Основные и альтернативные источники энергии: Альтернативные источники энергии: какие виды как использовать: Статьи экономики ➕1, 03.08.2021

Альтернативные источники энергии: какие виды как использовать: Статьи экономики ➕1, 03.08.2021

К альтернативным источникам энергии относят нетрадиционные источники энергии — солнечную, ветровую, геотермальную энергетику и так далее.

Возобновляемые источники энергии не загрязняют окружающую среду, помогают снизить уровень выбросов парниковых газов в атмосферу, уменьшить последствия изменения климата. Они практически неисчерпаемы, в то время как ископаемое топливо рано или поздно закончится.

К возобновляемым источникам не относится атомная энергетика и природный газ, поскольку запасы этих ресурсов ограничены.

Существуют различные виды энергии и способы ее добычи.

Исходя из нашей трактовки, можно выделить следующие виды альтернативных источников: солнечная энергия, ветроэнергетика, гидроэнергия, волновая энергетика, энергия приливов и отливов, гидротермальная энергия, энергия жидкостной диффузии, геотермальная энергия и биотопливо.

Способы добычи и использования энергии отличаются в зависимости от вида альтернативных источников. Объединяет их то, что на сегодняшний день все они используются гораздо реже, чем ископаемое топливо, но при этом обладают большим потенциалом для развития.

В настоящее время производство альтернативной энергии, несмотря на ее высокую экологичность и перспективность, ограничено. Развитие технологий на ее основе имеет ряд издержек, с которыми приходится считаться.

Когда вы устанавливаете солнечные панели на дом, вы генерируете свое собственное электричество, становитесь менее зависимыми от электрической сети и уменьшаете ежемесячный счет за электричество.

Недавние исследования показали, что стоимость недвижимости увеличивается после установки солнечных батарей. Сами солнечные панели при этом дешевеют.

Солнце светит повсюду на Земле, а это значит, что солнечная энергия является хорошим вариантом для каждой страны, хотя и существуют различия по регионам и в том, сколько они получают солнечного света. В России, например, самыми солнечными городами являются Улан-Удэ и Хабаровск.

Солнечные панели подходят не для всех типов крыш. Некоторые установленные в старых домах кровельные материалы, такие как шифер или кедровая черепица, могут не подойти для установки солнечных панелей.

Солнечная энергия не работает ночью. «Солнечные» домохозяйства полагаются на коммунальные сети для получения электроэнергии ночью и в других ситуациях, когда солнечный свет ограничен.

Первоначальная стоимость установки и использования солнечной энергии очень высока, потому что человек должен заплатить за всю систему — батареи, провода, солнечные панели и так далее.

Ветряки, вырабатывающие большое количество электроэнергии при помощи ветра, практически столь же эффективны, как и солнечные батареи. Ветроэнергетика особенно привлекательна для рынка жилой недвижимости.

С 1980 года цены на нее снизились более чем на 80%. Благодаря технологическому прогрессу и возросшему спросу цены, как ожидается, будут снижаться в обозримом будущем.

Ветер — не самый надежный источник энергии, при его низкой силе турбины обычно работают примерно на 30% мощности. В безветренную погоду вы можете оказаться без электричества.

Энергия ветра может быть использована только в местах, где высокая скорость ветра. Поскольку сильные ветра в основном дуют в отдаленных незаселенных районах, необходимо строить линии электропередачи, чтобы обеспечить электроэнергией жилые дома в городе. А это требует дополнительных инвестиций.

Большинство гидроэлектростанций — хранилища большого количества воды в резервуарах — почти всегда имеют запас, из которого можно извлекать энергию. В этом смысле гидроэлектростанции являются более надежным и стабильным источником энергии, чем ветровая и солнечная энергия.

Накопительные гидроэлектростанции способны генерировать электроэнергию по требованию, что позволяет гидроэлектростанциям заменить такие традиционные диспетчерские генераторы, как угольные и газовые установки.

Накопительные гидроэнергетические установки прерывают естественное течение речной системы. Это приводит к нарушению путей миграции животных и к проблемам с качеством воды.

Гидроэлектростанции представляют собой крупные инфраструктурные проекты, включающие строительство плотины, водохранилища и энергогенерирующих турбин, что требует значительных денежных вложений.

Энергия волн предсказуема, и вы можете определить количество энергии, которое может быть произведено.

Волны имеют более высокую энергетическую мощность, чем, например, ветер, и это делает волновую энергетику более эффективной.

После установки соответствующих электростанций они имеют минимальные эксплуатационные расходы, что делает инвестиции в них более привлекательными.

Хотя это чистая энергия, ее использование создает опасность для морской флоры и фауны, меняет морское дно и среду обитания некоторых его жителей.

Волновая энергия приносит пользу только электростанциям, построенным в городах рядом с океаном.

Возникновение приливов очень предсказуемо, что облегчает строительство системы приливных электростанций с правильными размерами для эффективного производства электроэнергии.

Срок службы приливных электростанций составляет 75-100 лет. Они очень эффективны даже спустя много лет использования.

Приливные заграждения приводят к изменению уровня океана в прибрежных водах. Приливная установка также влияет на соленость воды в приливных бассейнах.

Приливные электростанции могут быть построены только на участках, отвечающих определенным критериям.

Хотя приливы и отливы предсказуемы, электростанции могут производить энергию только в течение 10 часов в сутки.

Строительство станций для выработки гидротермальной энергии требует малых затрат. Эксплуатационные расходы также относительно низкие.

Температура воды выше температуры нагретого воздуха, что делает гидротермальную энергию более эффективной.

Солнце нагревает только верхние слои морей и океанов, поэтому возможных мест для построения станций не так много.

Технологии для выработки гидротермальной энергетики развиты слабо.

Осмотическая электростанция — новый перспективный метод выработки электроэнергии — устанавливается в устье реки и позволяет извлекать энергию из энтропии жидкостей.

Технологии добычи электроэнергии с помощью жидкостной диффузии развиты крайне слабо. В мире построена только одна осмотическая электростанция в Норвегии.

Геотермальная энергия известна тем, что оказывает наименьшее воздействие на окружающую среду.

Технологии, связанные с производством геотермальной энергии, являются одними из самых инновационных.

Использование геотермальной энергии предполагает высокие первоначальные затраты. Для дома среднего размера установка геотермальных тепловых насосов стоит от $10 тыс. до $20 тыс.

В некоторых ситуациях геотермальные энергетические объекты расположены далеко от населенных пунктов, что требует обширной сети распределительных систем.

Одним из главных преимуществ биотоплива является его относительно низкая стоимость.

Исходные материалы для биотоплива не ограничены. В отличие от ископаемого топлива, ресурсы для биотоплива можно возобновлять.

Биотопливо производит гораздо меньше энергии, чем, например, ископаемое топливо.

Биотопливо нельзя назвать экологически чистым, поскольку оно производит выбросы CO₂.

Возобновляемые источники энергии помогают бороться с климатическими изменениями, которые становятся более разрушительными. Ветер, солнце, вода и другие источники энергии в будущем станут хорошей заменой ископаемому топливу. Чем раньше это случится, тем лучше для нас и нашей планеты.

Растущий сектор создает рабочие места уже сегодня, делает электрические сети более устойчивыми, расширяет доступ к энергии в развивающихся странах и помогает снизить счета за электроэнергию. Эти факторы способствовали росту популярности возобновляемых источников энергии в последние годы. Преимущества каждого вида альтернативного источника энергии определенно перевешивают минусы.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.

Александр Гаджиев

Константин Чернов

Виды альтернативных источников энергии — ФЕКО

На сегодняшний день альтернативные источники энергии имеют довольно широкий спрос. Виды альтернативной электроэнергетики:

• Ветроэнергетика
• Биотопливо
• Гелиоэнергетика
• Гидроэнергетика
• Грозовая энергетика
• Космическая энергетика

Ветровую энергию используют давно. Ветрогенераторы представляет собой систему лопастей, которые соединены с генератором через редуктор или напрямую. Максимальной энергии ветрогенераторы достигают на высоте более 15 метров. Современные разработки формы лопастей приспособили ветрогенераторы под все условия эксплуатации и движения воздуха: тихоходные, быстроходные и роторные.

Альтернативная энергетика представлена также биотопливом. В качестве источника энергии биотоплива служат органические отходы животного или растительного происхождения.

Наибольшей популярностью на сегодняшний день пользуются солнечные коллекторы, то есть гелиоэнергетика. Солнечная энергия один из самых перспективных источников неиссякаемой энергии. За год на поверхность земли попадает солнечного излучения в 30 000 раз больше, чем годовое потребление электроэнергии всем населением планеты. Производители совершенствуют и создают более новые и универсальные модели гелиосистем. Популярно использование комплектный пакет оборудования гелиосистем.

Ученые выяснили, что на квадратный метр приходится около 300 Вт в сутки энергии Солнца. Расчет имеет смысл в тех местах, где солнечные лучи имеют максимальные потоки.

Использование гелиосистем удачная альтернативная энергия, обладает рядом преимуществ. Приобретая солнечные коллектор, следует знать про недостатки такой системы:

• Достаточно высокая стоимость конструкций
• Непостоянство из-за зависимости от погодных условий и времени суток, в северных широтах сложно преобразовывать полученную солнечную энергию.
• Значительное повышение температур над станциями
• Невозможность использования такой энергии из-за не сезонности
• Коллекторы занимают большую площадь

Современные системы гелиоустановки производят двух типов: трубчатые и плоские. Плоские солнечные коллекторы – ящик, со спиралевидным зачерненным нагревательным элементом, медной трубкой. Спираль термоизолирована, а со стороны солнца накрыта стеклом. В качестве теплоносителя используется вода или незамерзающий теплоноситель.

Набор по изучению альтернативных источников энергии «Renewable Energy Education Set 2.0»

Набор Renewable Energy Education Set 2.0 является компактной версией комплекта Horizon Energy Box и предназначен для ознакомления с основными технологическими решениями в области альтернативной энергетики.

В данном наборе представлены различные варианты источников и потребителей электроэнергии.

Функционал набора позволяет как изучить основы водородной, ветряной и солнечной энергетики, так и выполнять собственные проекты по перечисленным темам.

Примеры лабораторных и практических работ:

• Определение зависимости энергоэффективности ветрогенератора от количества используемых лопастей
• Определение зависимости энергоэффективности ветрогенератора от угла, под которым расположены лопасти
• Использование ветрогенератора для снабжения различных потребителей электроэнергии
• Определение зависимости напряжения и мощности выдаваемой солнечной панелью от освещенности ее поверхности
• Определение зависимости напряжения и мощности выдаваемой солнечной панелью от спектральных характеристик падающего света
• Определение зависимости напряжения и мощности выдаваемой солнечной панелью от угла падения света
• Использование солнечной панели для снабжения различных потребителей электроэнергии
• Определение зависимости напряжения и мощности, выдаваемой водородным ТЭ
• Параллельное и последовательное соединение ТЭ, работающих на водороде

Спецификация:

• Габаритные размеры (ДхШхВ): 440х330х110 мм
• Масса: 1,3 кг
• Модуль вентилятора
• Ротор ветрогенератора, держатель для лопастей
• Лопасть А (3 шт.), лопасть В (3 шт.), лопасть С (3 шт.)
• Лопасть вентилятора
• Основание ветрогенератора
• Мачта ветрогенератора
• Электролизёр с протонно-обменной мембраной
• Малый водородный топливный элемент
• Резервуар для воды и накопления кислорода
• Солнечная панель
• Водородный топливный элемент обратимого действия
• Блок батарей AA с соединительными выводами
• Силиконовый водородопровод
• Провода
• Шприц

Альтернативные источники энергии – кто и для каких целей использует

Интерес к альтернативным источникам энергии растет – они возобновляемы и безопасны для экологии. Всего 30 лет назад солнечные панели и частные ветряки казались чем-то полуфантастическим, а сегодня они обеспечивают электроэнергией предприятия и целые города. Смотрим, где они чаще всего применяются и какие задачи решают.

Ветровые установки (ветроэнергетика)

Энергию ветра человек давно научился использовать в своих целях — достаточно вспомнить мельницы, которые впервые упоминаются еще до нашей эры. Ветроэнергетика наряду с солнечной энергетикой в 2020 году показала стремительный рост и по объемам генерируемых мощностей уверенно приближается к традиционным способам получения электроэнергии. Больше всего ветроустановок сейчас работают в Дании, Великобритании, США, Китае и Индии. Например, в Дании 48 % электричества получают именно из ветра, в Великобритании — 22 %.

Так выглядят современные ветряные установки

Использовать ветроустановки целесообразно там, где средняя скорость ветра стабильно держится на высокой отметке. Энергия ветра неисчерпаема и напрямую зависит от солнечной активности, потому доступна на всех континентах. Ограничивают распространение ветровых электростанций (несколько ветряков, объединенных в общую сеть) некоторые технические моменты и экономический фактор. Впрочем, последний уже не играет большой роли: страны, которые заинтересованы в развитии альтернативной энергетики, предоставляют налоговые льготы для производителей «зеленой» электроэнергии.

Кто и как использует ветровые установки

Треть ветровых установок в России базируется на Дальнем Востоке, еще 14 % — в Северном экономическом районе, для которого характерна высокая средняя скорость ветра. В 2019 году «Росатом» совместно с голландским партнером, компанией Lagerwey, занялись строительством ветропарков. В декабре 2020 года «Росатом» ввел в эксплуатацию самую крупную ветроэлектростанцию в России. С января 2021-го Кочубеевская ВЭС, что в Ставропольском крае, поставляет электроэнергию на оптовый рынок электроэнергии и мощности (ОРЭМ). Всего до 2024 года корпорация «Росатом» планирует ввести в эксплуатацию ветроэлектростанции общей мощностью около 1,2 ГВт. Также в строительстве ветровых электростанций в России активно участвуют такие компании, как «Роснано», Fortum (Финляндия), Dongfang Electric Wind Power Co. (Китай), Vestas (Дания).

На мировом рынке альтернативной энергетики за последнее время отличилась компания Apple, которая недавно заявила о своих планах инвестировать в строительство наземных ветряных турбин на территории Дании. Американская компания планирует обеспечивать электроэнергией более 20 тысяч домохозяйств, а также поддерживать работу собственного центра обработки данных в Виборге. Кстати, основные продукты — магазин контента, сервис голосовой помощи, музыкальный сервис — в Европе полностью обслуживают вычислительные мощности, которые питаются от возобновляемых источников энергии.

Энергия солнца (гелиоэнергетика)

Воспользоваться энергией солнца сегодня может каждый — достаточно купить, например, пауэрбанк, укомплектованный небольшими солнечными панелями. В глобальных масштабах этот вид альтернативной энергии производят солнечные электростанции. Они вместе с солнечными коллекторами преобразуют энергию светового потока в электрическую или тепловую, которая используется для нагрева воды. Минус солнечной электроэнергии в том, что ее запасы восполняются неравномерно в течение суток и разных сезонов. Из-за этого приходится использовать аккумуляторы, которые сильно повышают стоимость одного киловатта такой электроэнергии.

Типичная фотоэлектрическая ферма

Хотя солнечная энергия по умолчанию считается экологичной, производство аккумуляторов все-таки вредит окружающей среде, потому что они содержат токсичные компоненты, требующие специальной утилизации. Но это не останавливает строительство новых солнечно-тепловых электростанций. Одновременно растет количество солнечных модулей, из которых эти электростанции могут состоять. Рекорд — фотоэлектростанция в Абу-Даби (ОАЭ), рассчитанная на 1170 МВт и включающая более трех миллионов солнечных модулей!

Кто и как использует энергию солнца

Помимо того, что электроэнергия с солнечных радиостанций поступает в общую сеть, ее часто используют крупнейшие предприятия России. Группа компаний «Хевел» в 2019 году построила в Ставрополье солнечную электростанцию мощностью 30,7 кВт для электроснабжения железнодорожной станции Светлоград. А сам завод по производству модулей и ячеек «Хевел» полностью перешел на возобновляемые источники электроэнергии в 2020 году. В 2019-м холдинг «Росэлектроника» представил многофункциональную автономную станцию с солнечными панелями и мощным аккумулятором. Она должно решить проблему освещения улиц и организации беспроводных точек интернета.

Большая проблема альтернативных источников энергии в том, что они неспособны обеспечить стабильные поставки электроэнергии.

Интернет-гиганты используют солнечную энергию для жизнеобеспечения дата-центров. Например, солнечная электростанция мощностью 102,5 МВт в штате Джорджия (США) обеспечивает электроэнергией центр обработки данных Facebook. А крупнейшим покупателем солнечной электроэнергии стала компания Amazon — площадки с ее генерацией для лидера интернет-торговли расположены в Австралии, Франции, Италии, Германии, Южной Африке и США. Ранее больше всего электроэнергии из возобновляемых источников получала разве что компания Google.

Интересен и опыт eBay, которая соорудила на крыше своего дата-центра Topaz в Саут-Джордан (штат Юта, США) мощную солнечную ферму и получила за нее LEED Gold — сертификат, подтверждающий соблюдение всех экологических стандартов при строительстве ЦОД. Еще одна крупная солнечная ферма находится у компании IBM, она обеспечивает электроэнергией дата-центр в городе Бангалор (Индия).

Энергия горячих источников (геотермальная энергетика)

Этот способ добычи электроэнергии популярен в Исландии, Центральной Америке и на Филиппинах. Его плюс в том, что активность геотермальных источников не зависит ни от времени суток, ни от сезона. Электроэнергию в прямом смысле добывают из недр Земли — там, где магма выходит на ее поверхность. Так как подобных участков немного, доля геотермальной энергии на рынке альтернативной энергетики все еще не дотягивает даже до 1 %.

90 % мощностей в сфере альтернативной энергетики введены в эксплуатацию в течение последних десяти лет.

Кто и как использует энергию геотермальных источников

Геотермальная энергия обеспечивает теплом город Рейкьявик (Исландия). Впервые для этих целей ее начали использовать еще в 1943 году, когда пробурили 32 скважины, по которым поднимается горячая вода. На территории США горячие источники сосредоточены в Долине гейзеров — там расположены 19 геоТЭС суммарной мощностью более 1300 МВт. Чаще всего тепло из геотермальных источников используют для обогрева бассейнов, обеспечения работы насосного оборудования, обогрева теплиц и в промышленности.

Высокотехнологичные компании давно обратили внимание на геотермальную энергию. Компания Verne Global подключила свой кампус в Исландии к местным горячим источникам. Крупнейшей геотермальной станции России уже более 20 лет, все это время Мутоновская геоТЭС обеспечивает теплом и электроэнергией жителей Камчатского края.

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) | Министерство жилищно-коммунального хозяйства и энергетики Новосибирской области

Объявление

о предоставлении инвестиционных проектов возобновляемых источников энергии на рассмотрение

Предлагаем разработчикам проектов по использованию возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на основе биоресурсов (солнечная энергия, ветер, солома, древесные отходы и т.д.) представить свои проекты на рассмотрение техническому общественному совету при министерстве жилищно-коммунального хозяйства и энергетики Новосибирской области.

Использование альтернативных источников энергии особую актуальность имеет для сельской местности, где повышение энергетической эффективности предприятий сельского хозяйства может достигаться за счет отходов сельскохозяйственного производства ‑ соломы, лузги в растениеводстве и навоза в животноводстве. Также, перспективными для использования в энергетических целях можно рассматривать отходы предприятий лесозаготовительного и деревообрабатывающего комплекса (опилки, щепа, отходы санитарных рубок).

Использование альтернативных или возобновляемых источников энергии позволит за счет снижения стоимости топливной составляющей повысить энергетическую эффективность муниципальных котельных.

В рамках государственной программы Новосибирской области «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности Новосибирской области», утвержденной постановлением Правительства Новосибирской области от 16.03.2015 № 89-п, осуществляется мероприятие «Содействие предприятиям, осуществляющим инвестиционную деятельность совместно с муниципальными образованиями Новосибирской области, в реализации инвестиционных проектов по использованию возобновляемых источников энергии на основе биоресурсов (солома, древесные отходы и т.д.)».

Мероприятие направлено на поддержку и содействие в реализации инвестиционных проектов по созданию перерабатывающих производств топливных ресурсов с использованием возобновляемых источников энергии, для обеспечения энергией потребителей Новосибирской области, удаленных от централизованных энергоисточников. Для территории Новосибирской области использование возобновляемых источников энергии может быть целесообразным в качестве локального источника.

Реализацию проектов по использованию возобновляемой энергии предприятие-инвестор может осуществить, например, на муниципальных котельных, поставляющих тепловую энергию муниципальным учреждениям, через заключение энергосервисных контрактов.

Проекты предлагаем направлять в министерство жилищно-коммунального хозяйства и энергетики Новосибирской области (отдел энергетики), на электронный адрес: [email protected], телефон для справок 8(383)238-76-41, Ерина Елена Николаевна.

Альтернативные и возобновляемые источники энергии и системы энергообеспечения в сельском хозяйстве

ХАРАКТЕРИСТИКА НАПРАВЛЕНИЯ

Целью научного направления является развитие энергетической базы и систем энергообеспечения сельского хозяйства, обеспечение надежного и устойчивого энергообеспечения сельских потребителей при снижении энергоемкости производства, создание комфортных социально-бытовых условий жизни на селе.

Для достижения поставленной цели сотрудниками подразделений решаются следующие задачи:

— обеспечение экономичного, надежного, устойчивого и безопасного энергоснабжения сельских объектов при снижении аварийных отключений и перерывов в энергоснабжении села в 2-3 раза, повышение уровня безопасной эксплуатации энергетического оборудования (до 50%) и качества электроэнергии;

— разработка перспективных направлений, стратегии развития и создания электрических сетей нового поколения, удовлетворяющих современным условиям распределения электроэнергии сельским потребителям, включая инженерные системы в быту, ЛПХ и фермерских хозяйствах, обеспечивающих экономико-экологические требования;

—  разработка новых способов передачи электроэнергии (включая резонансные) сельским потребителям, снижающих затраты на передачу и потери энергии;

— снижение зависимости от централизованного энергоснабжения ряда сельских потребителей посредством самообеспечения энергией на базе собственных и нетрадиционных энергоресурсов с выработкой энергии на местах в соответствии с ресурсами регионов;

— разработка и реализация децентрализованных систем электро- и теплообеспечения  и средств малой энергетики с широким использованием электроэнергии, местных и возобновляемых энергоресурсов, отходов сельхозпроизводства;

— разработка и внедрение энергосберегающей интеллектуальной системы теплообеспечения и создания микроклимата в сельхозпомещениях с применением утилизации низкопотенциальной теплоты, геотермальной энергии, термоэлектричества, направленной  на  создание  оптимальных  условий  среды  обитания  животных  и  птицы, позволяющих в максимальной степени реализовать их генетический потенциал и обеспечить максимальную продуктивность при значительном снижении энергоемкости производства.

— разработка и освоение технологий получения биотоплива посредством переработки биомассы, растительных и древесных отходов, отходов животноводства в жидкое, газообразное и твердое топливо, а также получение качественных органических удобрений.

— освоение технологий и средств повышения эффективности и широкого использования возобновляемых источников энергии(ВИЭ) в сельской энергетике, снижающих их стоимость и повышающих КПД.

 

Перечень выполняемых работ

Разработка энергетической стратегии развития систем и средств энергообеспечения сельских объектов на период до 2030 года.

Разработка интеллектуальных систем и технических средств энерго- и теплообеспечения, электробезопасности и эксплуатационного контроля технического состояния электрооборудования и построения распределительных систем электроснабжения сельских потребителей.

Разработка «умных сетей», включающих в себя комплексы из централизованных сетей и распределенных автономных источников электроснабжения на базе альтернативных источников электроснабжения.

Разработка энергосберегающего вентиляционно-отопительного оборудования с утилизацией теплоты, озонированием и глубокой рециркуляции внутреннего воздуха для обеспечения требуемого микроклимата и экологии в производственных сельскохозяйственных помещениях, включая оборудование для содержания и электрообогрева молодняка животных, устройств дистанционного контроля за их состоянием.

Разработка аккумуляционных электротепловых установок для горячего водо- и парообеспечения и нагрева воздуха, адаптированных для работы по многотарифному учету электроэнергии.

Разработка резонансных методов и систем передачи электрической энергии.

Исследование научно-технических принципов и разработка конструкционных основ преобразования солнечной энергии в теплофотоэлектрических и термодинамических системах в энергию потребительских форматов (электрическую и тепловую).

Новые технологии и конструкции  кровельных солнечных (черепиц) для крыш жилых и производственных зданий с возможностью их полного или частичного энергообеспечения.

Исследование и разработка автоматизированной многомодульной теплофотоэлектрической энергосистемы.

Технологии и установки анаэробного сбраживания в биореакторах с предварительной обработкой органических отходов и системы управления процессом их анаэробной биоконверсии.

Разработка интеллектуальной ветроэнергетической установки для работы в условиях регионов с низким ветровым потенциалом

Разработка интеллектуальной автономной установки экстракции пресной воды из атмосферного воздуха для южных районов (в частности Крыма).

Построение интеллектуальной микросети автономного энергообеспечения сельских объектов с разработкой когенерационной микрогазотурбинной установки малой мощности и системы ее дистанционного управления.

В результате проведенных научных исследований только за последние годы разработаны исходные и технические требования, технические задания на 25 электроустановок для различных процессов сельскохозяйственного производства. По 18 разработкам изготовлены действующие образцы; 8 установок успешно прошли государственные приемочные испытания и рекомендованы к производству; ряд оборудования доведен до серийного производства; большинство электроустановок включено в «Проект системы машин и технологий для комплексной механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства на период до 2020 года».

Разработанное по данному направлению электрооборудование неоднократно экспонировалось на различных выставках. Награждено медалями и дипломами.

Структура направления 

Отдел электрификации и энергообеспечения АПК

1. Лаборатория электро- и энергообеспечения и электробезопасности

2. Лаборатория электротеплообеспечения и энергосбережения

 

Отдел возобновляемых источников энергии

3. Лаборатория солнечной энергетики

4. Лаборатория энергетического оборудования на возобновляемых источниках энергии

5. Лаборатория технологических систем применения возобновляемых и альтернативных источников энергии

6. Лаборатория биоэнергетических технологий

 

Ключевые публикации

1. Д.С. Стребков. Физические основы солнечной энергетики /Под ред. д.т.н. Безруких П.П. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: ФГБНУ ВИЭСХ, 2017.– 192 с.

2. Yuferev, L.; Sokolov, A. Energy-Efficient Lighting System for Greenhouse Plants // In: Handbook of Research on Renewable Energy and Electric Resources for Sustainable Rural Development / Ed. by Kharchenko V., Vasant P. IGI Global, 2018 pp. 204-229. DOI: 10.4018/978-1-5225-3867-7.ch009 SCOPUS

3. Leonid Yuferev (Federal Scientific Agroengineering Center VIM, Russia). The Resonant Power Transmission System. Source Title: Handbook of Research on Renewable Energy and Electric Resources for Sustainable Rural Development. Copyright: 2018 Pages 534-560. DOI: 10.4018/978-1-5225-3867-7.ch022

4. Yu.D. Arbuzov, V.M. Evdokimov, V.A. Majorov, L.D. Saginov, O. Shepovalova. Optimization of design parameters and the light intensity of the semiconductor solar cells internal losses in systems with concentrated radiation. 44 National Solar Conference, April 1, 2015. Energy Procedja 74(2015) 1543-1550. Web of Science

5. Alexei V. Kuzmichyov, Vladimir V. Malyshev, Dmitry A. Tikhomirov. Efficiency of the combined pasteurization of milk using UV and IR irradiation. Журнал Light & Engineering. Volume 19, Number 1, 2011, pp. 74–78.

6. Кузьмичёв А.В., Лямцов А.К., Тихомиров Д.А. Теплоэнергетические показатели ИК облучателей для молодняка животных // Светотехника. 2015. № 3. С. 57-58.

7. Тихомиров Д.А. Энергоэффективные электрические средства и системы теплообеспечения технологических процессов в животноводстве // Вестник ВНИИМЖ.-Вып.4(24). — 2016 г. — с.15-23.

8. Тихомиров Д.А., Тихомиров А.В. Совершенствование и модернизация систем и средств энергообеспечения — важнейшее направление решения задач повышения энергоэффективности сельхозпроизводства // Техника и оборудование для села. 2017. № 11. С. 32-36.

9. Strebkov, D. S. Concentrator Photovoltaic Modules Integrated in Tile [Text] / D. S. Strebkov, O. V. Shepovalova // AIP Conf. Proc. – 2017. – Vol. 1814, 020076. – Technologies and Materials for Renewable Energy, Environment and Sustainability: TMREES16 fall Meeting Conference. Paris, France, 16-18 November 2016. DOI: 10.1063/1.4976295

10. Dr. Olga Shepovalova, dr. Anatoly V. Tikhomirov, dr. Catherine K. Markelova, Viktoria Yu. Ukhanova. Estimation of Solar power systems implementation potential for rural settlements of Russia / 29^th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition Rae Convention   Exhibition Center Amsterdam The Netherlands, 22-26 September. 2014

11.Strebkov D.S., Nekrasov A.I., Nekrasov A.A. Maintenance of Power Equipment System Based on the Methods of Diagnosis and Control of Technical Condition // Handbook of Research on Renewable Ener-gy and Electric Resourcesfor Sustainable Rural Development / ed. by V. Kharchenko, P. Vasant. — USA, PA, Hershey: IGI Global, 2018. — P. 421–448. — ISBN 9781522538677. — DOI: 10.4018/978-1-5225-3867-7.ch018. — URL: https://www.igi-global.com/gateway/chapter/full-text-pdf/201348

12. Strebkov D.S., Nekrasov A.I., Trubnikov V. Single-Wire Resonant Electric Power Systems for Renewable-Based Electric Grid // Handbook of Research on Renewable Energy and Electric Resourcesfor Sustainable Rural Development / ed. by V. Kharchenko, P. Vasant. — USA, PA, Hershey: IGI Global, 2018. — P. 449–474. — ISBN 9781522538677. — DOI: 10.4018/978-1-5225-3867-7.ch019. — URL: https://www.igi-global.com/gateway/chapter/201348? accesstype= complimentarycopy

13. Y.D. Arbuzov, V.M. Evdokimov, V.A. Majorov, L.D. Saginov, O.V. Shepovalova «Ultimate Open-Circuit Voltage of the Silicon Solar Cells» Proceedings of 29th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exibition. pp. 933 -938. DOI:10.4229/EUPVSEC2014 2014-2AV.2.56 ISBN:3-936338-34-5. SCOPUS

14. Valeriy Kharchenko, Vladimir Panchenko, Pavel V. Tikhonov, Pandian Vasant. Cogenerative PV Thermal Modules of Different Design for Autonomous Heat and Electricity Supply // Handbook of Re-search on Renewable Energy and Electric Resources for Sustainable Rural Development, pages 86 – 119, DOI: 10.4018/978-1-5225-3867-7.ch004 SCOPUS.

15. Arbuzov, Y. D. Ultimate efficiency of Cascade Solar Cells Based on Homogeneous Tunnel-Junction Structures in CPV Systems [Text] / Y. D. Arbuzov, V. M. Evdokimov, O. V. Shepovalova // AIP Conf. Proc. – 2017. – Vol. 1814, 020075. DOI: 10.1063/1.4976294 Web of Science, SCOPUS.

16. Influence of cationic polyacrilamide flocculant on high-solids anaerobic digestion of sewage sludge under thermophilic conditions. Yuri Litti , Anna Nikitina, Dmitriy Kovalev, Artem Ermoshin, Rishi Mahajan , Gunjan Goel & Alla Nozhevnikova Environmental Technology. Pages 1-10 | Received 22 Aug 2017, Accepted 08 Dec 2017, Accepted author version posted online: 14 Dec 2017, Published online: 28 Dec 2017

17. Особенности моделирования процессов передачи тепла и массы и масштабный переход в реакторах производства биогаза. Г.Е. Сахметова, А.М. Бренер, В.В. Дильман, О.С. Балабеков, Д.А. Ковалев. Reports of the national cademy of sciences of the republic of kazakhstan issn 2224-5227 Volume 3, Number 313 (2017), 34 –40

18. Химия биомассы: биотоплива и биопластики / А. Р. Аблаев, В. И. Быков, С. Д. Варфоломеев и др. — Научный мир Москва, 2017. — С. 790

19. Methane production by anaerobic digestion of organic waste from vegetable processing facilities. M. A. Gladchenko, D. A. Kovalev, A. A. Kovalev, Yu. V. Litti and A. N. Nozhevnikova. Applied Biochemistry and Microbiology, 2017 Vol. 53 No 2 pp. 242-249.

20. Effect of cavitational disintegration of surplus activated sludge on methane generation in the process of anaerobic conversion. M. A. Gladchenko, S. D. Razumovskii, D. A. Kovalev, V. P. Murygina, E. G. Raevskaya and S. D. Varfolomeev. Russian Journal of Physical Chemistry B, 2016, Vol. 10, No. 3, pp. 496–503.

21. Study of the process of hydraulic mixing in anaerobic digester of biogas plant. Karaeva J.V., Khalitova G.R., Trakhunova I.A., Kovalev D.A. Inzynieria Chemiczna i Procesowa. 2015. Т. 36. № 1. С. 101-112.

22. Dorzhiev S. S., Bazarova E. G., Morenko K. S. The Features of the Work of Wind-Receiving Devices on Different Speeds of the Wind Flow // Handbook of Research on Renewable Energy and Electric Resources for Sustainable Rural Development / ed. by V. Kharchenko, P. Vasant. — USA, PA, Hershey: IGI Global, 2018. — P. 383–393. — ISBN 9781522538677. — DOI: 10.4018/978- 1- 5225- 3867- 7.ch016.

23. Gusarov V.A. Rer-based microgrid forenvironmentally friendly energy supply in agriculture / Adomavichus V.B., Kharchenko V.V., Vilackas I.Y., Gusarov V.A. // Conference Proceeding. 5th International Conference TAE 2013. Trends in Agricultural Engineering 3 – 5 September, 2013. — Praga, Czech Republic. — С. 51 — 55.

24.Gusarov V.A. Investigation of experimental flat pv thermal module parametres in natural conditions / Kharchenko V.V., Nikitin B.A., Gusarov V.A., Tihonov P.V. // Conference Proceeding. 5th International Conference TAE 2013. Trends in Agricultural Engineering 3 – 5 September, 2013. — Praga, Czech Republic. — С. 309 — 313.

25. Тихомиров А.В., Свентицкий И.И., Маркелова Е.К., Уханова В.Ю. Энергетическая стратегия сельского хозяйства России на период до 2030 года. — М.: ФГБНУ ВИЭСХ, 2015.-76 с.

Альтернативное энергоснабжение зданий при формировании художественного образа российских набережных — Здания высоких технологий — Инженерные системы

Главная|Журнал|№2 2020|Альтернативное энергоснабжение зданий при формировании художественного образа российских набережных

Альтернативное энергоснабжение зданий при формировании художественного образа российских набережных

Елена Андриасова, Николай Шилкин

Использование средств альтернативной энергетики находится в числе основных способов решения проблемы повышения энергоэффективности зданий и сооружений. В связи с этим перед архитектором встают задачи обеспечения выразительности энергоактивных зданий, использующих возобновляемые источники энергии (ВИЭ) и разработки художественных приемов интеграции объектов альтернативной энергетики в архитектуру.

Художественные приемы интеграции средств альтернативной энергетики, в первую очередь, связаны с архитектурой оснащаемого ими здания и характером его окружения. Это относится и к объектам, расположенным вблизи рек, а именно на городских набережных. В этом направлении можно выделить два основных подхода к проектированию:

— адаптация интегрированных установок к уже сложившемуся характеру застройки и

— создание новых архитектурно-художественных решений.

Поэтому целесообразно оценить альтернативные источники энергии с точки зрения будущего формирования художественного образа. Ведь некоторые элементы архитектуры, такие как объекты гелиоэнергетики (фотоэлектричесие панели, солнечные коллекторы), могут быть выполнены в виде пристроенных, надстроенных и встроенных в общий объем конструкций, становясь определяющим архитектурным элементом.

Возобновляемые источники энергии

Солнечная энергия

Основными направлениями при формировании архитектурно-художественного образа здания с использованием объектов гелиоэнергетики являются:

— проектирование оптимальной формы ограждающих конструкций здания с интегрированными в них установками,

— использование дополнительной структуры из солнечных панелей, в том числе с применением подвижных модулей системы гелиослежения,

— сочетание различной формы и текстуры поверхности солнечных модулей и материалов отделки фасада.

Для проектов, в которых важно сохранить уже сложившийся художественный образ здания, целесообразна стилизация интегрированных установок под характерные для используемого стиля архитектурные элементы и заполнение существующих членений фасада.

 

Ветровая энергия

При правильном подборе и размещении ветровой установки объем вырабатываемой ею энергии может в несколько раз превышать объем энергии от солнечной электростанции сопоставимой мощности.

Использование в архитектуре объектов ветроэнергетики требует применения в зданиях высоких конструкций и проектирования определенной аэродинамической формы стен и кровли в районе установки, которые подчеркивают особенность будущих строений. Высоко расположенные вращающиеся элементы ветряных турбин становятся центром архитектурной композиции, что значительно повышает требования к дизайну ветрогенераторов и применяемых в них элементах. В случае, когда необходимо скрыть ветрогенераторы, они могут быть размещены внутри существующих или вновь проектируемых воздухопроницаемых конструкций. Дизайн объектов ветроэнергетики при использовании в застройке исторических архитектурных стилей может быть выполнен с использованием характерных для рассматриваемой эпохи декоративных элементов.

Энергия биотоплива

Использование и производство биотоплива на сегодняшний день является одним из наиболее перспективных направлений альтернативной энергетики. Несмотря на то, что биотопливные установки чаще всего представляют собой отдельно стоящие сооружения, они влияют на формирование архитектурной среды и активно используются в концепциях зданий и городов будущего. Проекты «Небесная ферма», концептуальное строение «Harvest Green Project» компании «Romses Architects», проект «Hydrogenase» и небоскреб-ферма «Dragonfly» демонстрируют оригинальные архитектурные решения по включению биогазовых комплексов в структуру зданий. 

Однако пока биотопливные установки практически не используются в структуре энергоснабжения зданий, что связано со сложностью производственных процессов, большим количеством вспомогательных инженерных устройств и крупными размерами их отдельных элементов. Биогазовые установки могут быть размещены внутри специально построенных павильонов. Такое решение повышает удобство их обслуживания и ремонта, обеспечивает условия для оптимальной работы, а главное придает комплексу выразительный вид. Архитектурно-художественные решения таких павильонов могут быть выполнены в общем ключе с окружающей застройкой или контрастировать с ней.

Сегодня объекты биотопливной энергетики – это крупные промышленные комплексы, расположенные в основном в сельской местности. Повышение художественной выразительности таких объектов осуществляется средствами дизайна отдельных элементов установок и их объединением в единую выразительную пространственную композицию. Прилегающая территория, используемая для выращивания энергетических культур, формируется средствами ландшафтной архитектуры и образует вместе с биотопливным комплексом общую архитектурно-ландшафтную среду, что также не исключает возможности локально внедрять элементы биотопливной энергетики в городскую застройку.

 

Энергия воды

В основе рассматриваемого проектного решения лежат принципы, обеспечивающие удобное и эффективное использование водных ресурсов, прилегающих территорий и зданий.  Проектируя комплексы на набережных, необходимо определить и проанализировать комплекс мер, направленных на выявление целесообразности применения альтернативных источников энергии. Основным требованием при выборе является оптимальное расположение и удобство эксплуатации.  При формировании художественного образа здания с альтернативными источниками энергетики на набережной можно выделить следующие принципы:

— Принцип адаптации, когда при проектировании учитываются архитектурные решения существующей окружающей застройки. Объекты альтернативной энергетики выполнены минимальными средствами, встроенными в общий комплекс.

— Принцип интеграции – это создание совершенно новых уникальных архитектурных решений. Так, объекты альтернативной энергетики могут быть выполнены в виде пристроенных и надстроенных в общий объем элементов.

Таким образом, в первом варианте архитектура альтернативной энергетики подчиняются уже сложившемуся архитектурному решению, во втором – является его основополагающим фактором.

Проект – здание гостиницы на набережной в Великом Новгороде

На набережной в Великом Новгороде (рис. 2) располагается здание гостиницы. Рассмотрим данный проект с точки зрения интеграции средств альтернативной энергетики в архитектуру данного здания.

В основе проектного решения лежат принципы, обеспечивающие удобное и эффективное использования водных ресурсов, прилегающих территорий и зданий. При выборе альтернативных источников энергии для гостиницы в Великом Новгороде необходимо также руководствоваться регламентирующими градостроительными нормами. Максимальная высотная отметка на набережной в границах исторического города не может превышать 15 м. Исходя из этого, основной принцип – это адаптация интегрированных установок к уже сложившемуся характеру застройки. Для того, чтобы минимизировать включение больших элементов, предлагается применить технологию кондиционирования воздуха с использованием воды из природных источников (SWAC/ LWAC). Кондиционирование воздуха производится без химических добавок и сжигания ископаемого топлива. Оборудование SWAC/LWAC холодную речную воду использует как охладитель для широкомасштабного кондиционирования воздуха.

 Пристроенные установки могут представлять собой единую композиционную структуру, расположенную рядом со зданием и конструктивно связанную с ним. Это позволит увеличить мощность, не нагружая конструкции здания, вынося их за пределы, при этом не увеличивая этажность. Такой принцип является весьма актуальным на набережных исторических городов России, где высота здания не может превышать определенных высотных отметок.

 

Заключение

За последние 30 лет внимание мировой общественности к проблеме использования возобновляемых источников энергии резко возросло. Сейчас начинается новый, значительный этап земной энергетики. Формируется тенденция использования возобновляемых источников энергии, которые также влияют на внешний облик здания.

Приоритетными задачами строительной науки и практики в настоящее время стали проблемы повышения энергетической эффективности архитектурных объектов и необходимость модернизации архитектуры энергоактивных зданий с использованием средств альтернативной энергетики. Поэтому вопрос разработки архитектурно– художественных приемов интеграции объектов альтернативной энергетики является одним из самых важных для современной архитектуры.

 

Литература

1. Благовидова Н.Г. Экологическая направленность проектирования в конкурсных работах студентов московского архитектурного института / Н.Г. Благовидова, А.М. Разгулова // Международный электронный научно-образовательный журнал «AMIT». – 3 (36). – М.: МАРХИ, 2016 : http://marhi.ru/AMIT/2016/3kvart16/blagovidova/abstract.php
2. Веркалец И.М. Принципы и методы архитектурно-планировочной организации рекреационных ландшафтов с учетом эстетики природной окружающей среды / Веркалец И.М. // Международный электронный научно-образовательный журнал «AMIT». – 1 (26). – М.: МАРХИ, 2014 : http://marhi.ru/AMIT/2014/1kvart14/verkalets/abstract.php
3.  И. А. Поляков, С. В. Ильвицкая. Использование средств альтернативной энергетики при формировании художественного образа в архитектуре //  Международный сетевой электронный научно-образовательный журнал – М.: ГУЗ, 2017
4. Рябов А.В. Объекты альтернативной энергетики в архитектуре зданий / А.В.Рябов. – М.: Аналитик, 2012.
5. Селиванов Н.П. Энергоактивные здания / Н.П. Селиванов, А.И. Мелуа, С.В. Зоколей и др.; Под ред. Э.В. Сарнацкого, Н.П. Селиванова. –  М.: Стройиздат, 1988.
6. http://window.edu.ru/catalog/pdf2txt/549/75549/56306?p_page=29

https://www.c-o-k.ru/get_library_file.php?library_name=cok/358/35805.pdf&pdf_converted=yes

Источники энергии — Управление энергетической информации США (EIA)

Большая часть нашей энергии невозобновляема

В Соединенных Штатах и ​​многих других странах большинство источников энергии для выполнения работы представляют собой невозобновляемые источники энергии:

Эти источники энергии называются невозобновляемыми, потому что их запасы ограничены объемами, которые мы можем добыть или извлечь из земли. Уголь, природный газ и нефть образовывались на протяжении тысяч лет из захороненных останков древних морских растений и животных, которые жили миллионы лет назад.Вот почему мы также называем эти источники энергии ископаемое топливо .

Большинство нефтепродуктов, потребляемых в Соединенных Штатах, производится из сырой нефти, но жидкие углеводороды также могут быть получены из природного газа и угля.

Ядерная энергия производится из урана, невозобновляемого источника энергии, атомы которого расщепляются (посредством процесса, называемого ядерным делением) для получения тепла и, в конечном итоге, электричества. Ученые считают, что уран был создан миллиарды лет назад, когда образовались звезды.Уран находится повсюду в земной коре, но добывать его и перерабатывать в топливо для атомных электростанций слишком сложно или слишком дорого.

Есть пять основных возобновляемых источников энергии

Основными видами или источниками возобновляемой энергии являются:

Их называют возобновляемыми источниками энергии, потому что они восполняются естественным образом. День за днем ​​светит солнце, растут растения, дует ветер, текут реки.

Возобновляемая энергия была основным источником энергии на протяжении большей части истории человечества

На протяжении большей части истории человечества биомасса растений была основным источником энергии, которую сжигали для получения тепла и корма животных, используемых для транспортировки и вспашки.Невозобновляемые источники начали заменять большую часть возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах в начале 1800-х годов, а к началу 1900-х годов ископаемое топливо было основным источником энергии. Использование биомассы для отопления домов оставалось источником энергии, но в основном в сельской местности и для дополнительного отопления в городских районах. В середине 1980-х годов использование биомассы и других форм возобновляемой энергии начало расти в основном из-за стимулов к их использованию, особенно для производства электроэнергии. Многие страны работают над увеличением использования возобновляемых источников энергии, чтобы сократить и избежать выбросов углекислого газа.

Узнайте больше об истории использования энергии в США и графиках использования источников энергии.

На приведенной ниже диаграмме показаны источники энергии в США, их основные виды использования и их процентные доли в общем потреблении энергии в США в 2020 году.

Скачать изображение Энергопотребление в США по источникам, 2020 г. потребление энергии с разбивкой по источникам, 2020 биомасса возобновляемые источники тепла, электричество, транспорт 4,9% гидроэнергия возобновляемые источники электроэнергии 2,8% ветро возобновляемые источники электроэнергии 3.2% солнечные возобновляемые источники тепла, электричество 1,3% геотермальные возобновляемые источники тепла, электричество 0,2% бензин без возобновляемых источников энергии транспорт, производство, электроэнергия 34,7% природный газ невозобновляемые источники тепла, производство, электричество, транспорт 33,9% уголь В число источников, не включенных выше, входят чистый импорт электроэнергии и угольный кокс. Сумма отдельных процентов может не равняться 100% из-за независимого округления. Источник: U.S. Energy Information Administration, Monthly Energy Review, таблица 1.3, апрель 2021 г., предварительные данные

Последнее обновление: 7 мая 2021 г.

Объяснение возобновляемых источников энергии — типы и использование

Какие бывают виды возобновляемой энергии?

• Древесина —Древесная биомасса включает древесные гранулы; щепа из лесных хозяйств; остатки лесозаготовительных, целлюлозно-бумажных и мебельных производств; и дрова для отопления помещений и приготовления пищи.Самым крупным источником энергии на базе древесины является черного щелока, остатков производства целлюлозы, бумаги и картона.
• Биотопливо —Биотопливо включает этанол и биодизельное топливо . Большая часть топливного этанола, используемого в Соединенных Штатах, производится из кукурузы. Биодизель производится из зерновых масел и животных жиров.
• Твердые бытовые отходы и биогаз —Твердые бытовые отходы (ТБО) или мусор содержат биомассу (или биогенные) материалы, такие как бумага, картон, пищевые отходы, скошенная трава, листья, дерево, кожаные изделия и горючие небиомассы. материалы (в основном пластмассы и другие синтетические материалы из нефти).ТБО сжигаются на заводах по переработке отходов в энергию для выработки электроэнергии. Многие свалки в Соединенных Штатах собирают и сжигают биогаз для производства электроэнергии.

Древесина — наш второй по величине источник возобновляемой энергии

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Ветряная электростанция

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

• Обычная гидроэнергетика использует воду в плотинах или в ручьях и реках для вращения турбины и выработки электроэнергии.
• Насосные системы хранения используют и вырабатывают электроэнергию, перемещая воду между двумя резервуарами на разной высоте.

Геотермальная энергия —Геотермальная энергия — это тепло из горячих недр земли или вблизи поверхности земли. Трещины в земной коре позволяют воде, нагретой за счет геотермальной энергии, естественным образом подниматься на поверхность у горячих источников и гейзеров. Скважины, пробуренные в земле, позволяют контролируемому выпуску пара или воды на поверхность, чтобы приводить в действие паровые турбины для выработки электроэнергии.Почти постоянная температура земли у поверхности земли используется в геотермальных тепловых насосах для отопления и охлаждения зданий.

Энергия ветра —В ветровых турбинах используются лопасти для сбора кинетической энергии ветра. Ветер обтекает лопасти, создавая подъемную силу, которая заставляет лопасти вращаться. Лопасти соединены с приводным валом, который вращает электрогенератор, вырабатывающий электричество.

• Солнечные тепловые системы используют солнечные коллекторы для поглощения солнечного излучения для нагрева воды или воздуха для отопления помещений и нагрева воды.
• Солнечные тепловые электростанции используют концентрирующие солнечные коллекторы для фокусировки солнечных лучей для нагрева жидкости до высокой температуры. Эта жидкость генерирует пар для питания турбины и генератора.
• Фотоэлектрические системы используют солнечные электрические элементы, которые преобразуют солнечное излучение непосредственно в электричество. Индивидуальные фотоэлементы объединены в модули (панели) различной мощности по выработке электроэнергии. Фотовольтаические системы варьируются от одиночных фотоэлементов для питания вычислителей до крупных электростанций с сотнями модулей для выработки большого количества электроэнергии.

Нажмите для увеличения

Последнее обновление: 13 мая 2021 г.

Энергия из отходов (MSW) — Управление энергетической информации США (EIA)

Энергия из твердых бытовых отходов

• Биомасса или биогенные (продукты растительного или животного происхождения) материалы, такие как бумага, картон, пищевые отходы, скошенная трава, листья, древесина и изделия из кожи
• Горючие материалы, не являющиеся биомассой, такие как пластмассы и другие синтетические материалы, изготовленные из нефти
• Негорючие материалы, такие как стекло и металлы

В 2018 году около 12% из 292 миллионов тонн ТБО, произведенных в США, было сожжено на заводах по переработке отходов в энергию.

Установки, работающие на отходах, производят пар и электричество

ТБО обычно сжигают на специальных заводах по переработке отходов, которые используют тепло от огня для производства пара для выработки электроэнергии или обогрева зданий. В 2019 году 67 электростанций США выработали около 13 миллиардов киловатт-часов электроэнергии за счет сжигания почти 25 миллионов тонн горючих ТБО. На материалы из биомассы приходилось около 63% веса горючих ТБО и около 47% вырабатываемой электроэнергии.Остальная часть горючих ТБО представляла собой горючий материал, не связанный с биомассой, в основном пластик. Многие крупные свалки также вырабатывают электроэнергию, используя метан, который образуется при разложении биомассы на свалках.

Энергия из отходов — вариант обращения с отходами

Производство электроэнергии — лишь одна из причин сжигать ТБО. Сжигание отходов также снижает количество материала, который, вероятно, может быть захоронен на свалках.

Установки по переработке отходов в энергию превращают 2000 фунтов мусора в золу весом от 300 до 600 фунтов, и они сокращают объем отходов примерно на 87%.

Энергия из отходов во всем мире

Многие страны используют заводы по переработке отходов в энергию для улавливания энергии из ТБО. Использование заводов по переработке отходов в энергию в некоторых европейских странах и в Японии является относительно высоким, отчасти из-за того, что в этих странах мало открытого пространства для свалок.

Последнее обновление: 30 ноября 2020 г.

Древесина и древесные отходы — U.S. Управление энергетической информации (EIA)

Биомасса — древесина и древесные отходы

Люди использовали древесину для приготовления пищи, обогрева и освещения на протяжении тысячелетий. Древесина была основным источником энергии для Соединенных Штатов и остального мира до середины 1800-х годов. Древесина продолжает оставаться важным топливом во многих странах, особенно для приготовления пищи и отопления в развивающихся странах.

В 2020 году около 2,3% от общего годового потребления энергии в США приходилось на древесину и древесные отходы — кору, опилки, древесную щепу, древесный лом и отходы бумажных фабрик. ¹

Гибридная щепа тополя выгружается в Крукстоне, Миннесота

Источник: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, Министерство энергетики США (общественное достояние)

Использование древесины и древесных отходов

На промышленность приходится большая часть потребления топлива из древесины и древесных отходов в Соединенных Штатах. Крупнейшими промышленными потребителями являются производители изделий из дерева и бумаги.Они используют отходы лесопилок и бумажных фабрик для производства пара и электричества, что экономит деньги, поскольку снижает количество других видов топлива и электроэнергии, которые они покупают для работы своих предприятий. В 2020 году на древесину и древесные отходы приходилось около 5,5% конечного потребления энергии в промышленности и 4,4% от общего потребления энергии в промышленности. ²

Жилой сектор является вторым по величине потребителем древесины для производства энергии в Соединенных Штатах. Древесина используется в домах по всей территории Соединенных Штатов для отопления в качестве шнура в каминах и дровяных приборах, а также в качестве пеллет в печах на гранулах.В 2020 году на энергию из древесины приходилось 4,0% конечного потребления энергии в жилищном секторе и 2,2% от общего потребления энергии в жилищном секторе. В 2015 году около 12,5 миллионов, или 11% всех домохозяйств в США, использовали древесину в качестве источника энергии, в основном для отопления помещений, а 3,5 миллиона из этих домохозяйств, в основном в сельской местности, использовали древесину в качестве основного топлива для отопления. ²

В секторе электроэнергетики есть несколько электростанций, которые сжигают в основном древесину для выработки электроэнергии, а также есть несколько угольных электростанций, которые сжигают древесную щепу с углем для сокращения выбросов диоксида серы.В основном древесина используется в коммерческом секторе для отопления.

• промышленные 1376 ТБТЕ 65%
• жилая 458 TBtu22%
• электрическая мощность185 ТБТЕ 9%
• коммерческий83 TBtu4%

¹ Ежемесячный обзор энергетики , апрель 2021 года
² Конечное потребление энергии включает потребление первичной энергии плюс розничные продажи электроэнергии. Общее потребление энергии включает конечное потребление плюс потери энергии в электрической системе
³ Обследование энергопотребления в жилищном секторе за 2015 год

Последнее обновление: 11 мая 2021 г.

Государственных возобновляемых источников энергии | Агентство по охране окружающей среды США

На этой странице:

Обзор

Возобновляемая энергия — это электроэнергия, произведенная из источников топлива, которые восстанавливаются за короткий период времени и не уменьшаются.Хотя некоторые технологии использования возобновляемых источников энергии оказывают влияние на окружающую среду, возобновляемые источники энергии считаются экологически более предпочтительными по сравнению с традиционными источниками и при замене ископаемого топлива обладают значительным потенциалом для сокращения выбросов парниковых газов.

В то время как штаты по-разному определяют возобновляемые технологии для достижения целей и задач штата, большинство из них включают как минимум:

• Солнечная энергия (фотоэлектрическая, солнечная тепловая)
• Ветер
• Геотермальная энергия
• Биомасса
• Биогаз (e.г., свалочный газ / газ метантенка для очистки сточных вод)
• Гидроэлектростанция с низким уровнем воздействия

Варианты использования возобновляемых источников энергии включают:

• Производство возобновляемой энергии на месте с использованием системы или устройства в месте, где используется электроэнергия (например, фотоэлектрические панели на государственном здании, геотермальные тепловые насосы, комбинированное производство тепла и электроэнергии на биомассе).

• Покупка возобновляемой энергии через сертификаты возобновляемой энергии (REC) — также известные как зеленые метки, сертификаты зеленой энергии или продаваемые сертификаты возобновляемых источников энергии — которые представляют собой технологии и экологические характеристики электроэнергии, произведенной из возобновляемых ресурсов.

• Покупка возобновляемой энергии у электроэнергетической компании в рамках программы экологичного ценообразования или зеленого маркетинга, когда покупатели платят небольшую надбавку в обмен на электроэнергию, произведенную на месте из возобновляемых источников энергии.

Преимущества возобновляемых источников энергии

Экологические и экономические преимущества добавления возобновляемых источников энергии в государственный портфель могут включать:

• Производство энергии, исключающей выбросы парниковых газов из ископаемого топлива и снижающей некоторые виды загрязнения воздуха
• Диверсификация энергоснабжения и снижение зависимости от импортного топлива
• Создание экономического развития и рабочих мест в производстве, установке и т. Д.

Барьеры на пути к возобновляемым источникам энергии

Ценовая конкурентоспособность — наиболее очевидное препятствие для установки возобновляемых источников энергии.Во многих случаях препятствия на пути расширения использования возобновляемых источников энергии регулируются и, следовательно, находятся под контролем государства. Некоторые примеры включают:

Структура ставок коммунальных услуг

Неблагоприятные структуры тарифов на коммунальные услуги были постоянным препятствием для более широкого внедрения технологий возобновляемых источников энергии. Если не будет проводиться тщательный мониторинг для поощрения развития распределенной генерации, структуры тарифов могут увеличить стоимость возобновляемых источников энергии (например, из-за резервных тарифов, отсутствия чистых измерений) или полностью запретить подключение к электрической сети.

Отсутствие стандартов подключения

Отсутствие стандартных правил присоединения или единых процедур и технических требований для подключения систем возобновляемой энергии к электросети коммунального предприятия может затруднить, а то и сделать невозможным подключение возобновляемых систем к электросети коммунального предприятия.

Препятствия при выдаче экологических разрешений

Крупномасштабные технологии использования возобновляемых источников энергии подлежат всем необходимым экологическим разрешениям крупных промышленных предприятий.Производство возобновляемой энергии с использованием новых технологий может столкнуться с препятствиями при выдаче разрешений до тех пор, пока должностные лица, выдающие разрешения, не ознакомятся с воздействием процессов генерации на окружающую среду.

Отсутствие передачи

Многие возобновляемые ресурсы расположены в отдаленных районах, где отсутствует готовый или рентабельный доступ к передаче. Государства, которые не установили четкие правила коммунальных услуг, которые позволяют возмещать инвестиции в передачу (т.е. возмещение затрат), а также не скоординировали процессы планирования и выдачи разрешений, замедляют развитие проектов возобновляемых источников энергии в масштабе коммунальных предприятий на своей территории.

Государственная политика поддержки возобновляемых источников энергии

Количество установок возобновляемой энергии в разных штатах сильно различается, отражая индивидуальные приоритеты штата или региона, и не всегда из-за ресурсов или технического потенциала. Например, восемь штатов с наибольшим рейтингом по мощности установленной солнечной энергии включают штаты на юго-западе и северо-востоке (Калифорния, Нью-Джерси, Аризона, Массачусетс, Нью-Йорк, Невада, Техас, Пенсильвания), на долю которых приходится 99,5% всех солнечных фотоэлектрических установок, в то время как на национальном уровне наибольший потенциал для электроэнергии, генерируемой PV, находится в девяти юго-западных и западных штатах (Аризона, Калифорния, Колорадо, Гавайи, Нью-Мексико, Невада, Техас, Юта, Вайоминг).

государства приняли ряд мер по поддержке увеличения инвестиций в технологии возобновляемых источников энергии и их внедрения.

• Стандарты портфеля возобновляемых источников энергии (RPS) требуют, чтобы электроэнергетические компании и другие розничные поставщики электроэнергии предоставляли определенный процент или количество электроэнергии потребителям с соответствующими возобновляемыми ресурсами. EPA провело несколько государственных веб-семинаров по RPS. Подробная информация о политике доступна в Руководстве к действию EPA в области энергетики и окружающей среды, глава 5: Стандарты портфеля возобновляемых источников энергии.

• Фонды общественных пособий для возобновляемых источников энергии — это совокупность ресурсов, используемых штатами для инвестирования в проекты экологически чистого энергоснабжения. Фонды обычно создаются за счет взимания небольшой платы с тарифов на электроэнергию для потребителей (т. Е. Платы за системные льготы). Подробная информация о политике доступна в Руководстве к действию EPA в области энергетики и окружающей среды, глава 3: Финансирование и политика финансового стимулирования.

• Нормативы по охране окружающей среды, основанные на выходе устанавливают лимиты выбросов на единицу продукции производственной энергии процесса (т.е., электричество, тепловая энергия или мощность на валу), с целью повышения эффективности преобразования топлива и использования возобновляемых источников энергии в качестве мер по борьбе с загрязнением воздуха. Подробную информацию о политике можно найти в Руководстве к действию EPA по энергетике и окружающей среде, глава 6: Соображения политики для комбинированного производства тепла и электроэнергии: Соображения политики для комбинированного производства тепла и электроэнергии.

• Стандарты межсетевого взаимодействия — это процессы и технические требования, которые определяют, как электроэнергетические компании штата будут обращаться с возобновляемыми источниками энергии, которые должны быть подключены к электрической сети.Установление стандартных процедур может уменьшить неопределенность и задержки, с которыми могут столкнуться системы возобновляемых источников энергии при подключении к электросети в государствах, которые не установили стандарты взаимоподключения. Подробная информация о политике доступна в Руководстве к действию EPA в области энергетики и окружающей среды, глава 7: Политика в области электроэнергетики.

• Net Metering позволяет жилым или коммерческим клиентам, которые вырабатывают собственную возобновляемую электроэнергию (например, солнечные фотоэлектрические панели), получать компенсацию за вырабатываемую ими электроэнергию.Правила чистых измерений требуют, чтобы электроэнергетические компании были в состоянии гарантировать, что электрические счетчики клиентов точно отслеживают, сколько электроэнергии используется на месте или возвращается в электрическую сеть. Когда электричество, произведенное на месте, не используется, оно возвращается в сеть; когда выработки на месте недостаточно для удовлетворения потребностей потребителя, он использует электроэнергию из сети. Фактически, избыточная электроэнергия возвращается потребителю позже, когда он в противном случае заплатил бы за нее.

• Льготные тарифы поощряют развитие возобновляемых источников энергии, обязывая электроэнергетические компании оплачивать заранее установленные сверх рыночные ставки за возобновляемую энергию, подаваемую в сеть.Эти тарифы, которые могут варьироваться в зависимости от типа используемого ресурса, предоставляют производителям возобновляемой энергии определенный поток доходов от их проектов. Хотя это распространено в Европе, в 2009 году Калифорния, Гавайи, Вермонт и Вашингтон были первыми штатами в США, которые установили льготные тарифы. Подробная информация о политике доступна в проекте анализа политики штата в области чистой энергии (SCEPA) Национальной лаборатории возобновляемой энергии: Анализ льготных тарифов на возобновляемые источники энергии в США.

• Оценка собственности Чистая энергия (PACE) — это вариант финансирования, который связывает обязательство по возмещению стоимости установок возобновляемой энергии или модернизации с целью повышения энергоэффективности жилой собственности, а не отдельного заемщика.Этот механизм побуждает владельцев собственности инвестировать в усовершенствования экологически чистой энергии, даже если период окупаемости превышает срок, на который владелец намерен сохранить собственность. PACE NOW ведет список штатов и местных органов власти, в которых разрешены программы PACE.

• Финансовые стимулы — такие как гранты, ссуды, скидки и налоговые льготы — предоставляются в некоторых штатах для поощрения развития возобновляемых источников энергии. База данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и эффективности отслеживает наличие стимулов, предлагаемых государством.

Программы EPA в поддержку возобновляемых источников энергии

Green Power Partnership (GPP) — это добровольная программа, которая поддерживает организационные закупки зеленой энергии, предлагая консультации экспертов, техническую поддержку, инструменты и ресурсы. Партнерство работает с сотнями компаний, колледжей и университетов, организаций, а также местных, государственных и федеральных правительственных агентств. GPP предоставляет государствам ресурсы о том, как они могут показать пример, покупая зеленую энергию для государственных операций.

Программа распространения метана на свалках (LMOP) — это программа добровольной помощи и партнерства, которая продвигает использование свалочного газа в качестве возобновляемого источника зеленой энергии. Предотвращая выбросы метана посредством разработки энергетических проектов, связанных со свалочным газом, LMOP помогает предприятиям, штатам, поставщикам энергии и сообществам защищать окружающую среду и строить устойчивое будущее.

AgSTAR — это добровольная программа, которая способствует использованию систем регенерации биогаза для сокращения выбросов метана из отходов животноводства.

RE – Powering America’s Lands — EPA поощряет развитие возобновляемых источников энергии на существующих и ранее загрязненных землях и участках добычи полезных ископаемых. Эта инициатива определяет потенциал возобновляемых источников энергии на этих объектах и ​​предоставляет другие полезные ресурсы для сообществ, разработчиков, промышленности, правительств штатов и местных органов власти или всех, кто заинтересован в повторном использовании этих участков для развития возобновляемых источников энергии.

Инструменты и ресурсы

невозобновляемых ресурсов | Национальное географическое общество

Возобновляемые и невозобновляемые ресурсы — это источники энергии, которые человеческое общество использует для повседневной работы.Разница между этими двумя типами ресурсов заключается в том, что возобновляемые ресурсы могут естественным образом восполняться, а невозобновляемые ресурсы — нет. Это означает, что невозобновляемые ресурсы ограничены в предложении и не могут использоваться устойчиво.

Существует четыре основных типа невозобновляемых ресурсов: нефть, природный газ, уголь и ядерная энергия. Нефть, природный газ и уголь вместе называются ископаемым топливом. Ископаемое топливо образовывалось на Земле из мертвых растений и животных в течение миллионов лет — отсюда и название «ископаемое» топливо.Они находятся в подземных слоях горных пород и отложений. Давление и тепло работали вместе, превращая останки растений и животных в сырую нефть (также известную как нефть), уголь и природный газ.

Растения и животные, которые стали ископаемым топливом, жили в период, называемый каменноугольным периодом, примерно от 300 до 360 миллионов лет назад. Энергия в останках растений и животных изначально исходила от Солнца; в процессе фотосинтеза в тканях растений накапливается солнечная энергия, которую животные затем потребляют, добавляя энергию своему телу.Когда ископаемое топливо сжигается, эта захваченная энергия высвобождается.

Сырая нефть — это жидкое ископаемое топливо, которое в основном используется для производства бензина и дизельного топлива для транспортных средств, а также для производства пластмасс. Он находится в породах под поверхностью Земли и выкачивается из скважин.

Природный газ широко используется для приготовления пищи и отопления домов. Он состоит в основном из метана и находится рядом с нефтяными месторождениями под поверхностью Земли. Природный газ можно откачивать через те же скважины, которые используются для добычи сырой нефти.

Уголь — твердое ископаемое топливо, которое используется для отопления домов и производства электростанций. Он находится в окаменелых болотах, которые были погребены под слоями наносов. Поскольку уголь твердый, его нельзя добывать так же, как сырую нефть или природный газ; его нужно выкопать из земли.

Ядерная энергия происходит из радиоактивных элементов, в основном урана, который извлекается из добытой руды и затем перерабатывается в топливо.

К сожалению, человеческое общество — на данный момент — зависит от невозобновляемых ресурсов в качестве основного источника энергии.Примерно 80 процентов от общего количества энергии, потребляемой в мире каждый год, приходится на ископаемое топливо. Мы зависим от ископаемого топлива, потому что оно энергоемкое и относительно дешевое в переработке. Но главная проблема с ископаемым топливом, помимо того, что его запасы ограничены, заключается в том, что при его сжигании в атмосферу выделяется углекислый газ. Повышение уровня удерживающего тепло углекислого газа в атмосфере является основной причиной глобального потепления.

Альтернативные источники энергии, такие как энергия ветра и солнца, являются возможным решением проблемы истощения невозобновляемых источников энергии.Оба этих экологически чистых источника энергии доступны в неограниченном количестве.

Интеграция возобновляемых источников энергии в энергосистему

Производство энергии в коммунальном масштабе

Централизованные станции возобновляемой энергии в масштабе коммунальных предприятий сопоставимы с электростанциями, работающими на ископаемом топливе, и могут вырабатывать от нескольких до сотен мегаватт (МВт) электроэнергии. Подобно природному газу, углю и атомным электростанциям, крупные возобновляемые электростанции производят электроэнергию, которая передается по линиям электропередачи, преобразуется в более низкое напряжение и передается по распределительным линиям в здания и дома.

Однако, в отличие от традиционных станций, работающих на ископаемом топливе, станции возобновляемой энергии, как правило, не могут управлять (или вырабатывать электроэнергию по запросу), потому что они зависят от переменных ресурсов, таких как солнце и ветер, которые меняются в течение день. Кроме того, поскольку ветровая и солнечная энергия имеют нулевые затраты на топливо, они получают первый приоритет в порядке отгрузки, что означает, что их продукция используется перед другими типами генераторов. (Чтобы лучше понять, как распределяется производство электроэнергии, прочтите «Рынки электроэнергии 101.”)

Распределенная генерация

На другом конце спектра малые жилые и коммерческие возобновляемые источники энергии обычно составляют от 5 до 500 киловатт (кВт). Большинство этих небольших возобновляемых источников энергии представляют собой солнечные панели, размер которых можно легко изменить (разбивку по типам солнечных батарей см. На стр. 3 этого документа RMI). Эти распределенные ресурсы обычно располагаются дома или на предприятии (например, солнечные панели на крыше). В отличие от крупных централизованных станций возобновляемой энергии, которые подключаются к сети через высоковольтные линии электропередач, распределенные ресурсы, подобные этим, подключаются к сети через электрические линии в распределительной сети более низкого напряжения, которые являются теми же линиями, которые доставляют электроэнергию потребителям.

Часто эти проекты осуществляются « за счетчиком », что означает, что электричество вырабатывается для использования на месте (например, солнечная система на крыше, которая снабжает электроэнергией дом). Эти небольшие распределенные проекты обычно снижают спрос на электроэнергию у источника, а не увеличивают подачу электроэнергии в сеть. Например, когда светит солнце, дом с солнечными панелями на крыше может не нуждаться в электричестве из сети, потому что его солнечные панели вырабатывают достаточно электроэнергии для удовлетворения потребностей жителей.

Возобновляемые источники энергии в масштабе сообщества, которые больше, чем проекты на крышах, но меньше, чем коммунальные, также подключены к сети через распределительные линии и поэтому также считаются распределенной генерацией. Однако, в отличие от небольших возобновляемых источников энергии на крышах, возобновляемые источники энергии в масштабе сообщества располагаются «под углом перед счетчиком », что означает, что генерируемая ими энергия не используется на месте, а поступает в распределительную сеть для использования домами и предприятиями в в непосредственной близости.

Сравнение типов генерации

Как централизованная, так и распределенная генерация возобновляемых источников энергии имеет преимущества и затраты для клиентов и операторов сетей. С экономической точки зрения, централизованные возобновляемые источники энергии в масштабе коммунальных предприятий намного дешевле распределенных ресурсов из-за эффекта масштаба. По состоянию на ноябрь 2018 года приведенная к приведенная стоимость (чистая приведенная стоимость затрат на производство электроэнергии в течение срока службы завода) солнечной энергии на крыше была оценена в 3,5-7 раз дороже за МВтч по сравнению с солнечной батареей коммунального масштаба.

Помимо того, что централизованные проекты дешевле, они зачастую намного проще контролировать оператору сети. Поскольку распределенные возобновляемые источники энергии часто имеют небольшие размеры и находятся за счетчиком, их может быть очень трудно отслеживать с точки зрения оператора сети, и это может значительно усложнить прогнозирование нагрузки (подробнее см. Здесь). По большей части сетевые операторы знают о существовании этих проектов только потому, что они заметно снижают потребительский спрос на электроэнергию в определенное время суток.