«Альтернативные источники энергии: перспективы развития на территории Карагандинской области.»

«Альтернативные источники энергии: перспективы развития на территории Карагандинской области    Работа ученика:Музалёва Вячеслава11 «А» класс СОШ № 63 Казахстан обладает крупными запасами энергетических ресурсов (нефть, газ, уголь, уран) и является сырьевой страной, живущей за счет продажи природных запасов энергоносителей (80% экспорта - сырье, а доля промышленного экспорта сокращается ежегодно). До 2010 года Казахстан являлся нетто-экспортёром электроэнергии, а после 2010 года является нетто-импортером, то есть потребляет больше электроэнергии, чем производит. Север Казахстана экспортирует электроэнергию, производимую на построенной еще в советское время Экибастузской ГРЭС-1, в Россию, а юг покупает её у Киргизии и Узбекистана. Сегодня урбанизация в Центральном Казахстане составляет 83%. Жители лучше обеспечены работой, бытовыми удобствами, более развита индустрия развлечений. Но у них есть свои проблемы: загрязнение воздуха, непрерывный шум … Все эти проблемы прямо или косвенно связаны с энергетическими ресурсами. Даже простое отключение электричества способно создать тяжёлую ситуацию. Каким будет город моего будущего? Над этим сегодня думают архитекторы, социологи и многие учёные. Но какой бы метод решения этой задачи не был выбран, приоритет в выборе типа электростанций, топлива для транспорта отдаётся альтернативным источникам энергии: солнечной, ветровой, водородной, энергии термоядерного синтеза. В последние годы интенсивная добыча нефти, газа, угля в Казахстане, а также само функциони­рование и развитие ТЭК республики оказывают чрезвычайно большое и дестабилизирующее воздей­ствие как на воспроизводство природных ресурсов, так и на окружающую среду. Чем это грозит? Глобальным потеплением климата - парниковый эффект Поэтому с точки зрения природопользования важен поиск альтернативных, природосберегаю­щих вариантов решения энергетических проблем. Большой природоохранный эффект может дать широкое использование «мягких» (альтернативных) источников энергии, являющихся, в отличие от топливно-энергетических, возобновимыми ресурсами и, как правило, не загрязняющих окружаю­щую среду. В настоящее время получили распространение следующие виды такой энергии: гидроэнергия, ветровая, солнечная, водородная, управляемый термоядерный синтез. В этой работе я перечислю и охарактеризую некоторые альтернативные источники энергии, используемые человечеством, и мы выберем наиболее перспективный из них для Карагандинской области. Гидроэнергетика Казахстана Основные реки: Иртыш, Или и Сырдарья. Экономически эффективные гидроресурсы сосредоточены в основном на востоке (горный Алтай) и на юге страны.Из выше указанного видно, что Карагандинская область обладает совсем незначительными водными ресурсами, а значит, область не может использовать этот источник энергии. Ветровая энергия По экспертным оценкам Министерства индустрии и новых технологий (МИНТ) Казахстана, ветроэнергетический потенциал оценивается в 920 млрд. кВт∙час электроэнергии в год. В рамках проекта «Казахстан - инициатива развития рынка ветроэнергетики» был изучен ветропотенциал на различных площадках в областях РК. По 8-ми из них были проведены предварительные инвестиционные исследования. На всех из них было подтверждено наличие среднегодовой скорости ветра (около 5-6 м/с) пригодной для успешной реализации проектов. В рамках проекта был разработан  Ветровой атлас Казахстана. В результате проведения исследований ветроэнергетического потенциала Казахстана подготовлены проектные предложения по строительству ветроэлектростанций в Алматинской, Акмолинской, Мангистауской, Атырауской, Жамбылской областях. Некоторые источники предполагают строительство и Карагандинской области. - Малая ветровая генерация (до 100 кВтч в сутки)Индивидуальные ветроустановки единичной мощности до 10-20 кВт, предназначенные для автономного электроснабжения мелких потребителей (домохозяйств, дач, мелких хозяйственных объектов). Средний диапазон скоростей ветра для выдачи мощности у таких ветрогенераторов находится в пределах 5-7 м/с. Срок службы устанавливаемых ветроустановок варьируется от 20 до 30 лет.   - Средняя ветровая генерация (до 3000 кВтч в сутки)Ветрогенераторы единичной мощности от 20 до 500 кВт. Предназначены для электроснабжения средних и небольших потребителей электроэнергии - отелей, небольших производств, военных баз, турбаз.- Большая ветровая генерацияВетрогенераторы единичной мощностью свыше 500 кВт, обычно группируются в ветропарки - крупные энергетические объекты мощностью до 100 МВт и со средней выработкой электроэнергии до 700 МВтч в сутки.   Принцип работы Ветроустановки могут работать как совместно с сетью, так и в автономном режиме. Они предназначены для электрооснабжения индивидуальных домовладений и объектов, удаленных от централизованного энергоснабжения («сотовые» станции, фермы, метеостанции, охотхозяйства и т.д.). Небольшие ветряки могут эффективно работать при более низких скоростях ветра, поэтому имеют более широкую географию установки. Вертикальные ветрогенераторы  Горизонтальные ветрогенераторы Для стартового вращения достаточно самого тихого ветра скоростью 1-1,5 м/с. Выход на номинальную мощность происходит при скорости ветра от 6 м/с (в зависимости от номинала генератора и размеров крыла)  Необходимая  скорость ветра для старта начинается от 2-3 м/с, поэтому горизонтальные ВЭУ подходят для использования в регионах с сильными ветрами. Выход на номинальную мощность происходит при скорости ветра 8-10 м/с Коэффициент полезного действия составляет 20-30%.Всегда находятся «по ветру» и не нуждаются в разворачивании при изменении его направления. КПД 25-35%. Однако небольшое преимущество перед вертикальными компенсируется необходимостью разворота при изменении направления ветра - в момент разворота производительность затухает. Срок службы при правильном уходе и обслуживании составляет 15-25 лет бесперебойной работы. Основная нагрузка приходится на опорные узлы и лопасти, которые нуждаются в замене по мере износа. Срок службы при правильном уходе и обслуживании составляет 15-25 лет бесперебойной работы. Основная нагрузка приходится на опорно-подшипниковый узел и поворотный механизм. Вертикальные ветрогенераторы рекомендуется использовать в регионах с высокой турбулентностью и постоянно меняющейся скоростью ветра. Горизонтальные ветрогенераторы устанавливаются во всех остальных случаях, т.е. имеют более широкий спектр применения. Энергия солнечного излучения распределена по большой площади (иными словами, имеет низкую плотность), любая установка для прямого использования солнечной энергии должна иметь собирающее устройство (коллектор) с достаточной поверхностью. Несмотря на северную широту географического расположения Казахстана, ресурсы солнечной энергии в стране являются стабильными и приемлемыми, благодаря благоприятным климатическим условиям.Площадь Казахстана, доступная для установки фотоэлектрических преобразователей или гелионагревателей составляет не менее 50 % от общей площади (2 724 902 км2), потенциал энергии солнца может составлять 1700 ТВт*час за год.Солнечные нагреватели воды (СНВ) разработанные в Казахском НИИ энергетики и выполненные на основе полимерных материалов, более чем на порядок дешевле традиционных. Расчеты специалистов КазНИИЭнергетики показывают, что использование таких СНВ может быть экономически выгодно даже в условиях города, где имеется большое количество разнообразных источников энергии. При годовой потребности Казахстана 2,0 млн. м2 СНВ, КазНИИЭнергетики способен выпускать их до 150 тыс. м2.»  Преимущества СФЭУ: экологичностьпростота в обслуживанииавтономность работыбесшумность работы (достигается отсутствием движущихся частей)значительный срок службы Солнечные батареи сохраняют работоспособность при: диапазоне температур от –50 до +75 °Сатмосферном давлении 84-106,7 кПа;относительной влажности до 100%;интенсивности дождя до 5мм/мин;снеговой, ветровой нагрузке до 2000 Па. Солнечный коллектор Солнечный коллектор – установка, использующая энергию солнечной радиации для нужд отопления и горячего водоснабжения. Различают несколько типов солнечных коллекторов: плоские, с концентраторами, промышленные, вакуумные и комбинированные. Для использования солнечного коллектора в условиях отрицательных температур перспективным является вакуумный коллектор, имеющий высокий КПД. Применение такой системы поможет сократить затраты на отопление на 30%, на горячее водоснабжение – на 70%. В климатических условиях Казахстана солнечные водонагревательные установки могут эффективно использоваться в течение 6-7 месяцев в году (с марта по сентябрь) -  в частных домах, мини-отелях, на базах отдыха, а также как резервный источник горячей воды в больницах, детских садах, на автомойках, АЗС и т.д. В летнее время солнечная установка из 2-3 м2 солнечных коллекторов будет обеспечивать ежедневный  нагрев 100 л воды до температуры не менее 45 0С с вероятностью 70-80%.  Водород - топливо будущего. Он имеет массу преимуществ по сравнению с другими видами топлива и имеет огромные перспективы его заменить. Он может быть использован абсолютно во всех отраслях современного производства и транспорта, даже газ, на котором готовиться пища, можно запросто, без каких либо переделок, заменить на водород. Топливный элемент – пожалуй, самый эффективный способ получения энергии из водорода. Он работает по принципу батарейки: в топливном элементе имеется два электрода, между ними движется водород, происходит химическая реакция, на электродах появляется электрический ток, а вещество превращается в воду.  Интересно отметить, что Карагандинская область обладает большими запасами шахтного газа метана. И в будущем, при массовом промышленном производстве сжиженного газа, может стать перспективным регионом для внедрения и эксплуатации магистральных автономных локомотивов на этом виде топлива. Сейчас средний объем извлекаемого дегазацией метана в год по 8 шахтам угольного департамента АО «АрселорМиттал Темиртау» составляет 103,2 миллиона кубометров. Это соответствует 74 миллионам килограммов газа. Это прекрасная возможность производства водорода. Toyota HighlanderПартия из 20 машин передана в лизинг нескольким государственным, научным учреждением, а также энергетическим компаниям В 2003 г. 30 автобусов Mercedes-Benz Citaro поставлены в 10 европейских городов (Амстердам, Барселона, Гамбург, Лондон, Люксембург, Мадрид, Порто, Рейкьявик, Стокгольм и Штутгарт), проводятся драйв-тесты Подводная лодка U 31 с ТЭ, Howaldtswerke-Deutsche Werft AGПроведены морские испытания июль 2003-март 2004 BMW НА ВОДОРОДЕ Айтимбет Л.И. Еще один из наиболее перспективных инновационных источников энергии является управляемый термоядерный синтез (УТС). Энергия синтеза выделяется при слиянии ядер тяжелых изотопов водорода. Топливом для термоядерного реактора служат вода и литий, запасы которых практически не ограничены. В земных условиях реализация УТС представляет сложную научно-технологическую задачу, связанную с получением температуры вещества более 100 миллионов градусов и термоизоляцией области синтеза от стенок реактора. Интерес к термоядерной энергетике проявляет и Казахстан. Среди основных проектов в рамках индустриально-инновационного развития Казахстана до 2015 года есть прорывные проекты. Выводы: Население Карагандинской области увеличивается ежегодно, государство выполняя Стратегию -2050 уверенно повышает благосостояние каждого жителя, а значит увеличивает использование энергетических ресурсов ещё с большей скоростью, чем сейчас. По оптимистическим прогнозам все виды ресурсов истощатся в ближайшие 200лет. Наряду с этим наша область – это регион насыщен промышленными предприятиями- что породило проблемы увеличения выбросов парниковых газов, также становится ещё острее проблема загрязнения воды, загрязнена почва….Использование АИ на территории г. Караганда и Карагандинской области намой взгляд один из вариантов спасения и процветания моего города в будущем “Мы научились плавать в воде, как рыбы, летать в небе, как птицы, осталось только научиться жить на Земле, как люди.”Бернард Шоу Спасибо за внимание.