«Альтернативные источники энергии: перспективы развития на территории Карагандинской области. »

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 63

Тема:

«Альтернативные источники энергии: перспективы развития на территории Карагандинской области.»

секция география

Работа ученика:

Музалёва Вячеслава

11 «А» класс СОШ № 63

Научный руководитель:

Гаевская Т.А.

учитель географии СОШ №63

г.Караганда

Караганда - 2015

Содержание:

1. Введение ……………………………………………………. с.3

1.2 Актуальность проблемы ………………………………стр.4

1.3 Цель ………………………………………………………стр.4

1.4 Гипотеза ………………………………………………….стр.4

1.5 Задачи ………………………………………………….стр.4

2. Теоретическая часть …………………………………. стр.5

2.1 Гидроэнергетика…………………………………….. стр.5

3. Ветровая энергия ……………………………………..стр.6

4. Энергия Солнца………………………………………стр.7

5.Управляемый термоядерный синтез.……………...стр.7

6. Водород и перспективы его использования………стр.8

7.Мои личные выводы и предложения…………….стр.10

8. Используемая литература ………………………...стр.11

9. Приложения№1……………………………………..стр.12

10. Приложения№2………………………………..…..стр.13

11.Приложения№3………………………………...…..стр.14

12. Приложения№4…………………………………....стр.15

13. Приложения№5………………………………..…..стр.16

14. Приложения№6………………………………..…..стр.17

15. Приложения№7………………………………..…..стр.18

Актуальность проблемы

Я не случайно выбрал темой своей исследовательской работы альтернативную энергетику, ведь «энергетический вопрос» прямо или косвенно затрагивает все сферы жизни общества: экономическую, политическую, социальную и другие. Сегодня около половины населения земли составляют горожане, 60% из них проживают в мегаполисах. Жители мегаполисов лучше обеспечены работой, бытовыми удобствами, более развита индустрия развлечений. Но у них есть свои проблемы: загрязнение воздуха, перенаселённость, непрерывный шум … Все эти проблемы прямо или косвенно связаны с энергетическими ресурсами. Даже простое отключение электричества способно создать тяжёлую ситуацию.

Каким будет город моего будущего? Над этим сегодня думают архитекторы, социологи и многие учёные. Но какой бы метод решения этой задачи не был выбран, приоритет в выборе топлива для транспорта отдаётся альтернативным источникам энергии: солнечной, электрической, водородной, энергии термоядерного синтеза. Этот вопрос тем более актуален сегодня, так как многие учёные задаются вопросом: надолго ли хватит энергетических ресурсов? Ведь запасов нефти, по самым оптимистическим прогнозам, нам хватит на 150 лет, а газа - лишь на 100 лет. Самые оптимистичные прогнозы делаются лишь относительно запасов угля. По прогнозам их должно хватить на 420 лет. Тем не менее, если темпы его утилизации останутся теми же, то этих запасов не хватит и на 200 лет. Запасы урана, от которого зависит наиболее передовая ядерная энергетика, будут исчерпаны через 300 лет.

Поэтому, работая над исследованием, я задумался: не грозят ли нам сегодня ресурсные войны? К сожалению, сегодня сочетание этих слов не кажется уже чем-то фантастическим, ведь уже в семидесятые годы прошлого века арабские нефтедобывающие страны пользовались продажей нефти как «политическим оружием» в борьбе за свои права. Также я пытался разобраться насколько велико влияние альтернативной энергетики на экологию. К сожалению, равновесие биосферы уже нарушено, этот процесс быстро развивается. После Чернобыльской аварии популярность мирного атома в глазах общественности резко упала. «Энергетический вопрос» прямо или косвенно затрагивает все сферы жизни Карагандинской области, так как наш регион насыщен промышленными предприятиями это породило проблемы увеличения выбросов парниковых газов. Также становится более острой проблема загрязнения воды. Это связано с необходимостью размещения ядерных отходов военного производства и энергетики. В роли «свалки» для этих отходов выступают страны «третьего мира». Наша страна тоже складировала на своей территории переработки отработанного ядерного топлива и встала в ряд с ними. Трудно оценить тот ущерб, который нанесён почвам и грунтовым водам нашей страны в результате захоронения реактивных отходов.

Исследование позволило мне, сравнивая мнения о проблеме различных учёных, сформулировать свою точку зрения по этому вопросу. В процессе работы я обращался к различным СМИ. Из них я узнал о мировом ресурсном потенциале, о перспективах развития энергетики и о проблемах, с которыми может столкнуться эта отрасль. Также я с удовольствием открыл для себя инновационные разработки учёных в сфере управляемого термоядерного синтеза и разложения водорода. Конечно, я ещё только прикоснулся к интересному миру альтернативной энергетики, и многие вопросы остались для меня ещё не раскрытыми, но опыт исследовательской работы показал, какие альтернативные технологии в энергетике применимы в Карагандинской области.

Цели: проследить, какие виды альтернативных источников энергии используются в странах мира.

- Не грозят ли нам ресурсные войны?

- Насколько велико влияние альтернативной энергетики на экологию?

- правильное использование природных и погодных условий для перехода к альтернативным источникам энергии ;

- использование имеющегося потенциала для более широкого распространения в качестве альтернативных источников в г. Караганды и Карагандинской области.

Гипотеза: если изучать применение передовыми странами альтернативные источники энергии в ближайшем будущем можно реализовывать их развитие в Караганде и Карагандинской области

Задачи:

1. Рассмотреть динамику применения странами мира альтернативных, природосберегаю­щих вариантов решения энергетических проблем.

2. Изучить технологию переработки угля в жидкое топливо;

3. Изучить масштабы использования водорода в качестве АИ;

4. Рассмотреть использование в Карагандинской области «мягких» (альтернативных) источников энергии.

5. Выявить являются ли возобновимые ресурсы не загрязняющими окружаю­щую среду.

Объект исследования: основные альтернативные источники энергии, используемые человечеством.

1. Теоретическая часть:

Как известно, немалая часть загрязнения экосистемы состоит из продуктов переработки, сжигания, добычи таких видов топлива как: уголь, нефть, газ, считаемых традиционными. Глобальный спрос на энергию увеличивается примерно на 3% в год. В 2025 году энергопотребление составит 22,8 млрд. т у. т. Мировые запасы традиционных энергетических ресурсов, по оценкам специалистов, составляют: угля - более 1500 млрд. тонн, нефти - 170 млрд. т, газа - 172 трлн. куб. м. По прогнозам, мировых запасов угля, нефти и газа при непрерывном росте промышленности, как основного потребителя энергетической отрасли, хватит на 100 лет и более.

В последние годы интенсивная добыча нефти, газа, угля в Казахстане, а также само функциони­рование и развитие ТЭК республики оказывают чрезвычайно большое и дестабилизирующее воздей­ствие как на воспроизводство природных ресурсов, так и на окружающую среду. Поэтому с точки зрения природопользования важен поиск альтернативных, природосберегаю­щих вариантов решения энергетических проблем. Большой природоохранный эффект может дать широкое использование «мягких» (альтернативных) источников энергии, являющихся, в отличие от топливно-энергетических, возобновимыми ресурсами и, как правило, не загрязняющих окружаю­щую среду. В настоящее время получили распространение следующие виды такой энергии: гидроэнергия, ветровая, солнечная, водородная, управляемый термоядерный синтез.

В этой работе я перечислю и охарактеризую некоторые альтернативные источники энергии, используемые человечеством, и мы выберем наиболее перспективный из них для Карагандинской области.

2.Гидроэнергетика Казахстана.

К числу основных возобновляемых источников энергии относится гидроэнергетика. В Казахстане имеются значительные гидроресурсы, теоретически мощность всех гидроресурсов страны составляют 170 млрд кВт.ч в год, то есть только незначительная часть гидроэнергоресурсов используется в настоящее время.

Основные реки: Иртыш, Или и Сырдарья. Экономически эффективные гидроресурсы сосредоточены в основном на востоке (горный Алтай) и на юге страны. Крупнейшие ГЭС: На р. Иртыш сооружены Бухтарминская ГЭС - 0,7 млн кВт, Усть-Каменогорская ГЭС - 0,3 млн кВт и Шульбинская ГЭС - 0,7 млн кВт., на р. Или построена Капчагайская ГЭС - 0,4 млн кВт., обеспечивающие 10 % потребностей страны.

В Казахстане планируется увеличение использования гидроресурсов в среднесрочном периоде. Завершилось строительство Мойнакской ГЭС (300 МВт), проектируются Булакская ГЭС (78 МВт), Кербулакская ГЭС (50 МВт) и ряд малых ГЭС.

К сожалению, постройка гидроэлектростанций часто связана с нарушением природной среды: из оборота изымается много сельскохозяйственных и заповедных земель, нарушается нерест рыбы и вся речная экология, вырубаются леса под строительство ЛЭП.

Общая установленная мощность ГЭС Казахстана составляет 2 350,16 МВт

Все гидроэлектростанции Казахстана в год вырабатывают более 7 149,4 млн. кВ/ч/

Из выше указанного видно, что Карагандинская область обладает совсем незначительными водными ресурсами, а значит, область не может

использовать этот источник энергии.

3. Ветровая энергия

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. Малые ветроэнергетические агрегаты предназначены для снабжения электроэнергией отдельных домов.

В проектировании установки самая трудная проблема состояла в том, чтобы при разной силе ветра обеспечить одинаковое число оборотов пропеллера. Поэтому угол наклона лопастей по отношению к ветру регулируют за счет поворота их вокруг продольной оси: при сильном ветре угол острее, воздушный поток свободнее обтекает лопасти и отдает им меньшую часть своей энергии. Помимо регулирования лопастей весь генератор автоматически поворачивается на мачте против ветра.

По экспертным оценкам Министерства индустрии и новых технологий (МИНТ) Казахстана, ветроэнергетический потенциал оценивается в 920 млрд. кВт∙час электроэнергии в год. В рамках проекта «Казахстан - инициатива развития рынка ветроэнергетики» был изучен ветропотенциал на различных площадках в областях РК. По 8-ми из них были проведены предварительные инвестиционные исследования. На всех из них было подтверждено наличие среднегодовой скорости ветра (около 5-6 м/с) пригодной для успешной реализации проектов. В рамках проекта был разработан Ветровой атлас Казахстана.

В результате проведения исследований ветроэнергетического потенциала Казахстана подготовлены проектные предложения по строительству ветроэлектростанций в Алматинской, Акмолинской, Мангистауской, Атырауской, Жамбылской областях. Некоторые источники предполагают строительство и в Карагандинской области.

4. Энергия Солнца.

Почти все источники энергии так или иначе используют энергию Солнца: уголь, нефть, природный газ не что иное, как "законсервированная" солнечная энергия. Она заключена в этом топливе с незапамятных времен.

Энергия солнечного излучения распределена по большой площади (иными словами, имеет низкую плотность), любая установка для прямого использования солнечной энергии должна иметь собирающее устройство (коллектор) с достаточной поверхностью.

Несмотря на северную широту географического расположения Казахстана, ресурсы солнечной энергии в стране являются стабильными и приемлемыми, благодаря благоприятным климатическим условиям.

По итогам исследований (МИНТ РК) потенциал солнечной энергии в южных районах страны достигает 2500 - 3000 солнечных часов в год и составляет 1,3-1,8 млрд. кВт∙час на 1 кв. м в год.

Площадь Казахстана, доступная для установки фотоэлектрических преобразователей или гелионагревателей составляет не менее 50 % от общей площади (2 724 902 км2), потенциал энергии солнца может составлять 1700 ТВт*час за год.

«Солнечные нагреватели воды (СНВ) разработанные в Казахском НИИ энергетики и выполненные на основе полимерных материалов, более чем на порядок дешевле традиционных. Расчеты специалистов КазНИИЭнергетики показывают, что использование таких СНВ может быть экономически выгодно даже в условиях города, где имеется большое количество разнообразных источников энергии. При годовой потребности Казахстана 2,0 млн. м2 СНВ, КазНИИЭнергетики способен выпускать их до 150 тыс. м2.»

Как видно из таблицы Карагандинской области в этом перечне нет.

5. Управляемый термоядерный синтез

Одним из наиболее перспективных инновационных источников энергии является управляемый термоядерный синтез (УТС). Энергия синтеза выделяется при слиянии ядер тяжелых изотопов водорода. Топливом для термоядерного реактора служат вода и литий, запасы которых практически не ограничены. В земных условиях реализация УТС представляет сложную научно-технологическую задачу, связанную с получением температуры вещества более 100 миллионов градусов и термоизоляцией области синтеза от стенок реактора.

Интерес к термоядерной энергетике проявляет и Казахстан. Среди основных проектов в рамках индустриально-инновационного развития Казахстана до 2015 года есть прорывные проекты.

Один из них - казахстанский термоядерный материаловедческий реактор Токамак (КТМ). В данный момент КТМ является единственным в мире токамаком, предназначенным для решения задач в области материаловедения. Поэтому токамак КТМ находится в таблице самых перспективных установок XXI века. А Казахстан, активно работая с токамаком, будет иметь вес на мировом рынке. 5сентября 2010 года на казахстанском токамаке была получена первая плазма. В настоящий момент проводятся работы и эксперименты по подготовке к физическому пуску токамака и вводу в эксплуатацию комплекса в целом.Следующим шагом развития отрасли, по мнению казахстанских ученых, должна стать программа развития атомной энергетики в Казахстане.

6. Водород и перспективы его использования

Что же такое водород? Рассмотрим его немного подробнее.
Водород - первый элемент химической таблицы, его атомный вес равен 1. Это одно из самых распространенных веществ во Вселенной, например из 100 атомов из которых состоит наша планета 17 - водород.
Водород - топливо будущего. Он имеет массу преимуществ по сравнению с другими видами топлива и имеет огромные перспективы его заменить. Он может быть использован абсолютно во всех отраслях современного производства и транспорта, даже газ, на котором готовиться пища, можно запросто, без каких либо переделок, заменить на водород.
Это вещество содержится практически во всех веществах, но больше всего его в воде. Как сказал писатель-фантаст Жюль Верн: «Вода - это уголь будущих веков». Это высказывание можно отнести к разряду предсказаний. Этого «угля» на поверхности больше чем чего либо еще, так что водородом мы будем обеспечены на долгие годы.
Об экологической чистоте водорода можно сказать только одно: при его сгорании и реакциях в топливных элементах образуется вода и ничего кроме воды.
Топливный элемент - пожалуй, самый эффективный способ получения энергии из водорода. Он работает по принципу батарейки: в топливном элементе имеется два электрода, между ними движется водород, происходит химическая реакция, на электродах появляется электрический ток, а вещество превращается в воду.

В настоящее время существует множество методов промышленного производства водорода.
Из природного газа
Данным способом производится примерно половина всего водорода. Водяной пар при температуре 700 -1000 °C смешивается с метаном под давлением в присутствии катализатора. Себестоимость процесса $2 - 5 за кг водорода. В будущем возможно снижение цены до $2-2,50, включая доставку и хранение.

Газификация угля
Старейший способ получения водорода. Уголь нагревают при температуре 800- 1300 °C без доступа воздуха. Первый газогенератор был построен в Великобритании в 40-х годах XIX в. США предполагают построить электростанцию по проекту FutureGen. которая будет работать на продуктах газификации угля. Впервые о планах подобного строительства заявил еще в 2003 г. министр энергетики США Спенсер Абрахам.
Мощность станции должна составить 275 МВт.
Электричество будут вырабатывать топливные элементы, используя в качестве горючего водород, получающийся в процессе газификации угля. Себестоимость процесса $2 - 2,5 за кг водорода.
В будущем возможно снижение цены до $1,50, включая доставку и хранение.

Из атомной энергии
Использование атомной энергии для производства водорода возможно в различных процессах: химический, электролиз воды, высокотемпературный электролиз. Себестоимость процесса $2,33 за кг водорода. Ведутся работы по созданию атомных электростанций следующего поколения. Исследовательская лаборатория INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory, США) прогнозирует, что один энергоблок атомной электростанции следующего поколения будет производить ежедневно водород, эквивалентный 750 тыс. л бензина. Себестоимость процесса $57 за кг водорода. В будущем возможно снижение до $1,03,0.

Основным энергетическим ресурсом Карагандинской области является

уголь, запасы которого не менее 300 млрд. т, и его добыча может продлиться несколько столетий. Поэтому уголь должен рассматриваться не только как энергетическое топливо, но и как сырье для производства водорода, автомобильного топлива, высококалорийных газов и химических продуктов.

При использовании бурого и каменного угля с большим содержанием летучих

компонентов наиболее эффективна комплексная переработка этих топлив для производства синтетических жидких продуктов, синтез-газа, генерации электроэнергии. Поэтому наиболее рационально создавать углеперерабатывающие энергохимические комплексы в местах добычи угля, включающие обогащение угля, полукоксование или гидрогенизацию, получение жидких продуктов, газификацию полукокса и других остатков,

извлечение водорода, парогазовую ТЭС, установки по переработке отходов.

Достаточно эффективным способом получения водорода и экологически чистого топлива для энергетики является газификация твердых топлив с последующей очисткой синтез-газа. В синтез-газ переходит около 70 % химической энергии топлива, и в сочетании с использованием физической теплоты газа энергосырьевой коэффициент достигает 90 %.

Поэтому ПГУ-ТЭС с внутрицикловой газификацией топлива являются экологически чистыми и получают все большее признание.

Водород выделяют из синтез-газа путем адсорбционных и лимембранных технологий. Технология производства водорода с сопутствующей генерацией

электроэнергии состоит в следующем. Уголь или полученный полукокс и остатки газифицируются парокислородной смесью. При газификации в

поточном реакторе достигается температура 1500 0C, и конвертируются практически все углеводороды. Полученный газ состоит в основном из H2, CO, CO2, H2S и незначительного количества других компонентов.

Интересно отметить, что Карагандинская область обладает большими запасами шахтного газа - метана. И в будущем, при массовом промышленном производстве сжиженного газа, может стать перспективным регионом для внедрения и эксплуатации магистральных автономных локомотивов на этом виде топлива. Сейчас средний объем извлекаемого дегазацией метана в год по 8 шахтам угольного департамента АО «АрселорМиттал Темиртау» составляет 103,2 миллиона кубометров. Это соответствует 74 миллионам килограммов газа. Это прекрасная возможность производства водорода.

Мои личные выводы и предложения.

Для ядерной энергетики выходом может послужить строительство реакторов-размножителей - они вырабатывают энергию и, в то же время. производят ядерное топливо. При использовании реакторов этого типа запасов урана хватит не менее чем на 6000 лет. Кроме того, перенять опыт в Германии, Франции, Италии где вновь были введены в действие программы переработки угля в жидкое топливо, напоминающее бензин.

То же относится и к энергии солнца, ветра. В Казахстане высокий научный потенциал, позволяющий создавать долгосрочные и относительно недорогие проекты использования АИ такого типа на территории Карагандинской области, опережая другие страны мира.

Более перспективно использование в качестве топлива дешёвого и экологически чистого водорода. На таком горючем уже ездят тысячи автомобилей в крупных городах. Я считаю, что мировой опыт применим

непосредственно для нашей Карагандинской области:

- сейчас, конечно, нет возможности для немедленного перехода к АИ, но тем не менее необходимо попытаться на психологическом уровне убедить людей, что переход к АИ выгоден.

Повышение доли использования альтернативных источников энергии в Республике Казахстан до 0,05 % к 2012 году, 1 % к 2018 году, 5 % к 2024 году;

обеспечение замещения альтернативными источниками энергии к 2009 году 0,065 млн. тонн условного топлива, к 2012 году - 0,165 млн. т условного топлива, к 2018 году - 0,325 млн. т условного топлива, к 2024 году - 0,688 млн. т условного топлива и к 2030 году - 1,139 млн. т условного топлива;

повышение доли использования возобновляемых источников энергии (без учета крупных гидроэлектростанций) в производстве электрической энергии до 3000 МВт мощности и 10 млрд. кВт∙час электроэнергии в год к 2024 году.

1) Из Плана мероприятий по развитию альтернативной и возобновляемой энергетики в Казахстане на 2013 - 2020 годы (Постановление Правительства Республики Казахстан от 25 января 2013 года № 43)

«К 2020 году планируется ввести в эксплуатацию порядка 31 объектов ВИЭ суммарной установленной мощностью 1040 МВт, включая:

13 ВЭС - 793 МВт;
14 ГЭС - 170 МВт;
4 СЭС - 77 МВт.»

Если население Земли будет увеличиваться с той же скоростью, что и сейчас, все виды ресурсов истощатся в ближайшие 200 лет - таков неутешительный вывод экспертов. Даже если люди всего мира согласятся с этим и перейдут на ресурсосберегающие технологии, то успеют ли они перестроиться за столь ограниченное время? На этот вопрос чёткий ответ дают только технологии АИ.

Литература

I Источники:

1. Солнечная энергетика и солнечные батареи (solar-battery.narod.ru)

2. Интернет версия журнала «Наука и жизнь»

II Исследования:

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

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

III Справочные издания

5. Ф. Н. Мильков Общее землеведение-с.567-568

6. Б. С. Залогин 0кеаны-с.231-240

7. Б. С. Залогин Океан и человек-с.146-148

8. М. Р. Плоткин Основы промышленного производства-с.354-361

9. М. М. Дагаев Астрофизика-с.127-12

10. Л.Д.Юдасин. Энергетика: проблемы и надежды. - М., 1990 - с.344-356

11. Г.Г.Чибриков. Интернационализация хозяйственной жизни и глобальные проблемы современности. - М., 1989 - с. 227-244

Приложение №1.

Ветровой атлас Казахстана.

Приложение №2

5.1.Решаемые задачи: достижение равенства затрат и выработки энергии. Последнее поколение токамаков позволило вплотную приблизиться к осуществлению управляемого термоядерного горения с большим выделением энергии. В нашей стране проблема нехватки энергоносителей и электроэнергии пока остро не стоит. Но поскольку цены на нефть все растут, а запасы ее отнюдь не бесконечны, то эта проблема может остро проявиться в относительно недалеком будущем. В Казахстане есть условия для использования всех типов возобновляемых источников энергии.

Однако вложения в эту отрасль окупаются далеко не сразу. И несмотря на то, что в перспективе электростанции, использующие возобновляемые источники энергии окупают себя, начальные капиталовложения очень велики, и далеко не всякое предприятие может себе это позволить. К тому же, электроэнергия, получаемая из традиционных источников все еще дешевле, хотя при существующих темпах роста тарифов нельзя быть уверенным, что через несколько лет ситуация не изменится. Энергия же, получаемая из возобновляемых источников становиться все дешевле. А как только использование альтернативных источников станет выгодным, в эту отрасль тут же последуют огромные капиталовложения. Но у традиционных, экологически вредных видов электростанций есть важное преимущество перед альтернативными - их мощность и относительно малые площади. Поэтому можно с уверенностью утверждать, что полностью вытеснить традиционные энергоносители из использование альтернативным в обозримом будущем не удастся.

У возобновляемых источников энергии хорошие перспективы массового применения в нашей страны, где нет единой энергосети. Спрос на маломощные установки, использующие возобновляемые источники энергии в нашей стране довольно низок по нескольким причинам. Первая из них - высокие начальные капиталовложения. Вторая - психологический фактор. Люди привыкли к использованию существующих энергосетей, многие просто не доверяют новым технологиям. Поэтому без длительной и дорогостоящей рекламной компании нечего и думать о появлении высокого спроса на маломощные установки, работающие на альтернативных источниках энергии, со стороны населения. Шум производимый ветряными электростанциями, самыми дешевыми из альтернативных, сильно снижает их привлекательность в глазах покупателей.

Я считаю, что в скором времени одна или несколько крупных компаний, работающих в области энергетики начнут внедрять электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии. Они способны на крупные капиталовложения, и при постепенном внедрении нового товара, смогут сохранить свои позиции на рынке электроэнергии, а то и улучшить его. Но они начнут это только когда получат государственную поддержку, в том числе и материальную, либо когда запасы традиционных энергоносителей подойдут к концу.

Приложение №3.

1. Хранение ветровой энергии.

При использовании ветра возникает серьезная проблема: избыток энергии в ветреную погоду и недостаток ее в периоды безветрия. Как же накапливать и сохранить впрок энергию ветра? Простейший способ состоит в том, что ветряное колесо движет насос, который накачивает воду в расположенный выше резерв, а потом вода, стекая из него, приводит в действие водяную турбину и генератор постоянного или переменного тока. Существуют и другие способы проектирования обычных, хотя и маломощных, аккумуляторных батарей до сооружения гигантских маховиков или нагнетания сжатого воздуха в подземные пещеры и вплоть до производства водорода в качестве топлива. Особенно перспективным представляется последний способ. Электрический ток от ветроагрегата разлагает воду на кислород и водород. Водород можно хранить в сжиженном виде, сжигать в топках тепловых электростанций по мере надобности.

Американский ученый Уильям Херонимус считает, что производить водород за счет энергии ветра лучше всего на море. С этой целью он предлагает установить у берега высокие мачты с ветродвигателями диаметром 60 м и генераторами.

Приложение №4

Строительство Солнечных электростанций на территории РК.

Приложение №5.

FutureGen - проект правительства США строительства экспериментальной чистой угольной электростанции. FutureGen инициатива была объявлена в феврале 2003 года президентом Дж. Бушем.

Индустриальный Альянс FutureGen

Для осуществления инициативы был создан Индустриальный Альянс FutureGen.

Члены альянса: American Electric Power (США); BHP Billiton Energy Coal, Inc (Австралия); Consol Energy Inc. (США); Foundation Coal (США); China Huaneng Group (Китай); Kennecott Energy (США); Peabody Energy (США); Southern Company (США), E.ON U.S. LLC; и др. крупные производители угля и энергии.

В июне 2006 года к альянсу присоединились Южная Корея и Индия.

Цель проекта

Первичная цель проекта - захватывать 90% CO₂, но с развитием технологий может улавливаться 100% выбросов. Захваченный углекислый газ будет закачиваться в глубокие геологические формации, или нефтяные месторождения.

Проект

Планируется построить электростанцию мощностью 275 МВт. Ежегодно будет улавливаться от 1 до 2 млн. тонн CO₂. Строительство планировалось начать в2009 году. Предполагалось, что электростанция начнёт работу в 2012 году.

Индустриальный Альянс FutureGen вкладывает в проект $250 млн. Департамент Энергетики США (DoE) вкладывает в проект $620 млн. Общая стоимость проекта оценивается в $1,2 млрд.

Электрическая и тепловая энергия будет вырабатываться на электростанции из водорода. Водород будет производиться методом газификации угля. Часть водорода может быть использована для заправки автомобилей. Электроэнергия будет производиться в газовых турбинах, а в будущем и в водородныхтопливных элементах.

18 декабря 2007 года Альянс FutureGen выбрал площадку для строительства экспериментальной электростанции. Электростанцию построят в 3,5 милях от города Матун, штат Иллинойс. Захваченные выхлопные газы будут хранить под землёй на глубине 2,5 километра.

29 января 2008 года проект был остановлен из-за его высокой стоимости.

12 июня 2009 года Департамент Энергетики США объявил о возобновлении проекта.

Приложение №6.

Проблемой внедрения водорода - является его способ хранения. Вся сложность заключается в том, что атом водорода - самый маленький по размерам в химической таблице, а это значит, что он может проникать практически сквозь любое вещество. Это значит, что даже самые толстые стальные стенки будут медленно, но верно его пропускать. Эта проблема сейчас решается химиками.
Еще одна загвоздка - сам бак. 10 кг водорода могут заменить 40 кг бензина, но дело в том, 10 кгвещества занимают объем 8000 л.! А это целый олимпийский бассейн! Для уменьшения объема газа его нужно сжижать, а сжиженный водород надо безопасно и удобно хранить. Баки современных водородных автомобилей весят около 120 кг, что почти в два раза больше стандартных баков. Но и эта проблема скоро будет решена.
Преимуществ у водородного топлива намного больше чем недостатков. Водород сгорает намного эффективнее, не имеет вредных веществ выхлопе, не производит сажи, а это значительно увеличивает ресурс автомобилей. Водород - легко возобновляемое топливо, поэтому природа не получит практически никакого вреда.
Основным препятствием водородных технологий является инфраструктура. В странах бывшего советского союза о водородном автомобиле вообще можно пока и не мечтать. До появления водородных заправок пройдет еще не один год, а может и десяток лет. Остается ждать, когда же и мы вместе со всем миром начнем спасать планету от экологической катастрофы.

Приложение №7.

Снижение цены водорода возможно при строительстве инфраструктуры по доставке и хранению водорода. В США действует 750 км, а в Европе 1500 км водородных трубопроводных систем. Трубопроводы действуют при давлении 1020 бар, изготовлены из стальных труб диаметром 2530 см. Старейший водородный трубопровод действует в районе германского Рура. 210 км трубопровода соединяют 18 производителей и потребителей водорода. Трубопровод действует более 50 лет без аварий.
Самый длинный трубопровод длиной 400 км проложен между Францией и Бельгией. После небольших изменений водород можетпередаваться по существующим газопроводам природного газа.
Становится понятно, зачем нефтяникам водородные технологии. Пока политики и энергетики говорят о «чистом будущем», которое наступит в эру водородной экономики, технологический маршрут Министерства энергетики США в данном направлении предусматривает подавляющее большинство - 90% - водородной генерации на основе ископаемых энергоносителей - угля, газа и нефти - с дополнительной опорой на атомные электростанции. Именно поэтому наша Карагандинская область должна обратить внимание на использовании бурого и каменного угля с большим содержанием летучих

Компонентов и извлечение из него водорода.

США ежегодно производят около 11 млн. т водорода, что достаточно для годового потребления примерно 3540 млн. автомобилей.
Департамент Энергетики США (DoE) предполагает, что стоимость водорода сравняется со стоимостью бензина уже в 2015 году.