Альтернативные возобновляемые источники
Во многих случаях альтернативные источники энергии также являются возобновляемыми. Тем не менее эти термины не полностью взаимозаменяемы, поскольку многие формы альтернативных источников энергии полагаются на ограниченный ресурс. К примеру, ядерная энергетика опирается на уран или другие тяжелые элементы, которые необходимо сперва добыть.
В то же время ветер, солнечная, приливная, геотермальная и гидроэлектроэнергия полагаются на источники, которые полностью возобновляемые. Лучи солнца — самый изобильный источник энергии из всех и, хоть и ограниченный погодой и временем суток, является неисчерпаемым с промышленной точки зрения. Ветер тоже никуда не девается, благодаря изменениям давления в нашей атмосфере и вращению Земли.
В настоящее время альтернативная энергетика все еще переживает свою юность. Но эта картина быстро меняется под влиянием процессов политического давления, всемирных экологических катастроф (засух, голода, наводнений) и улучшений в технологиях возобновляемых энергий.
Например, по состоянию на 2015 год, энергетические потребности мира по-прежнему преимущественно обеспечивались углем (41,3%) и природным газом (21,7%). Гидроэлектростанции и атомная энергетика составили 16,3% и 10,6% соответственно, в то время как «возобновляемые источники энергии» (энергии солнца, ветра, биомассы и пр.) — всего 5,7%.
Это сильно изменилось с 2013 года, когда мировое потребление нефти, угля и природного газа составило 31,1%, 28,9% и 21,4% соответственно. Ядерная и гидроэлектроэнергия составляли 4,8% и 2,45%, а возобновляемые источники — всего 1,2%.
Кроме того, наблюдалось увеличение числа международных соглашений относительно обуздания использования ископаемого топлива и развития альтернативных источников энергии. Например, Директиву о возобновляемой энергии, подписанную Евросоюзом в 2009 году, которая установила цели по использованию возобновляемой энергии для всех стран-участниц к 2020 году.
По своей сути, из этого соглашения следует, что ЕС будет удовлетворять не менее 20% общего объема своих потребностей в энергии возобновляемой энергией к 2020 году и по меньшей мере 10% транспортного топлива. В ноябре 2016 года Европейская комиссия пересмотрела эти цели и установила уже 27% минимального потребления возобновляемой энергии к 2030 году.
Некоторые страны стали лидерами в области развития альтернативной энергетики. Например, в Дании энергия ветра обеспечивает до 140% потребностей страны в электроэнергии; излишки поставляются в соседние страны, Германию и Швецию.
Исландия, благодаря своему расположению в Северной Атлантике и ее активным вулканам, достигла 100% зависимости от возобновляемых источников энергии уже в 2012 году за счет сочетания гидроэнергетики и геотермальной энергии. В 2016 году Германия приняла политику поэтапного отказа от зависимости от нефти и ядерной энергетики.
Долгосрочные перспективы альтернативной энергетики являются чрезвычайно позитивными. Согласно отчету 2014 году Международного энергетического агентства (МЭА), на фотовольтаическую солнечную энергию и солнечную тепловую энергию будет приходиться 27% мирового спроса к 2050 году, что сделает ее крупнейшим источником энергии. Возможно, благодаря достижениям в области синтеза, ископаемые источники топлива будут безнадежно устаревшими уже к 2050 году. опубликовано econet.ru
55. Основные понятия и определения электромагнитной совместимости и качества электроэнергии.
Электромагнитная совместимость (ЭМС) является современным понятием, объединяющим такие известные электромагнитные явления, как радиопомехи, влияние на сеть, перенапряжения, колебания напряжения сети, электромагнитные влияния, паразитные связи, фон промышленной частоты 50 Гц, воздействия заземления и т.д. Существует несколько определений понятия «Электромагнитная совместимость». Так стандарт VDE 0870 (Общество немецких электротехников) определяет ЭМС как «способность электрического устройства удовлетворительно функционировать в его электромагнитном окружении, не влияя на это окружение, к которому принадлежат также и другие устройства, недопустимым образом». ГОСТ Р 50397-92 определяет электромагнитную совместимость как «способность технического средства функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам»
Основными понятиями в теории электромагнитной совместимости являются понятия передатчиков и приемников электромагнитной энергии (электромагнитных помех) в их расширенном понимании. Так к передатчикам электромагнитной энергии относятся телевизионные и радиовещательные устройства, электрические цепи и системы, непреднамеренно излучающие в окружающую среду электромагнитную энергию, электроприемники, являющиеся источниками электромагнитных помех, распространяющихся по цепям питания.
На объектах электроэнергетики передатчиками электромагнитных воздействий, которые могут оказывать влияние на автоматические и автоматизированные системы технологического управления электротехническими объектами являются:
Переходные процессы в цепях высокого напряжения при коммутациях силовыми выключателями и разъединителями;
Переходные процессы в цепях высокого напряжения при коротких замыканиях, срабатывании разрядников или ограничителей перенапряжений;
Электрические и магнитные поля промышленной частоты, создаваемые силовым оборудованием станций и подстанций;
Переходные процессы в заземляющих устройствах подстанций, обусловленные токами КЗ промышленной частоты и токами молний;
Быстрые переходные процессы при коммутациях в индуктивных цепях низкого напряжения;
Переходные процессы в цепях различных классов напряжения при ударах молнии непосредственно в объект или вблизи него;
Разряды статического электричества;
Электромагнитные возмущения в цепях оперативного тока.
В качестве примеров передатчиков электромагнитных воздействий можно также перечислить: автомобильные устройства зажигания, люминесцентные лампы, коллекторные электродвигатели, силовая электроника, сварочные аппараты, электроинструмент и т. д..
В особых ситуациях рассматриваются такие виды электромагнитных воздействий, как: Электромагнитные импульсы ядерных взрывов;
Магнитное поле Земли при аномальных явлениях на поверхности Солнца.
Источники электромагнитных помех на электрических станциях и подстанциях изображены на рис. 1.1.
К приемникам электромагнитных воздействий относятся теле и радиоприемники, силовые электроприемники, системы автоматизации, автомобильная микроэлектроника, управляющие приборы и регуляторы, средства релейной защиты и автоматики, устройства обработки информации и т. д.. Многие электрические устройства могут одновременно действовать как приемники так и как передатчики.
С учетом изложенного электрическое устройство считается совместимым, если оно в качестве передатчика является источником электромагнитных помех не выше допустимых, а в качестве приемника обладает допустимой чувствительностью к посторонним влияниям, т.е. достаточной помехоустойчивостью и иммунитетом.
ЭМС является современным понятием, объединяющим такие известные электромагнитные явления, как радиопомехи, влияние на сеть, перенапряжения, колебания напряжения сети, электромаг- нитные влияния, паразитные связи, фон промышленной частоты 50 Гц, воздействия заземления и т. д. Существует несколько опре- делений понятия «электромагнитная совместимость». Так, стан- дарт VDE 0870 (Общество немецких электротехников) определяет ЭМС как «способность электрического устройства удовлетво- рительно функционировать в его электромагнитном окруже- нии, не влияя на это окружение, к которому принадлежат так- же и другие устройства, недопустимым образом». ГОСТ Р 50397-92 [19] определяет ЭМС как «способность технического средства функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам». В определение ЭМС входят термины, которые ГОСТ Р 50397- 92 формулирует следующим образом. Электромагнитная обстановка (ЭМО) – совокупность элек- тромагнитных явлений, процессов в заданной области пространст- ва, частотном и временном диапазонах. Электромагнитная помеха (ЭМП) – электромагнитное явле- ние, процесс, которые снижают или могут снизить качество функ- ционирования ТС. Под ТС следует понимать изделие, оборудование, аппаратуру или их составные части, функционирование которых основано на законах электротехники, радиотехники и (или) электроники, со- держащие электронные компоненты или схемы, выполняющих одну или несколько функций: усиление, генерирование, преобра- зование, переключение и запоминание. На объектах электроэнергетики одни и те же ТС могут быть как источниками помех, так и их приемниками (рецепторами). В зависимости от того, где находится источник помех, различают ЭМП внешние (источник помех находится вне приемника), внут-8 ренние (источник находится в самом приемнике), межсистемные (источник помех находится в системе, не относящейся к рассматри- ваемой системе, включающей в себя приемник) и внутрисистемные (источник помех находится внутри рассматриваемой системы). Различают преднамеренные и непреднамеренные ЭМП. Не- преднамеренные ЭМП возникают в процессе нормальной работы ТС. Преднамеренные ЭМП создаются искусственно в целях ухуд- шения функционирования или вывода из строя радиоэлектронных систем или важных объектов электроэнергетики. ЭМП, при которой качество функционирования ТС, подвер- женного ее воздействию, сохраняется на заданном уровне, называ- ется допустимой помехой. Если воздействие ЭМП снижает каче- ство функционирования ТС до недопустимого уровня, то такая помеха называется недопустимой. В зависимости от происхождения различают естественные и искусственные ЭМП. Естественные помехи создаются источни- ками естественного (природного) происхождения. Для объектов электроэнергетики такими источниками могут быть грозовые раз- ряды молний, магнитные аномалии и т. п. Искусственные помехи создаются при работе различных ЭП, коммутационной аппарату- рой, высоковольтными ЛЭП и рядом других электротехнических и электронных устройств. Различают помехи излучения и кондуктивные помехи. По- мехи излучения распространяются через окружающее простран- ство. Они являются результатом воздействия электростатического, электрического и магнитного полей или их комбинаций. Кондук- тивные помехи распространяются в проводящей среде, в частно- сти, по проводам, кабелям, оболочкам, шинопроводам, проводя- щим конструкциям, системам заземления и т. п. Проявление помех во времени характеризуется длительностью их воздействия и периодичностью. По частоте различают помехи низкочастотные и высокочастотные. По виду энергетического спектра ЭМП бывают с непрерывным, дискретным и смешан- ным спектром. Подробная классификация помех приведена в [10, 15, 38, 51, 53] и в других изданиях. Способность рецептора реагировать на ЭМП называется элек- тромагнитной восприимчивостью. Минимальная величина ЭМП, при которой рецептор на нее реагирует, является порогом вос-9 приимчивости. Термин невосприимчивость обозначает способ- ность ТС противостоять воздействию ЭМП. Способность ТС сохранять заданное качество функциониро- вания при воздействии на него внешних помех с регламентируе- мыми значениями параметров в отсутствие дополнительных средств защиты от помех, не относящихся к принципу действия или построения ТС, называется устойчивостью к ЭМП. С целью ослабления или устранения помех проводят меро- приятия, которые характеризуются термином подавление помех. Устройство или комплект устройств, предназначенных для подав- ления помех, называются помехоподавляющим оборудованием. При этом часть помехоподавляющего устройства, непосредствен- но осуществляющего подавление помех, является помехоподав- ляющим элементом. Для обеспечения ЭМС ТС в ряде случаев применяют электро- магнитный экран – устройство или элемент конструкции устрой- ства, обеспечивающий поглощение, преобразование или отраже- ние электрических и (или) магнитных полей и электромагнитных волн. Способ ослабления ЭМП с помощью экрана, обладающего высокой электрической и (или) магнитной проводимостями, назы- вается соответственно экранированием. В 2002 г. введен в действие ГОСТ Р 51317.2.5-2000 [17], со- держащий аутентичный текст международного стандарта МЭК 61000-2-5-95. Стандарт устанавливает классификацию ЭМП, вызываемых электромагнитными явлениями и процессами, определяющими ЭМО, применительно к различным местам размещения электро- технических, электронных и радиоэлектронных изделий, оборудо- вания и систем. Целью стандарта является обеспечение заинтере- сованных технических комитетов по стандартизации, разрабаты- вающих стандарты в области устойчивости ТС к ЭМП, сведения- ми о характеристиках ЭМО, рекомендациями по выбору уровней помехоустойчивости ТС.