§ 47. электроэнергетика будущего

Предварительный просмотр:

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Основная общеобразовательная школа № 44»

Какой я вижу энергетику будущего

Номинация – проза

                                                  Выполнила:

                                                               Сафрошкина Люба,

                                                                      учащаяся 2 класса «А»,

                                                                      Кл.рук.: Ганжала Л.А.,

                                                                               учитель начальных классов.

Полысаево, 2010

Хочу рассказать Вам об интересных фактах, которые сама недавно узнала. Оказывается, благополучие нашего государства во многом зависит от энергетики.

Человечество идёт по пути смены энергетических источников. В 19 веке люди освоили уголь. Позже появились источники на нефти и газе. Ещё в 20 веке считалось, что подземные богатства неисчерпаемы. Но, оказывается, в будущем разведанные запасы угля, нефти  и газа будут исчерпаны.

Во всем мире теперь стараются использовать экологически чистое производство электроэнергии из возобновляемых ресурсов: энергии солнца, ветра, малых рек, приливов, волн, разностью температур по глубине океана. Я даже узнала, что для производства энергии используют биомассу (различные отходы). Конечно, при этом происходят выбросы большого количества углекислого газа, которые необходимо сокращать.

Из  беседы с бабушкой я узнала, что ещё 50 лет назад об энергии солнца только мечтали. Многие писатели того времени в своих произведениях затрагивали тему солнечной энергии, но тогда их считали фантастами. Бабушка читала книгу Даниила Гранина «Иду на грозу» об ученых, которые работали над этой темой. А ещё раньше был выпущен фильм «Весна», в котором известная актриса Любовь Орлова сыграла ученого, занимающегося преобразованием энергии солнца на пользу людям.

Солнце – первичный и основной источник энергии для нашей планеты. Оно греет всю Землю, приводит в движение реки. Под его лучами вырастает множество растений, которые питают животных и бактерий. За многие миллионы лет,  пока светит Солнце, накоплены запасы полезных ископаемых — нефти, угля, торфа. Эти запасы нещадно сжигаются. Много энергии тратится впустую. А ведь можно энергию Солнца использовать для источника энергии транспортных средств. Тогда машины не будут выделять такого количества выхлопных газов, в городах очистится воздух. На Земле уже построено несколько солнечных электростанций.

Конечно, фотоэлектрические станции, использующие энергию солнца сейчас самые дорогие. Поэтому энергию необходимо не только производить, но и эффективно, с минимальными потерями, распределять и экономить.

Второй источник мощной невостребованной энергии – океан. В настоящее время существует несколько станций, работающих на энергии приливов.    Приливы могут достигать в высоту 10 метров. Чтобы они не приносили вред людям, живущим на побережьях, в морских и океанических заливах  строят электростанции.  В нашей стране тоже построены приливные электростанции, одна из них —  Кислогубская.

Мало используется энергия ветра. Я думаю, что ученые уже работают над тем, как можно использовать этот природный ресурс на пользу человека. А в нашей местности, где ветры дуют большую часть года, эти ветряные электростанции были бы очень кстати.

На Камчатском полуострове и острове Сахалин для выработки электроэнергии используют геотермальные источники.

Я узнала, что приливные, ветровые и геотермальные возобновляемые ресурсы дешевле солнечных установок.

В 20 веке появились и атомные электростанции: Билибинская, Томская, Кольская и другие. Одно время даже было мнение, что в будущем энергию нам будут поставлять именно они. Но когда случилась авария на Чернобыльской АЭС, люди поняли, какой вред они могут нанести. На существующих атомных станциях теперь ведется постоянный контроль за порядком, а новые пока не строят.

А ещё я прочитала,  что существует генная инженерия. Специалисты этой области работают над созданием синтетической формы жизни, которая позволит выращивать энергию, как сейчас выращиваются продукты питания.

В нашей стране есть все необходимые условия для разработки и внедрения новых энергетических технологий.

По моему мнению, чтобы энергетика с каждым днем совершенствовалась, а в будущем стала дешёвой и доступной всем нужно, чтобы было много грамотных специалистов – энергетиков. Сейчас я учусь во втором классе.  После школы я, возможно, тоже буду работать в этой области экономики. Но я хочу, чтобы эта работа доставляла мне удовольствие. Я представляю себе высокое красивое здание солнечной электростанции. Все ходят в белых халатах. Я сижу за пультом управления. По всему зданию видеокамеры. А у меня на пульте множество мониторов, на которых просматриваются все блоки электростанции. Я нажимаю управляющие кнопки и электричество по невидимым проводам поступает на все объекты.

Благодаря нашему правительству, которое возглавляет Д.А.Медведев, мои мечты должны осуществиться.

Петербургские инноваторы

Если обратиться за примером за границу, рабочая экосистема по внедрению инновационных технологий в энергетическую отрасль выглядит так: государственные корпорации (у нас, например, «Россети») должны создавать на своей основе венчурные фонды и инвестировать в перспективные технологии. Такая система, уверяют специалисты, функционирует гораздо эффективнее, чем НИОКРЫ, которые часто так и остаются исследованиями и не превращаются в живые технологии. Впрочем, российские компании понимают это и в качестве спонсоров участвуют во всероссийских и локальных стартап–конкурсах. Яркий пример — трек Power&Energy в GenerationS, который в числе прочих поддерживает АО «ЕвроСибЭнерго». Такие схемы взаимодействия инноваторов и гигантов рынка работают четче и эффективнее, объясняют стартаперы: личные контакты всегда высоко ценятся в венчурном мире, а в такой закрытой отрасли они и вовсе главный катализатор роста.

В Петербурге около 1 тыс. компаний, занятых в секторе электроэнергетики. «Однако из них лишь сотню можно назвать полноценным бизнесом. Остальные маленькие и, как правило, имеют одного заказчика. Инновациями же заняты вообще немногие: может быть, компаний двадцать», — говорит Владимир Млынчик. Одна из таких, например, это компания «Стример», которая продает уникальные устройства для защиты от молний на ЛЭП по всему миру. Примечательно, что фирма прошла путь от маленького петербургского производственного объединения до крупнейшего российского производителя устройств молниезащиты.

Будущее электроэнергетики, объясняют игроки рынка, предопределят три главных мировых тренда: стремление потребителей стать более независимыми от традиционных сетей, электромобили и энергосбережение. Человек будущего сможет сам добывать электроэнергию и продавать ее в сеть, первые шаги в этом направлении уже сделаны, и теперь дело за масштабированием технологий. «Заметно расширяется рынок накопления электроэнергии, и здесь тренд номер один — солнечные панели, — говорит Юрий Власов, основатель компании Watts Battery. — Уже сейчас можно копить энергию ночью и пользоваться ей днем, экономя 50% стоимости. Илон Маск, например, разрабатывает систему, когда солнечные панели дома, накопители электроэнергии и электромобиль смогут замыкаться в одну цепь, при необходимости питать друг друга. Накопление и альтернативные источники энергии становятся все доступнее и очень скоро изменят мир».

После перевода на электротягу все автомобили получают возможность ускоряться одинаково быстро, а автомобилисты — не тратить деньги на бензин и масло. Футурологи обещают, что рынок бензиновых автомобилей постепенно сойдет на нет, а глава Toyota Акио Тойода уже сравнил электромобили Tesla с iPhone. Пока же салоны не предлагают электромобили, и компании из отрасли электроэнергетики должны будут многое сделать, чтобы отстроить инфраструктуру для использования таких авто.

«Через 5 лет 20% новых автомобилей на российском рынке будут электрическими», — уверен Василий Селиванов, организатор петербургской конференции «Электро Эра».

Рынок энергосбережения сегодня имеет в нашей стране огромный потенциал. В частности, масштабный рынок энергосервисных услуг, по оценкам экспертов, составляет до 3,5 трлн рублей. Однако текущий объем реализации энергосервисных контрактов крайне незначителен и еще нескоро приблизится этому потенциалу (39 контрактов за II квартал 2016 года, объем рынка 298,8 млн рублей по данным РАЭСКО). Для роста этого рынка необходима господдержка бизнеса: пока барьеров, препятствующих интенсивному развитию этого направления, еще много, объясняют специалисты. Впрочем, работа ведется.

Обсуждаем новости здесь.
Присоединяйтесь!

Boeing YAL-1

Самолет, который должен был сбивать противника лазером. /Фото: medium.com

Boeing YAL-1 — это концепт экспериментального боевого самолёта, которых должен был уничтожать вражеские объекты, в том числе баллистические ракеты, используя мощный химический (бортовой) лазер. Первые упоминания о подобной программе датируются еще концом восьмидесятых, однако первые реальные результаты были получены в 2002 году, когда был собран, оставшийся единственным, опытный образец самолета с необычной возможностью уничтожения вражеского оружия и техники.

Главным плюсом данной системы была возможность ликвидации стартующих баллистических и крылатых ракет с ядерной боевой частью еще на начальном участке траектории полета. Однако даже эта многообещающая технология оказалась беззащитна перед банальным сокращением военного бюджета США. Именно по этой причине в 2001 году проект был закрыт, а еще три года спустя единственный образец Boeing YAL-1 утилизировали.

Виды альтернативной энергетики

В зависимости от источника энергии, который в результате преобразования позволяет получать человеку электрическую и тепловую энергии, используемые в повседневной жизни, альтернативная энергетика классифицируется на несколько видов, определяющих способы ее генерации и типы установок служащих для этого.

Энергия солнца

Солнечная энергетика основана на преобразовании энергии солнца, в результате которого получается электрическая и тепловая энергии.

Получение электрической энергии основано на физических процессах, происходящих в полупроводниках под воздействием солнечных лучей, получение тепловой – на свойствах жидкостей и газов.

Для генерации электрической энергии комплектуются солнечные электростанции, основой которой служат солнечные батареи (панели), изготавливаемые на основе кристаллов кремния.

Основой тепловых установок — служат солнечные коллекторы, в которых энергия солнца преобразуется в тепловую энергию теплоносителя.

Мощность подобных установок зависит от количества и мощности отдельных устройств, входящих в состав тепловых и солнечных станций.

Энергия ветра

Ветровая энергетика основана на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в электрическую энергию, используемую потребителями.

Основой ветровых установок служит ветровой генератор.Ветровые генераторы различаются по техническим параметрам, габаритным размерам и конструкции: с горизонтальной и вертикальной осью вращения, различным типом и количеством лопастей, а также по месту их расположения (наземное, морское и т.д.).

Сила воды

Гидроэнергетика основана на преобразовании кинетической энергии водных масс в электрическую энергию, которая также используемую человеком в своих целях.

К объектам данного вида относятся гидроэлектростанции различной мощности, устанавливаемых на реках и иных водных объектах. В таких установках, под воздействием естественного течения воды, или путем создания плотины, вода воздействует на лопасти турбины вырабатывающей электрический ток. Гидротурбина, является основой гидроэлектростанций.

Еще один способ получения электрической энергии путем преобразования энергии воды – это использование энергии приливов, посредством строительства приливных станций. Работа таких установок основана на использовании кинетической энергии морской воды в период приливов и отливов, происходящих в моряхи океанах под воздействием объектов солнечной системы.

Тепло земли

Геотермальная энергетика, основана на преобразовании тепла, излучаемого поверхностью земли, как в местах выброса геотермальных вод (сейсмически опасные территории), так и в иных регионах нашей планеты.

Для использования геотермальных вод используются специальные установки, посредством которых внутреннее тепло земли преобразуется в тепловую и электрическую энергии.

Использования теплового насоса позволяет получать тепло из поверхности земли, вне зависимости от места его расположения. Его работа основана на свойствах жидкостей и газов, а также законах термодинамики.

Биотопливо

Виды биотоплива различаются по способам его получения, его агрегатному состоянию (жидкое, твердое, газообразное) и видам использования. Объединяющим все виды биотоплива показателем, служит то, что основой для их производства служат органические продукты, посредством переработки которых получается электрическая и тепловая энергии.

Твердые виды биотоплива — это дрова, топливные брикеты или пеллеты, газообразные – это биогаз и биоводород, а жидкие – биоэтанол, биометанол, биобутанол, диметиловый эфир и биодизель.

Биотопливо из водорослей

За 11 лет — с 2002 по 2013 год — производство биотоплива выросло примерно на 500%. Причина — потребность в этаноле (спирте) и биодизеле, которые добавляют к топливу. По задумке Генри Форда, изобретателя современного автомобиля, двигатель и должен был работать на этаноле. Но тогда как раз открыли много новых месторождений нефти, и она была очень дешёвой. Сейчас это не самый выгодный вид топлива, и этанол возвращается. Проблема «классического» биотоплива — этанола — в том, что для его производства используют то же сырье и те же земли, что и для выращивания пищевых культур. То есть энергетическая отрасль начинает конкурировать с пищевой.

Решить эту проблемы можно с помощью водорослей. Неприхотливые, быстрорастущие, позволяющие легко добывать необходимые компоненты, а «сухой остаток» пускать в переработку и использовать для выращивания нового урожая водорослей.

Есть ли будущее у альтернативных источников энергии

Альтернативные источники возобновляемой энергии достаточно интересное и перспективное направление. К примеру, существует несколько эффективных приёмом выработки воды из воздуха. Правда здесь необходимо использовать генератор. Будут ли найдены новые подходы к решению этих проблем и к усовершенствованию методик – покажет время.

Получится ли использовать ресурсы с умом – большой вопрос

Watch this video on YouTube

Предыдущая Инженерия️ Реле напряжения 220 В для дома: как правильно организовать защиту бытовой техники
Следующая Инженерия Нужно ли подавать данные по счетчикам воды в 2019 году: и что будет, если не сделать это вовремя?

Ставка на солнце

Берлин несколько лет назад сделал ставку на масштабное развитие солнечной генерации, решив постепенно отказаться от атомных объектов для выработки электроэнергии. Определенных успехов в этой области Германия достигла в июле 2015 года, когда солнечные батареи, установленные по всей стране, произвели столько же электроэнергии, что и атомные электростанции: объем генерации и тех, и других составил по 5,18 ТВт/час.

Уже в 2014 году ветер, солнце, биомасса и вода обеспечили 26,2% всей произведенной в Германии электроэнергии, впервые обогнав по этому показателю традиционного для отрасли лидера – бурый уголь, на долю которого пришлось 25,4%.

Некоторые эксперты считают, что к 2030 году страна может полностью перейти на ВИЭ при производстве электроэнергии, уйдя от всех ископаемых, а также ядерных источников получения энергии.

На примере Германии видно, к каким последствиям способно привести чисто политическое решение по отказу от стабильного источника энергии, в данном случае атомной генерации. В числе внутренних последствий – рост стоимости электрической энергии для конечных потребителей, в числе внешних – потеря важнейших компетенций в высокотехнологичной атомной отрасли, и это на фоне того, что в мире вновь бурно развивается строительство АЭС и все новые страны заявляют о планах создания собственной атомной генерации.

Высокая зависимость ВИЭ от государственной поддержки делает «зеленую» энергетику уязвимой в кризисной экономической ситуации. К тому же ВИЭ имеют те самые родовые недостатки, заключающиеся в том, что объем производства энергии на объектах альтернативной генерации сильно зависит от погоды, в случае с солнечной генерацией – еще и от времени суток.

Для обеспечения энергоснабжения крупного промышленного производства солнечной генерацией надо покрыть панелями колоссальную территорию в десятки квадратных километров. К тому же солнечная генерация не работает в вечерние, пиковые часы потребления, а значит необходимо аккумулировать в огромных объемах энергию, полученную в течение светового дня, что приведет к еще большему удорожанию и так далеко не дешевой фотовольтаики.

Сторонники альтернативной генерации называют ее экологически чистой, критики в ответ на это подчеркивают несколько существенных моментов: строительство крупных ГЭС приводит к затоплению огромных территорий, уничтожению флоры и фауны и необратимому изменению климата в регионе, ветроэлектростанции являются реальной угрозой для птиц и причиной эрозии почвы из-за постоянной вибрации, а производство пластин для фотовольтаики не только очень дорогое и энергозатратное, но и крайне токсичное.

Альтернативная энергия, как безальтернативное будущее человечества

Что такое альтернативная энергетика? Под этим понятием скрывается совершенно новая отрасль, объединяющая всевозможные перспективные разработки, направленные на поиск и использование альтернативных источников энергии.

Быстрейший переход к альтернативным источникам энергии необходим в силу следующих факторов:

1. Экологический. Вред от стандартных способов энергодобычи очевиден. Безопасность и экономическая эффективность атомной энергии являются вопросом постоянных дискуссий. Дальнейшее нарастающее использование традиционных технологий приведет к быстрому необратимому изменению климата.
2. Экономический. Стоимость производства энергии из некоторых альтернативных источников даже сейчас меньше. Срок окупаемости таких станций короче. К тому же цены на обычные энергоносители растут.
3. Общественный. Строительство новых АЭС, ГРЭС, ТЭЦ сопряжено с трудностями, связанными с подбором новых мест. Эти сооружения должны быть одновременно рентабельны, безопасны. Примеры с увеличением рисков тяжелых, в том числе онкологических заболеваний в местах расположения таких станций всем хорошо известны.
4. Политический. Государства, которые станут флагманами альтернативной энергетики, первыми освоят экологически чистые источники энергии, наверняка будут определять ценовую политику в топливно-энергетической сфере. Посредством этого они будут влиять на экономику всего мира, оспаривать мировое господство.
5. Эволюционный. Конечность углеводородных ресурсов, риск мировой экологической катастрофы фактически принуждают наиболее развитые страны к переходу на новые источники энергии.

Государства, использующие альтернативные виды энергии, получат бесценный бонус – фактически неисчерпаемый, безлимитный ее запас, так как львиная доля этих источников возобновляема.

Гибрид следующего поколения

На этой машине вы сможете без заправки целую неделю ездить на работу, а потом смотаться за несколько сот километров в заслуженный отпуск.

Как это работает. «Эта машина отличается от обычной только трансмиссией», — утверждает Эндрю Фрэнк, профессор механико-авиационного факультета в университете города Дэйвис (штат Калифорния). Он предлагает добавить к уже привычным сегодня гибридным автомобильным системам адаптеры, которые позволят владельцам подключать свои машины к обычной электросети. (В сегодняшних гибридах подзарядка батарей происходит только в моменты торможения, когда двигатели работают в качестве генераторов.) Подкачка добавочной электроэнергии позволит существенно экономить горючее. Конструкция Фрэнка представляет собой сверхлегкую машину, с которой снято все лишнее и смонтированы простой 2-цилиндровый бензиновый двигатель и электропривод. Воткните обычную вилку в 110-вольтовую розетку, и вы сможете за несколько часов перезарядить аккумуляторы вашей машины. (В США некоторые умельцы уже переделывают гибридные автомобили Toyota Prius на такую схему работы. При этом им удается достигнуть рекордных показателей экономичности — 1,3 л на 100 км! — Редакция «ПМ».)

Сроки. Несколько прототипов уже существует — они построены группой университетских энтузиастов. Еще год, и гибриды с подзарядкой от сети будут представлены широкой публике — по крайней мере в виде адаптеров к уже имеющимся гибридным автомобилям. «Чтобы построить всю машину с нуля и продвинуть ее на рынок, потребуется больше времени, — говорит Фрэнк, — как минимум года два или три». Некоторые водители уже сейчас предпочитают не ждать и сами переделывают свои гибридные машины, хотя рискуют при этом потерять гарантию — автопроизводители не одобряют такой практики. Впрочем, та же Toyota внимательно наблюдает за подобными экспериментами, и, может быть, следующее поколение Prius будет иметь возможность заряжаться от сети.

Детали. Подзаряжаемые гибриды не предполагают каких-либо изменений в транспортной инфраструктуре — дело только за решением производителей двинуть этот товар на рынок. Разумеется, электричество достается тоже не бесплатно. Зато автомобили будут потреблять свои киловатты в основном по ночам, в периоды спада потребления, когда в сети наличествует избыточная энергия.

Возражения. Оппоненты утверждают, что дополнительные батареи окажутся слишком тяжелым и дорогостоящим довеском, что износ аккумуляторов в циклах перезарядки сделает эксплуатацию таких гибридов весьма дорогостоящим мероприятием. Фрэнк отвечает, что добавочный вес батарей будет скомпенсирован уменьшением веса самого бензинового двигателя, а новые никель-металл-гидридные или литий-ионные аккумуляторы позволят не только снизить стоимость, но и переживут сам автомобиль, который обычно используется около 20 лет, успевая проехать примерно 300 000 км.

Цифра учит экономить

Второй из двух главных вопросов седьмого саммита «Глобальная энергия» состоял в том, как можно с пользой применить новейшие технологии — блокчейн, трехмерную печать, искусственный интеллект и другие — для цифрового преобразования энергетического сектора. Сегодня эксперты призывают активнее внедрять цифровые технологии в сферу энергетики, поскольку именно цифровизация лежит в основе жизнедеятельности «умных городов», где экологически чистые энергоресурсы расходуются рачительно, с оглядкой на то, какой мир достанется будущим поколениям. Согласно озвученным на саммите прогнозам, к 2050-му году более 65 процентов населения планеты станет жить в «умных городах».

Стивен Гриффитс, член Международного комитета по присуждению премии «Глобальная энергия», главный вице-президент по исследованиям и разработкам Халифского университета науки и технологий (ОАЭ) считает, что цифровые технологии открывают новые возможности для вовлечения распределенной генерации в энергообмен. Кроме того, они могут влиять на системы накопления энергии, а также на устройства и комплексы с регулируемым потреблением. Поэтому «цифру» можно использовать для организации разнообразных энергетических сервисов.

Тем не менее, повсеместное внедрение цифровых технологий накладывает на стороны энергообмена и новые обязательства. Об этом на саммите говорил Сауро Пасини, эксперт премии «Глобальная энергия», президент International Flame Research Foundation  (Италия). Он подчеркнул, что зарождение так называемого «интернета энергии» повлечет за собой и появление новых субъектов взаимодействия (просьюмеров и агрегаторов). Потребуется создать новые нормативные акты, которые отрегулируют отношения между ними и установят стандарты интерфейсов взаимодействия с единой энергетической системой.

В целом эксперты саммита сошлись во мнении, что хотя цифровизация и помогает развивать «умные города», находить баланс между энергоснабжением и энергопотреблением, она влечет за собой и новые угрозы. В частности, нефтегазовому сектору придется разрабатывать собственные бизнес-модели, а государствам — научиться договариваться, чтобы не столкнуться с энергетическим терроризмом.

«Нам нужны визионеры — лидеры политики, бизнеса и науки — которые будут совместно вырабатывать сбалансированный ответ на вызовы современности. В связи с этим, роль Международной энергетической премии «Глобальная энергия» особенно важна — ведь она объединяет лучших ученых, разработчиков передовых технологий. Их инновации имеют трансформирующее значение для всей отрасли.  Этот саммит — лучшее тому подтверждение», — резюмировала Марта Бониферт, член Международного комитета по присуждению премии «Глобальная энергия», советник научного комитета Agroinnova Туринского университета (Венгрия).