Исследовательская работа учащихся 8 класса Использование альтернативных источников энергии в Волгоградской области

Муниципальное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 40

Дзержинского района г. Волгограда

Телефон: 58-19-90, адрес электронной почты: [email protected]

Районная учебно-исследовательская

конференция для обучающихся

5-8 классов «На пути открытий»

Секция физики

Использование альтернативных источников энергии в Волгоградской области

Выполнил:

Котов Захар,

ученик 8 В класса

Учитель:

Васильева

Галина Ивановна,

учитель физики

Волгоград, 2014 г.

Содержание стр.

Введение--------------------------------------------------------------------------------3

Глава1.Альтернативные источники энергии

1. Солнечная энергетика-----------------------------------------------------------5

2. Ветроэнергетика------------------------------------------------------------------- 9

3. Биоэнергетика-----------------------------------------------------------------------11

4. Гидроэнергетика------------------------------------------------------------------13

5. Геотермальная энергетика-------------------------------------------------------12

Глава 2. Использование альтернативных источников

2.1. Альтернативная энергетика для малых предприятий---------------------17

2.1. Альтернативная энергетика для загородного дома------------------------18

2.3.Использование альтернативной энергетики в Волгоградской области-----------------------------------------------------------------------------------20

Заключение------------------------------------------------------------------------------25

Список литературы--------------------------------------------------------------------26

Приложение№1------------------------------------------------------------------------27

Приложение №2-----------------------------------------------------------------------28

Приложение№3------------------------------------------------------------------------29

Приложение№4------------------------------------------------------------------------30

Приложение№4------------------------------------------------------------------------31

Введение

Проблема использования альтернативных источников энергии в промышленности, для малых предприятий, в быту в современной ситуации является одной из наиболее актуальных. Велика потребность в расширении использования возобновляемых источников энергии и развитии низкоуглеродных технологий. Это определило выбор темы нашего исследования.

Актуальность данной работы объясняется, во-первых, тем, что в последнее время остро стоит вопрос о нехватке традиционных энергоресурсов, с постоянным ростом тарифов на них. В современных социально-экономических условиях рынки экологически чистых видов энергии растут чрезвычайно высокими темпами, но они представляют лишь малую часть усилий, необходимых для решения проблемы глобального потепления, которое предполагает радикальный переход к низкоуглеродному топливу в будущем, что и обусловило актуальность выбранной темы.Во -вторых, существующие школьные учебники по физике неудовлетворительно решают проблему ознакомления учащихся с альтернативными источниками энергии. Современное состояние программы по физике в школе ( базовый уровень особенно) не обеспечивает требуемый уровень обучения учащихся. Проблема ознакомление обучающихся с альтернативными источниками энергии.

Объект исследования - энергоресурсы Волгоградской области. Предмет исследования - возобновляемые источники энергии. Цель исследования - изучить возобновляемые источники энергии.

Цель и предмет исследования обусловили необходимость решения следующих задач: 1. Изучить виды альтернативных источников энергии. 2. Рассмотреть вопрос об использовании источников в промышленности, для малых предпринимателей, в быту. 3. Использование альтернативных источников энергии в Волгоградской области.

Методы исследования:

1. Анализ литературы по данной тематике.

2. Поиск информации в Интернете.

3.Беседа.

4.Презентация результатов исследования.

5.Представление материалов исследования в графическом виде.

Глава 1. Альтернативные источники энергии.

1.1.Солнечная энергетика. В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энергии резко возрос. Потенциальные возможности энергетики, основанные на использовании непосредственного солнечного излучения, чрезвычайно велики.
Использование всего лишь 0,0125% энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0,5% полностью покрыть потребности на перспективу. К сожалению, вряд ли когда-нибудь эти громадные потенциальные ресурсы удастся реализовать в больших масштабах. Только очень небольшая часть этой энергии может быть практически использована. Едва ли не главная причина подобной ситуации - слабая плотность солнечной энергии. Простой расчет показывает, что если снимаемая с 1м² освещенной солнцем поверхности мощность в среднем составляет 160 Вт, то для генерирования 100 тыс. кВт нужно снимать энергию с площади в 1,6 км². Ни один из известных в настоящее время способов преобразования энергии не может обеспечить экономическую эффективность такой трансформации. Солнечная энергетика относится к наиболее материалоёмким видам производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а, следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изготовление гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки. Пока ещё электрическая энергия, рожденная солнечными лучами, обходится намного дороже, чем получаемая традиционными способами. Ученые надеются, что эксперименты, которые они проводят на опытных установках и станциях, помогут решить не только технические, но и экономические проблемы.

Солнечные батареи

Принцип действия солнечных батарей (солнечных панелей) (см. приложение 1 рис.1 и 2) состоит в прямом преобразовании солнечного света в электрический ток. При этом генерируется постоянный ток. Энергия может использоваться напрямую различными нагрузками постоянного тока, запасаться в аккумуляторных батареях для последующего использования или покрытия пиковой нагрузки, а также преобразовываться в переменный ток напряжением 220 В для питания различной нагрузки переменного тока. Коэффициент полезного действия (КПД) бытовых образцов солнечных батарей (солнечных панелей) на сегодня составляет не более 18%, что дает ощутимый эффект использования только в южных жарких странах, где количество солнечных дней в году более 300. Но учитывая, что на сегодняшний день существуют промышленные образцы солнечных батарей с КПД порядка 42%, в ближайшем времени - когда подобные модели поступят в розничную продажу - можно будет говорить о возможности их эффективного использования в том числе и на территории нашего Северо-Западного региона. В настоящее время запасы полезных ископаемых, используемых для получения электрической энергии, истощаются с каждым днём. Планируется, что запасов угля на нашей планете хватит лишь на 50-100 лет, а запаса солнечной энергии - как минимум на два-три миллиарда лет. Именно поэтому альтернативные источники энергии, использующие энергию солнца и ветра, активно используются во всем мире. К числу таких источников относят солнечные батареи, солнечные панели и т.д. Солнечные панели (см. приложение 1 рис.3)являются одним из генераторов альтернативных видов энергии, превращающих прямое солнечное электромагнитное излучение в электрическую энергию. Солнечные панели представляют собой сверхтонкие пластины монокристаллического кремния, нанесённые на панель и образующие полупроводниковое устройство. Благодаря использованию солнечных панелей, потребители могут экономить до 70 процентов электроэнергии в течение светового дня. Кроме того, к достоинствам солнечных панелей также можно отнести тот факт, что они выделяют абсолютно экологически чистую энергию. Использование солнечных панелей позволяет бороться с дефицитом электроэнергии на дачах, в коттеджах, гаражах и других местах, где необходимо применение электроэнергии. Солнечные электростанции. Преобразование солнечного излучения в механическую или электроэнергию не является современным изобретением. Первая машина, качавшая воду под давлением расширяющегося воздуха,, нагретого солнцем, была разработана в 1615 г. во Франции. Аналогичная установка, приводившая в действие печатный станок, демонстрировалась на выставке в Париже в 1879 г. До 1950 г, действовало довольно много машин, работавших на солнечной электростанции, мощностью от нескольких ватт до 50 кВт. В большинстве моделей концентрирующие коллекторы использовались для нагрева воды или воздуха до температур порядка нескольких сот градусов. Полученный пар или нагретый воздух применялись затем для совершения механической работы по термодинамическому циклу. Из солнечной энергии методом термодинамического преобразования можно получать электричество практически так же, как и из других источников. Однако солнечное излучение, падающее на Землю, обладает рядом характерных особенностей: низкой плотностью потока энергии, суточной и сезонной цикличностью, зависимостью от погодных условий. Поэтому при термодинамическом преобразовании этой энергии в электрическую следует стремиться к тому, чтобы изменения тепловых режимов не вносили серьезных ограничений в работу системы и не возникало затруднений, связанных с ее использованием. Желательно также, чтобы система допускала изменение производства электроэнергии во времени в соответствии с необходимостью потребления. Следовательно, солнечная электростанция должна иметь аккумулирующее устройство для исключения случайных колебаний режимов эксплуатации или обеспечения необходимого изменения производства энергии во времени. При проектировании солнечных энергетических станций важно правильно оценивать метеорологические факторы. Часто место постройки солнечной электростанции выбирается исходя лишь из одного критерия: годового числа часов солнечного сияния, при этом нередко пренебрегают другим фактором - облачностью. Термодинамический преобразователь солнечной электростанции должен содержать следующие компоненты: а) систему улавливания падающей радиации; б) приемную систему, преобразующую энергию солнечного излучения в тепло, которое передается теплоносителю; в) систему переноса теплоносителя от приемника к аккумулятору или к одному или нескольким теплообменникам, в которых нагревается рабочее тело; г) тепловой аккумулятор; д) теплообменники, образующие горячий и холодный источники тепловой машины. Ученые и энергетики продолжают вести работу по поиску новых более дешевых возможностей использования солнечной энергии. Возникают новые идеи, новые проекты.

1.2.Ветроэнергетика

Ветряная энергия, пожалуй, единственная, которая есть всегда и везде. Человек использует энергию ветра с незапамятных времен. Но его парусники, тысячелетиями бороздившие просторы океанов, и ветряные мельницы использовали лишь ничтожную долю из тех 2,7 трлн. кВт энергии, которыми обладают ветры, дующие на Земле. Полагают, что технически возможно освоение 40 млрд. кВт, но даже это более чем в 10 раз превышает гидроэнергетический потенциал планеты. Установка ветряного генератора, (см. приложение 2 рис.4) вырабатывающая несколько кВт энергии в час, может полностью обеспечить энергией жилое помещение. На сегодняшний день срок окупаемости подобных установок при 80% загрузке составляет порядка 5 лет, а срок службы - 20 лет. Таким образом, внеся «предоплату» за электричество на 5 лет вперед, впоследствии Вы сможете получать ее бесплатно. Единственным минусом крупных установок является производимый ими низкочастотный звук, который вредно влияет на животных и людей, но благодаря современным технологиям, этот фактор все более сводится к нулю, а установка генераторов мощностью от 100кВт запрещена в непосредственной близости жилых зданий. Ветряные электростанции Новейшие исследования направлены преимущественно на получение электрической энергии из энергии ветра. Стремление освоить производство ветроэнергетических машин привело к появлению на свет множества таких агрегатов. Некоторые из них достигают десятков метров в высоту, и, как полагают, со временем они могли бы образовать настоящую электрическую сеть. Ветряная электростанция - установка, преобразующая кинетическую энергию ветра в электрическую энергию. Состоит она из ветродвигателя, генератора электрического тока, автоматического устройства управления работой ветродвигателя и генератора, сооружений для их установки и обслуживания. Принцип действия ветряных электростанций прост: ветер крутит лопасти ветряка, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор в свою очередь вырабатывает электрическую энергию. На период безветрия ветряные электростанции имеют резервный тепловой двигатель. Различают крылатые ветродвигатели с коэффициентом использования энергии ветра до 0,48, карусельные и роторные, с коэффициентом использования не более 0,15 и барабанные. Ветродвигатели применяют в ветряных электростанциях, которые состоят из ветроагрегата, устройства, аккумулирующего энергию или резервирующего мощность, и систем автоматического управления и регулирования режимов работы установки. Различают ветряные энергоустановки специального назначения (насосные или водоподъемные, электрически зарядные, мельничные, водоопреснительные и т.п.) и комплексного применения (ветросиловые и ветряные электростанции). Мощность ветроэнергетических установок - от 10 до 1000 Вт.(см. приложение 2 рис.6) Для получения энергии ветра применяют разные конструкции: многолопастные «ромашки»; винты вроде самолетных пропеллеров с тремя, двумя и даже одной лопастью (тогда у нее есть груз противовес); вертикальные роторы, напоминающие разрезанную вдоль и насажанную на ось бочку; некоторое подобие «вставшего дыбом» вертолетного винта: наружные концы его лопастей загнуты вверх и соединены между собой. Вертикальные конструкции хороши тем, что улавливают ветер любого направления. Остальным приходится разворачиваться по ветру.(см. приложение 2 рис.7)Производство ветряных электростанций очень дешево, но их мощность мала, и их работа зависит от погоды. К тому же они очень шумны, поэтому крупные ветряные электростанции даже приходится на ночь отключать. Помимо этого, ветряные электростанции создают помехи для воздушного сообщения, и даже для радиоволн. Применение ветряных электростанций вызывает локальное ослабление силы воздушных потоков, мешающее проветриванию промышленных районов и даже влияющее на климат. Наконец, для использования ветряных электростанций необходимы огромные площади много больше, чем для других типов электрогенераторов.

1.3.Биоэнергетика.

Биото́пливо - это топливо из биологического сырья, получаемое в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, сои, кукурузы. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки .
Пеллеты - англ. pellets древесные топливные гранулы, представляют собой цилиндры диаметром 6-8 мм, изготовленные путем прессования с использованием большого давления. Из чего делают пеллеты: в качестве сырья для пеллет обычно используются отходы деревообработки: опилки, стружка, горбыль, обрезки и т.п. Также при производстве древесных топливных гранул перерабатываются лесосечные отходы: тонкомерная и дровяная древесина, верхушки, откомлевки, ветки, искривленные стволы и т.п. Преимущества пеллетов: Теплота сгорания - около 4200 ккал/кг = 17600 кДж/кг = 4,9 кВт/кг Тепловая эффективность дизельного топлива - 10 кВт на литр, но стоимость 18,6 руб. В то время как при эффективности 4,9 кВт/кг пеллетов, их стоимость - 4 руб/кг, следовательно, финансовая экономия в 2,325 раза. При сгорании пеллет образуется меньше 1 процента золы, которая может использоваться как удобрение, а вредных веществ, выбрасывающихся в атмосферу по сравнению с углем, соляркой, мазутом - гораздо меньше. Пеллеты не требуют особых условий для своего хранения. Они полностью химически и биологически безопасны .Древесные топливные гранулы производятся из возобновляемого сырья и помогают сделать многие производства безотходными .

Биодизель

В последнее время перед обществом остро встает проблема альтернативных источников энергии: солнечная энергия, энергия ветра и воды, биотопливо и т.п. Самым перспективным из нетрадиционных источников энергии есть растительные и животные жиры, которые могут быть использованы для производства биодизельного топлива (биодизеля). Биодизельное топливо уже получило распространение во многих странах Европы. По желанию автовладельца на заправочных станциях биодизель могут заливать в бак автомобиля как в чистом виде, так и в качестве добавки (обычно 5% - 35%) к дизтопливу. Европейская комиссия в своем коммюнике предложила странам - членам ЕС к 2020 году заменить пятую часть нефти, которую потребляет транспортный сектор, альтернативными видами горючего. С 2009 года все страны объединенной Европы будут обязаны выпускать и потреблять биодизельное топливо. Около 80% выпускаемого Евросоюзом биодизеля производится из рапса. На производство этого экологически чистого вида топлива в 2004 году ушло около трети всего урожая рапса. Преимущества биодизельного топлива: Увеличение срока службы двигателя. При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60%.Меньше выбросов СО ₂. При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьем для производства масла, за весь период его жизни. Биодизель почти не содержит серы (< 0,001%).

1.4.Гидроэнергетика

Известно, что запасы энергии в Мировом океане колоссальны, ведь две трети земной поверхности (361 млн. км²) занимают моря и океаны: акватория Тихого океана составляет 180 млн. км²,Атлантического - 93 млн. км², Индийского - 75 млн. км². Так, тепловая энергия, соответствующая перегреву поверхностных вод океана по сравнению с донными, скажем, на 20 градусов, имеет величину порядка 10²⁶ Дж. Кинетическая энергия океанских течений оценивается величиной порядка 10 ¹⁸Дж. Однако пока что люди умеют использовать лишь ничтожные доли этой энергии, да и то ценой больших и медленно окупающихся капиталовложений, так что такая энергетика до сих пор казалась малоперспективной. Энергия океана давно привлекает к себе внимание человека. В середине 80-х годов уже действовали первые промышленные установки, а также велись разработки по следующим основным направлениям: использование энергии приливов, прибоя, волн, разности температур воды поверхностных и глубинных слоев океана, течений и так далее. Мини Гидроэлектростанции (см.приложение3рис.5) могут стать незаменимыми источниками энергии в малозаселенных местах, куда нет целесообразности тянуть ЛЭП и где есть ограничения на использование иных источников энергии. При наличии водного потока с перепадом высоты от 3 метров, микро гидроэлектростанция может вырабатывать минимум 1 кВт/ч, чего будет достаточно для покрытия определенного объема потребления электроэнергии. Веками люди размышляли над причиной морских приливов и отливов. Сегодня мы достоверно знаем, что могучее природное явление - ритмичное движение морских вод вызывают силы притяжения Луны и Солнца. Приливные волны таят в себе огромный энергетический потенциал - 3 млрд. кВт.

Приливные электростанции.

Растет интерес специалистов к приливным колебаниям уровня океана у побережий материков. Для выработки электроэнергии электростанции такого типа используют энергию прилива. Первая такая электростанция (Паужетская) мощностью 5 МВт была построена на Камчатке. Для устройства простейшей приливной электростанции (ПЭС) нужен бассейн - перекрытый плотиной залив или устье реки. В плотине имеются водопропускные отверстия и установлены гидротурбины, которые вращают генератор.Гидротурбина это лопаточная машина, приводимая во вращение потоком жидкости, обычно речной воды. По принципу действия гидравлические турбины подразделяют на активные (свободоструйные) и реактивные (напороструйные); по конструкции - на вертикальные и горизонтальные. В зависимости от расположения оси вращения различают вертикальные и горизонтальные гидрогенераторы; по частоте вращения - тихоходные (до 100 об/мин) и быстроходные (свыше 100 об/мин). Мощность гидрогенераторов от нескольких десятков до нескольких сотен МВт.Во время прилива вода поступает в бассейн. Когда уровни воды в бассейне и море сравняются, затворы водопропускных отверстий закрываются. С наступлением отлива уровень воды в море понижается, и, когда напор становится достаточным, турбины и соединенные с ним электрогенераторы начинают работать, а вода из бассейна постепенно уходит. Считается экономически целесообразным строительство приливных электростанций в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 м. Проектная мощность приливной электростанции зависит от характера прилива в районе строительства станции, от объема и площади приливного бассейна, от числа турбин, установленных в теле плотины. (см. приложение 3 рис. 8)В приливных электростанциях двустороннего действия турбины работают при движении воды из моря в бассейн и обратно. Приливные электростанции двустороннего действия способна вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 ч с перерывами в 1-2 ч четыре раза в сутки. Для увеличения времени работы турбин существуют более сложные схемы - с двумя, тремя и большим количеством бассейнов, однако стоимость таких проектов весьма высока. Недостаток приливных электростанции в том, что они строятся только на берегу морей и океанов, к тому же они развивают не очень большую мощность, да и приливы бывают всего лишь два раза в сутки. И даже они экологически не безопасны. Они нарушают нормальный обмен соленой и пресной воды и тем самым - условия жизни морской флоры и фауны. Влияют они и на климат, поскольку меняют энергетический потенциал морских вод, их скорость и территорию перемещения. Морские теплостанции, построенные на перепаде температур морской воды, способствуют выделению большого количества углекислоты, нагреву и снижению давления глубинных вод и остыванию поверхностных. А процессы эти не могут не сказаться на климате, флоре и фауне региона.

1.5.Геотермальная электростанция.

Электростанции такого типа преобразуют внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электричество. Впервые идею использования энергии разности температур поверхностных и глубинных слоев воды Мирового океана предложил французский ученый д'Арсонвиль в 1881 году, но первые разработки начались лишь в 1973 году. Энергию разности температур различных слоев Мирового океана оценивают в 20-40 трлн. кВт. Из них практически могут быть использованы лишь 4 трлн. кВт.
Существует несколько схем получения электроэнергии на геотермальной электростанции. Прямая схема: природный пар направляется по трубам в турбины, соединенные с электрогенераторами. Непрямая схема: пар предварительно (до того как попадает в турбины геотермальной электростанции) очищают от газов, вызывающих разрушение труб. Смешанная схема: неочищенный пар поступает в турбины, а затем из воды, образовавшийся в результате конденсации, удаляют не растворившиеся в ней газы. К недостаткам геотермальной электростанции относится возможность локального оседания грунтов и пробуждения сейсмической активности. А выходящие из-под земли газы создают в окрестностях немалый шум и могут, к тому же, содержать отравляющие вещества. Кроме того, геотермальную электростанцию построить можно не везде, потому что для ее постройки необходимы определенные геологические условия.

Глава 2. Использование альтернативной энергетики
2.1.Альтернативная энергетика для малых предприятий. Любому нормальному человеку хочется пользоваться бесплатной экологически чистой энергией, (энергией Солнца, ветра, реки, морской волны и т. д.). Альтернативная энергетика, как раз и занимается решением проблем по использованию данных видов энергии. Самым широким слоям населения нужны дешёвые и доступные установки альтернативной энергии и в небольшом количестве. Крупные предприятия не хотят заниматься производством дешёвой продукции, да ещё и в малых объёмах. Им это экономически невыгодно, в результате чего данный сегмент рынка альтернативной энергетики, остаётся практически пустым. Зато для малых предприятий этот сегмент рынка представляет собой широчайшее поле для его деятельности. Производственные предприятия, для того чтобы выжить, вынуждены постоянно что-то производить и постоянно что-то продавать. Они могут производить только лишь проверенную и прибыльную продукцию, в результате чего огромное количество изобретений и разработок остаются невостребованными, а это ещё одно широчайшее поле деятельности для малых предприятий.
Среднестатистический житель России потребляет для своих нужд при централизованном электроснабжении примерно 1000-1200 кВт/час электроэнергии в год. Это электроплита, холодильник, лампочки и всякая разная там мелочёвка. В течение года оплата электроэнергии составит 50-60 долл. при стоимости 5 центов за 1 кВт/час. За 10 лет оплата электроэнергии составит соответственно 500 - 600 долл. 10 лет - это ресурс работы большинства установок АЭ. То есть для того, чтобы установка альтернативной энергетики смогла сама себя хотя бы окупить, она должна стоить не более 500 -600 долл. и за 10 лет выработать 1000-1200 кВт/час электричества.
Сегодня настал тот период, когда в борьбе за место на рынке стали выигрывать те предприятия, которые раньше остальных задумались о применении ресурсосберегающих технологий и использовании альтернативных источников энергии. 2.2.Альтернативные источники энергии для загородного дома Солнечные электростанции работают на солнечной радиации, превращая ее в электроэнергию. Солнечные электростанции бывают термодинамическими с последовательным превращением солнечной энергии в тепловую, после чего в электрическую. И фотоэлектрические солнечные электростанции, которые преобразуют энергию солнца непосредственно в электрическую энергию благодаря фотоэлектрическому генератору. Генераторы на бензине. Бензиновые генераторы представляют собой идеальное решение для обогрева загородных домов, предприятий, выступая в качестве источника дополнительного или запасного питания в местах, имеющих проблемы с обеспечением энергией, а также во время частых отключений электроэнергии. Хотя они и маломощны, бензиновые генераторы способны одновременно обеспечивать энергией несколько электрических приборов. Генераторы на дизельном топливе Дизельные генераторы могут применяться как в качестве основного источника энергии, так и служить дополнительным во время частичного или полного отключении электричества. Генераторы на дизельном топливе отличаются от бензиновых наличием огромного запаса ресурсов и мощности. Помимо этого, их можно считать более выгодным источником... Биоэнергетика → Микрокристаллическая клетчатка Растительная клетчатка( см. приложение 3 рис. 9) - естественный углеводородный ресурс, запасы которого не уступают нефти, но твердую клетчатку нельзя залить в топливный бак и дорого перерабатывать в жидкое биотопливо. Клетчатку нельзя залить в баки, но можно засыпать плотный легкосыпучий порошок, получаемый при ее не сложной химической модификации. Порошковое биотопливо может стать одним из потенциальных "Зеленых" топлив для автомобилей. Ветроэнергетика → Ветровая установка на корабле (См. приложение 3 рис. 10)В 2008 году привод гребных винтов этого 130-метрового сухогруза, состоящий из 4-х дизель-электрических генераторов мощностью 3500 кВт, был модернизирован с целью уменьшения потребления дизельного топлива. Модернизацию привода осуществляла фирма «Энеркон» из г. Ауриха, которая совместно с портом Линденау является совладельцем судна. Суть технического решения по модернизации привода состоит в сооружении на верхней палубе судна 4 ветросиловых установок с роторами Флеттнера высотой 25 м. Установка теплового насоса :Тепловые насосы,(см. приложение 5 рис. 13) как альтернативный источник энергии последнее время пользуются большой популярностью. В бытовой энергетике в основном используются тепловые насосы двух типов - это тип земля-вода и воздух-земля. Тепловые насосы типа земля/вода извлекают энергию из земли.

2.3.Использование альтернативной энергетики в Волгоградской области. Волгоградская область располагается на Юго-Востоке Восточно-Европейской равнины, в степной зоне на междуречье двух крупных рек - Волги и Дона. Административным центром области является город Волгоград. Волгоградская область образована в 1934 г. До принятия Конституции СССР 5 декабря 1936 г. Она именовалась Сталинградским краем, а до 10 ноября 1961 г. - Сталинградской областью. Волгоградская область входит в состав Южного Федерального Округа. Граничит область с Саратовской, Воронежской, Ростовской, Астраханской областями, а также с Калмыкией и Казахстаном. Волгоградская область поделена на 7 региональных округов: Волжский, Иловлинский, Калачевский, Михайловский, Новоаннинский, Палласовский, Урюпинский и Фроловский, - которые, в свою очередь, разделены на 39 муниципальных образований. В составе вышеозначенных муниципальных образований насчитывается 1506 населенных пунктов.На территории области велики запасы таких важных для развития энергетики полезных ископаемых, как нефть и природный горючий газ. Наличие этих природных ископаемых оказывает заметное влияние на развитие традиционной энергетики. Однако это не означает, что область полностью обеспечена тепловой энергией и электроэнергией. Кроме этого традиционная энергетика оказывает негативное влияние на окружающую среду. Все это в совокупности свидетельствует о необходимости постепенного перехода от энергетики, основанной на сжигании органического топлива, к альтернативной энергетике, использующей возобновляемые источники энергии, такие как ветер, солнце, воду, подземное тепло и пр. Климат области засушливый, резко континентальный. Средняя температура января составляет около -10 °С , а средняя температура июля - +23 °С. Осадков в области выпадает около 550 мм в год. - Леса в Волгоградской области занимают лишь 4,3% территории, 78% - занимают земли сельскохозяйственного назначения. Очевидно, что использование древесины в качестве источника альтернативного источника энергии не является целесообразным. - Волгоградская область славится жарким летом, Число часов солнечного сияния достигает 2200 в год. Это однозначно указывает на то, что использование солнечной энергии в качестве альтернативного источника является более чем целесообразным. Жители области вполне могут обеспечивать себя дополнительной энергией за счет установки солнечных коллекторов, преобразующих солнечное излучение в тепловую энергию. - В Волгоградской области часты сильные ветры. Преобладают юго-восточные и северо-восточные ветры. Среднегодовые скорости ветра колеблются от 6м/с до 8м/с. Сила ветра в области часто достигает 9 баллов по шкале Бофорта, что соответствует 20-25 м/с. Сильные Такой напряженный ветровой режим позволяет говорить о том, что использование ветровой энергии в качестве альтернативного источника для Волгоградской области является целесообразным. - По территории Волгоградской области протекает около 200 рек различной величины, общая их протяжённость рек, составляет 7981 км. Большая часть территории области дренируется Доном и его притоками. Волжский бассейн занимает не слишком широкую полосу вдоль долины Волги. Волга и Дон используются как водные транспортные магистрали. На них построены гидроэлектростанции, созданы водохранилища. На территории области расположены также Волгоградское и Цимлянское водохранилища, солёные озёра Горько-Солёно, Эльтон, Ботколь и многочисленные лиманы. Целесообразность использования населением энергии воды крупных рек и водохранилищ в качестве альтернативного источника энергии представляется сомнительной. Тогда как вполне оправдано использование в качестве альтернативного источника энергии тепловых насосов.В ближайшее время предприятия Волгограда смогут использовать в качестве альтернативных источников энергии солнечные батареи болгарского производства. Они станут еще одним альтернативным источником энергии на территории Волгоградской области после ветряных электростанций. Председатель территориального профсоюза работников пищевой и перерабатывающей промышленности Волгоградской области Юрий Ломакин сообщил информационному агентству «Социнформбюро», что соглашение о поставке солнечных батарей в регион достигнуто в ходе встречи работников профсоюзов производственных фирм России, Чехии, Болгарии и Казахстана, проходившей в Волгограде. «Качество болгарских солнечных батареек соответствует всем стандартам Европейского Союза. А цена значительно ниже, чем у признанных батареек немецкого производства», - пояснил Юрий Ломакин.В прошлом году на территории Волгоградской области стали применяться в качестве альтернативных источников для обогрева помещений ветряные установки. Их начали использовать, в основном, в отдаленных сельских хозяйствах, где нет традиционных электростанций. Вместе с тем специалисты отметили, что преимущества солнечных источников: солнечные элементы служат в несколько раз дольше, чем ветряные. Волгоградский центр энергоэффективности (ГУ «ВЦЭ») направит в 2009-2012 годах свыше 1,3 миллиарда рублей на внедрение солнечных водонагревательных установок, биогазовых установок и автономных ветроэлектростанций на территории региона, сообщил представитель администрации Волгоградской области. По его словам, более миллиарда рублей в 2009-2011 годах ВЦЭ направит на внедрение в животноводческих и птицеводческих хозяйствах региона биогазовых установок, способных производить биогаз из навоза и использовать его для отопления помещений, где содержатся животные.»Такие хозяйства в регионе уже определены. Первым хозяйством, где будет внедрена такая установка, станет «ПЗК им. Ленина» Суровикинского района области, где выращивают 2,5 тысячи голов крупного рогатого скота и 8 тысяч свиней», - сказал собеседник агентства. Всего такие установки будут внедрены на 29 объектах региона. Ежегодно, по подсчетам специалистов, в сельхозпредприятиях области производится 939,4 тысячи тонн навоза, что эквивалентно получению 5 тысяч кубометров газа в час или 30 МВт в энергетическом эквиваленте, сказал представитель ведомства.»Сама установка пока в проекте, но ее изготовитель уже известен. Это ЗАО «Волгоградский завод оросительной техники и жилищно-коммунального хозяйства», участие которого было подтверждено соглашением, подписанном в сентябре на инвестиционном форуме в Сочи», - уточнил представитель обладминистрации. Отдельная программа на сумму 150,9 миллиона рублей предусматривает внедрение в регионе в 2009-2012 годах автономных ветроэлектростанций. Такие альтернативные источники энергии в первую очередь будут установлены в хозяйствах, находящихся на значительном расстоянии от электрических сетей. Всего в рамках программы планируется установить в регионе 80 таких «ветряков», сказал собеседник агентства.Третья программа, предусматривающая внедрение солнечных водонагревательных установок в лечебных учреждениях региона, рассчитана на 2009-2011 годы. За этот период на объектах здравоохранения области будет установлено 20 таких установок на сумму 119,75 миллиона рублей. Солнечная энергия уже обеспечивает горячей водой в летний период центральную райбольницу города Ленинска и электроэнергией реанимационное отделение этой больницы. Проанализировав собранный материал, поданному вопросу мы составили таблицу « Использование альтернативных источников в Волгоградской области»

Населенный пункт Волгоградской области

Вид используемого альтернативного источника

«ПЗК им.Ленина» Суровикинский район и еще 29 объктов области

Биогазовые установки

Николаевский район и 80 объектов

Ветряные двигатели

Ленинск, Ленинского района и 20 установок в области

Солнечные водонагревательные установкиПерспективы и возможности использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) обсуждались на открытом семинаре-совещании «Возобновляемые источники энергии - как основа энергообеспечения». Развитие и применения альтернативной энергии является одним из ключевых моментов долгосрочной областной целевой программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности Волгоградской области на период до 2020 года, - сообщил министр топлива, энергетики и тарифного регулирования Волгоградской области Ангар Полицимако. Кроме того, переход на альтернативную энергетику является одним из приоритетных направлений государственной политики. Планируется, что доля использования ВИЭ в масштабах страны к 2015 году по сравнению с 2008 вырастет на 1,6%, а к 2020 - на 3,6%.

Заключение

В своей работе «Использование альтернативных источников в Волгоградской области» мы представили следующие альтернативные источники:

- ветреная энергетика,

- солнечная энергетика: солнечные батареи, солнечные электростанции,

-гидроэнергетика: приливные электростанции,

- биоэнергетика: биодизель, пеллеты.

Рассмотрели вопрос об использовании возобновляемых источников в промышленности, для малых предприятий, в быту. Выяснили, где и какие виды возобновляемых источников энергии применяются в Волгоградской области.

Нами на карте Волгоградской области отмечены населенные пункты, в которых используются альтернативные источники. Составлена презентация « Использование альтернативных источников в Волгоградской области». Рекомендуем данную работу учителям физики в разделе « Электродинамика» и обучающимся при подготовке по данной теме.

Возможно, в будущем будет разработано множество других низкоуглеродных технологий, в результате чего незыблемому, казалось бы, господству традиционных энергетических технологий придет конец. Будущее сулит не только множество возможностей для развития низкоуглеродных технологий. В комплексном подходе к решению всех этих проблем состоит обеспечение энергетической безопасности X XІ века.

Список источников литературы

1. Аугусто Голдин. Океаны энергии. - Пер. с англ. Оксфорд-пресс.2004 г.

2. Гончар В.И. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии в Энергетической программе России - География в школе. 4/2008 - М.: Педагогика, 2008 г.

3. Дементьев Б.А. Ядерные энергетические реакторы. М., 1984

4. Кондаков А.М. Альтернативные источники энергии - М.: Прива. 2006 г.

5. Кононов Ю.Д. Энергетика и экономика. Проблемы перехода к новым источникам энергии. - М.: Наука, 2000.

6. Максаковский В.П. Географическая карта мира. Часть третья. - М.: 2000г

7. Энергетические ресурсы мира. Под редакцией Непорожнего П.С., Попкова В.И. - М.: Энергоатомиздат. 20

8. Тепловые и атомные электрические станции. Справочник. Кн. 3. М., 1985

9. .alt-energy.org.ua/2009/12/09/alternativnye-istochniki-energii-v-volgograde-video/ - на видео;

10. aenergy.ru/

11. volgograd-trv.ru/news.aspx?id=11749

12. oaoktv.ru/news/volgograd/6981---------2012г.

13. volga-info.ru/roekt_elektrosnabzhenija/

14. volgograd.ru/news/common/2008/151691.news

15. volgograd-trv.ru/news.aspx?id=21107

16. ru.wikipedia.org/

Приложение №1

Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

Рисунок 4

Приложение №2

Рисунок 5

Рисунок 6

Рисунок 7

Приложение №3

Рисунок 8

Рисунок 9

Рисунок 10

Приложение№4

Рисунок 11

Рисунок 12

Приложение №5

Рисунок 13

рисунок 15