Основные направления использования НВИЭ
В последние годы в нашей стране и за рубежом идет активный поиск технологий использования нетрадиционных источников энергии. Это связано с ростом электропотребления, ограниченностью запасов и удорожанием органического и ядерного топлива, ужесточением экологических требований. Особый интерес проявляется к возобновляемым энергоресурсам - энергии солнца, ветра, низкопотенциальных водных источников, океана, тепла Земли, биомассы, к созданию эффективных преобразователей этой энергии в электрическую, тепловую и механическую и оптимальных схем ее использования.
Вовлечение нетрадиционных возобновляемых источников энергии (ВНИЭ) в системы энергоснабжения существенно осложняется их непостоянством, ограниченным периодом действия в течение года, сильной зависимостью от места расположения, времени года и суток, климатических условий.
Вместе с тем потенциальные возможности использования НВИЭ практически неограниченны, хотя для ощутимой утилизации нетрадиционных энергоресурсов нужны принципиально новые (на первых порах наверняка весьма сложные) технологии и дорогостоящее оборудование, материалы с неизвестными ранее свойствами и т.д.
Наибольшим энергетическим потенциалом обладает солнечная энергия.
В перспективных для использования солнечной энергии регионах нашей страны суммарная годовая солнечная радиация составляет 1000-2500 кВт×ч/м3 при продолжительности солнечного сияния 2000-3000 ч в год. К указанным регионам следует отнести южные районы РСФСР, Молдову. Мощность солнечных электростанций, которые в ближайшие 15-20 лет реально могут быть там возведены, оценивается в 3-5 тыс. МВт.
Годовой ветроэнергетический потенциал над территорией России чуть ли не в 2000 раз превышает сегодняшний объем производства электрэнергии. При этом около 80 % его сосредоточено на 60 % территории страны в зонах, где скорость ветра превышает 5-7 м/с. К таким зонам можно причислить прежде всего открытые побережья морей Тихого и Северного Ледовитого океанов, внутренних морей, отдельных озер и водохранилищ, а также высокогорные перевалы, отдельные возвышенности и горы (отметим, что это все - районы, где, как правило трудно решаются вопросы энергоснабжения.
По оценкам зарубежных экспертов, доля НВИЭ в производстве энергоресурсов в 2000 г. составит в ФРГ, Италии, Франции 5-10 %, в США и Японии - 10 %, в Австралии - 15 %.
В нашей стране процесс развития нетрадиционной энергетики находится на начальном этапе, и вклад НВИЭ в энергобаланс пока незначителен.
Удельная мощность НВИЭ (средние значения)
Таблица 3.47
| Источник энергии | Мощность, Вт/м2 | Примечание |
| Солнце | (До 1000) на поверхности Земли На границе с атмосферой | |
| Ветер | 1500-5000 | При скорости 8-12 м/с, времени действия 4000 ч/год. Может быть больше в зависимости от скорости ветра |
| Геотермальное тепло | 0,06 | |
| Ветровые океанические волны | 3000 Вт/пог.м | Может быть 10 000 Вт/пог.м и больше в зависимости от высоты волны |
Классификация принципов, способов
преобразования ВИЭ
Таблица 3.48
| Принцип | Способ | Конструктивное решение |
| Солнечная энергетика | ||
| Солнечные теплоэнергетиче-ские установки | СЭС башенного типа (для работы в энергосистемах СЭС модульного типа (для автономного энергоснабжения) | Автономные СЭС СЭС при совместной работе с ГЭС, ГАЭС, ВАЭС или ГеоТЭС Комбинированные солнечно-топливные электростанции (СТЭС) СТЭС с внутрицикловой термохимической переработкой топлива С параболическим концентратором и высокой температурой рабочего тела (до 5000С) С параболическим концентратором и средней температурой рабочего тела С плоскими солнечными коллекторами и низкокипящими рабочими телами |
| Системы солнечного теплоснабжения | Система пассивного солнечного обогрева Активные с простейшими солнечными коллекторами С усовершенствованными солнечными коллекторами Для хладоснабжения и кондиционирования воздуха С солнечными воздухоподогревателя-ми | Для сезонного горячего водоснабжения Для обогрева плавательных бассейнов Для отопления и круглогодичного водоснабжения (комбинированные солнечно-топливные) С суточным аккумулированием и электрообогревом в ночные часы С суточным или недельным аккумулированием и теплонасосными установками С сезонным аккумулированием В сочетании с солнечными прудами Адсорбционные холодильные установки Комбинированные установки для производства тепла в зимнее время и холода в летнее Для отопления зданий и сооружений в сочетании с пассивным обогревом Для сушки сельскохозяйственных продуктов и технологического сырья |
| Наземные солнечные электростанции с фотоэлектрическими преобразователями | Для электроснабжения автономных потребителей | Источники энергопитания для микроэлектронной аппаратуры Низковольтные энергоисточники для питания радионавигационной аппаратуры Стационарное автономное энергоснабжение |
| Рациональное использование солнечной энергии без ее преобразования | Эффективные архитектурно-планиро-вочные решения Переход на летнее время Внедрение щелевых световодов Внедрение волокно-оптических световодов | |
| Ветроэнергетика |
| Ветроагрегаты (ВА) для снабжения автономных потребителей | Малые ВА с горизонтальной осью С вертикальной осью | Горизонтальная ось параллельна направлению ветрового потока Горизонтальная ось перпендикулярна направлению ветрового потока |
| Крупные ветроагрегаты для ВЭС, работаю-щих в энергосистемах | С горизонтальной осью С вертикальной осью и горизонтальными лопастями С вертикальной осью и вертикальными лопастями | |
| Геотермальная энергия | ||
| Геотермальные электростанции (ГеоТЭС) | Парогидротермаль-ные ГеоТЭС Годротермальные ГеоТЭС Петрогеотермальные ТЭС ГеоТЭС с низкокипящими рабочими телами Комбинированные ГеоТЭС с ПЦС Комбинированные солнечно-геотер-мальные ТЭС с ПЦС | |
| Энергия биомассы | ||
| Энергетическое сырье для ТЭС на основе сухой биомассы | Сжигание в специальных топливных установках Газификация и создание газогенераторов Гидролиз и дистилляция Пиролиз | |
| Энергетическое сырье на основе влажной биомассы | Брикетирование прессованием коры, щепы и отходов древесины Анаэробное сбраживание Сбраживание и дистилляция | |
| Энергетическое сырье на основе органических отходов | Сжигание городского мусора Анаэробное сбраживание отходов животноводства | |
| Энергетика малых водотоков | ||
| Мини-ГЭС, создаваемые на основе традиционных схем использования водной энергии | Русловые Деривационные | |
| Микро-ГЭС | Гирляндные Рукавные Подвесные |