимущество НВИЭ - отсутствие эмиссии парниковых газов и даже электростанции и котельные на биомассе или получаемом из неё газе или жидком топливе не увеличивают количество углекислого газа, поскольку при сжигании его выделяется столько, сколько было поглощено растениями и деревьями. Недостатком только двух видов НВИЭ - энергии ветра и энергии солнца является их стохастический характер и, отсюда, необходимость аккумулирования. Аккумулирование солнечной энергии в виде тепла уже имеет простые технические решения, опробованные на практике и доказавшие свою экономичность. Аккумулирование электрической энергии в небольших количествах успешно решается аккумуляторами различных типов. Для больших ветро- и фотоэлектрических станций таким аккумулятором является электрическая сеть. Однако замещения мощности не происходит, но и дополнительного дублирования мощности в энергосистеме не требуется, поскольку в энергосистемах всегда есть резервная мощность порядка 10 % от максимальной нагрузки. Электростанции на базе остальных видов НВИЭ (гидро, биомасса, геотермальная энергия) лишены указанных недостатков.

Развитие возобновляемой энергетики имеет особую важность с точки зрения обеспечения безопасности страны, равно как и для энергоснабжения районов Крайнего Севера России, и приравненных к ним территорий, а также других районов, не связанных с сетями общего пользования. Значительную роль возобновляемые источники энергии могут сыграть в повышении надежности энергообеспечения субъектов Российской Федерации, энергоснабжение которых осуществляется от дефицитных энергосистем.

Таким образом, важность развития использования НВИЭ в России определяется той значительной ролью, которую могут сыграть возобновляемые источники энергии в решении российских проблем: безопасность, экология, продовольствие, энергоснабжение сельского населения, прежде всего Северных районов.

Приоритетное развитие нетрадиционной энергетики по экономическим и экологическим условиям наиболее целесообразно в следующих районах страны:

- в зонах децентрализованного энергоснабжения с низкой плотностью населения;

- в зонах централизованного энергоснабжения с большим дефицитом мощности и значительными потерями в сельскохозяйственном производстве из-за частых отключений энергосети;

- в города и места массового отдыха населения со сложной экологической обстановкой из-за вредных выбросов в атмосферу промышленных и городских котельных на органическом топливе;

- в зонах с проблемами энергообеспечения индивидуального жилья, фермерских хозяйств, мест сезонной работы и садово-огородных строений.

При существующем соотношении цен на органическое топливо и оборудование уже сегодня имеются зоны экономически эффективного применения НВИЭ и в России.

По электроэнергии - это районы автономного электроснабжения, особенно использующие привозное топливо, а также территории дефицитных энергосистем.

По теплу - это практически вся территория России, особенно районы с привозным топливом, экологически напряженные населенные пункты и города, а также места массового отдыха населения. Зоны экономически эффективного применения НВИЭ будут возрастать по мере ужесточения требований к выбросам и введения за них дополнительной платы.

Заключение

Итак, среди альтернативных источников энергии особый интерес представляют нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ), а именно энергия солнца, ветра, тепла земли, малых рек, океана, биомассы и торфа.

Большим преимуществом в использовании нетрадиционных возобновляемых источников энергии является их высокая экологичность, обеспечивающая чистоту окружающей среды. С экологической точки зрения, использование НВИЭ безусловно предпочтительнее прямого сжигания традиционных углеводородных ресурсов

На данный момент доля нетрадиционных источников энергии в мировом энергетическом балансе невелика, но в будущем их доля будет все более возрастать.

Россия имеет многолетний опыт в области научных исследований и практического освоения различных видов НВИЭ. В настоящее время в стране действуют несколько десятков предприятий, производящих оборудование для использования НВИЭ, и как показывает опыт зарубежных стран, развитие производства нетрадиционных энергетических установок - важный социально-экономический фактор.

Таким образом, развитие возобновляемой энергетики является ключевым фактором роста энергетики и устойчивого развития России. Основным препятствием развития этого направления является отсутствие законодательства по стимулированию возобновляемой энергетики и экономических механизмов его реализации, недостаток финансирования и комплексного подхода к решению этой проблемы: наука-производство - широкомасштабное использование.

Список используемой литературы

1. Арустамов, Э.А. Экологические основы природопользования / Э.А.Арустамов, И.В.Левакова, Н.В.Баркалова. - М. Изд. «Дашков и К». 2002. - 236 с.

2. Безруких П.П. Аналитический доклад «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии» / П.П.Безруких // ЭСКО. Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы». - 2003. - №5. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.transgasindustry.com, свободный.

3. Жибинова, К.В. Экономические основы экологии / К.В.Жибинова. - Красноярск: КрасГАУ, 2005. - 143 с.

4. Мариненко Е.Е. Роль возобновляемых источников энергии в снижении негативного воздействия на окружающую природную среду / Е.Е.Мариненко // Энергоэффективность Волгоградской области. - 2007. - №2. -С.21.

5. Соловьев, А.А. Возобновляемые источники энергии: Материалы научной молодежной школы / Под общей редакцией А.А.Соловьева. - М: Геогр. ф-т МГУ, 2006. -158 с.

6. Экология и экономика природопользования: учебник для студентов вузов, обучающихся по экономическим специальностям / Под ред. Э.В.Гирусова. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007. - 591 с.