Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,425

ЧТО НОВОГО В ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЯХ. ПЕРСПЕКТИВЫ

Левинзон С. 1
1 Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана
1. Левинзон С.В., Фейгин Л.З. и др. Эффективные способы и устройства энергосбережения // Современные наукоёмкие технологии. – М., 2009. – № 1. – С. 23–24. 2. Левинзон С.В. Новые тенденции в энергосберегающих технологиях // Международный журнал экспериментального образования. – М., 2011. – № 6. – С. 78–79.
3. Левинзон С.В. Энергосберегающие технологии: плюсы и минусы // Международный журнал экспериментального образования. – М., 2012. – № 4. – С. 75–77.
4. Levinzon S.V. New in energy saving technologies. International Journal of Applied and Fundamental Research. – 2014. – № 2. URL: http://www.science-sd.com/457-24549 (27.11.2014).
5. Волостнов Б.И., Поляков В.В., Косарев В.И.Энергосберегающие технологии и проблемы их реализации. URL: http://www.aselibrary.ru/digital_resources/journal/irr/2010/number_2/number_2_2/number_2_21552/ (25.01.2015).
6. Энергосбережение и энергосберегающие технологии, приводящие к экономии электроэнергии. URL: http://zeleneet.com/cat/chistaya-energiya/energosberezhenie/ (26.02.2015).
7. Просвирнов А. Водородная энергетика – афера века или панацея от всех бед человечества. URL: http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=3440, (15.02.2015).
С развитием технологий современный мир нуждается во все большем количестве энергоресурсов, однако среди источников энергии по-прежнему львиная доля принадлежит таким источникам, как нефть, газ и каменный уголь, запасы которых не безграничны. Основной альтернативой углеводородам являются вода, ветер, Солнце, – все они способны бесперебойно предоставлять человеку экологически чистую и фактически неисчерпаемую энергию. Однако доля возобновляемых источников пока еще не так велика вследствие высокой стоимости и сложности преобразующих установок. Поэтому огромное значение приобретает совершенствование энергосбережения. Данные вопросы неоднократно рассматривались автором [1–4]. Но жизнь не стоит на месте, ей свойственны, как и всему изменяющемуся, свои приливы и отливы. Вместе с тем следует отметить, что без альтернативных источников энергии – у человечества нет будущего. Энергосберегающие технологии – довольно широкое понятие. К ним относятся новые или усовершенствованные технологические процессы, характеризующиеся более высоким коэффициентом полезного использования топливно-энергетических ресурсов. В общем, можно отметить следующие особенности результативности энергосберегающих процессов, проявляющихся в виде:

– экономических эффектов у потребителей (снижение стоимости приобретаемых энергоресурсов);

– эффектов повышения конкурентоспособности (снижение потребления энергоресурсов на единицу производимой продукции, энергоэффективность производимой продукции при ее использовании);

– эффектов для электрической, тепловой, газовой сети (снижение пиковых нагрузок, минимизация инвестиций в расширение сети);

– экологических эффектов;

– связанных эффектов (внимание к проблемам энергосбережения приводит к повышению озабоченности проблемами общей эффективности системы – технологии, организации, логистики на производстве, системы взаимоотношений, платежей и ответственности в жилищном секторе, отношении к домашнему бюджету у граждан).

Следует отметить два принципиально разных, но имеющих прямое отношение к рассматривающей теме процесса – собственно усовершенствование энергосберегающих процессов и нормативно-правовое обеспечение энергосбережения. Собственно энергосберегающие технологии являются важнейшим направлением реализации энергетической стратегии. В мировом энергетическом балансе доля носителей для традиционной энергетики сегодня составляет порядка 74 %. При современном уровне потребления открытых запасов нефти хватит на 40 лет, газа – на 56 лет, угля – на 197 лет. Что касается других источников энергии, то на возобновляемые (в основном на биомассу и гидроэнергию) приходится 19,5 %, а на ядерную энергию – 6,3 % [5].

Если в течение некоторого периода времени гидроэнергетика и биомасса будут доминировать над другими видами возобновляемых источников энергии, то в дальнейшем первенство на энергорынке будет принадлежать солнечной энергии и ветроэнергетике, которые сейчас активно развиваются. Кроме того, не следует забывать и об атомной энергетике.

Инженерные проблемы

Экономические проблемы

Экологические проблемы

Нравственные проблемы

Гелиоэнергетика (гелиоконденсаторы, солнечные батареи)

● Стохастический характер получения и отсюда – необходимость аккумулирования энергии.

● Повышение КПД солнечных батарей.

● Защита батарей от загрязнений

● Высокая стоимость технологий получения энергии

● Утилизация солнечных батарей не экологична.

● Огромные площади под «солнечные плантации»

Биоэнергетика (производство биомассы, биосинтез водорода, жидкое топливо – этанол, масло и т.д.)

● Выбросы ацетона, метана и азотсодержащих органических веществ

● Использование пахотных земель под засев культур;

● Рост цены на фуражное зерно и продовольствие.

● Выращивание соответствующих культур и производство из них топлива требует немалых энергетических затрат.

● Чрезвычайно быстро расширяющееся производство биотоплива в тропических районах (в Бразилии, Индонезии, Малайзии) приводит к уничтожению девственных лесов или распахиванию своеобразных бразильских саванн

Ветроэнергетика

● Стохастический характер получения и отсюда необходимость аккумулирования энергии.

● Непостоянство ветровых потоков создает проблемы надежности производства электроэнергии.

● Необходимость резерва мощности в энергосистеме и механизмов сглаживания неоднородности выработки

● Основная часть стоимости ветроэнергии определяется первоначальными расходами на строительство сооружений ВЭУ (стоимость 1 кВт установленной мощности ВЭУ ~$1000).

● Высокая стоимость аккумуляторных батарей – около 25 % стоимости установки (используются в качестве источника бесперебойного питания при отсутствии внешней сети).

Экономичность зависит от месторасположения ВЭУ

● Ветрогенераторы изымают часть кинетической энергии движущихся воздушных масс, что приводит к снижению скорости их движения. При массовом использовании ветряков (например, в Европе) это замедление теоретически может оказывать заметное влияние на локальные (и даже глобальные) климатические условия местности

● Визуальное воздействие ветрогенераторов – субъективный фактор. Для улучшения эстетического вида ветряных установок во многих крупных фирмах работают профессиональные дизайнеры. Ландшафтные архитекторы привлекаются для визуального обоснования новых проектов

Гидроэнергетика и альтернативная гидроэнергетика

● Зависимость от сезонных колебаний производимой и потребляемой мощностей.

● Необходимость резервных мощностей

● Удорожание навигации.

● Убытки

сельскохозяйственного, лесного и рыбопромышленного хозяйств.

● Удорожание транспорта (мосты, объездные пути и т.п.)

● Создание гидротехнических сооружений препятствует рыбоходу.

● Приводит к значительному затоплению плодородных земель, так как требуют большого «зеркала» воды

● Изменение ландшафта – затопление деревень и поселков, мест естественного обитания диких животных и птиц

Водородная энергетика

● Чтобы выделить водород из воды, необходимо затратить энергию в 3,5 раза большую, чем потом можно получить от водорода в химической реакции окисления.

● Отсутствие развитой инфраструктуры.

● Использование водорода потребует сложной технологии и системы обеспечения безопасности

● Процесс получения водорода дорогостоящ, себестоимость – $10–30 за килограмм водорода. В будущем прогнозируется снижение до $3–4

● Сжигание водорода экологически чисто.

● Водород взрывоопасен

● Чувство страха в связи с известным феноменом повышенной пожаро- и взрывоопасности

Согласно прогнозу Мирового Энергетического Совета (МИРЭС), на долю альтернативных источников энергии в 2020 г. будет приходиться 1150–1450 млн т условного топлива (5,6–5,8 % общего энергопотребления). При этом прогнозируемая доля их отдельных видов составит: биомасса – 35 %, солнечная энергия – 13 %, гидроэнергия – 16 %, ветроэнергия – 18 %, геотермальная энергия – 12 %, энергия океана – 6 %. К 2030 г. альтернативные источники могут дать энергию, эквивалентную 50–70 % современного уровня потребления энергии. Такие источники, преимущественно биомасса и гидроресурсы, удовлетворяют сейчас примерно 20 % мировой потребности в энергии, а энергия биомассы – 35 % энергетических потребностей развивающихся стран. Прогноз до 2050 г. основан на мировом сценарии развития возобновляемой энергии, которая, при условии ее эффективного использования, сможет удовлетворить потребность в энергии более 9 млрд человек [6].

Кроме того, большую роль играет нормативно-правовое обеспечение энергосбережения, важнейшими инструментами реализации которой являются нормативно – правовая база и ценовая и налоговая политика, направленная на экономическое стимулирование энергосбережения.

Подробно перечисленные выше вопросы, а также конкретные новейшие способы энергосбережения приведены в докладе.

Все виды преимуществ и недостатков возобновляемых источников энергии можно свети в следующую таблицу [7].

Имеются три основные движущие силы, заставляющие страны использовать возобновляемые источники энергии:

– энергетическая безопасность, направленная на обеспечение независимости от стран – экспортеров энергоресурсов;

– экологическая безопасность, связанная с беспокойствами по поводу глобального изменения климата. Источники возобновляемой энергии дают возможность обеспечивать энергетические потребности, сокращая при этом выбросы парниковых газов в атмосферу;

– себестоимость возобновляемых источников энергии, которая должна сокращаться по мере совершенствования энергосберегающих технологий.

Неравномерное распределение возобновляемых ресурсов по странам мира и даже внутри отдельных стран затрудняет выработку единой широкомасштабной политики в этой сфере.


Библиографическая ссылка

Левинзон С. ЧТО НОВОГО В ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЯХ. ПЕРСПЕКТИВЫ // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 5-1. – С. 78-80;
URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=7492 (дата обращения: 29.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674