«Альтернативные источники энергии и перспективы их использования в Башкортостане».

Муниципальный конкурс исследовательских работ

учащихся

Филиал МБОУ «СОШ им. М, Фархутдинова с. Мичуринск-ООШ с. Новоюмашево

География

«Альтернативные источники энергии и перспективы их использования в Башкортостане».

Автор:

Степанова Марина Михайловна

9 класс

Руководитель:

Степанов Геннадий Сафронович

Филиал МБОУ «СОШ им. М. Фархутдинова с. Мичуринск-ООШ с. Новоюмашево , учитель географии, контактный телефон: 2-67-37

Шаран – 2017

Содержание

1. Введение (с.3- 4)

2. Основная часть

2.1 Солнечная энергия( с 4-6)

2.2. Энергия ветра (с. 7-9-)

2.3. Энергия приливов и волн (с.9)

2.4. Тепловая энергия Земли ( с.9-11)

2.5. Проведение опроса ( с. 12)

2.6. . Подсчет стоимости установки ветрогенераторов ( с. 12)

3.Эаключение (с.12-14)

5. Литература (с15-16)

1.Введение.

Без энергии жизнь человечества немыслима. Дома у нас тепло и светло. Но все мы привыкли использовать в качестве источников энергии органическое топливо — уголь, газ, нефть. Однако их запасы в природе ограничены. И рано или поздно наступит день, когда они иссякнут. 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. Добыча энергии не должна отрицательно сказываться на окружающей среде. Не зря 2017-й год в России объявлен президентом РФ Годом экологии.

Что же делать? Надо искать другие источники энергии — альтернативные, нетрадиционные, возобновляемые. Какие же они?

Цель работы:

Узнать какие же в настоящее время существуют основные альтернативные источники энергии и определить насколько они могут использоваться в реальной жизни на примере ООШ с. Новоюмашево.
Рассмотреть различные альтернативные источники энергии и возможности их размещения на территории Башкортостана. 

Задачи исследования:

1. Изучить нетрадиционные виды энергии, их достоинства и недостатки.

2. Выяснить принцип работы и устройства альтернативных источников энергии.

3. Подсчитать (узнать) стоимость установки возобновляемых источников энергии.

4. Узнать, какое количество энергии потребляет моя школа за 1 месяц (1 год).

5. Определить время окупаемости данного проекта.

6. Выяснить, будет ли выгодно нашей школе установить альтернативные источники энергии.

7. Изучить возможности размещения альтернативных источников энергии на территории Башкортостана.

Объект и предмет исследования:

Альтернативные источники энергии. Перспективы использования альтернативных источников энергии на территории Башкортостана.

Методы исследования:

Анализ литературных источников и сайтов Интернет ресурсов, проведение различных социологических опросов и исследований, наблюдения, статистическая обработка полученных экспериментальных данных и теоретическое обобщение, сравнение, работа с картой.

 Гипотеза:

В Башкортостане можно использовать различные альтернативные источники энергии. 

2.Основная часть

В этой части мы рассмотрим наиболее доступные для использования человечеством альтернативные источники энергии.

2.1Солнечная энергия

Солнечные электростанции активно используются более чем в 80 странах, они преобразуют солнечную энергию в электрическую. Существуют разные способы такого преобразования и, соответственно, различные типы солнечных электростанций. Наиболее распространены станции, использующие фотоэлектрические преобразователи (фотоэлементы), объединенные в солнечные батареи. Большинство крупнейших фотоэлектрических установок мира находятся в США.

К преимуществам солнечной энергии можно отнести возобновляемость данного источника энергии, бесшумность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу при переработке солнечного излучения в другие виды энергии.

Недостатками солнечной энергии являются зависимость интенсивности солнечного излучения от суточного и сезонного ритма, а также, необходимость больших площадей для строительства солнечных электростанций.

Устройство солнечного источника энергии.

В наше время практически каждый может собрать и получить в свое распоряжение свой независимый источник электроэнергии на солнечных батареях (в научной литературе они называются фотоэлектрическими панелями). В классическом виде такой источник электроэнергии будет состоять из следующих частей: непосредственно, солнечной батареи (генератора постоянного тока), зарядного устройства, аккумуляторов с устройством контроля заряда и инвертора, который преобразует постоянный ток в переменный.

Рис. 1. Схема устройства солнечного источника энергии

Солнечные батареи состоят из набора солнечных элементов (фотоэлектрических преобразователей), которые непосредственно преобразуют солнечную энергию в электрическую.

Солнечные электростанции выделяют минимальное количество вредных выбросов и безопасны для окружающей среды. Благодаря своим географическим и климатическим особенностям Башкирия выбрана как самый солнечный регион России, в котором количество солнечных дней составляет 260 в год, для сравнения - в Сочи - 190, в Москве - 114.

Бурибаевская СЭС  — солнечная электростанция на территории Хайбуллинского района Башкортостана близ села Бурибай. Первая очередь мощностью 10 МВт введена в эксплуатацию 29 октября 2015 года. Вторая очередь мощностью 10 МВт введена в эксплуатацию 5 декабря 2016 года. На момент открытия Бурибаевская СЭС стала мощнейшей СЭС России без учёта крымских. Является первой промышленной солнечной электростанцией Башкортостана.

Бурибаевская СЭС имеет доступ к единой энергосети. Электроэнергия поступает в общую сеть, поставляя на оптовый рынок по цене, сложившейся на рынке, и дальше передается потребителям. Население при этом вне зависимости от источника электроэнергии оплачивает электроэнергию по установленному в регионе тарифу.

Бугульчанская СЭС— солнечная электростанция на территории Куюргазинского района Башкортостана рядом с селом Бугульчан. Первая очередь на 5 МВт введена в эксплуатацию в декабре 2015 года Вторая очередь на 5 МВт введена в эксплуатацию 21 октября и третья — 14 ноября 2016 года. Является второй солнечной электростанцией Башкортостана (без учёта мини-СЭС). Примечательно, что Бурибаевская СЭС стала 1^й СЭС в России, 100% оборудования которой поставлено российскими предприятиями электротехнической и металлообрабатывающей промышленности.Так, солнечные модули производятся на заводе Хевел в Новочебоксарсске.

На сегодняшний день в регионе действуют 2 очереди Бурибаевской СЭС (20 МВт) и3 очереди Бугульчанской СЭС (15 МВт), т.е установленная мощность солнечной генерации в регионе достигла 35 МВт. 

Суммарная мощность всех будущих СЭС в регионе составит 64 МВт, а общий объем инвестиций оценивается более чем в 6 млрд руб.

2.2Энергия ветра

Ветроэнергетические установки (ветряные электростанции) широко используются в США, Китае, Индии, а также в некоторых западноевропейских странах (например в Дании, где 25% всей электроэнергии добывают именно таким способом). Ветроэнергетика является весьма перспективным источником альтернативной энергии, в настоящее время многие страны значительно расширяют использование электростанций данного типа.

Одним их перспективнейших источников энергии является ветер. Принцип работы ветрогенератора элементарен. Сила ветра, используется для того, чтобы привести в движение ветряное колесо. Это вращение в свою очередь передаётся ротору электрического генератора. Преимуществом ветряного генератора является, прежде всего то, что в ветряных местах, ветер можно считать неисчерпаемым источником энергии. Кроме того, ветрогенераторы, производя энергию, не загрязняют атмосферу вредными выбросами. К недостаткам устройств по производству ветряной энергии можно отнести непостоянство силы ветра и малую мощность единичного ветрогенератора. Также ветрогенераторы известны тем, что производят много шума, вследствие чего их стараются строить вдали от населенных пунктов.

.

Устройство ветряного источника энергии.

Конструкция ветряной электростанции, в общем случае, состоит из ветрогенератора, зарядного устройства, аккумуляторной батареи и инвертора для преобразования напряжения в привычное значение 220В.

Рис. 2. Схема устройства ветряного источника энергии

По словам бывшего руководителя «Башкирэнерго» Шамиля Абдурашитова при должном внимании со стороны республиканского правительства Башкортостан благодаря своей научной базе сегодня мог бы быть одним из мировых лидеров в области ветроэнергетики: «Этот рынок был бы наш, мы бы ещё полмира снабжали своими станциями, а Башкирия была бы восточным центром ветроиндустрии».

В 2001 году в окрестностях деревни Тюпкильды Туймазинского района введена в эксплуатацию опытно-экспериментальная ветряная электростанция «Тюпкильды» мощностью 2,2 МВт, на момент открытия ставшая третьей по мощности в России. ВЭС «Тюпкильды» представляет ценность для энергетиков Башкортостана тем, что на её базе идёт наработка опыта по эксплуатации и обслуживанию объектов возобновляемой энергетики. Имеются планы по вводу ВЭС мощностью 200 МВт. Объём инвестиций оценивается в 15 млрд рублей. Для разработки финального плана размещения турбин требуются дополнительные исследования для определения наиболее перспективных площадок для строительства ветряных электростанций.

2.3 Энергия приливов и волн

В отличие от традиционной гидроэнергетики, использующей энергию водного потока, альтернативная гидроэнергетика пока не получила широкого распространения. К главным минусам приливных электростанций относятся высокая стоимость их строительства и суточные изменения мощности, из-за которых электростанции этого типа целесообразно использовать только в составе энергосистем, использующих также и другие источники энергии. Основные плюсы — высокая экологичность и низкая себестоимость получения энергии. В России действует Паужетская приливная электростанция на Камчатке.

2.4 Тепловая энергия Земли

Для разработки этого источника энергии используются геотермальные электростанции, использующие энергию высокотемпературных грунтовых вод, а также вулканов. На данный момент более распространенной является гидротермальная энергетика, использующая энергию горячих подземных

источников.

Достоинства:

1. Возобновляемый источник энергии (во всяком случае, при условии, что в нагнетательную скважину не закачивается слишком много воды за слишком короткое время).

2. Геотермальная электростанция для работы не требует поставок топлива из внешних источников.

3. Эксплуатация геотермальной электростанции не требует дополнительных расходов, кроме расходов на профилактическое техобслуживание или ремонт.

4. Геотермальные электростанции не портят пейзаж и не требуют значительного землеотвода.

5. Обычная геотермальная электростанция, расположенная на берегу моря или океана, может применяться и для опреснения воды.

Недостатки:

1. Найти подходящее место для строительства геотермальной электростанции и получить разрешение местных властей и согласие жителей на ее возведение может быть проблематичным.

2. Иногда действующая геотермальная электростанция может остановиться в результате естественных изменений в земной коре, плохого выбора места или чрезмерной закачки воды в породу через нагнетательную скважину.

3. Через эксплуатационную скважину могут выделяться горючие или токсичные газы или минералы, содержащиеся в породах земной коры. Избавиться от них достаточно сложно.

4. Стоимость установки геотермальной электростанции велика.

В России построена Кислогубская геотермальная электростанция на берегу Баренцева моря в Мурманской области.

2.5 Проведение опроса

Проведя опрос среди обучающихся нашей школы о наилучшем виде источников энергии: альтернативные (ветряки, солнечные электростанции и т.д.) или углеводородные (нефть, газ и т.д.); я составила следующую диаграмму:

- ответили «да» (83 %)

- ответили «нет» (17%)

2.6. Подсчет стоимости установки ветрогенераторов

Установка верогенераторов будет выгодной в нашей местности, так как с.Новоюмашево находится на Бугульминско- Белебеевской возвышенности и скорость ветра в Башкортостане составляет в среднем 4-6 м/сек.

Рассмотрим это на примере нашей школы. Расчетная часть.

Школа потребляет в среднем 10000 киловатт в месяц.

Установка 1 ветрогенератора, который производит 2000 киловатт в месяц при скорости 6 м/сек стоит 7 тыс. долларов. Таким образом возле школы необходимо установить 5 ветрогенераторов (10000 киловатт / 2000 киловатт). Их стоимость составит 35 тыс. долларов (7 тыс. долларов х 5 ветрогенераторов).

Рассчитаем время за которое окупится установка ветрогенераторов.

При существующем на сегодняшний день тарифе на электроэнергию, который составляет 1,92.руб. за 1 киловатт наша школа ежемесячно платит 10000 киловатт х 1,92.руб. = 19 200 руб. Это составляет приблизительно 320 долларов в месяц. (1 доллар= 60 рублей). Тогда срок окупаемости будет равен: 35 тыс. долларов / 320 долларов = 19 месяцев или чуть больше1.5 года. После этого срока электроэнергия, получаемая от ветрогенераторов, становится для нашей школы бесплатной. Если энергия не использована полностью — она может быть продана государству.

3.Заключение

 На сегодняшний день в энергосистеме (ЭС) Республики Башкортостан существует ряд проблем, в числе которых можно выделить ключевые: растущий энергодефицит, энергозависимость от соседних ЭС, низкая степень энергетической безопасности. Преодолеть указанные трудности представляется возможным путем внедрения и эксплуатации электростанций, функционирующих на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

В Российской Федерации (РФ) ВИЭ долгое время не уделялось должного внимания в связи с обеспеченностью собственными запасами топливных ресурсов и высокой стоимостью электроэнергии, производимой на базе возобновляемых источников. Однако запасы природных ресурсов не безграничны, а поиск и разработка новых месторождений требует внушительных затрат.

К тому же с развитием технологий себестоимость электричества на базе ВИЭ снижается и становится все более конкурентоспособной.

Наряду с очевидными преимуществами, такими как экологичность и неисчерпаемость, возобновляемая энергетика обладает следующими достоинствами:

возможность получение энергии в труднодоступных местах проживания населения;

возможность использования земель, неприспособленных для хозяйственных целей;

возможность одновременного использования земель для хозяйственных и энергетических целей.

Кроме того практическое освоение ВИЭ способствует развитию малого и среднего бизнеса и созданию новых рабочих мест.

Так, например, в число энергодефицитных регионов РФ входит Республика Башкортостан (РБ). За последние 20 лет эффективность функционирования и темпы развития электроэнергетики РБ существенно снизились.Выработка электроэнергии на территории Башкортостана имеет общую тенденцию к уменьшению за счет сокращения мощностей и снижения КПД изношенного оборудования, в то время как энергопотребление растет. Наличие энергодефицита в республике покрывается за счет перехода электроэнергии из соседних энергосистем (Челябинской ЭС, Оренбургской ЭС, ОЭС Средней Волги), что свидетельствует об энергозависимости региона и снижает привлекательность Башкортостана для инвесторов, планирующих строительство энергоемких производств. В то время как именно промышленность (добыча полезных ископаемых, обрабатывающие производства) является основным потребителем электроэнергии в Республике Башкортостан.

Частично изменить сложившееся положение дел в энергосистеме республики представляется возможным с помощью строительства и ввода в эксплуатацию электростанций, функционирующих на базе возобновляемых источников энергии. К ВИЭ, которые определяются специалистами как наиболее перспективные на территории РБ, относятся: энергия малых рек и водохранилищ, ветра, солнца и биогаз.

На сегодняшний день на территории Республики Башкортостан уже функционируют следующие объекты электрогенерации, относящиеся к ВИЭ: «Нугушская» ГЭС (11,25 МВт), восемь микроГЭС (1,795 МВт), ВЭС «Тюпкильды» (2,2 МВт). Но это лишь ничтожная часть имеющихся в республике возможностей использования возобновляемой энергетики.

Наиболее перспективным направлением использования ВИЭ в Башкортостане является солнечная энергетика. Южные районы Республики позволяют добиться высоких показателей удельной выработки электроэнергии СЭС на уровне 1250 кВт*ч с каждого кВт установленной мощности в год, что сопоставимо с показателями Центральной и Южной Европы, где солнечная энергетика уже получила широкое распространение..

Выводы :

В ходе исследования наша гипотеза о том, что в Башкортостане можно использовать различные альтернативные источники энергии подтверждается. В Башкортостане использование альтернативной энергетики актуально и не проблематично, оно в наших условиях оказывается выгодным не только с точки зрения экологичности и возобновляемости, но и с экономической точки зрения. Это может способствовать улучшению экономической ситуации в уральском регионе. 

Проведя аналитическую работу о различных альтернативных способах выработки электроэнергии мы можем предложить начать с малого: начать экономить, выключая не нужный свет. Пусть пока мы не можем построить станции, мы можем бережно относится к тому, что имеем.

Как я считаю, миру давно пора переходить на более экологически чистые способы получения энергии. Ведь если этого не произойдет, то нас ожидает экологическая катастрофа. Мы уже и так потеряли былое разнообразие природы, а теперь можем остаться и без нее. С другой стороны это и экономически выгодно. В общем, я за альтернативные источники энергии и солнечную энергию в том числе.

 Спасибо за внимание .

Литература:

1.Абдрахманов Р.Ф., Лемешев А.И., Абдрахманов Р.Р.Гидроэнергетика малых рек Башкортостана // Вестник АН РБ. – 2003. – Т. 8, № 3. – С. 65-71. 2.Ахияров И. Позеленеет ли энергетика? // Республиканская общественно-политическая газета Республика Башкортостан. URL:http://resbash.ru/stat/2/6681 (дата обращения: 26.09.2015).

3. Гайнанов Д.А., Кантор О.Г., Каширина Е.С. Синергетическое моделирование параметров энергетической системы Российской Федерации // Экономика региона. – 2015. – № 4. – С. 357-369.

4. Гайнанов Д.А., Кантор О.Г., Каширина Е.С. Применение синергетического подхода к моделированию энергетической системы России // Международна научна школа Парадигма. Лято – 2015. Сборник научни стати в 8 тома. Т. 3: Теоретична и приложна икономика. – Варна: ЦНИИ Парадигма, 2015. – С. 116-121.

5.Гайнанов Д.А., Кантор О.Г., Каширина Е.С. Моделирование соотношения использования традиционных и возобновляемых источников энергии в энергетической системе Республики Башкортостан // Управление экономикой: методы, модели, технологии: материалы XV Международной научной конференции. В 2 т. Т. 2. – Уфа: Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т, 2015. – С. 137-140.

6. Каширина Е. С. Возобновляемые источники энергии как фактор развития энергетической системы Республики Башкортостан // Молодой ученый. — 2016. — №5.4. — С. 12-15.

7.Самые энергодефицитные регионы России – 2012 // ООО «Рейтинговое агентство «РИА Рейтинг». URL:http://riarating.ru/regions_rankings/20130306/610544354.html (дата обращения: 09.09.2015)

8.Схема и программа развития электроэнергетики Республики Башкортостан на 2012-2017 гг. // Официальный сайт Министерства промышленности РБ. URL:http://www.minpromrb.ru/Electric_Power/scheme_and_program/ (дата обращения: 09.09.2015)

9.Сайт Википедия. Свободная энциклопедия https://ru.wikipedia.org/

10.Сайт АО «Южные электрические сети» http://ueskam.ru/

11.Сайт «Росэнегосервис» http://rosenergoservis.ru/

12. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра 2 издание.., перераб, и доп. Энергоатомиздат.

13.Шейдлин А. Е. Новая энергетика. — М.: Наука, 1987. — 463 с.

14. Юдасин Л. С.. Энергетика: проблемы и надежды. — М.: Просвещение, 1990. — 207с.

10