18 Март 2011

Основы энергосбережения — курс лекций




Нынешняя стоимость солнечной электро-энергии равняется 4,5 долларов за 1 Вт мощности и, как результат, цена 1 кВт•ч электроэнергии в 6 раз дороже энергии, полученной традиционным путем сжигания топлива. Когда же цена производства солнечной энергии сравняется с ценой энергии от сжигания топлива, оно получит еще более широкое распростра-нение, причем с начала 90-х гг. темпы роста гелио-энергетики со-ставляют 6% в год, в то время как мировое потребление нефти растет на 1,5% в год.

Возможно использование солнечной энергии для получения тепловой, в частности, для отопления жилищ.

Интересны примеры использования солнечной энергии в разных странах.

В условиях Великобритании жители сельской местности по-крывают потребность в тепловой энергии на 40–50% за счет ис-пользования энергии Солнца.

В Германии (под Дюссельдорфом) проводились испытания солнечной водонагревательной установки площадью коллекторов 65 м2. Эксплуатация установки показала, что средняя экономия тепла, расходуемого на обогрев, составила 60%, а в летний период – 80-90%. Для условий Германии семья из 4 человек может обеспечить себя теплом при наличии энергетической крыши площадью 6–9 м2.

Современные солнечные коллекторы могут обеспечить ну-жды сельского хозяйства в теплой воде в летний период на 90%, в переходный период – на 55-65%, в зимний – на 30%.

В Австрии установлено, что для обеспечения 80% теплой водой в жилых сельских домах на 1 человека требуется установка солнечных коллекторов с поверхностью 2–3 м2 и емкостью бака для воды 100–150 л. Установка площадью 25 м2 с емкостью для нагретой воды на 1000–1500 л обеспечивает теплой водой 12 че-ловек или небольшой сельский двор.

Наиболее эффективно в странах ЕС солнечные энергоуста-новки эксплуатируются в Греции, Португалии, Испании, Франции: выработка энергии солнечными энергоустановками составляет соответственно 870000, 290000, 255200, 174000 МВт ч в год.

В целом по Европейскому союзу вырабатывается

185600 МВт•ч в год (по данным 1992 г.).

Наибольшей суммарной площадью установленных солнеч-ных коллекторов располагают: США – 10 млн. м2, Япония –

8 млн. м2, Израиль – 1,7 млн. м2, Австралия – 1,2 млн. м2. В на-стоящее время 1 м2 солнечного коллектора вырабатывает элек-трической энергий:

• 4,86–6,48 кВт•в сутки;

• 1070–1426 кВт•ч в год.

Нагревает воды в сутки:

• 420–360 л (при 30°С);

• 210–280 л (при 40°С);

• 130–175 л (при 50°С);

• 90–120 л (при 60°С).

Экономит в год:

• электроэнергии – 1070-1426 кВт•ч;

• условного топлива – 0,14-0,19 т;

• природного газа – 110-145 нм3;

• угля – 0,18-0,24 т;

• древесного топлива – 0,95-1,26 т.

Площадь солнечных коллекторов 2–6 млн. м2 обеспечивает выработку 3,2—8,6 млрд. кВт•ч энергии и экономит 0,42–1,14 млн. т.у.т. в год.

Биоэнергетика – это энергетика, основанная на использо-вании биотоплива. Она включает использование растительных отходов, искусственное выращивание биомассы (водорослей, бы-строрастущих деревьев) и получение биогаза. Биогаз – смесь го-рючих газов (примерный состав: метан – 55-65% , углекислый

газ – 35-45% , примеси азота, водорода, кислорода и сероводоро-да), образующаяся в процессе биологического разложения биомас-сы или органических бытовых расходов. Способы промышленного получения биогаза известны с конца прошлого века (1885 г.).

В мире эксплуатируется более 8 млн. установок для получения биогаза.

Биомасса – наиболее дешевая и крупномасштабная форма аккумулирования возобновляемой энергии. Под термином «био-масса» подразумеваются любые материалы биологического про-исхождения, продукты жизнедеятельности и отходы органиче-ского происхождения. Биомасса будет на Земле, пока на ней су-ществует жизнь. Ежегодный прирост органического вещества на Земле эквивалентен производству такого количества энергии, ко-торое в десять раз больше годового потребления энергии всем человечеством на современном этапе.

Источники биомассы, характерные для нашей республики, могут быть разделены на несколько основных групп:

1. Продукты естественной вегетации (древесина, древесные отходы, торф, листья и т.п.).

2. Отходы жизнедеятельности людей, включая производст-венную деятельность (твердые бытовые отходы, отходы про-мышленного производства и др.).

3. Отходы сельскохозяйственного производства (навоз, ку-риный помет, стебли, ботва и т.д.).

4. Специально выращиваемые высокоурожайные агрокуль-туры и растения.

Переработка биомассы в топливо осуществляется по трем направлениям.

Первое: биоконверсия, или разложение органических ве-ществ растительного или животного происхождения в анаэробных (без доступа воздуха) условиях специальными видами бактерий с образованием газообразного топлива (биогаза) и/или жидкого топлива (этанола, бутанола и т.д.).