IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ НА КАВКАЗЕ
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Увеличивающееся загрязнение окружающей среды, нарушение теплового баланса атмосферы постепенно приводят к глобальным изменением климата. Дефицит энергии и ограниченность топливных ресурсов (при нынешних темпах использования на 70-130 лет) показывают неизбежность перехода к нетрадиционным, альтернативным источникам энергии. Они экологичны, возобновляемы, основой их служит энергия Солнца и Земли.
Согласно исследованиям независимой некоммерческой организации Pew Charitable Trusts, по итогам 2010 года в рейтинге стран — инвесторов в развитие экологически чистых видов энергии:
-
первое место - Китай (54,4 миллиарда долларов);
-
на втором месте - Германия (41,2 миллиарда долларов)
-
на третьем — США (34 миллиарда долларов).
В пользу расширения масштабов применения экологически чистых альтернативных источников энергии, на территории Кавказа является расположение: широко известной курортной зоны Кавказских минеральных вод; Кавказского высокогорного заповедника; Кавказского биосферного заповедника; Национального парка "Приэльбрусье" и т.п.
Применение альтернативных источников энергии улучшает состояние и повышает надежность электро- и теплоснабжения, улучшает бытовые условия жизни населения, имеет существенное социальное значение.
Цель работы показать:
1. необходимость использования альтернативных источников энергии (АИЭ) на Кавказе;
2. перспективы использования АИЭ;
3. Кавказ, как один из перспективных районов использования АИЭ.
Основная часть
Основу современной мировой энергетики составляют тепло- и гидроэлектростанции. Однако их развитие сдерживается рядом факторов. Стоимость угля, нефти и газа, на которых работают тепловые станции, растет, а природные ресурсы этих видов топлива сокращаются. К тому же многие страны не располагают собственными топливными ресурсами или испытывают в них недостаток. В процессе производства электроэнергии на ТЭС происходит выброс вредных веществ в атмосферу. Причем если топливом служит уголь, особенно бурый, малоценный для другого вида использования и с большим содержанием ненужных примесей, выбросы достигают колоссальных размеров. И, наконец, аварии на ТЭС наносят большой ущерб природе, сопоставимый с вредом любого крупного пожара. В худшем случае такой пожар может сопровождаться взрывом с образованием облака угольной пыли или сажи.
Гидроэнергетические ресурсы в развитых странах используются практически полностью: большинство речных участков, пригодных для гидротехнического строительства, уже освоены. А какой вред причиняют природе гидроэлектростанции! Выбросов в воздух от ГЭС нет никаких, но зато вред водной среде наносит довольно большой. В первую очередь страдают рыбы, которые не могут преодолеть плотины ГЭС. На реках, где построены гидроэлектростанции, особенно если их несколько – так называемые каскады ГЭС, – резко меняется количество воды до и после плотин. На равнинных реках разливаются огромные водохранилища, и затопленные земли безвозвратно потеряны для сельского хозяйства, лесов, лугов и расселения людей. Что касается аварий на ГЭС, то в случае прорыва любой гидроэлектростанции образуется огромная волна, которая сметет все находящиеся ниже плотины ГЭС. А ведь большинство таких плотин расположено вблизи крупных городов с населением в несколько сотен тысяч жителей.
Выход из создавшегося положения виделся в развитии атомной энергетики. На конец 1989 года в мире построено и работало более 400 атомных электростанций (АЭС). Однако сегодня АЭС уже не считаются источником дешевой и экологически чистой энергией. Топливом для АЭС служит урановая руда – дорогостоящее и трудно добываемое сырье, запасы которого ограничены. К тому же строительство и эксплуатация АЭС сопряжены с большими трудностями и затратами. Лишь немногие страны сейчас продолжают строительство новых АЭС. Серьезным тормозом для дальнейшего развития атомной энергетики являются проблемы загрязнения окружающей среды. Все это дополнительно осложняет отношение к атомной энергетике. Все чаще звучат призывы, требующие отказаться от использования ядерного топлива вообще, закрыть все атомные электростанции и возвратится к производству электроэнергии на ТЭС и ГЭС, а также использовать так называемые возобновимые – малые, или «нетрадиционные», – виды получения энергии. К последним относят, прежде всего, установки и устройства, использующие энергию ветра, воды, солнца, геотермальную энергию, а также тепло, содержащееся в воде, воздухе и земле.
Альтернативные виды энергии на Кавказе:
-
Ветроэнергетика;
-
Энергия малых вод;
-
Энергия биомассы;
-
Солнечная энергетика;
-
Геотермальная энергетика.
1. Ветроэнергетика (ВЭС)
Привлекательными районами Кавказа, с точки зрения использования ветроэнергетики, являются:
-прибрежные участки акватории Азовского моря;
-предгорные участки территории Кавказа, включая прилегающие к Каспийскому морю, а также зона междуречья Дона и Волги;
-большая часть территории Калмыкии.
В 1991 году АО «Куйбышевгидропроект» были выполнены технико-экономические расчеты по сооружению Дагестанской ВЭС мощностью 6 МВт. В 1996 году совместно с Германией в Цимлянском районе смонтирована Маркинская - опытно-экспериментальная ВЭС мощностью 300 кВт, мега ваттные агрегаты которых устанавливались в Калмыкии.
В настоящее время в Кочубеевском районе Ставропольского края планируется строительство первой на Северном Кавказе ветровой электростанции мощностью 60 МВт. Перспективы строительства электростанции обсуждены на совещании в министерстве энергетики, промышленности и связи края. Инициатором проекта выступила одна из крупных агрокомпаний, на землях которой и планируется установить ветрогенераторы.
Планируется, что новая электростанция будет интегрирована в энергосистему региона.
2.Солнечная энергетика
Расположение территории Кавказа позволяет с оптимизмом оценивать перспективы использования солнечной энергии в регионе.
Плоские солнечные коллекторы используются для получения горячей воды с температурой до 60-65 ℃. Простота и надежность конструкции и экологическая чистота позволяют применять их для очень широкого спектра потребителей в промышленности, коммунально-бытовой сфере и сельском хозяйстве. Срок возврата капитала составляет от 3 до 5 лет.
В настоящее время подобные установки работают на Черноморском побережье, в Махачкале, Нальчике, Ростове-на-Дону, Азове и др. городах региона.
Многолетний опыт работы установок с пластмассовыми коллекторами имеется в Ростовской области и Дагестане.
Следует отметить, что все заводы по производству коллекторов находятся в средней полосе России, а монтируются на Северном Кавказе, что увеличивает их себестоимость на 20%.
В настоящее время принято решение о строительстве солнечной электростанции в Ставропольском крае. Для строительства солнечной электростанции выделена площадка в северо-западной части Кисловодска.
На 20 гектарах земли разместятся панели солнечных батарей и тепловые коллекторы, аккумулирующие солнечное тепло при помощи особой водяной системы. Эти запасы будут использоваться в те дни, когда силы солнца недостаточно для работы станции. Объем инвестиций в проект составляет 3 миллиарда рублей. Общая мощность солнечной электростанции составит 13 МВт, из которых половина придется на выработку электроэнергии и половина – на тепловую энергию.
Кроме выработки экологически чистой электроэнергии она также обогреет квартиры жителей близлежащих населенных пунктов.
3. Энергия биомассы
Энергетика на основе биомассы использует твердое вещество растений для производства жидкого или газового топлива, а также тепла и электричества. Биотопливом может быть что угодно - от дерева и опилок до травы, сельхоз отходов, навоза, бытового мусора. Конечными продуктами являются биогаз, высококачественные экологически чистые удобрения и решение проблемы утилизации вредных отходов.
Сжигание мусора и твердых бытовых отходов не получило дальнейшего распространения по экологическим требованиям, хотя по этой технологии работают заводы в Москве, Санкт-Петербурге и Пятигорске.
Наличие в регионе развитого животноводства позволяет развернуть широкое внедрение биогазовых установок на Кавказе. Срок возврата капитала-3-5 лет.
4. Энергия малых рек
В 40-е и 50-е годы на Кавказе было построено большое количество малых и миниГЭС, но после широкого развития централизованного электроснабжения от сетей энергосистем они были законсервированы или демонтированы.
В последние годы предусматривается восстановление и реконструкция старых и сооружение новых 29 малых ГЭС в Ставропольском крае, Кабардино-Балкарии, Карачаево-Черкессии и Северной Осетии-Алании - общей мощностью 214 мВт.
Наличие в регионе большого числа малых рек, особенно в горных районах, могло бы улучшить электроснабжение отдельных объектов с малым энергопотреблением в коммунальной сфере и сельском хозяйстве при установке на них ГЭС небольшой мощности. В Краснодарском крае таких рек насчитывается до 13 тыс., в Ростовской области –около 500,в Дагестане-285.
5. Геотермальная энергетика (ГеоТЭС)
На северном Кавказе большие запасы подземных термальных вод находятся в Дагестане, Северной Осетии, Ингушетии, Кабардино-Балкарии, Ставропольском и Краснодарском краях.
Однако об их использовании говорить трудно, т.к.:
-исследовательские работы по определению запасов и обратной закачке отработанной воды определяются длительным периодом;
-обратная закачка воды требует дополнительного расхода энергии. Давно используются термальные воды в Дагестане (отопление зданий). Планируется использовать ГеоТЭС в Кабардино-Балкарии (г. Тырнауз) и Ставрополье.
Сооружение ГеоТЭС требует больших капитальных затрат.
Заключение
Кавказ обладает большим потенциалом энергоресурсов (гидроэнергия, геотермальная энергия, энергия солнца, ветра и биогаза).
Имеющийся потенциал альтернативных источников на Кавказе не используется в полной мере.
Несмотря на высокую стоимость, устройства альтернативной энергетики могут окупаться и приносить экологические, социальные и экономические выгоды.
Необходимо создать привлекательность для инвесторов во вложении денежных средств в проекты, связанные с переходом на альтернативные источники электроэнергетики, путем снижения налогов, предоставлением определенных льгот и т.п.
Необходимо с помощью средств массовой информации не только донести до людей сложившуюся на сегодняшний день ситуацию, но и обратить их внимание на важность такого перехода.
Список использованных источников и литературы
1. Копылов В.А. География промышленности России и стран СНГ. Учебное пособие. – М.: Маркетинг, 2001 – 184 с.
2. Видяпин М.В., Степанов М.В. Экономическая география России. – М.: Инфра – М., 2002 – 533 с.
3. Морозова Т.Г. Экономическая география России – 2 -е изд., ред.- М.: ЮНИТИ, 2002 – 471 с.
4. Арустамов Э.А. Левакова И.В.Баркалова Н.В. Экологические основы природопользования. М. Изд. «Дашков и К». 2002.
5. Володин В., Хазановский П. Энергия, век двадцать первый.-М 1998
6. Голдин А. «Океаны энергии». М: ЮНИТИ 2000
7. Лаврус В.С. Источники энергии К: НиТ, 1997
8. Берман Э. Геотермальная энергия – Москва: Мир,1978г.
9. Юдасин Л. С. Энергетика: проблемы и надежды. М: ЮНИТИ. 1999.