Индивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: "Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия"




НазваниеИндивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: "Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия"
страница1/3
Дата конвертации27.03.2013
Размер283.7 Kb.
ТипРеферат
  1   2   3


Министерство образования и науки Украины

Донецкий национальный технический университет

кафедра промышленной теплоэнергетики

Индивидуальное задание по курсу

альтернативные источники энергии на тему:

“Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия”


Выполнил ст. гр. ТП-06с

Дедков С.В.

Проверил проф. Костенко В.К.

Донецк 2006

СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ

4

1. Анализ традиционных источников энергии

6

2.ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ   ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПУТЬ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ

7

3. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

9

4. Системы солнечного теплоснабжения

13

4.1. Классификация и основные элементы гелиосистем

13

4.2. Концентрирующие гелиоприемники

16

4.3. Плоские солнечные коллекторы

17

5. Потенциальные возможности использования гелиоэнергетики на Украине

18

Заключение

20

Список ИСПОЛЬЗуемой литературы

21






















































































РЕФЕРАТ

21 стр.


В данном реферате был проведен анализ традиционных источников энергии, были рассмотрены системы солнечного теплоснабжения, рассмотрен процесс фотоэлектрического преобразования солнечной энергии, а так же проведен анализ перспективы развития гелиоэнергетики, в частности на Украине.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИК КПД ФОТОЭЛЕМЕНТ ИЗЛУЧЕНИЕ ГЕЛИОСИСТЕМЫ

ВВЕДЕНИЕ
Быстрый рост энергопотребления является одной из наиболее характерных особенностей технической деятельности человечества во второй половине XX века. Развитие энергетики до недавнего времени не встречало принципиальных трудностей. Увеличение производства энергии происходило в основном за счет увеличения добычи нефти и газа, наиболее удобных в потреблении. Однако энергетика оказалась первой крупной отраслью мировой экономики, которая столкнулась с ситуацией истощения своей традиционной сырьевой базы. В начале 70-х годов энергетический кризис разразился во многих странах. Одной из причин этого кризиса явилась ограниченность ископаемых энергетических ресурсов. Кроме того, нефть, газ и уголь являются также ценнейшим сырьем для интенсивно развивающейся химической промышленности. Поэтому сейчас все труднее сохранить высокий темп развития энергетики путем использования лишь традиционных ископаемых источников энергии.

Атомная энергетика в последнее время также столкнулась со значительными трудностями, связанными, в первую очередь, с необходимостью резкого увеличения затрат на обеспечение безопасности работы атомных электростанций.

Загрязнение окружающей среды продуктами сгорания ископаемых источников, в первую очередь угля и ядерного топлива, является причиной ухудшения экологической обстановки на Земле. Существенным является также и “тепловое загрязнение” планеты, происходящее при сжигании любого вида топлива. Допустимый верхний предел выработки энергии на Земле, по оценкам ряда ученых, всего на два порядка выше нынешнего среднего мирового уровня. Такой рост энергопотребления может привести к увеличению температуры на поверхности Земли примерно на один градус. Нарушение энергобаланса планеты в таких масштабах может дать необратимые опасные изменения климата. Эти обстоятельства определяют возрастающую роль возобновляемых источников энергии, широкое использование которых не приведет к нарушению экологического баланса Земли.

Возобновляемые энергоисточники можно сгруппировать в пять категорий: солнечные, ветряные, водные, геотермальные и биомасса. Категория “водные” включает энергию, получаемую от рек и океанов. Все эти источники энергии, кроме геотермальных, существуют благодаря энергии Солнца. Биомасса состоит из растительного вещества, которое накопило свою энергию от солнечной путем фотосинтеза. Реки питаются дождями, которые возникают из-за испарения океанов и озер под действием солнечного тепла. Ветер дует над поверхностью земли вследствие неравномерного нагревания поверхности Земли Солнцем. Геотермальная энергия - это энергия подземного тепла.

В настоящее время человечество активно внедряет новые экологически чистые источники энергии. Первый бурный переход на новые источники энергии состоялся с 1890 года по 1910 год, когда каретно-конная тяга была заменена автомобилями, а электрическое освещение сменило газовые светильники. Этот переход привел к промышленной революции в большинстве развитых стран мира. В настоящее время человечество вновь переживает очередной этап перехода на новые источники энергии, который начался в 1990 году и по прогнозам ученых продлиться до 2010 года. Особенность этого этапа заключается в его экологической направленности – уменьшение загрязнения окружающей среды, существенное сокращение выброса в атмосферу углекислого и сернистых газов. В течение этого времени человечество должно внедрить в повседневную жизнь возобновляемые экологически чистые источники энергии, прежде всего, такие как ветроэнергетика и гелиоэнергетики. В противном случае грядущие экологические катастрофы поставят под угрозу возможность дальнейшего существования жизни на нашей планете.



1. Анализ традиционных источников энергии
Энергетика является базовой отраслью экономики. Степень обеспечения собственными энергетическими ресурсами в значительной мере определяет суверенитет любой страны. Поэтому стратегической задачей развития экономики является максимальное увеличение в ее энергетическом балансе доли энергии, произведенной за счет собственных энергетических ресурсов. Энергетика Украины включает в себя атомную энергетику, гидроэнергетику и тепловую энергетику. Гидроэнергетика практически исчерпала возможности своего дальнейшего развития в силу ограниченности природных мест пригодных для строительства новых гидроэлектростанций. Топливо для работы атомных и тепловых электростанций необходимо закупать за границей. Кроме того, эти два направления развития энергетики в промышленно развитых странах считаются малоперспективными и экологически небезопасными. Экономические прогнозы показывают, что к середине 21 века потребление энергии будет в 15 раз больше энергии израсходованной в течение всего 20 века и потребует использования около 80% возможных запасов жидкого и твердого топлива планеты. К 2100 году интегральное потребление энергии более чем вдвое превысит известные оценки экономически доступных природных ресурсов. Интенсивное использование тепловых электростанций привело к появлению ряда экологических проблем, среди которой самые острые по своим неблагоприятным последствиям — увеличение выбросов в атмосферу углекислого газа и уменьшение толщины озонового слоя. Так, каждый киловатт мощности тепловой электростанции за один год вырабатывает в качестве побочных продуктов в среднем 2,4 т золы, 30 кг окиси серы и 3 кг окиси углерода. За последние 100 лет концентрация углекислого газа в атмосфере Земли повысилась на 13%. Это увеличение может привести к развитию тепличного эффекта на планете. Углекислый газ задерживает инфракрасное излучение нашей планеты, нарушая тем самым тепловое равновесие между Землей и окружающим космическим пространством. Это уже обусловило повышение средней температуры земли и таяние льдов в Арктике и Антарктике. Если этот процесс не будет остановлен, то полное таяние этих льдов приведет к подъему уровня мирового океана на 80-90 метров и планетарной катастрофе.

Некоторые специалисты полагают, что атомные электростанции вырабатывают электроэнергию, которая сегодня является более дешевой, чем электроэнергия, вырабатываемая тепловыми электростанциями. И этим тезисом сторонники развития атомной энергетики пытаются оправдать этот путь развития энергетического комплекса Украины, несмотря на общепризнанную экологическую опасность загрязнения окружающей среды радиоактивными отходами, о чем свидетельствует трагедия на Чернобыльской АЭС. Однако, и тезис о низкой себестоимости электроэнергии, произведенной на атомных электростанциях, не выдерживает критики. При оценке себестоимости такой электроэнергии не учитывается затраты на утилизацию радиоактивных отходов и себестоимость экологически безопасной консервации атомных электростанций, которые отработали допустимый срок эксплуатации (25-30 лет). При работе атомной электростанции около 99% топлива идет в отходы, которые представляют собой радиоактивные продукты расщепления. Проблема надежной герметизации отходов и определения безопасного места их хранения, по мнению представителей крупнейшей американской компании “Рэнд корпорейшн” практически еще не решена ни в одной стране мира. Поэтому утилизация радиоактивных отходов является дорогостоящей операцией, требующей постоянного экологического надзора. У большинства современных атомных электростанций истекает срок их эксплуатации. Поэтому в самое ближайшее время будут необходимы огромные капиталовложения для строительства гигантских защитных сооружений. Примеров удачной практической консервации отработавших свой срок эксплуатации атомных электростанций нет ни в одной стране мира.

Одним из перспективных направлений развития атомной энергетики является термоядерный синтез. Однако главной проблемой является незавершенность весьма дорогостоящих экспериментальных исследований. При этом в обозримом будущем, по мнению ученых, проблема промышленного управляемого термоядерного синтеза не будет решена. В тоже время энергия естественного огромного и удаленного на безопасное расстояние от Земли термоядерного реактора – Солнца используется в недостаточных объемах.
2.ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ - ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПУТЬ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ
Большинство возобновляемых видов энергии гидроэнергия, механическая и тепловая энергия мирового океана, ветровая и геотермальная энергия — характеризуется либо ограниченным потенциалом, либо значительными трудностями широкого использования. Суммарный потенциал большинства возобновляемых источников энергии позволит увеличить потребление энергии с нынешнего уровня всего лишь на порядок. Но существует еще один источник энергии — Солнце — это звезда спектрального класса 2, желтый карлик, очень средняя звезда по всем своим основным параметрам: массе, радиусу, температуре и абсолютной величине. Но эта звезда имеет одну уникальную особенность   это “наша звезда”, и человечество обязано всем своим существованием этой средней звезде. Наше светило поставляет Земле мощность около 1017 Вт — такова сила “солнечного зайчика” диаметром 12,7 тыс. км, который постоянно освещает обращенную к Солнцу сторону нашей планеты. Интенсивность солнечного света на уровне моря в южных широтах, когда Солнце в зените, составляет 1 кВт/м2. При разработке высокоэффективных методов преобразования солнечной энергии Солнце может обеспечить бурно растущие потребности в энергии в течение многих сотен лет.

Доводы противников крупномасштабного использования солнечной энергии сводятся в основном к следующим аргументам:
1. Удельная мощность солнечной радиации мала, и крупномасштабное преобразование солнечной энергии потребует очень больших площадей.
2. Преобразование солнечной энергии очень дорого и требует практически нереальных материальных и трудовых затрат.
Действительно, как велика будет площадь Земли, покрытой преобразовательными системами, для производства заметной в мировом энергетическом бюджете доли электроэнергии? Очевидно, что эта площадь зависит от эффективности используемых преобразовательных систем. Для оценки эффективности фотоэлектрических преобразователей, осуществляющих прямое преобразование солнечной энергии в электрическую с помощью полупроводниковых фотоэлементов, введем понятие коэффициента полезного действия (КПД) фотоэлемента, определяемого как отношение мощности электроэнергии, вырабатываемой данным элементом, к мощности падающего на поверхность фотоэлемента солнечного зайчика. Так, при КПД солнечных преобразователей, равном 10% (типичные значения КПД для кремниевых фотоэлементов, широко освоенных в серийном промышленном производстве для нужд наземной энергетики), для производства 1012 Вт электроэнергии потребовалось бы покрыть фотопреобразователями площадь 4 ∙ 1010 м2, равную квадрату со стороной 200 км. При этом интенсивность солнечной радиации принята равной 250 Вт/м2, что соответствует типичному среднему значению в течение года для южных широт. То есть “низкая плотность” солнечной радиации не является препятствием для развития крупномасштабной солнечной энергетики.

Приведенные выше соображения являются достаточно веским аргументом: проблему преобразования солнечной энергии необходимо решать сегодня, чтобы использовать эту энергию завтра. Можно хотя бы в шутку рассматривать эту проблему в рамках решения энергетических задач по управляемому термоядерному синтезу, когда эффективный реактор (Солнце) создан самой природой и обеспечивает ресурс надежной и безопасной работы на многие миллионы лет, а наша задача заключается лишь в разработке наземной преобразовательной подстанции. В последнее время в мире проведены широкие исследования в области солнечной энергетики, которые показали, что уже в ближайшее время этот метод получения энергии может стать экономически оправданным и найти широкое применение.

Огромные перспективы имеет использование солнечной энергии в странах экваториального пояса Земли и близких к этому поясу районах, характеризуемых высоким уровнем поступления солнечной энергии. Так, в ряде районов Центральной Азии продолжительность прямого солнечного облучения достигает 3000 часов в год, а годовой приход солнечной энергии на горизонтальную поверхность составляет 1500 - 1850 кВт ∙ час/м2.

Главными направлениями работ в области преобразования солнечной энергии в настоящее время являются:
  прямой тепловой нагрев (получение тепловой энергии) и термодинамическое преобразование (получение электрической энергии с промежуточным преобразованием солнечной энергии в тепловую);
  фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии.
Прямой тепловой нагрев является наиболее простым методом преобразования солнечной энергии и широко используется в установках солнечного отопления, снабжения горячей водой, охлаждения зданий, опреснения воды и т.п. Основой солнечных теплоиспользующих установок являются плоские солнечные коллекторы — поглотители солнечного излучения. Вода или другая жидкость, находясь в контакте с поглотителем, нагревается и при помощи насоса или естественной циркуляции отводится от него. Затем нагретая жидкость поступает в хранилище, откуда ее потребляют по мере необходимости. Подобное устройство напоминает системы бытового горячего водоснабжения.

Электроэнергия является наиболее удобным для использования и передачи видом энергии. Поэтому понятен интерес исследователей к разработке и созданию солнечных электростанций, использующих промежуточное преобразование солнечной энергии в тепло с последующим его преобразованием в электроэнергию.

В мире сейчас наиболее распространены солнечные тепловые электростанции двух типов:
1) башенного типа с концентрацией солнечной энергии на одном гелиоприемнике, осуществляемой с помощью большого количества плоских зеркал;
2) рассредоточенные системы из параболоидов и параболоцилиндров, в фокусе которых размещены тепловые приемники и преобразователи малой мощности.
  1   2   3

Похожие:

Индивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: \"Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия\" iconИндивидуальное задание по курсу: «Альтернативные источники энергии» на тему: «цикл карно и тепловые насосы»
Карно и тепловые насосы. Представлена схема работы тепловых насосов, а также описание принципа действия теплонасосной установки....
Индивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: \"Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия\" iconПрограмма волгоградского областного открытого семинара-совещания "Возобновляемые источники энергии как основа энергообеспечения жилых домов, фермерских хозяйств, социальных и туристических объектов"
Осмотр участниками семинара-совещания демонстрационной зоны «Возобновляемые источники энергии»
Индивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: \"Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия\" iconАльтернативная энергетика
Солнца, растительная биомасса, морские приливы, ветер и реки. Энергия растительной биомассы, ветра и рек является результатом действия...
Индивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: \"Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия\" iconРеферат для того, чтобы показать людям, что делается в мире и в нашей стране для сохранения окружающей среды. Одно из направлений это альтернативная энергетика. Что же это такое?
«Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные....
Индивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: \"Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия\" iconЛисов О. М. Энергия, экология и альтернативные источники энергии
Федерального Государственного центра оборонных отраслей промышленности – Всероссийский институт Межотраслевой информации (вими),...
Индивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: \"Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия\" iconМоу «Лицей №43» (естественно-технический) Альтернативные источники энергии
Также говорится в данной работе об экологических деревнях, основой создания для которых будут служить применение экономичных материалов,...
Индивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: \"Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия\" iconПрограмма всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием
«энерго- и ресурсосбережение энергообеспечение нетрадиционные и возобновляемые источники энергии»
Индивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: \"Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия\" iconЗакон сохранения энергии. Определение энергии. Источники энергии. Виды энергии (с примерами)
Виды топлива. Условное топливо. Классификация видов топлива по их агрегатному состоянию. Примеры различных видов топлива
Индивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: \"Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия\" iconУстановка для переработки метаносодержащих газов с получением метанола
Экология, защита окружающей среды, Энергетика, альтернативные источники энергии, ресурсосбережение, энергоносители
Индивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: \"Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия\" iconРабочая программа учебной дисциплины «нетрадиционные и возобновляемые источники энергии»
Профили подготовки: 140104 «Промышленная теплоэнергетика», 080100 «Экономика», 140106 «Энергообеспечение предприятий», «Автономные...
Разместите кнопку на своём сайте:
kurs.znate.ru


База данных защищена авторским правом ©kurs.znate.ru 2012
обратиться к администрации
kurs.znate.ru
Главная страница