Геотермальная энергия или энергия тепла Земли
Она может использоваться по прямому назначению, либо для получения электроэнергии. Преобразование энергии происходит на геотермальных станциях – ГеоТЭС.
Источники геотермальной энергии могут быть высоко- и низкопотенциальными. К высокопотенциальным источникам относятся гидротермальные ресурсы (термальная вода). Их применяют для отопления помещений.
Биоэнергия
Биоэнергию производят из разных видов биологического сырья, которое получается после переработки биоотходов. Из твердых (щепа, пеллеты, древесина, солома), жидких (биоэтанол, биометанол, биодизель) и газообразных (биогаз, биоводород) видов биологического топлива путем термохимических (пиролиз, сжигание), физико-химических (биоконверсия), либо биохимических (анаэробное брожение биомассы) методов преобразования получают тепловую или электрическую энергию.
Преимущества и недостатки альтернативных источников энергии следует рассматривать в индивидуальном порядке, однако выделим несколько общих плюсов и минусов, характерных для всех источников.
Плюсы использования альтернативных источников энергии
Возобновляемость
Экологический аспект.
Широкое распространение, доступность.
Низкая себестоимость производства энергии в обозримом будущем.
Минусы применения альтернативных источников энергии
Непостоянство, зависимость от погодных условий и времени суток.
Невысокий коэффициент полезного действия (за исключение водных источников энергии).
|
|
|
Высокая стоимость
Недостаточная единичная мощность установок.
Перспективы
На возобновляемые (альтернативные) источники энергии приходится всего около 1% мировой выработки электроэнергии. Речь идет прежде всего о геотермальных электростанциях (ГеоТЭС), которые вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.
Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах — Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае. Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах.
В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае. Дания получает 25% энергии из ветра. В качестве топлива в Бразилии и других странах все чаще используют этиловый спирт.
Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитом в традиционной энергетике.
|
|
|
По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1% ВВП. Россия может получать 10% энергии из ветра.
Физические принципы преобразования солнечной энергии в тепло.
Физические основы процесса преобразования энергии солнечного излучения в тепло
Принцип получения тепла очень простой – лучистая энергия солнечного излучения поглощается веществом и переходит в кинетическую энергию атомов вещества, которые при увеличении колебаний увеличивают свою температуру. Теплоту от нагретого тела можно передавать различными способами менее нагретому телу.
Процесс нагрева поясняется рисунком 3.8.
 |
Рисунок 3.8. Процесс нагрева
Поток лучистой энергии, поглощаемой каким либо приемником солнечного излучения, равен /2, 3, 8, 9/:
РС = αПР FПР GПР (3.4)
где РС – поток лучистой энергии, поглощаемый приемником солнечного излучения, Вт;
αПР – коэффициент поглощения поверхностью приемника солнечного излучения;
|
|
|
FПР – площадь освещаемой поверхности, м2;
NПР – интенсивность солнечного излучения на приемник, Вт/м2.
Приемник солнечного излучения, нагреваясь до температуры, превышающей температуру окружающей среды, сам начинает отдавать тепло в окружающую среду. Поток отдачи тепла определяется по формуле /9/:
(3.5)
Здесь ТПР – температура поверхности приемника, К;
ТОС – температура окружающей среды, К;
βПР – коэффициент теплоотдачи, Вт/К·м2;
Rt – термическое сопротивление, К·с/Дж.
Результирующий поток тепла равен геометрической сумме потока лучистой энергии от Солнца и потока теплоотдачи в окружающую среду:
(3.6)
где ηСИ – коэффициент захвата солнечного излучения.
Как следует из (3.5) для более полного использования энергии солнечного излучения для нагрева приемника необходимо увеличивать коэффициент захвата солнечного излучения, то есть, увеличивать коэффициент поглощения солнечного излучения приемника и его термическое сопротивление. Последнее эквивалентно уменьшению коэффициента теплоотдачи. Эти условия учитываются при создании солнечных коллекторов – нагревательных устройств.
|
|
|
Преобразование солнечной энергии в тепловую
При поглощении телом солнечной энергии его температура повышается. На этом явлении основано использование солнечной энергии для отопления, горячего водоснабжения и т.д. Устройства, предназначенные для получения тепла, применяют более широко, чем преобразователи солнечной энергии в другие виды энергии, в частности, в электрическую. Наиболее известным и освоенным способом преобразования солнечной энергии в тепловую является применение плоского коллектора. Термин «плоский» несколько условен: с одной стороны, он относится к различным коллекторам, у которых поглощающая поверхность может быть в виде плоских, желобообразных и гофрированных элементов, с другой - к различным способам переноса поглощенного солнечного излучения от поверхности коллектора к нагреваемому телу.
Большинство плоских коллекторов состоит из следующих основных элементов (рис.3.3): 
корпуса, как правило, в виде ящика;
прозрачного покрытия из одного или более слоев стекла или пластмассовой пленки;
труб или каналов, изготовленных как одно целое вместе с поглощающей пластиной и служащих для содержания различных теплоносителей (воды, воздуха);
изоляции, выполняемой на теневой и боковых сторонах для предотвращения потерьтепла.
Такие элементы, как корпус и поглощающая пластина, можно исключить из устройств, предназначенных для незначительного повышения температуры, например, при нагреве воды в плавательных бассейнах.
Поглощающая пластина (приемник солнечной энергии) собирает как прямое, так и диффузное излучение, значит, действует и в облачную погоду. Приемники солнечной энергии могут содержать весь объем жидкости, которую необходимо нагреть, или только часть ее, которая затем накапливается в отдельной емкости. Это позволяет повысить эффективность коллектора.
Прозрачное покрытие, совмещенное с корпусом, служит для создания «парникового эффекта» и снижает тепловые потери. Принцип действия солнечного коллектора основан на следующем. Солнечные лучи проходят через прозрачное покрытие, падают на зачерненную поверхность поглощающего элемента и нагревают находящийся в нем теплоноситель, которым может быть воздух, вода или другая жидкость с низкой температурой замерзания.
Воздушный коллектор удобен тем, что при его использовании не возникают проблемы, связанные с замерзанием и коррозией. Подогретый воздух можно сразу направлять потребителю. Однако в этом случае происходят значительные потери тепла, требуются относительно большое сечение каналов и механические побуждения для передачи воздуха от коллектора к потребителю и аккумулятору.
Водяной коллектор - традиционный тип солнцеприемника, широко применяемый в системе отопления и горячего водоснабжения. При использовании солнечных коллекторов в периоды с отрицательной температурой наружного воздуха в них необходимо использовать антифриз.
В термовоздушной энергетике солнечная энергия преобразуется в энергию потока воздуха, который затем направляют на турбогенератор. А вот в случае использования солнечных аэростатных электростанций внутри аэростатного баллона происходит генерация водяного пара. Достигается этот эффект за счет нагрева солнечным светом поверхности аэростата, на которую нанесено селективно-поглощающее покрытие. Главное преимущество это метода заключается в достаточном запасе пара, которого хватает для продолжения работы электростанции в плохую погоду и ночью.
Принцип гелиотремальной энергетики заключается в нагревании поверхности, которая поглощает солнечные лучи и фокусирует их с целью последующего использования полученного тепла. Самый простой пример – это нагревание воды, которую затем можно использоваться в бытовых нуждах, например, для подачи в канализацию или батареи, экономя при этом газ или другое топливо. В промышленных масштабах энергия солнечного излучения, получаемая данным способом, преобразуется в электрическую энергию посредством тепловых машин. Строительство таких комбинированных электростанций может длиться свыше 20 лет, но темп развития солнечной энергетики не снижается, а наоборот, неукоснительно растет.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 659; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!