- •Глава 1. Характеристики возобновляемых источников энергии и основные аспекты их использования в России
- •1.1 Возобновляемые источники энергии
- •1.2 Преимущества возобновляемых источников энергии в сравнении с традиционными
- •1.3 Наиболее распространенные возобновляемые источники энергии
- •1.4 Состояние возобновляемой энергетики в России
- •Глава 2. Энергия Солнца
- •2.1 Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения
- •2.2 Практическое использование солнечной энергии
- •2.3 Достоинства и недостатки солнечной энергетики
- •Глава 3. Ветровая энергия
- •3.1 Получение энергии с помощью ветрогенераторов
- •3.2 Типы ветродвигателей
- •3.3 Достоинства и недостатки ветрогенераторов
- •Глава 4. Энергия волн
- •4.1 Характеристики волн
- •4.2 Использование энергии волн
- •4.3 Экологические и экономические вопросы использования волновой энергии
- •Глава 5. Геотермальная энергия
- •5.1 Геотермальные электростанции
- •5.2 Тепловые насосы
- •5.3 Преимущества и недостатки геотермальной энергетики
- •Глава 6. Биогазовая энергетика
- •6.1 Получение биогаза
- •6.2 Сырьё:
- •6.3 Типы биогазовых установок
- •6.4 Достоинства и недостатки биогаза
- •Глава 7. Энергия приливов и отливов
- •7.1 Происхождение и виды приливов
- •7.2 Энергия и мощность прилива
- •7.3 Приливные электростанции
3.3 Достоинства и недостатки ветрогенераторов
Достоинства
- Экологически-чистый вид энергии
- Эргономика
- Возобновимая энергия
- Ветровая энергетика - лучшее решение для труднодоступных мест.
Недостатки
- Нестабильность
- Относительно невысокий выход электроэнергии
- Высокая стоимость
- Природные условия
- Шумовое загрязнение
- Пожары
Вывод
Ветроэнергетика является наиболее развитой сферой практического использования природных возобновляемых энергоресурсов. Мировыми лидерами в ветроэнергетике являются США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия. В настоящее время в России возникли новые организации, занимающиеся ветроэнергетикой, постепенно налаживается сотрудничество с зарубежными партнерами.
В России, по мнению экспертов, уникальное сочетание благоприятных факторов для развития ветроэнергетики:
- обширная территория;
- богатый и хорошо изученный потенциал ветра (127 ТВтч);
- большие объёмы энергопотребления, связанные с климатическими условиями и структурой экономики.
В настоящее время, прорабатывается и реализуется целый ряд проектов строительства ветроэнергетических станций (ВЭС), мощностью чаще всего от 100 до 300 МВт каждая, практически по всей территории страны, хотя большая часть сконцентрирована на северо-западе и юге европейской части России: Ленинградская область; Псковская область; Ростовская область и Северный Кавказ (Порт Кавказ, Анапа, Темрюк, Карачаево-Черкесия); Оренбург; Остров Русский в Приморье.
Всего в России насчитывается 20-25 проектов ВЭС в разной степени продвижения.
электричество солнце ветер биомасса
Глава 4. Энергия волн
Существует несколько видов волн в зависимости от их происхождения и характеристик. Обычно когда речь идет об энергии волн, то что мы имеем ввиду, это ветровые волны, которые образуются из-за ветра, дующего через обширные океанские пространства. Эти волны могут рассматриваться в качестве важного источника энергии сами по себе. Ветер, в свою очередь, образуется из-за неравномерного распределения солнечной энергии по земной поверхности. Средняя плотность энергии волн в океане довольно низкая около 2,7 Вт/м2, что значительно ниже средней плотности солнечной энергии. Однако при возникновении высоких волн энергия становится более концентрированной.
Есть и другой тип волн - прибой, который можно наблюдать в прибрежных зонах. Их энергия так же может рассматриваться в качестве источника энергии, преимущественно местного значения.
Кроме ветровых волн, есть и приливные волны. Их энергия так же велика, но они рассматриваются отдельно от ветровых волн. Энергию одиночных волн, известных как цунами практически невозможно обуздать.
4.1 Характеристики волн
Форма и поведение волн в значительной степени зависят от глубины моря. Волны, идущие в глубокой воде, имеют синусоидальную форму, и их поведение можно описать с известной долей точности при помощи теории линейных колебаний. Волны в мелких водах имеют более сложную форму, и их описание требует более тонкого подхода. Волны, рассматриваемые в качестве источника энергии, - это главным образом волны в глубоких водах.
Энергия, содержащаяся в волне, пропорциональна длине волны л и квадрату её высоты H. Самыми привлекательными волнами с точки зрения извлечения энергии, являются высокие волны, высотой около 2 м и длинной до 100-150 м. такие волны, возникающие в открытом океане вдали от берега, могут выработать от 50 до 70 кВт энергии на каждый метр фронта волны.
Со стороны, кажется, что волна распространяется с некоторой скоростью в направлении перпендикулярном фронту волны. Однако это только кажущееся движение. На самом деле частицы воды в волне движутся по кругу; частичка воды, расположенная на поверхности, вращается по орбите диаметром ds равному высоте H (расстоянию между гребнем волны и впадиной). Чем глубже находится частица воды, тем меньше диаметр её орбиты dz уменьшается в соответствии с экспоненциальными законом:
dz=ds*e-kz,
где k=2 так называемое «волновое число».
В зависимости от характера движения частичек воды энергия волны складывается из двух составляющих - кинетической энергии и потенциальной энергии. Кинетическая энергия связана с вращательным движением частичек воды, в то время как потенциальная энергия определяется поднятием частичек воды над средним уровнем моря. В синусоидальной волне обе эти величины равны.
Общую энергию волны Е [J m-2] на 1 м волнового фронта в ширину и 1 м длины волны вдоль направления её распространения можно высчитать, зная с, кг/ м-3 - плотность воды и g, м/с-2 - ускорение силы тяжести.
Потенциал удельной мощности Р [W m-2] волны может быть оценен по формуле:
Р=,
где ф, с - период волны.
Например, удельная мощность волны высотой 2 м с периодом в 10 с будет равна приблизительно 500 Вт/м-2. Принимая во внимание обширные океанские просторы, можно подсчитать, что суммарная энергия океана достаточно существенна.