Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика
-
Upload
olegkozaderov -
Category
Education
-
view
1.800 -
download
3
Transcript of Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика
![Page 1: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/1.jpg)
Экологически чистые источники энергии
Козадёров О.А.К.х.н., доц. кафедры физической химии Воронежского госуниверситета
![Page 2: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/2.jpg)
Тема 2. Возобновляемые источники энергии. Экология их
использования
Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика
![Page 3: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/3.jpg)
Биомасса как источник энергии
Древесина (дрова)– относительно чистое топливо– вид биомассы, наиболее используемый для выработки энергии
![Page 4: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/4.jpg)
Экологический эффект нерационального использования древесины
Нежелательное воздействие на окружающую среду при вырубке лесных массивов
![Page 5: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/5.jpg)
Сахарный тростник
Растение, эффективно аккумулирующее солнечную энергию
Сбраживанием сахара из тростника получают этиловый спирт – альтернативное топливо; оно намного дешевле обычного топлива, гораздо экологичнее и эффективнее
![Page 6: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/6.jpg)
Бразилия – крупнейший производитель биоэтанола
Бразильский самолет Ipanema Embraer - первый частный самолет, запущенный в массовое производство, который работает на этиловом спирте, получаемом из сахарного тростника.
![Page 7: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/7.jpg)
Кукуруза
Производство этанола из кукурузы набирает обороты во всем мире
В США действует 115 заводов и строится еще 79. На таком предприятии производится в год около 100 млн. л.
Двигатель этого автомобиля работает на биоэтаноле из кукурузы.
![Page 8: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/9.jpg)
Ситуация в России
Проекты по производству моторного биотоплива есть и в России, но строительство пока тормозится высокими акцизами на этиловый спирт.
Губернатором Липецкой области О.Королевым и президентом группы компаний «Виноградов» В.Виноградовым подписано соглашение о начале производства альтернативного моторного топлива – биоэтанола. Новый для России вид горючего будет производиться из рапса и имеет лучшие экологические характеристики по сравнению с бензином.
![Page 10: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/10.jpg)
Рост мирового производства топливного биоэтанола
![Page 11: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/11.jpg)
Перспективы биологической энергетики: необходим тщательный анализ!
Последствия ее развития трудно предсказуемы Можно ли увеличивать площади под
энергетическими культурами за счет продовольственных?
– Спрос на биотопливный этанол в США привел к росту площади сева кукурузы
– Из-за этанола для автомобилей дорожает кукуруза Выращивание монокультуры приводит к
истощению почвы по какому-либо питательному веществу
![Page 12: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/12.jpg)
Биогенные водосодержащие материалы – источник биогаза
Биогаз представляет собой энергоноситель с энергией химического соединения, главным компонентом которого является метан. Он образуется в результате анаэробного микробного разложения органического компонента
![Page 13: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/13.jpg)
Биогазовая установка
1.Хлев 2.Приемник 3.Подвоз и подготовка 4.Насосная станция 5.Основной ферментер 6.Конечный ферментер 7.Преобразователь
энергии 8.Хранилище биогаза 9.Блочная тепловая
установка 10.Вывоз
![Page 14: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/14.jpg)
Применение биогаза
СЖИГАНИЕ ГАЗА (Производство тепловой энергии)
КОМБИНИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
![Page 15: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/15.jpg)
ОПАСНОСТИ БИОГАЗОУСТАНОВОК
- Взрыв, пожар - Угроза шума - Угроза удушья или отравления - Инфекционная опасность, угроза здоровью в
результате воздествия продуктов коферментации - Угроза проникновения вредных веществ в
воздух, почву и поверхностные воды - Высвобождение вредных веществ при
утилизации отходов
![Page 16: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/16.jpg)
Недостатки биогаза
Более высокий уровень pH отходов ферментации
Более высокая летучесть аммиака Складирование биогаза в закрытых
ёмкостях
![Page 17: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/17.jpg)
Солнечная энергетика
![Page 18: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/18.jpg)
Солнечная энергетика: история
Древняя легенда: Архимед спас родной город Сиракузы с помощью солнечной энергии
![Page 19: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/19.jpg)
Солнечная энергетика: история
1878 г . – Франция, Мушо – солнечная паровая машина
1900 г. – США, фермеры – солнечные насосы для орошения
– Фокусировка лучей Солнца на бойлере позволяла получать пар, используемый для вращения насоса
![Page 20: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/20.jpg)
Солнечная энергетика: история
1891 г. – США, Кларенс Кемп – солнечный водонагреватель «Клаймакс»
![Page 21: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/21.jpg)
Солнечная энергетика: история
1909 г. – США, Уильям Бейли – базовые элементы современной системы для подогрева воды– Коллектор с медными трубами монтировался
на крыше– Изолированный нагреватель на чердаке
сохранял нагретую воду 1913 г. – заморозки в Калифорнии (!);
разрыв медных труб
![Page 22: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/22.jpg)
Активное использование солнечной энергии
![Page 23: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/23.jpg)
Пассивное использование солнечной энергии
Окна с южной стороны дома, с большими стеклами.
– Проблема: Ночью теряется тепло с большой поверхности окна
Решение: Изолирующие занавески; Прозрачная полиэфирная пленка с тонким слоем металла на поверхности.
Стены дома, представляющие собой солнечный коллектор
Солнечная теплица, пристроенная к дому
![Page 24: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/24.jpg)
Преобразование солнечного света в электричество: принципы
Процесс происходит в фотоэлектрических солнечных преобразователях, основой которых служат полупроводники
Простейший солнечный элемент – пара соединенных между собой кремниевых пластинок
Кроме кремния, могут быть использованы селен, CdS, GaAs и иные полупроводники
![Page 25: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/25.jpg)
Преобразование солнечного света в электричество: эффективность
Не более 12-14% падающего на кремниевый элемент солнечного света преобразуется в электричество
![Page 26: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/26.jpg)
Преобразование солнечного света в электричество: использование
Обеспечение электроэнергией космических кораблей, станций, спутников
Снабжение электроэнергией отдаленных районов (в развитых странах)
Изготовление фотоэлектрического кровельного материала
![Page 27: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/27.jpg)
Использование фотоэлектричества
![Page 28: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/28.jpg)
Развитие и потенциал рынка фотоэлектричества в Европе
![Page 29: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/29.jpg)
Мировое производство фотоэлектрических модулей
![Page 30: Лекция 4. Энергия биомассы и солнечная энергетика](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062401/54696382af7959e3018b5608/html5/thumbnails/30.jpg)
Преимущества солнечной энергетики
Ничего не сжигается, не нагревается и не расщепляется
Не нужно добывать и транспортировать никакое топливо
Изнашиваться нечему Запасы «топлива» неисчерпаемы