Доступные источники энергии

Экологические и экономические
проблемы развития энергетики
• Энергетика играет решающую роль в обществе,
обеспечивая социальное развитие и экономический рост.
Предоставление энергетических услуг по доступным ценам,
надежным и безопасным способом является основным
условий развития.
• Более половины производимой энергии потребляется в
развитых странах с населением около 20 %.
• Для того, чтобы обеспечить энергопотребление в мире на
уровне хотя бы 30 % от современного потребления в
развитых странах, необходимо удвоить генерирующие
мощности.
• Увеличение населения и стремление к повышению уровня
жизни требует удвоения производства энергии каждые 30-50
лет.
Доступные источники энергии
• солнечного происхождения;
• земного происхождения;
• космического
(гравитационного
происхождения).
Источники солнечного происхождения
ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА
1,3·1017 Вт
ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ
ЭНЕРГОИСТОЧНИКИ
ТЕПЛОВАЯ
ЭНЕРГИЯ,
ЗАПАСЕННАЯ
В ОБЛАКАХ
4·1016 Вт
ЭНЕРГИЯ
ФОТОСИНТЕЗА
(БИОМАССА)
1,5·1014 Вт
НЕВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ
ЭНЕРГОИСТОЧНИКИ
СВЕТОВАЯ И
ТЕПЛОВАЯ
ЭНЕРГИЯ
9·1016 Вт
ИСКОПАЕМЫЕ
ТОПЛИВА
(УГОЛЬ, НЕФТЬ,
ГАЗ)
5·1022 Дж
ЭНЕРГИЯ
ВЕТРА
И ВОЛН
4·1014 Вт
Гидроэлектро
станции,
установки
получения
энергии за
счет
градиента
солености
морской и
пресной воды
Преобразователи
биомассы и
органических
отходов в
технически
удобные виды
топлива
Волновые
и
ветровые
энергоустановки
Тепловые и
электрические
солнечные
станции,
преобразова
тели тепла
океана
Теплоэлектро
станции,
двигатели
внутреннего
сгорания на
органических
ископаемых
топливах
Проблемы использования энергии
солнечного излучения
Технология получения
энергии
Получения тепла
с помощью
металлических
(алюминиевых)
коллекторов
Получение электричества с помощью
кремниевых
фотоэлементов
Ограничения
Большие площади для размещения коллекторов
Большая материалоемкость
Большие трудозатраты (в 50-200 раз больше, чем
в традиционной энергетике)
Сравнительно невысокий КПД современных
фотоэлектрических станций (до 25%)
Высокая стоимость кремния «солнечного»
качества
Источники земного происхождения
ЭНЕРГ ЗЕМЛИ
Тепловая энергия
2,5·1013 вт
Геотермальные
электрические
и тепловые
станции
Энергия деления
ядер ископаемого
топлива
неорганического
происхождения
(уран, торий)
2,5·106 т
Энергия
синтеза ядер
дейтерия
(практически
не ограничена)
Ядерные
реакторы
Термоядерные
реакторы
Рис.1.3. Энергоисточники земного происхождения
Энергия космического
происхождения
ЭНЕРГИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЗЕМЛИ, ЛУНЫ И СОЛНЦА
Приливная энергия
5·1011 вт
Приливные электростанции
Рис.1.4. Энергоисточники космического
(гравитационного) происхождения
Возобновляемые источники
Объем использования к 2020 г.
Источники
энергии
Минимальный
Максимальный
млн. т
н. э.
Доля в структуре
ВИЭ,%
млн. т
н. э.
Доля в структуре
ВИЭ,%
Биомасса
243
45
561
42
Солнечная энергия
109
20
355
26
Ветровая энергия
85
16
215
16
Геотермальная энергия
40
7
91
7
Энергия малых водотоков
48
9
69
5
Океаническая энергия
14
3
54
4
ИТОГО:
539
100
1345
100
Доля в мировой потребности в
первичных энергоресурсах, %
3-4
8-12
Выброс парниковых газов
• Парниковые
газы
Газ
Вклад
СО2
СН4
N2O
1
21
310
HFC
PFC
1300
9300
SF6
23900
Суммарный выброс парниковых газов
1.Плохой уголь; 2.Хороший
уголь;3.Нефть;4.Газ;5.Солнце;
6.Гидроэнергия; 7.Биомасса; 8.Ветер;
9 .Атомная энергия
Стоимость вопроса
Показатель
Уголь
Нефть
Газ
Ядерная
Гидро
Ветер
Солнце
Капитальные
вложения,
долл./кВт
1300
1150
1350
1600
2000
1800
2500
Себестоимость
цен/(кВт/ч)
2.5-4
2.6-3
2.6-3
2.2-3
1.2
4.8-7
12
Коллективная
доза
облучения
населения,
чел.-Зв/год
/ГВт
4
0.5
0.03
1.3
Риск
профессионал
ьной
смертности,
1/(ГВт/ч)
8
3
1
0.7
4
4
4
Потери
продолжительн
ости жизни,
лет/(ТВт/ч)
150
60
40
25
-
8
12
Сроки обеспечения
Энергоресурсы
Запасы,
1018Дж
Срок обеспечения
Уголь
18000
250
Нефть
1400
45
Газ
2300
60
Ядерная энергия:
- (ОЯТЦ)
2000
55
300000
3300
замкнутый ядерный
топливный, ЗЯТЦ
-