IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ РЕСУРСЫ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ: ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
Ломаченко Н.А.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

В современном мире человек не может обходиться как без электрической энергии. Повсюду его окружают механизированные предметы, которые работают от тока. Также электроэнергия необходима для нормального функционирования промышленных предприятий, заводов, фабрик, поэтому с каждым годом использование электрической энергии становится дороже. Те предприятия, которые могут вырабатывать дешёвую электроэнергию, наносят большой вред экологии, который потом отражается на нашем здоровье и окружающей среде. А те предприятия, которые вырабатывают более экологически чистую электроэнергию, как, к примеру, гидроэлектростанции, требуют больших затрат.

Актуальность работы:

Что такое природные ресурсы и для чего они нам нужны? На этот вопрос может ответить каждый. Но, к сожалению, не каждый знает, что с ростом промышленных предприятий, рождаемости, масштабов производства происходит оскуднение запасов природных ресурсов. Если рассматривать перспективы традиционной энергетики, то угля хватит на 600 лет, нефти на 90 лет, газа на 50 лет, урана по разным прогнозам на 27-80 лет. В России энергетическая проблема актуальна особенно. Указом Президента Российской Федерации от 4 июня 2008 г. № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» установлена задача по снижению к 2020 году энергоемкости валового внутреннего продукта не менее чем на 40 процентов по отношению к уровню 2007 года и обеспечению рационального и экологически ответственного использования энергии и энергетических ресурсов.

27 декабря 2010 г. принята Государственная программа Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года», основной задачей которой признана задача снижения энергопотребления и модернизация систем энергоснабжения. Поэтому я обратилась к теме нетрадиционных источников энергии, к ним относятся ветроэнергетика, гидроэнергетика, солнечная энергетика, биоэнергетика. Перспективы использования альтернативных источников энергии связаны с их экологической чистотой и низкой стоимостью эксплуатации.

Цель проектного исследования:

Изучение использования альтернативных источников энергии в России и перспективы развития «зеленой » энергетики в Белгородской области.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи:

1. Ознакомиться с основными альтернативными источниками энергии, используемыми в России.

  1. Рассмотреть основные источники альтернативной энергетики Белгородской области.

  2. Определить возможный потенциал использования «зеленой» энергетики в Белгородской области

  3. Разработать интерактивный плакат по теме «Использование и перспективы развития альтернативной энергетики в Белгородской области ».

Гипотеза исследования: альтернативные источники энергии - потенциал развития энергетики в Белгородской области.

Методы исследования:

Теоретический метод;

Метод обработки и представление полученных данных;

Метод моделирования;

Эмпирический метод

Статистический метод

Объект исследования: природные ресурсы Белгородской области

Предмет исследования: альтернативные источники энергии в Белгородской области.

Этапы работы над проектом: на этапе подготовки была определена цель проекта, источники информации, планирование способов сбора и анализа информации, планирование готового продукта (интерактивной карты). Исследовательская деятельность по теме проекта была представлена сбором информации, решением промежуточных задач, изучением литературных источников, сотрудничество с первым заместителем генерального директора ОАО «Белгородский институт альтернативной энергетики» Р.Г. Кудиновым На основе анализа информации были сформулированы выводы и представлены результаты работы в виде презентации, диаграмм, таблиц.

Практическая значимость: интерактивный плакат может использоваться на уроках географии физики и при изучении раздела «География Белгородской области», «Электричество», экологических кружках, для пропаганды охраны окружающей среды.

Глава 1. Альтернативная энергетика в России

«Альтернативная энергетика– совокупность перспективных способов получения, передачи и использованияэнергии, которые распространены не так широко, кактрадиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вредаокружающей среде.»

Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии–встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию.Альтернативный источник энергии– заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие нанефти, добываемомприродном газеиугле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, вызывающий парниковый эффект и глобальное потепление. Цель поиска альтернативных источников энергии –потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.

Классификация источников:

  • Ветряные (движение воздушных масс)

  • Геотермальные (тепло планеты)

  • Солнечные (электромагнитное излучениесолнца)

  • Гидроэнергетические (движение воды в реках и морях)

  • Биотопливные (теплота сгорания возобновляемоготоплива)

Возобновляемые источники энергии– энергия Солнца, энергия ветра, энергия приливов, энергия волн водных объектов, в том числе водоёмов, рек, морей, океанов, геотермальная энергия, тепловая энергия земли, биомасса, включающая в себя специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления, биогаз. Россия, обладающая значительными запасами нетрадиционного топлива и имеющая возможность использования одного (а иногда двух и более) возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в каждом своём регионе. Сегодня у России есть успешный опыт создания электростанций практически на всех известных видах возобновляемых источников энергии. Развитию этой отрасли энергетики способствует тот факт, что на территории России множество отдаленных районов, подключение которых к центральным электросетям и газовым магистралям затруднено. А между тем, страна изобилует природными возобновляемыми источниками энергии.

Наибольшим потенциалом для солнечной энергетики обладает Краснодарский, Ставропольский край, республика Крым, Магаданская область и Якутия, где наиболее благоприятные условия для развития такого вида энергетики.

Развитие ветроэнергетики в России обеспечивает до трети своих нужд в электричестве. Наиболее крупные ветропарки расположены в Калининградской области, республиках Башкортостан, Чувашия и Калмыкия.

Биогаз образуется в результате разложения любых органических отходов. В качестве сырья может использоваться любая биомасса: свекольный жом, отходы мясокомбината и рыбоперерабатывающегоцеха, навоз, скошенная трава и опавшая листва. За последнее десятилетие появилось множество предприятий, производящих биогазовые установки в районах развития агропромышленного комплекса.

Приливные электростанции имеет смысл строить там, где разница уровней моря во время прилива и отлива составляет минимум 4 метра. Практическое использование энергии приливов и отливов в России можно увидеть на примере КислогубскойПЭС (Мурманская область).

Геотермальная энергия

Геотермальная энергетика в России может основываться на использовании тепловой энергии земных недр. Запасы геотермальной энергии нашей страны более чем в 10 раз превышают запасы угля. Геотермальные районы расположены на островах Курильской гряды, на Дальнем Востоке, в Ставропольском и Краснодарском краях, на Кавказе и Калининградской области.

Геотермальная энергетика– направлениеэнергетики, основанное на производствеэлектрической энергииза счёт энергии, содержащейся в недрах земли, нагеотермальных станциях.Ввулканическихрайонах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипенияна относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в видегейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного буренияскважин.

Запасы геотермальной энергии нашей страны более, чем в 10 раз превышают запасы угля. Эти богатства зачастую лежат, в буквальном смысле, на поверхности: геотермальные источники Камчатки с температурой до 200 °С на глубине всего лишь 3,5 км могут обеспечить работу не одной мини электростанции. Есть места, где вода выходит на поверхность: это существенно облегчает доступ к ее энергии. Геотермальная энергетика России начала свое развитие в 1966 году: именно тогда была построена первая такая электростанция. Сегодня с помощью камчатских источников можно вырабатывать около 300 МВт электроэнергии, но реально используется лишь 25%. Геотермальные воды островов Курильской гряды обладают потенциалом в 200 МВт: этого достаточно для полного обеспечения электроэнергией всего региона. Но не только Дальний Восток привлекателен для развития геотермальной энергетики: большим потенциалом обладает Ставропольский край, Кавказ, Краснодарская область. Температура подземных вод здесь достигает 125 °С

Геотермальная энергия

Достоинства:

  1. Возобновляемый источник энергии (во всяком случае, при условии, что в нагнетательную скважину не закачивается слишком много воды за слишком короткое время).

  2. Геотермальная электростанция для работы не требует поставок топлива из внешних источников.

  3. Эксплуатация геотермальной электростанции не требует дополнительных расходов, кроме расходов на профилактическое техобслуживание или ремонт.

  4. Геотермальные электростанции не портят пейзаж и не требуют значительного землеотвода.

  5. Обычная геотермальная электростанция, расположенная на берегу моря или океана, может применяться и для опреснения воды.

Недостатки:

  1. Найти подходящее место для строительства геотермальной электростанции и получить разрешение местных властей и согласие жителей на ее возведение может быть проблематичным.

  2. Иногда действующая геотермальная электростанция может остановиться в результате естественных изменений в земной коре, плохого выбора места или чрезмерной закачки воды в породу через нагнетательную скважину.

  3. Через эксплуатационную скважину могут выделяться горючие или токсичные газы или минералы, содержащиеся в породах земной коры. Избавиться от них достаточно сложно.

  4. Стоимость установки геотермальной электростанции велика.

Солнечная энергетика (Гелиоэнергетика)

Солнечная энергетика – направлениенетрадиционнойэнергетики, основанное на непосредственном использованиисолнечногоизлучения для полученияэнергиив каком-либо виде. Солнечная энергетика используетнеисчерпаемый источник энергиии является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепциейраспределённогопроизводства энергии.

Достоинства:

  1. Общедоступность и неисчерпаемость источника.

  2. Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

Недостатки:

  1. Зависимость от погоды и времени суток.

  2. Как следствие необходимость аккумуляции энергии.

  3. При промышленном производстве – необходимость дублирования солнечных ЭС маневренными ЭС сопоставимой мощности.

  4. Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).

  5. Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.

  6. Нагрев атмосферы над электростанцией.

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика– область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования энергии водного потока в электрическую энергию.

На 2006 год гидроэнергетика обеспечивает производство до 88 % возобновляемой и до 20 % всей электроэнергии в мире, установленная гидроэнергетическая мощность достигает 777 ГВт. Гидроэнергетические установки малой мощности способны производить от 1 до 3000 кВт/ч. Основными узлами мини ГЭС являются генератор и турбины, а всем процессом управляют автоматические системы. Различают несколько типов мини электростанций: русловые работают за счет естественного течения рек, приплотинные – за счет перепада уровней в разных водоемах. Размещать их можно не только в экологически чистых зонах, но также и возле водоочистных комплексов, промышленных и бытовых стоков, ирригационных каналов, судоходных сооружений. Малая гидроэнергетика в России, по приблизительным оценкам специалистов, имеет потенциал в 60 млрд. кВт/ч в год, который не используется даже на четверть. Причины тому различны, однако шаги по пути развития этого сектора энергетики намечаются, в последнее время интерес государства значительно возрос к гидроэнергетике в целом.

Гидроэнергетика

Достоинства:

  1. Использование возобновляемой энергии.

  2. Очень дешевая электроэнергия.

  3. Работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу.

  4. Быстрый (относительно ТЭЦ/ТЭС) выход на режим выдачи рабочей мощности после включения станции.

Недостатки:

  1. Затопление пахотных земель.

  2. Строительство ведется там, где есть большие запасы энергии воды.

  3. На горных реках опасны из-за высокой сейсмичности районов.

  4. Сокращенные и нерегулируемые попуски воды из водохранилищ по 10-15 дней приводят к перестройке уникальных пойменных экосистем по всему руслу рек, как следствие, загрязнение рек, сокращение трофических цепей, снижение численности рыб, элиминация беспозвоночных водных животных, повышение агрессивности компонентов гнуса (мошки) из-за недоедания на личиночных стадиях, исчезновение мест гнездования многих видов перелетных птиц, недостаточное увлажнение пойменной почвы, негативные растительные сукцессии (обеднение фитомассы), сокращение потока биогенных веществ в океаны.

Биотопливная энергия

Биогаз образуется в результате разложения любых органических отходов. Этот продукт брожения состоит из метана и углекислого газа с небольшими примесями других веществ. Для получения природного топлива углекислый газ удаляют. В качестве сырья может использоваться любая биомасса: свекольный жом, отходы мясокомбината и рыбоперерабатывающегоцеха, навоз, скошенная трава и опавшая листва, а также бытовые и фекальные отходы (список можно продолжить). Объем органических отходов в нашей стране ежегодно достигает 620 – 630 млн. тонн. С помощью этих отходов можно получить до 30 млн. м³ газа, сжиганием которого можно произвести до 70 ГВт электроэнергии. Электростанции в России используют биогаз, выделяемый из торфа, растительных и древесных отходов. За последнее десятилетие появилось множество предприятий, производящих биогазовые установки.

Биотопливо

Достоинства:

  1. Производство биотоплива осуществляется с помощью самых разнообразных органических материалов. Опираясь на это преимущество можно сказать, что такой вид альтернативной энергии может быть доступен каждому и кстати в любой стране и регионе в независимости от того какие там условия (климат, рельеф и многое другое).

  2. Производство биотоплива в видетопливные брикеты производство поможет решить очень важную проблему окружающей среды, как утилизация мусора. Ведь имеются большие перспективы на решение такой экологически важной проблемы. О ней уже много лет думают большое количество людей, в том числе и ученые всего мира.

Недостатки:

  1. Многие ученые беспокоятся о том, что уничтожение лесов нанесет очень большой вред окружающей среде. Но, как известно биотопливо производится не только с помощью деревьев, которые проходят такую процедуру, каксушка пиломатериалов.

  2. Также некоторые ученые утверждают, что если выращивать большое количество разнообразных растений для производства, то это может привести к истощению плодотворности нашей планеты. Впоследствии многие страны третьего мира могут просто-напросто умереть с голода.

Ветроэнергетика

Ветроэнергетика – отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.

Россия – это страна с огромной территорией и разными климатическими зонами. Технический потенциал для ветроэнергетики составляет 6200 миллиардов киловатт часов, что в несколько раз превышает всё производство электроэнергии в стране. Около 70% территории России не имеют централизованного электроснабжения по причине большого расстояния между населёнными пунктами (иногда сотни и даже тысячи километров).

Мощность высотных потоков ветра(на высотах 7-14 км) примерно в 10-15 раз выше, чем у приземных. Эти потоки обладают постоянством, почти не меняясь в течение года. Возможно использование потоков, расположенных даже над густонаселёнными территориями (например, городами), без ущерба для хозяйственной деятельности.

Достоинства:

  1. Экологически-чистый вид энергии (ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы ватмосферу1800 тоннСО2, 9 тонн SO2, 4 тонноксидов азота).

  2. Эргономика (ветровые электростанции занимают мало места и легко вписываются в любой ландшафт, а также отлично сочетаются с другими видами хозяйственного использования территорий).

  3. Возобновляемая энергия (энергия ветра, в отличие от ископаемого топлива, неистощима).

  4. Ветровая энергетика – лучшее решение для труднодоступных мест (для удалённых мест установка ветровых электрогенераторов может быть лучшим и наиболее дешёвым решением).

Недостатки:

  1. Нестабильность (нет гарантии получения необходимого количества электроэнергии; на некоторых участках суши силы ветра может оказаться недостаточно для выработки необходимого количества электроэнергии).

  2. Относительно невысокий выход электроэнергии (ветровые генераторы значительно уступают в выработке электроэнергии дизельным генераторам, что приводит к необходимости установки сразу нескольких турбин; кроме того, ветровые турбины неэффективны при пиковых нагрузках).

  3. Высокая стоимость (стоимость установки, производящей 1 мега-ватт электроэнергии, составляет 1 миллион долларов).

  4. Опасность для дикой природы (вращающиеся лопасти турбины представляют опасность для некоторых видов живых организмов; согласно статистике, лопасти каждой установленной турбины являются причиной гибели не менее 4 особей птиц в год).

  5. Шумовое загрязнение (шум, производимый «ветряками») может причинять беспокойство диким животным и людям, проживающим поблизости.

Глава 2. Экономический портрет Белгородской области

Белгородская область входит в состав Центрально-Чернозёмного экономического района и Центрального федерального округа Российской Федерации. На юге и западе она граничит с Луганской, Харьковской и Сумской областями Украины, на севере и северо-западе – с Курской областью, на востоке – с Воронежской областью. Общая протяжённость её границ составляет около 1150 км, из них с Украиной – 540 км.

Площадь области составляет 27,1 тыс. км², протяжённость с севера на юг- около 190 км, с запада на восток – около 270 км. Область расположена на юго-западных и южных склонах Среднерусской возвышенности в бассейнах рек Днепра и Дона, в лесостепной зоне на приподнятой всхолмлённой равнине со средней высотой над уровнем моря 200 м. Самая высокая точка 277 м над уровнем моря –находится в Прохоровском районе. Самая низкая – в днище долин рек Оскола и Северского Донца. Территория изрезана балками (логами), оврагами, по которым разбросаны дубравы.

Климат в Белгородской области умеренно континентальный с относительно мягкой со снегопадами и оттепелями зимой и жарким, часто с засухами и суховеями летом. Среднегодовая температура Белгородской области в целом +6,4°C. Она колеблется от +5,9°C до +6,6°C, возрастая с севера на юг. Солнце на Белгородчине светит 1800-2000 часов в год. Продолжительность периода активной вегетации растений (с температурой выше 10°C) составляет 180 – 190 дней. Ветровой режим Белгородской области характеризуется преобладанием юго-западных, южных ветров в холодный период года, западных и северо-восточных – в теплое время года.

Белгородская область может по праву считаться богатым регионом. Благоприятные природно-климатические условия и плодородные почвы сочетаются здесь с залежами железной руды, известняка, сырья для цементной промышленности. Выявлены и в разной степени разведаны крупные месторождения бокситов, апатитов, минеральных подземных вод. Известны проявления золота, графита и редких металлов. Имеются географические предпосылки для выявления платины, углеводородного сырья и других полезных ископаемых. Сложность экономического развития области состоит в необходимости сбалансированного развития сельского хозяйства и добывающей промышленности, использующих большие территории. Область также испытывает дефицит электроэнергии. Область, не обладая собственными топливными ресурсами, потребляет в основном электроэнергию Курской и Нововоронежской АЭС. Отсутствие топливных ресурсов, а также отрицательное воздействие на окружающую среду используемой энергетики привело к поиску путей решения данной проблемы. Одним из направлений развития энергетики в Белгородской области является использование нетрадиционных (альтернативных) источников.

В 2010 году в Белгородской области учреждён Институт альтернативной энергетики. Необходимость создания в области подобной структуры обусловлена актуальностью вопросов охраны окружающей среды, а также поиска альтернативы невозобновляемым источникам энергии. Ветрогенераторы, солнечные батареи и биогазовая установка являются первыми объектами по выработке альтернативной энергии в Белгородской области. Совокупный объём выработки «зелёной» энергии составляет более 20 млн кВтч электрической и 17,2 тыс. Гкал тепловой энергии в год. Электроэнергия, выработанная ветрогенераторами и солнечными батареями, поступает в сети филиала ОАО «МРСК Центра» – «Белгородэнерго» и распределяется между потребителями. Среди несомненных преимуществ альтернативной энергетики – улучшение экологического состояния окружающей среды, так как при производстве электрической и тепловой энергии используются возобновляемые источники энергии и полностью отсутствуют отходы производства.

Таким образом, в связи с особенностями географического положения, наличия природных ресурсов, развития АПК области возникает наибольший интерес для дальнейшего развития и инвестирования сферы альтернативной энергетики Белгородчины.

  1.  
    1. Альтернативная энергетика в Белгородской области

По мнению специалистов, применение источников альтернативной энергии на Белгородчине достаточно перспективно. Среди несомненных преимуществ альтернативной энергетики – улучшение экологического состояния окружающей среды, так как при производстве электрической и тепловой энергии используются возобновляемые источники энергии и полностью отсутствуют отходы производства.

Благодаря оперативной работе энергетиков первые альтернативные источники энергии сегодня введены в опытную эксплуатацию в Яковлевском районе Белгородской области. Проект реализуется в рамках региональной программы энергосбережения при поддержке губернатора Белгородской области Евгения Савченко.

1 августа 2010 года недалеко от хутора Крапивенские Дворы Яковлевского района ООО «АльтЭнерго» ввело в работу пять ветрогенераторов с горизонтальной осью вращения и автоматической системой ориентации на ветер общей мощностью 100 кВ. Ветроэлектрические установки стали первым объектом «АльтЭнерго» и первым объектом альтернативной энергетики заметной мощности на территории Белгородской области. Номинальная мощность каждого генератора 20 кВт.Средняя годовая скорость ветра по области составляет 2,1 – 4,1 м/сек., наибольшая скорость ветра наблюдается весной. (Приложение 2).

В условиях Белгородской области особенно перспективным направлением является переработка отходов агропромышленного комплекса. Суммарный годовой объем отходов отраслей птицеводства, свиноводства и разведения КРС в регионе превышает 15 миллионов тонн. Их можно перерабатывать и утилизировать различными способами, однако наиболее перспективным представляется строительство биогазовых станций, которые позволяют не только избавляться от отходов, но и извлекать из них максимальную пользу.

Крупнейшая в стране биогазовая станция «Лучки» (Прохоровский район Белгородской области) 25 июня 2012 года отпустила в сеть первую электроэнергию, а 20 июля 2012 вышла на проектную мощность 2,4 МВт. Ежедневно на ней вырабатывается около 56 тысяч киловатт-часов в сутки электрической энергии. Такого объема электроэнергии достаточно, к примеру, для обеспечения суточных нужд жителей Прохоровского района Белгородской области, в котором расположена биогазовая установка.

В августе 2012 года на территории Грузсчанского сельского округа Борисовского района открыли первую в России промышленную, подключенную в сеть, биогазовую станцию «Байцуры».

Использование биогазовой установки решит проблему утилизации отходов животноводства и повысит экологическую безопасность атмосферы и земельных угодий.

В ближайшем будущем планируется строительство на территории Белгородской и Воронежской областей 20 биогазовых установок мощностью от 1 до 5 МВт, работающих на отходах животноводческих комплексов и растительных остатках. По подсчетам «Биогазэнергостроя» цена 1кВт/ч, произведенного такой станцией, составит 1,2-1,4 руб. без учета «зеленого» тарифа» (государственная программа, обеспечивающая окупаемость инвестиционных затрат), с учетом – 6-7 руб.

Надо полагать, тенденции по развитию и внедрению биогазовых технологий создадут предпосылки для развития отрасли не только в Белгородской области, но и в стране целом.

«АльтЭнерго»установило на х. Крапивенские Дворы Яковлевского района Белгородской области солнечный парк, состоящий из поликристаллических и аморфных солнечных панелей. (Приложение 1).Поликристаллическиесостоят из распиленного на пластины полупроводникового кремния. При попадании на их поверхность солнечного света в устройстве начинается движение электронов, вырабатывается постоянный электрический ток, который затем преобразуется в переменный.

На крыше одной из белгородских многоэтажек по проспекту Ватутина появился автономный энергосберегающий комплекс, который заряжается от солнечной батареи. «Солнцеворот 4000» – именно такое название носит комплекс – заряжается в течение светового дня от солнечной батареи. Восемь секций батареи, направленные на юг, даже в пасмурную погоду улавливают ультрафиолетовое излучение и заряжают аккумуляторы комплекса. Энергии хватает, чтобы обеспечить освещением подъезды и площадки возле дома.

В г. Белгород, РФ, построили новую объездную дорогу, на столбах которой расположены – солнечные фонари.

Не менее важным направлением в использовании электроэнергии является энергосбережение.

К 2020 году в многоквартирных домах потребление энергии должно сократиться на 40 %.Пять домов попали в программу регионального департамента ЖКХ «Реализация энергосберегательных мероприятий в многоквартирных домах Белгородской области». В домах по улицам Советской, Губкина и Королёва в областном центре установят индивидуальные тепловые пункты, заменят электропроводку, поставят энергосберегающие светодиодные светильники и, при необходимости, утеплят двери и окна.

Глава 3. Применение солнечных батарей

Принцип действия солнечных фотоэлектрических установок (СФЭУ) состоит в прямом преобразовании солнечного света в постоянный электрический ток. Энергия может использоваться как напрямую, так и запасаться в аккумуляторных батареях. Если требуется получить 220 В переменного тока, нужно использовать преобразователи – инверторы.

Преимущества СФЭУ:

  • экологичность

  • простота в обслуживании

  • автономность работы

  • бесшумность работы (достигается отсутствием движущихся частей)

  • значительный срок службы

Солнечные батареи сохраняют

работоспособность при:

  • диапазоне температур от –50 до +75 °С

  • атмосферном давлении 84-106,7 кПа;

  • относительной влажности до 100%;

  • интенсивности дождя до 5мм/мин;

  • снеговой, ветровой нагрузке до 2000 Па.

Типы фотоэлектрических преобразователей.

Автономные фотоэлектрические преобразователи предназначены для автономного энергоснабжения объекта – объектов, удаленных от основных линий электропередачи (в труднодоступных местах, куда затруднена или экономически невыгодна прокладка линий). Их мощность колеблется в пределах 0,01-100 кВт.Фотоэлектрические станции, подключенные к электрическим сетям, отдают выработанную энергию в сеть, откуда она распределяется потребителям. Такие системы, установленные в городе, могут обеспечивать электричеством здание и компенсировать энергодефицит при пиковом энергопотреблении в полуденное время. Их мощность достигает нескольких МВт. Резервные фотоэлектрические преобразователи подключается к сетям централизованного электроснабжения и в случае отключения электроэнергии.Солнечный коллектор

Солнечный коллектор – установка, использующая энергию солнечной радиации для нужд отопления и горячего водоснабжения. Различают несколько типов солнечных коллекторов: плоские, с концентраторами, промышленные, вакуумные и комбинированные. Для использования солнечного коллектора в условиях отрицательных температур перспективным является вакуумный коллектор, имеющий высокий КПД.

Поглощает радиацию в солнечном коллекторе специальная поверхность, соединенная с медными трубками, по которым циркулирует теплоноситель. Теплоноситель, проходя по всей площади коллектора, нагревается и попадает в резервуар, где отдает тепло через теплообменник в бак – аккумулятор тепла. Коллекторы и трубопроводы имеют хорошую теплоизоляцию, уменьшающие потери энергии. Вся эта конструкция находится в стеклянных вакуумированных трубках. Стекло обладает высокой степенью химической стойкости, теплостойкости и ударной прочности. В кольцеобразном пространстве между внутренней и наружной трубами создается вакуум для эффективного уменьшения потери тепла. Такие трубки функционируют в пасмурную погоду и при отрицательной температуре, они преобразуют прямые и рассеянные солнечные лучи в тепло. Благодаря этому коллектор сохраняет до 95% тепловой энергии.

Солнечный коллектор позволяет поддерживать положительную температуру в здании зимой и удовлетворять потребности в горячей воде летом, а кроме того экономить электроэнергию. Однако минимальная мощность гелиосистемы должна быть не ниже 100 Вт/м2. В зависимости от солнечной радиации и температуры окружающей среды КПД солнечного коллектора может быть от 20 до 65%. При ярком солнце – до 650 Вт/м2, а в пасмурную погоду – порядка 10 Вт/м2.

Применение такой системы поможет сократить затраты на отопление на 30%, на горячее водоснабжение – на 70%. В климатических условиях средней полосы России солнечные водонагревательные установки могут эффективно использоваться в течение 6-7 месяцев в году (с марта по сентябрь) – в частных домах, мини-отелях, на базах отдыха, а также как резервный источник горячей воды в больницах, детских садах, на автомойках, АЗС и т.д. В летнее время солнечная установка из 2-3 м2солнечных коллекторов будет обеспечивать ежедневный нагрев 100 л воды до температуры не менее 45ºС с вероятностью 70-80%.

Заключение

По мнению специалистов, дефицит углеводородов уже в ближайшее десятилетие начнет оказывать влияние на мировую экономику, экономику России и Белгородской области в частности. Нехватка природных ресурсов неизбежно приведет к постепенному росту цен на энергоносители. Предотвратить такой ход событий можно, используя альтернативные источники энергии в России и на территории нашей области, которая не обладает собственными топливными ресурсами.

Подводя итоги моего исследования можно сказать, что принципиальный вопрос о целесообразности применения альтернативных источников энергии на территории Белгородской области решен однозначно положительно.

В результате своих следований, я пришла к выводу: использование альтернативной энергетики уменьшает затраты электрической энергии. Мои исследования можно и сейчас использовать в повседневной жизни. К примеру, зарядить телефон от солнечной панели с AliExpress будет выгодно и актуально.

Результатом нашей работы было создание интерактивных плакатов, на которых выделены объекты альтернативной энергетики в России и Белгородской области и мы надеемся, что в будущем на нем появятся новые виды станций, вырабатывающих альтернативные виды энергии.

К одной из основных задач развития альтернативной энергетики можно отнести привлечение потенциальных инвесторов, предприятий энергоснабжения, рядовых потребителей, для возможности использования альтернативных источников энергии на территории Белгородской области.

5 января 2016 года Владимир Путин подписал Указ о проведении в 2017 году в Российской Федерации Года экологии. Одним из актуальных направлений работы по сбережению и улучшению состояния экологии является развитие альтернативной энергетики. Будущее нашей страны, нашей планеты зависит от того, насколько глубоко мы проникнемся идеей сохранения природы.

Литература

  1. География Белгородской области: учебное пособие для учащихся средних школ Белгородской области. Под общей редакцией Г.Н. Григорьева. - Изд-во БГУ 1996. - 142 с.

  2. География Белгородской области: учебное пособие для 8-9 классов общеобразовательной школы. - Изд. - во Московского университета, 2003.- 64с.

  3. СПАСЕМ ПРИРОДУ – СПАСЕМ СЕБЯ! (Природные ресурсы и окружающая среда Белгородской области: их состояние и сохранение) – Белгород, 2002. – 46 с. таблицы

  4. https://pogoda.turtella.ru

  5. http://www.altenergo-nii.ru/

  6. http://www.energya.by

  7. https://ru.wikipedia.org/

  8. http://nsportal.ru/shkola/geografiya/library/

Приложение 1

Количество солнечных дней в Белгородской области

Месяц

Количество дней

Январь

3

Февраль

2

Март

6

Апрель

10

Май

19

Июнь

19

Июль

20

Август

20

Сентябрь

18

Октябрь

15

Ноябрь

10

Декабрь

5

Приложение 2

Скорость ветра в Белгородской области

Месяц

Скорость ветра м/с

Январь

4,6

Февраль

4,4

Март

4,8

Апрель

4,6

Май

4

Июнь

3,8

Июль

3,8

Август

3,7

Сентябрь

4,1

Октябрь

4,2

Ноябрь

4,5

Декабрь

5

Приложение 3

Характеристика солнечной батареи

Мощность, Вт

1

Напряжение, В

5,5

Сила тока, А

0,18

Размеры

 

КПД, %

14

Приложение 4

Зарядка устройства от солнечной панели

Напряжение заряжаемого устройства

12В

Зарядка устройства на 10%

Время года

Время зарядки, мин

Лето

11

Осень

14

Зима

20

Весна

16

Приложение 5

Характеристика ветроустановки

Площадь винта, мм2.

1776

Кол-во оборотов

800

Выходящее напряжение при максимальном вращении винта, В.

6

Ток, А

0,003

Приложение 6