вячеслав максимов крок зелёная энергетика....
-
Upload
slava-maximov -
Category
Documents
-
view
224 -
download
9
Transcript of вячеслав максимов крок зелёная энергетика....
Зелёная энергетика. Развенчание мифов
Вячеслав Максимов
Москва, 27.08.2013
2
СОДЕРЖАНИЕ
Что такое зелёная энергетика
Почему это нерентабельно или немного физики
Кому это нужно
Перспективы "зелёной" энергетики в России и мире
1.
2.
3.
4.
1 2 3 4
ЧТО ТАКОЕ ЗЕЛЁНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
4 1 2 3 4
ЗЕЛЁНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
• Ветроэнергетика (ветрогенераторы)
• Гелиоэнергетика (солнечные электростанции)
• Биотопливо (биогаз, биодизель, спирт, древесные отходы)
• Геотермальная энергетика
• Альтернативная гидроэнергетика (приливные, волновые электростанции, микроГЭС)
• Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, представляющих интерес из-за выгодности их использования и низком риске причинения вреда окружающей среде
5 1 2 3 4
ТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
• Тепловая энергетика (паротурбинные, газотурбинные, парогазовые электростанции)
• на 2000 г. до 90 % от общей выработки всех электростанций мира (на базе нефти - 39 % всей электроэнергии в мире, на базе угля - 27 %, газа - 24 %)
• в Польше и ЮАР - 95% на угле, в Нидерландах - на газе
• Гидроэнергетика (ГЭС, ГАЭС)
• в Норвегии и Бразилии вся выработка электроэнергии на ГЭС
• в мире несколько десятков стран, в которых доля выработки ГЭС превышает 70 %
• Ядерная энергетика (АЭС)
• во Франции около 80 %
• преобладает в Бельгии, Республике Корея
6 1 2 3 4
НЕМНОГО ЦИФР
• Доля альтернативных источников энергии в общем объеме вырабатываемой электроэнергии:
• 1-3% (без учёта большой гидроэнергетики и атомной энергетики)
• Выработка в Китае:
• Ветер - 100 млрд. кВт/час в год
• Атом - 98 млрд. кВт/час в год
7 1 2 3 4
ЕЩЁ НЕМНОГО ЦИФР
• ???
8 1 2 3 4
СИТУАЦИЯ В РОССИИ
• В 2009 году принято распоряжение правительства №1-р о доведении доли возобновляемой энергетики:
• к 2015 году до 2,5%
• к 2020 году – до 4,5%
• Доля возобновляемой энергетики во всей электроэнергетике России составляет 0,6% (без большой гидроэнергетики)
• Имеет тенденцию к снижению
9 1 2 3 4
МУЗЕЙ ВЕТРЯКОВ ПОД ЗЕЛЕНОГРАДОМ
• Представляет собой выставочный зал компании "Сапсан-Энергия", специализирующейся на альтернативных источниках энергии
• Построен в начале 2000-х
• Ветряки работают 5% времени
• Недавно преобразовали в музей
1 2 3 4
ПОЧЕМУ ЭТО НЕРЕНТАБЕЛЬНО ИЛИ НЕМНОГО ФИЗИКИ
11 1 2 3 4
ФАКТЫ
• С 2000 по 2011 год на субсидирование ветряной и солнечной энергетики Германия затратила более 100 млрд. евро
• Мощности ветряной и солнечной энергетики выросли в девять раз: с 6 до 54 ГВт
• Использование установленных мощностей составляет:
• солнечных батарей – около 10%
• ветряков – менее 19%
• 2012 год принес с собой снижение мирового объема инвестиций в альтернативную энергетику с 302,3 млрд. до 268,7 млрд. евро
• В 1-м квартале 2013 года объём инвестиций снизился на 22%
• В России понижен плановый объем ввода «зеленых» электростанций с 11 ГВт до 6 ГВт к 2020 году
12 1 2 3 4
ЭКОНОМИКА
• Относительная стоимость полного использования составляет:
• Солнечной энергии - более 350 долларов за баррель
• Ветряной энергии - от 120 до 300 долларов
• Природного газа - не превышает 100 долларов за баррель
13 1 2 3 4
ПРОБЛЕМЫ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
• Высокая стоимость
• Стоимость затрат на генераторы гораздо выше традиционных
• Метеозависимость, из-за чего нельзя точно спрогнозировать их мощность, а значит для поддержки солнечных или ветряных станций необходимо резервировать услуги традиционных ТЭС
• Экология (на примере биотоплива)
• Процесс получения не экологичен
• Уменьшает ресурс двигателей
• Последствия его производства и сжигания вредны для экологии
• Массированные посадки культур под биогорючее быстро истощают почву и рикошетом бьют по рынку продовольствия
• Китай
• 90% редкоземельных элементов для поставляет Китай
• Производство ветряков и солнечных панелей в Китае
14 1 2 3 4
А ТЕПЕРЬ НЕМНОГО ФИЗИКИ
• Пётр Леонидович Капица
• ЭНЕРГИЯ И ФИЗИКА Доклад на научной сессии, посвященной 250-летию Академии наук СССР Москва, 8 октября 1975 г.
• Доклад о закономерностях, которые определяют развитие энергетики больших мощностей и связаны с существованием в природе ограничений для плотности потока энергии
15 1 2 3 4
ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ
• Все энергетические процессы сводятся к трансформации одного вида энергии в другой
• Трансформацию энергии обычно можно рассматривать как происходящую в некотором объеме, в который через поверхность поступает один вид энергии, а выходит другой
• Плотность поступающей энергии ограничена физическими свойствами той среды, через которую она течет
• В материальной среде плотность потока энергии U ограничивается следующим выражением:
U < vF, где v - скорость распространения деформации,
F -плотность энергии, U есть вектор
16 1 2 3 4
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ГЕНЕРАТОР
• Коэффициент a определяется конструкцией генератора и характеризуется косинусом угла, образованного силой F и скоростью v (десятые доли единицы)
• Магнитное поле Н определяется насыщением железа и не превышает 1,6 x 106 А/м.
• Плотность потока электроэнергии получается около 1 кВт на см2
• Для генератора мощностью 100 МВт ротор будет иметь рабочую поверхность примерно около 10 м2
• Тангенциальные силы взаимодействия между статором и ротором в электромагнитном генераторе определяются энергией магнитного поля, поэтому мы имеем для плотности потока энергии:
U = a(H2/4p)v
17 1 2 3 4
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР
• электростатическое поле Е ограничивается электрической прочностью воздуха и не превышает 3 x 104 В/см
• чтобы получить мощность в 100 МВт потребуется ротор с поверхностью в (Н/Е)2 = 4 x 105 раз большей, т.е. равной 4 x 105 м2, или примерно половине квадратного километра
• Для электростатического генератора плотность потока энергии U будет равна:
U = a(E2/4p)v , где
18 1 2 3 4
ДРУГИЕ ПРИМЕРЫ
• Топливные (водородные) элементы
• КПД достигает 70% (по новым данным 80%)
• мощность ограничивается малой скоростью диффузионных процессов в электролитах
• на практике плотность потока энергии очень мала, и с 1 м2
электрода можно снимать только 200 Вт
• для 100 МВт необходимо снимать электроэнергию с площади в 1 км2
• Солнечная энергия
• снимаемая энергия примерно 100 Вт на 1 м2
• для 100 МВт необходимо снимать электроэнергию с площади в 1 км2
19 1 2 3 4
ИТОГО
• Ни один из предложенных до сих пор методов преобразования солнечной энергии не может этого осуществить так, чтобы капитальные затраты могли оправдаться полученной энергией
• Для рентабельности необходимо понизить затраты на несколько порядков
• Следует считать, что практическое прямое использование солнечной энергии в больших масштабах нереально
• По-прежнему остается возможным её использование через превращение в химическую энергию (уголь, нефть, газ)
1 2 3 4
КОМУ ЭТО НУЖНО
21 1 2 3 4
ЭКОЛОГИЯ
• Улучшение экологической обстановки в целом
• Сокращение выбросов парниковых газов
22 1 2 3 4
РАБОЧИЕ МЕСТА
• В США установленная мощность ветряной энергии более 10 гигаватт
работает более чем 85 тысяч людей
• Шотландия поставила цель к 2015 году производить половину потребляемого на сегодняшний день электричества с помощью возобновляемых источников
новая цель предполагает в результате появятся по крайней мере 11 000 рабочих мест
23 1 2 3 4
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ИНВЕСТИЦИИ
Солнечная электростанция в Сахаре
• в Тунисе планируется построить солнечную электростанцию для обеспечения электроэнергией Европы
• заявленная мощность составляет 2 гигаватта
• линии электропередач более 4 тысячи километров (в том числе по дну Средиземного моря)
• проект оценивается в 400 млрд. евро
• Для примера стоимость Белорусской АЭС оценивается в 6 млрд. $
• Вопросы?
1 2 3 4
ПЕРСПЕКТИВЫ "ЗЕЛЁНОЙ" ЭНЕРГЕТИКИ В РОССИИ И МИРЕ
25 1 2 3 4
МИРОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ
• Американские производители (Exxon, Chevron) отказываются от производства биодизеля
• Стагнация новых энергетических стартапов — общая тенденция для всего мира:
• В 2011 году обанкротилась компания солнечной энергии Solyndra, в нее было вложено $535 млн.
• В 2011 году прекратил работу стартап Beacon Power, специализировавшийся на накоплении кинетической энергии.
• В прошлом году производитель фотоэлементов Abound Solar, получивший от американского правительства беспроцентную ссуду в $400 млн, закрыл заводы, уволил работников и заявил о банкротстве
• По оценкам исследовательской компании CleanTech Group, общемировые венчурные инвестиции в альтернативную энергетику в 2012 году упали на 33% до $6,5 млрд
• В США разорился ряд венчурных фондов и существенно сократились государственные инвестиции в эту отрасль
26 1 2 3 4
РОССИЯ
Планы партии и правительства
• Инвестиции в возобновляемые источники энергии к 2020 году достигнет 85 миллиардов рублей
• Основная стройка на Дальнем Востоке, Камчатке, Командорских и Курильских островах
• Геотермальная, ветровая и солнечная генерация
Что востребовано
• Снабжение региональных (бытовых) потребителей
• автономные гибридные генерирующие установки: солнце, ветер и дизель
• Биогаз
• удивительно, но сейчас популярна тема утилизации биогаза на фермах
27 1 2 3 4
ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ
• Альтернативная энергетика http://aenergy.ru/
• «Зеленая» энергетика: расчеты не оправдались http://www.nanonewsnet.ru/articles/2013/zelenaya-energetika-raschety-ne-opravdalis
• Энергия и физика. П.Л. Капица. Доклад на научной сессии, посвященной 250-летию Академии наук СССР, Москва, 8 октября 1975 г. http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/KAPITZA/KAP_10.HTM
• Энергетики ополчились против господдержки «зеленых» технологий http://www.km.ru/economics/2013/04/22/dmitrii-medvedev/709360-energetiki-opolchilis-protiv-gospodderzhki-zelenykh-tek
28
Вячеслав Максимов
Директор по промышленным решениям
111033, Москва, ул. Волочаевская, д.5, корп.1 +7 495 974 2274, +7 495 974 2277 (факс)
[email protected] www.croc.ru