«Альтернативные источники энергии на территории России»

Паспорт проекта

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №*»

Информационный проект по географии на тему:

«Альтернативные источники энергии на территории России»

Выполнил: ***,

ученик 9 класса.

Руководитель: ***, учитель географии.

***

2022

СОДЕРЖАНИЕ

2. Что такое альтернативные источники энергии?........................8
2.1. Гидроэнергия…………………………………………………..9
2.2. Ветряная энергия………………………………………………9
2.3. Солнечная энергия…………………………………………….9

2.4. Биотопливо…………………………………………………….10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………11

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Электрическая энергия играет в нашей жизни важную роль. Если в доме нет света, мы оказываемся практически беспомощны. Работа предприятий, транспорта и связи, основаны на использовании электроэнергии. Электричество настолько глубоко проникло в нашу жизнь, что мы порой и не задумываемся, откуда оно берётся. Но сейчас в век передовых технологий и большого прогресса, мы забываемпро экологию. Наш прогресс своими отходами наносит существенный вред окружающей среде, счерпывая ее ресурсы. И у меня возник вопрос: «Как можно помочь экологии всей планеты?» Я считаю, люди помогут планете, если будут пользоваться альтернативными источниками энергии. Поэтому моя работа посвящена альтернативным источникам энергии.

Актуальность работы. Экологическая обстановка – пожалуй, самая актуальная проблема 21 века. Ученые уже давно предупреждают людей о возможном исчерпании известных и доступных для производства энергии запасов нефти, газа и других ископаемых. Теперь перед всеми учеными мира стоит проблема нахождения и разработки новых, доступных альтернативных источников энергии.

Всё больше людей обращаются к возобновляемым и нетрадиционным источникам добычи энергии из ветра, солнца, воды и землиМой проект направлен на то, чтобы рассказать

Целью проекта является выявление особенностей альтернативной энергетики, а также изучение развития альтернативной энергетики в России, в том числе, Кемеровской области.

Задачи:

1. Изучить виды альтернативной энергии и ее особенности.

2. Узнать о преимуществах и недостатков различных видов альтернативной электроэнергетики.

3. Изучить особенности развития альтернативной энергии в России и использования ее в Кемеровской области.

Объект исследования: альтернативные источники энергии.

Предмет: актуальность альтернативной энергетики.

Методы исследования:

• поисковый: чтение книг, газет, журналов; работа с компьютером в сети Интернет.

• обобщение полученной информации;

• анализ: подведение итогов проделанной работы.

• информационно-коммуникационный: оформление проекта, создание презентации.

Гипотеза: при разработке и использовании альтернативных источников энергии, можно получать дешёвую и экологически чистую электроэнергию.

Новизна работы: расширение знаний об альтернативных источниках энергии в России и их использование в Кемеровской области.

Практическая значимость: материал работы можно использовать на уроке географии.

1.Альтернативная энергетика и альтернативные источники энергии.

Альтернативная энергетика – перспективные способы получения, передачи и использования энергии. Они распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования инизком риске причинения вреда окружающей среде.

Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии — встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую энергию для существования. 

Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом. Он заменяет традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, способствующий росту парникового эффекта и глобальному потеплению. Причина поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений.

Альтернативные источники энергии – это природные явления, которые путем преобразования в специальных установках превращаются в тепловую или электрическую энергию. К ним относят:

·        солнечное электромагнитное излучение;

·        кинетическую энергию движения воздушных масс (ветер);

·        кинетическую энергию водного потока (реки);

·        энергию морских приливов и отливов;

·        тепловую энергию горячих источников.

К альтернативной энергетике относят также получение тепла в процессе сжигания возобновляемого топлива — биогаза, биоэтанола, топливных пелет и др.

Основное преимущество альтернативных источников энергии является неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет экологический баланс планеты. Такие источники энергии играют значительную роль в решении трех глобальных проблем, стоящих перед человечеством: энергетики, экологии, продовольствия.

Гидроэнергия.

Гидроэнергетические ресурсы Земли используют энергию воды. Приливная электростанция (ПЭС) – особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, то есть кинетическую энергию вращения Земли.

Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты. 

Движущийся водяной поток как альтернативный источник энергии используется в нескольких видах генераторов. Одни из них устанавливаются на реках и работают за счет естественного течения (мини — ГЭС), другие “настроены” на работу с океаническими или морскими приливами, третьи — снимают “пенку на гребне волны”, т.е. работают на энергии морских волн. Последний тип пока находится в процессе испытаний, а первые два давно прошли этап тестирования и работают.

Плюсом гидроэнергетики является экологическая чистота, недостатком — высокая стоимость оборудования и ограниченность возможных мест установки.

Ветряная энергия.

Ветроэнергетика – один из самых перспективных способов получения энергии. Этот источник не только экологически чистый (ветровые генераторы в процессе эксплуатации не потребляют ископаемого топлива), но и возобновляемый. Затраты на получение энергии от ветра сводятся главным образом к установке необходимого оборудования. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.

Помимо этого, запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Поэтому правительства разных стран считают развитие ветроэнергетики одной из стратегических государственных задач.

История ветроэнергетики начинается с незапамятных времён. Энергия ветра вот уже более 6000 лет надежно и верно служит людям. Первые простейшие ветродвигатели применяли в глубокой древности в Египте и Китае. В Египте (около Александрии) сохранились остатки каменных ветряных мельниц барабанного типа, построенных ещё во II-I вв. до н. э. В 7 в. н. э. персы строили ветряные мельницы уже более совершенной конструкции - крыльчатые. Ветряные мельницы, производящие электричество, были изобретены в 19-м веке в Дании.

Там в 1890-м году была построена первая ветроэлектростанция, а к 1908-му году насчитывалось уже 72 станции мощностью от 5 до 25 кВт. Крупнейшие из них имели высоту башни 24 м и четырехлопастные роторы диаметром 23 м. В России ветряные установки использовались в основном для помола зерна. В начале ХХ века в России насчитывалось около 250 тысяч ветряных мельниц, которые перерабатывали почти половину урожая зерновых.

В настоящий момент ветроэнергетика является быстро развивающейся и перспективной отраслью. В 20017 г. общая мощность ВЭС в мире составила 94 млн. кВт с выработкой около 200 млрд.

Ветроэнергетика ХХI века Россия имеет самый большой в мире ветропотенциал, ресурсы ее ветровой энергии определены в 10,7 ГВт. На сегодня в России насчитывается около 13 МВт установленной мощности (0,1% всей вырабатываемой в стране энергии).В Приморском крае РФ заработали первые в России волновые генераторы - источники электрического тока, которые используют энергию морских течений, приливов и волн.

Энергия ветра а России В 2013—2015 годах в рамках РАО ЕЭС проведены эксперименты по созданию комплексов на базе ветрогенераторов и двигателей внутреннего сгорания, по программе в посёлке Тикси установлен один агрегат. Все проекты начатые в РАО, связанные с ветроэнергетикой переданы компании РусГидро. В конце 2018 года РусГидро начала поиск перспективных площадок для строительства ветряных электростанций В последние годы увеличение мощностей происходит в основном за счет маломощных индивидуальных энергосистем, объём реализации которых составляет 250 ветроэнергетических установок (мощностью от 1 кВт до 5 кВт).

В Башкортостане установлены четыре ветряных электростанции мощностью по 550 кВт. В Калининградской области, смонтировано 19 установок. Мощность парка ветряных электростанций составляет ~5 МВт. На Командорских островах возведены две ветротурбины по 250 кВт. В Мурманске вошла в строй ветроустановка мощностью 200 кВт. Но совокупная мощность ветроэлектростанций России не превысила в 2014 году 12 МВт.

Достоинства:

1. Экологически-чистый вид энергии.

2. Эргономика (ветровые электростанции занимают мало места и легко вписываются в любой ландшафт, а также отлично сочетаются с другими видами хозяйственного использования территорий).

3. Возобновляемая энергия (энергия ветра, в отличие от ископаемого топлива, неистощима).

4. Ветровая энергетика - лучшее решение для труднодоступных мест (для удалённых мест установка ветровых электрогенераторов может быть лучшим и наиболее дешёвым решением).

Недостатки:

1. Нестабильность (нет гарантии получения необходимого количества электроэнергии; на некоторых участках суши силы ветра может оказаться недостаточно для выработки необходимого количества электроэнергии).

2. Относительно невысокий выход электроэнергии (ветровые генераторы значительно уступают в выработке электроэнергии дизельным генераторам, что приводит к необходимости установки сразу нескольких турбин; кроме того, ветровые турбины неэффективны при пиковых нагрузках).

3. Высокая стоимость (стоимость установки, производящей 1 мега-ватт электроэнергии, составляет 1 миллион долларов).

4. Опасность для дикой природы (вращающиеся лопасти турбины представляют опасность для некоторых видов живых организмов; согласно статистике, лопасти каждой установленной турбины являются причиной гибели не менее 4 особей птиц в год).

5. Шумовое загрязнение может причинять беспокойство диким животным и людям, проживающим поблизости.

Солнечная энергия.

Солнечная энергетика (гелиоэнергетика) – направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде.

Солнечная энергетика использует возобновленный источник энергии и является «экологически чистой», то есть не производящей вредных отходов во время активной фазы использования. Солнце является основным источником всех видов энергии, которые человек имеет в своем распоряжении. Этот резервуар неисчерпаем.

История развития солнечной энергетики. Для большинства людей индустрия производства солнечной энергии по-прежнему выглядит, как некий прорыв, совершенный в последние полтора десятилетия. Однако сама идея и начало развития солнечной энергетики уходит вглубь истории почти на двести лет.

Солнечная энергия представляет собой, возможно, один из наиболее перспективных источников энергии. Подумать только, что всего за восемнадцать солнечных дней Солнце поставляет, нам энергию, равную количеству энергии, которая хранится в недрах земли. Одним из наиболее распространенных устройств, которых преобразует солнечную энергию считается солнечная батарея.

Солнечные батареи массово применяются во многих отраслях за счет своей многофункциональности и простоты.

В современной архитектуре все чаще планируют строить дома с встроенными аккумуляторными источниками солнечной энергии. Солнечные батареи устанавливают на крышах зданий или на специальных опорах. Эти здания используют тихий, надежный и безопасный источник энергии — Солнце. Многие мировые производители электроники и бытовых приборов уже начинают внедрять солнечные панели в свою продукцию.

К примеру, каждый в своей жизни сталкивался с обычным калькулятором, работающим от солнечной энергии. Помимо этого, в современном мире существует масса полезных приборов, которые оснащены небольшой солнечной панелью. Это различные зарядные устройства для мобильных телефонов и аккумуляторов, фонарики, мобильные телефоны и так далее. Потенциал огромен и не имеет границ.

Весьма распространено применение солнечных батарей в качестве уличного освещения. Светильники, работающие на солнечных батареях, довольно часто применяются в качестве украшения к ландшафтному дизайну.

В космонавтике солнечные батареи играют существенную роль. Эти устройства являются автономными источниками электричества, снабжающие электроэнергией все системы и установки жизнеобеспечения космических станций, а также обеспечивают бесперебойную и четкую работу всей аппаратуры. Одна из важнейших отраслей использования энергии Солнца – автомобилестроение.

1. Общедоступность и неисчерпаемость источника.

2. Теоретически, полная безопасность для окружающей среды.

1. Зависимость от погоды и времени суток.

2. Как следствие необходимость аккумуляции энергии.

3. Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов.

4. Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.

Особенности гелиоэнергетики в России. В Краснодарском крае планируется строительство 18 солнечных электростанций. Первым проектом, запланированным к реализации на территории Крымского района.

Крупнейшие солнечные электростанции России не считаются мощными. Но, тем не менее, есть среди них и по-настоящему крупная солнечная электростанция, расположенная в Белгородской области, Яковлевский район хутор Крапивенские Дворы, сданная в эксплуатацию в 2017 году и выработавшая за это время более 288 тысяч кВт – часов электроэнергии, включающей в свой состав 1320 модулей фотоэлектрических преобразователей.

В СССР (России) c 1968 года действует экспериментальная Кислогубская ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. На 2009 год её мощность составляла 1,7 МВт. На этапе проектирования находится Северная ПЭС в губе Долгая-Восточная на Кольском полуострове мощностью 12 МВт. В советское время также были разработаны проекты строительства ПЭС в Мезенской губе (мощность 11 000 МВт) на Белом море, Пенжинской губе и Тугурском заливе (мощностью 8000 МВт) на Охотском море, в настоящее время они находятся в стадии разработки.

Биотопливо.

Различные виды биотоплива использовались тысячелетиями и для многих остаются единственным источником тепла и средством приготовления пищи.

Под биотопливом понимают любой вид топлива, получаемый из растительного сырья, отходов животноводства, органических отходов промышленности и жизнедеятельности человека. Обыкновенные дрова тоже являются биотопливом, восстанавливаемым источником тепловой энергии. Правда, на восстановление его запасов потребуется несколько десятков лет.В промышленном производстве биотоплива как альтернативного вида энергиииспользуют как специально выращиваемые культуры, так и отходы сельскохозяйственного производства.

К числу известных на сегодня видов биотоплива относят:

• топливные пеллеты и брикеты;

• биоэтанол, биобензин и биодизель;

• биогаз.

Для производства твердых видов биотоплива используют отходы деревообрабатывающей промышленности, а также специально выращиваемое сырье — энергетическую древесину. Плюсом в данном случае является относительная дешевизна получаемого продукта, минусом — достаточно длительный срок восстановления/выращивания исходного сырья.

Производство жидких видов биотоплива основано на переработке сельскохозяйственных культур и животных жиров. В разных странах используют различные виды растительности: сахарный тростник, рапс, сою, кукурузу и т.д.Биогаз получается в результате сбраживания растительного сырья. Он ничем не отличается по составу от природного метана, и применяется для тепловых и энергетических установок.

Биогаз — один из самых перспективных видов альтернативного топлива. Его производство не только не требует выращивания или иной подготовки исходного материала, но и позволяет избавляться от отходов, тем самым снижая экологическую нагрузку на окружающую среду.

Таким образом, на данный момент более выгодные по цене альтернативные источники энергии можно расположить так:

• Биотопливо

• Гидроэнергия

• Геотермальная энергия

• Ветряная энергия

• Солнечная энергия

Самый выгодным на деле остаётся гидроэнергия, которой люди пользовались ещё до нашей эры и совершенно новый источник энергии это биотопливо.

Тремя самыми выгодными источниками энергии являются:

• геотермальные электростанции;

• биотопливо;

• гидроэлектростанции.

Самый невыгодный из альтернативных источников энергии – это ветряная энергия, т.к. он представляет опасность для птиц и для здоровья человека.

2. Использование альтернативных источников энергии

в Кемеровской области.

Кемеровская область расположена на юго-востоке Западно-Сибирской равнины и северныхотрогах Алтайских гор. На территории области находится большая часть кузнецкого угольного бассейна, по нему область часто сокращенно называют Кузбасс. Это один из самых крупных по запасам угля и объемов его добычи бассейнов России и главный, а по некоторым позициям единственный в стране, поставщик технологического сырья для российской промышленности.

Запасы каменного угля в Кузбассе значительно превышают мировые запасы нефти и природного газа (в пересчете на условное топливо).

Кемеровская область является регионом, полностью обеспечивающим себя топливно-энергетическими ресурсами. Основным топливом, идущим на выработку электрической и тепловой энергии, является уголь. Потребности области в топливе покрываются за счет собственной сырьевой базы, а электроэнергии - за счет собственной генерации, что обеспечивает высокийуровень энергетической безопасности.

Главной отраслью промышленностиявляется горнодобывающая. Кроме добычи угля, развиты также добыча железных, марганцевых и полиметаллических руд; черная и цветная металлургия, химическая промышленность, машиностроение и металлообработка, а также аграрное производство. На территории области расположено 8 тепловых электростанций и более 1500 ведомственных и коммунальных котельных различной мощности. В подавляющем большинстве эти источники работают на угле, некоторая часть использует природный газ, единицы работают на мазуте или солярке. Все эти отрасли промышленности создают значительную нагрузку на окружающую среду. Экологическая обстановка в области, особенно в крупных городах неблагоприятна, В этом состоит существенное отличие Кемеровской области от соседних – Новосибирской, Томской и др.: высокая плотность населения и большое количество предприятий с вредными выбросами.

Специфика области состоит в том, что здесь значительно отличаются по природнымусловиям районы в разных ее частях. На ее территории представлены горно-таежный, лесостепной и степной ландшафты. Наличие труднодоступных районов, где отсутствует централизованное энергоснабжение, а также сложная экологическая обстановка в регионе обуславливают предпосылки внедрения возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Энергоресурсы таких возобновляемых источников, как солнце, ветер в Кузбассеограничены по сравнению с другими регионами РФ. В то же время имеются значительные запасы биомассы и неплохой потенциал малой гидроэнергетики – свыше 100 рек.

Наиболее велики в Кемеровской области биоэнергетические ресурсы - леса занимают около2/3 всей площади. Здесь могут широко использоваться отходы деревопереработки, они составляют в среднем около 25% от переработанной древесины. При этом целесообразно использовать их в виде пеллет, производство которых налажено на ряде предприятий в Кемерово, в Новокузнецке и в Таштагольском районе. Там уже пять котельных перевели на новый вид топлива, установив там пеллетно-угольные котлы с возможностью перенастройки с одного топлива на другое. Из преимуществ нельзя не упомянуть и автоматическую подачу топлива, что снижает затраты на обслуживание котельных. Но все-таки, главным фактором в пользу этой технологии альтернативной энергетики должна стать экология.

Другим значительным биоэнергетическим ресурсом в области являются отходысельскохозяйственного производства для получения биогаза и попутно биоудобрений.

Эффективность применения биогаза для местных условий можно оценить на примере животноводческого комплекса «Кузбасский колос». Ориентировочно в нем имеется около 12 тыс. тонн жидкого навоза КРС в год.При сжигании биогаза с учетом КПД котла, можно получить тепловую мощность 3600 кВт. На этой основе можно создать, например, систему автономного отопления коттеджной застройки общей площадью отапливаемых помещений 3300 м2, что особенно актуально при развитии малоэтажного строительства в сельской местности.

Анализ и экспериментыубедительно показали возможность ицелесообразность использования солнечных батарей, производящих электроэнергию для маломощных индивидуальных потребителей, что наиболее подходит для реализации распределенной энергетики. Здесь весьма наглядным примером является установка прошедшей осенью в шорском поселке Эльбеза 84 солнечных батарей проектной мощностью 70 кВт. В домах жителей этого труднодоступного поселка, куда добраться можно только вертолетом, теперь будет свет и электричество. Монтаж солнечных генераторов энергии уже завершен, подача энергии ведется в тестовом режиме. Раньше этот небольшой поселок в Горной Шории (16 частных подворий коренных шорцев) питался от дизельного электрогенератора: свет подавался строго по времени, всего несколько часов в сутки. Плюс дополнительные бюджетные затраты на обслуживание, дизельное топливо, его доставку в труднодоступный район. Обслуживания солнечным батареям почти не требуется, их нужно только очищать от снега. Срок службы 12 лет.

В других районах солнечную энергию с помощью солнечныхколлекторов экономически целесообразно использовать для горячего водоснабжения сезонныхпотребителей типа спортивно-оздоровительных сооружений (бассейны), баз отдыха, дачныхпоселков и т.д. Также вполне конкурентоспособны по сравнению с традиционными установками гелиосушилки для сена, лесоматериалов, сельхозпродуктов.

Энергия ветра также сильно зависит от района области, ее территория далеко не целикомпригодна для развития ветроэнергетики. Наиболее благоприятные районы – это северная и выборочно центральная части области, а также Горная Шория на юге, в Таштагольском районе. При скоростях ветра, наиболее часто повторяющихся в этих районах вполне возможно использование ВЭУ малой и средней мощности.

Наконец, необходимо отметить также потенциал гидроэнергетики. Как отмечалось вКузбассе свыше 100 средних и малых рек, не считая главной водной артерии Кузбасса, реки Томь.Имеется и ограниченный опыт использования этого потенциала, ранее равнинные малые ГЭС уже эксплуатировались в регионе. Особенно перспективно и экономически оправдано применение установок микрогидроэнергетики (мощностью до 100 кВт) в горных районах Кемеровской области.

Фактором, препятствующим освоению гидроэнергетического потенциала является слабаяизученность гидрологических характеристик малых и средних рек области на значительной их протяженности, отсутствие данных непосредственных измерений стоков воды и скоростей течений.

Таким образом, в Кузбассе имеются предпосылки внедрения ВИЭ: есть достаточные запасывозобновляемых энергоресурсов, есть объективная необходимость снижения вредных выбросов при сжигании традиционных видов топлива, есть труднодоступные районы, где ВИЭ предпочтительны.

Заключение.

Таким образом, альтернативные источники энергии - это возможность спасти ограниченные и драгоценные запасы недр Земли.

В ходе работы мы убедились в том, что заменить полностью традиционные источники энергии не является возможным, но при этом можно использовать разные виды выработки энергии. Альтернативные источники энергии можно использовать только с учётом природных условий. Например, в местности, где частые ветра, можно устанавливать ветровые генераторы, где много Солнца - солнечные батареи и т.д. Но природа изменчива, и поэтому стабильность таких источников энергии, к сожалению, невелика.

Несмотря на множество достоинств каждого источника энергии, есть и существенные недостатки, которые нельзя упускать из виду. В основном, это высокая стоимость строительства электростанций. Но этим объясняется сложность данного предприятия.

Популярной идеей является использование альтернативных источников энергии на дачах, в частных домах для личных нужд. Поэтому уже есть возможность установки, например, маленьких домашних ветровых генераторов. Это позволяет не только экономить на коммунальных платежах, но и сохранять экологию.

Мой проект был нацелен на рассмотрение проблемы невозобновляемых ресурсов и заменой их на альтернативные воистину неиссякаемые источники энергии, такие как ветряки, приливной механизм, солнечные батареи, геотермальные источники и совершенно новое биотопливо.

Надеюсь, мой проект заострит внимание на переход от традиционных, в какой-то мере причиняющих своими отходами вред окружающей среде источников к экологически чистым альтернативным.

Список используемых источников и литературы:

1. Вайнзихер, Б.Ф. Электроэнергетика России 2030: Целевое видение. - М., Альпина бизнес букс, 2008.

2. Володин В.В. Энергия, век двадцать первый. – М.: Детская литература, 2001.

3. Перспективы возобновляемой энергетики Кемеровской области. Кемерово, 2008. 234 с.

4. Энергоэффективность региона. Место под солнцем. «Домовой эксперт». №10 (122).С.18-25.

5. Сливной В.Н., Маврушин В.М. Перспективы применения биогаза в Кузбассе. Природные иинтеллектуальные ресурсы Сибири.Сибресурс2010. Материалы XIII Международной научно-практической конференции.- Кемерово,2010. 286 с.