2. 2
СОДЕРЖАНИЕ
Что такое зелёная энергетика
Почему это нерентабельно или немного физики
Кому это нужно
Перспективы "зелёной" энергетики в Россиии мире
1.
2.
3.
4.
4. 41 2 3 4
ЗЕЛЁНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
• Ветроэнергетика (ветрогенераторы)
• Гелиоэнергетика (солнечные
электростанции)
• Биотопливо (биогаз, биодизель,
спирт, древесные отходы)
• Геотермальная энергетика
• Альтернативная гидроэнергетика
(приливные, волновые
электростанции, микроГЭС)
• Альтернативная энергетика — совокупность перспективных
способов получения, передачи и использования энергии,
представляющих интерес из-за выгодности их использования и
низком риске причинения вреда окружающей среде
5. 51 2 3 4
ТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
• Тепловая энергетика (паротурбинные,
газотурбинные, парогазовые электростанции)
• на 2000 г. до 90 % от общей выработки всех
электростанций мира (на базе нефти - 39 % всей
электроэнергии в мире, на базе угля - 27 %, газа - 24 %)
• в Польшеи ЮАР - 95% на угле, в Нидерландах - на газе
• Гидроэнергетика (ГЭС, ГАЭС)
• в Норвегии и Бразилии вся выработкаэлектроэнергии
на ГЭС
• в мире несколькодесятков стран, в которых доля
выработки ГЭС превышает 70 %
• Ядерная энергетика (АЭС)
• во Франции около80 %
• преобладает в Бельгии, РеспубликеКорея
6. 61 2 3 4
НЕМНОГО ЦИФР
• Доля альтернативных
источников энергии в общем
объеме вырабатываемой
электроэнергии:
• 1-3% (без учёта большой
гидроэнергетики и атомной
энергетики)
• Выработка в Китае:
• Ветер - 100 млрд. кВт/час в год
• Атом - 98 млрд. кВт/час в год
8. 81 2 3 4
СИТУАЦИЯ В РОССИИ
• В 2009 году принято распоряжение правительства
№1-р о доведении доли возобновляемой энергетики:
• к 2015 году до 2,5%
• к 2020 году – до 4,5%
• Доля возобновляемой энергетики во всей
электроэнергетике России составляет 0,6% (без
большой гидроэнергетики)
• Имеет тенденцию к снижению
9. 91 2 3 4
МУЗЕЙ ВЕТРЯКОВ ПОД ЗЕЛЕНОГРАДОМ
• Представляет собой
выставочный зал компании
"Сапсан-Энергия",
специализирующейся на
альтернативных источниках
энергии
• Построен в начале 2000-х
• Ветряки работают 5% времени
• Недавно преобразовали в
музей
10. 1 2 3 4
ПОЧЕМУ ЭТО НЕРЕНТАБЕЛЬНО ИЛИ НЕМНОГО ФИЗИКИ
11. 111 2 3 4
ФАКТЫ
• С 2000 по 2011 год на субсидирование ветряной и солнечной
энергетики Германия затратила более 100 млрд. евро
• Мощности ветряной и солнечной энергетики выросли в девять
раз: с 6 до 54 ГВт
• Использование установленных мощностей составляет:
• солнечных батарей – около 10%
• ветряков – менее 19%
• 2012 год принес с собой снижение мирового объема инвестиций
в альтернативную энергетику с 302,3 млрд. до 268,7 млрд. евро
• В 1-м квартале 2013 года объём инвестиций снизился на 22%
• В России понижен плановый объем ввода «зеленых»
электростанций с 11 ГВт до 6 ГВт к 2020 году
12. 121 2 3 4
ЭКОНОМИКА
• Относительная стоимость полного
использования составляет:
• Солнечной энергии - более 350 долларов за
баррель
• Ветряной энергии - от 120 до 300 долларов
• Природного газа - не превышает 100 долларов за
баррель
13. 131 2 3 4
ПРОБЛЕМЫ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
• Высокая стоимость
• Стоимость затрат на генераторы гораздо выше традиционных
• Метеозависимость, из-за чего нельзя точно спрогнозировать их
мощность, а значит для поддержки солнечных или ветряных
станций необходимо резервировать услуги традиционных ТЭС
• Экология (на примере биотоплива)
• Процесс получения не экологичен
• Уменьшает ресурс двигателей
• Последствия его производства и сжигания вредны для экологии
• Массированные посадки культур под биогорючее быстро
истощают почву и рикошетом бьют по рынку продовольствия
• Китай
• 90% редкоземельных элементов для поставляет Китай
• Производство ветряков и солнечных панелей в Китае
14. 141 2 3 4
А ТЕПЕРЬ НЕМНОГО ФИЗИКИ
• Пётр Леонидович Капица
• ЭНЕРГИЯ И ФИЗИКА
Доклад на научной сессии, посвященной
250-летию Академии наук СССР
Москва, 8 октября 1975 г.
• Доклад о закономерностях, которые
определяют развитие энергетики
больших мощностей и связаны с
существованием в природе
ограничений для плотности потока
энергии
15. 151 2 3 4
ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ
• Все энергетические процессы сводятся к трансформации одного
вида энергии в другой
• Трансформацию энергии обычно можно рассматривать как
происходящую в некотором объеме, в который через поверхность
поступает один вид энергии, а выходит другой
• Плотность поступающей энергии ограничена физическими
свойствами той среды, через которую она течет
• В материальной среде плотность потока энергии U ограничивается
следующим выражением:
U < vF, где
v - скорость распространения деформации,
F -плотность энергии, U есть вектор
16. 161 2 3 4
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ГЕНЕРАТОР
• Коэффициентa определяется конструкцией
генератора и характеризуется косинусом
угла, образованного силой F и скоростью v
(десятые доли единицы)
• Магнитное поле Н определяется
насыщением железа и не превышает 1,6 x
106 А/м.
• Плотность потокаэлектроэнергии получается
около1 кВт на см2
• Для генератора мощностью 100 МВт ротор
будет иметь рабочую поверхность примерно
около10 м2
• Тангенциальные силы взаимодействия между статором и ротором в
электромагнитном генераторе определяются энергией магнитного
поля, поэтому мы имеем для плотности потока энергии:
U = a(H2/4p)v
17. 171 2 3 4
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР
• электростатическое поле Е ограничивается
электрической прочностью воздуха и не
превышает 3 x 104 В/см
• чтобы получить мощность в 100 МВт
потребуется ротор с поверхностью в
(Н/Е)2 = 4 x 105 раз большей, т.е. равной 4 x
105 м2, или примерно половине
квадратного километра
• Для электростатического генератора плотность
потока энергии U будет равна:
U = a(E2/4p)v , где
18. 181 2 3 4
ДРУГИЕ ПРИМЕРЫ
• Топливные (водородные) элементы
• КПД достигает 70% (по новым данным 80%)
• мощность ограничивается малой скоростью диффузионных
процессов в электролитах
• на практике плотность потока энергии очень мала, и с 1 м2
электрода можно снимать только 200 Вт
• для 100 МВт необходимо снимать электроэнергию с площади
в 1 км2
• Солнечная энергия
• снимаемая энергия примерно 100 Вт на 1 м2
• для 100 МВт необходимо снимать электроэнергию с площади
в 1 км2
19. 191 2 3 4
ИТОГО
• Ни один из предложенных до сих пор методов
преобразования солнечной энергии не может этого
осуществить так, чтобы капитальные затраты могли
оправдаться полученной энергией
• Для рентабельности необходимо понизить затраты на
несколько порядков
• Следует считать, что практическое прямое использование
солнечной энергии в больших масштабах нереально
• По-прежнему остается возможным её использование через
превращение в химическую энергию (уголь, нефть, газ)
22. 221 2 3 4
РАБОЧИЕ МЕСТА
• В США установленная мощность
ветряной энергии более
10 гигаватт
работает более чем 85 тысяч людей
• Шотландия поставила цель к 2015
году производить половину
потребляемого на сегодняшний
день электричества с помощью
возобновляемых источников
новая цель предполагает в
результате появятся по крайней
мере 11 000 рабочих мест
23. 231 2 3 4
ГОСУДАРСТВЕННЫЕИНВЕСТИЦИИ
Солнечная электростанция в Сахаре
• в Тунисе планируется построить солнечную электростанцию
для обеспечения электроэнергией Европы
• заявленная мощность составляет 2 гигаватта
• линии электропередач более 4 тысячи километров (в том
числе по дну Средиземного моря)
• проект оценивается в 400 млрд. евро
• Для примера стоимость Белорусской АЭС оценивается
в 6 млрд. $
• Вопросы?
24. 1 2 3 4
ПЕРСПЕКТИВЫ "ЗЕЛЁНОЙ" ЭНЕРГЕТИКИ В РОССИИ И МИРЕ
25. 251 2 3 4
МИРОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ
• Американские производители (Exxon, Chevron) отказываются от
производства биодизеля
• Стагнация новых энергетических стартапов — общая тенденция для
всего мира:
• В 2011 году обанкротилась компания солнечной энергии Solyndra, в нее
было вложено$535 млн.
• В 2011 году прекратил работу стартап Beacon Power,
специализировавшийся на накоплении кинетической энергии.
• В прошлом году производитель фотоэлементов Abound Solar,
получившийот американскогоправительства беспроцентную ссуду в
$400 млн, закрыл заводы, уволил работников и заявил о банкротстве
• По оценкам исследовательской компании CleanTech Group,
общемировые венчурные инвестиции в альтернативную энергетику
в 2012 году упали на 33% до $6,5 млрд
• В США разорился ряд венчурных фондов и существенно сократились
государственные инвестиции в эту отрасль
26. 261 2 3 4
РОССИЯ
Планы партии и правительства
• Инвестиции в возобновляемые источники энергии к 2020
году достигнет 85 миллиардов рублей
• Основная стройка на Дальнем Востоке, Камчатке,
Командорских и Курильских островах
• Геотермальная, ветровая и солнечная генерация
Что востребовано
• Снабжение региональных (бытовых) потребителей
• автономные гибридные генерирующие установки:
солнце, ветер и дизель
• Биогаз
• удивительно, но сейчас популярна тема утилизации
биогаза на фермах
27. 271 2 3 4
ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ
• Альтернативная энергетика
http://aenergy.ru/
• «Зеленая» энергетика: расчеты не оправдались
http://www.nanonewsnet.ru/articles/2013/zelenaya-energetika-
raschety-ne-opravdalis
• Энергия и физика. П.Л. Капица. Доклад на научной сессии,
посвященной 250-летию Академии наук СССР,
Москва, 8 октября 1975 г.
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/KAPITZA/KAP_10.HTM
• Энергетики ополчились против господдержки «зеленых»
технологий
http://www.km.ru/economics/2013/04/22/dmitrii-medvedev/709360-
energetiki-opolchilis-protiv-gospodderzhki-zelenykh-tek
28. 28
Вячеслав Максимов
Директор по промышленным решениям
111033, Москва, ул. Волочаевская, д.5, корп.1
+7 495 974 2274, +7 495 974 2277 (факс)
apreobradzenskiy@croc.ru
www.croc.ru
