ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы дипломной работы. В течении многих лет наличие и посильных и удобных для использования энергетических ресурсов, является главным фактором развития мировой экономики. В ХХ веке главное место энергоресурсов принадлежало углю, нефти и газу. Нефть является основным источником топлива. На стыке ХХ - ХХI вв цена на нефть резко возросла и способствовала быстрой смене обстановки.
Не уменьшая роль угля и ресурсов нефти и газа, стоит подчеркнуть их негативное влияние на состояние окружающей среды, глобальное потепление климата, происходящее при сжигании углеводородов и угля. В связи с этим, принимая во внимание нестабильность цен на нефть и газ, их ограниченный запас, загрязнение окружающей среды, в данной работе представляется анализ сравнения традиционных и нетрадиционных источников энергии в нашей стране и предлагаются методы использования возобновляемых источников энергии-солнца, ветра, воды и биоресурсов.
На сегодняшний день весь мир разрабатывает различные проекты по энергообеспечению, исследует многие источники энергии, которые могли бы стать конкурентоспособными в отношении нефти, газа и угля, на долю которых в свою очередь приходится 37,5-38%, 24,5-25% и 25% мирового энергообеспечения. Иначе говоря, основными источниками энергии на сегодняшний день являются невозобновляемые источники. Они также играют большую роль в политических, экономических и научно-технических взаимоотношениях стран.
Президент республики Н.А. Назарбаев отметил, что экономика страны не должна полностью зависеть от минерально-сырьевых ресурсов. Исходя из этого, для энергетической безопасности страны в будущем, необходим скорейший переход на альтернативные, возобновляемые источники энергии. Можно отметить, что доступность, экономичность и экологичность источников энергии будут главным показателем конкурентоспособности тех или иных стран, а также главным аспектом вхождения нашего государства в группу развитых стран мира. Для того чтобы уменьшить зависимость своей экономики от импорта нефти и газа, в США, Канаде, Англии, Китае и Японии в общей энерго-производительности увеличивают долю возобновляемых источников энергии. Замена традиционного получения энергии возобновляемыми источниками энергии на сегодняшний день стратегическая задача.
Приоритетность использования возобновляемых источников энергии определяется их неисчерпаемостью и экологической чистотой. А это, в свою очередь приводит к необходимости усовершенствования научно-технических разработок для получения эффективных результатов. Но в нашей стране использование альтернативных источников энергии лишь на этапе налаживания. В настоящее время у нас недостаточно условий для развития альтернативной энергетики. При их отсутствии невозможно создать новые источники энергии. Баланс развития экономики государства связан с энергообеспеченностью. На протяжений десятков лет, ученые работают над решением проблемы эффективного использования энергетических ресурсов и всего лишь с недавнего времени возобновляемые источники энергии были приняты во внимание и присоединены к исследованиям.
Цель дипломной работы: Провести сравнительный анализ традиционных и нетрадиционных источников энергии в Казахстане.
Задачи:
- Изучение определения эффективного использования традиционных и нетрадиционных источников энергии;
Исследование вопросов рационального и комплексного использования природных ресурсов;
Изучение и обобщение мирового опыта использования альтернативных источников энергии;
Изучение приоритетного направления использования нетрадиционных источников получения энергии солнечной, ветровой, энергии биомасс и малых рек.
Изучение комбинированных технологии использования возобновляемых источников энергии совместно с дублирующими традиционными источниками энергии.
Предмет исследования - вопрос о повышении экономической эффективности использования невозобновляемых и возобновляемых источников энергии.
Объект исследования - традиционные и
нетрадиционные источники получения энергии.
1. ТРАДИЦИОННЫЕ И НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ (В КАЗАХСТАНЕ)
ветровой солнечный энергия комбинированный
1.1 Традиционные
источники энергии
К традиционным источникам энергии относятся такие источники, как нефть и газ, уголь, уран, ГЭЭ(ГЭС).
Нефть-этосмесь углеводородов, имеющая такие примеси как сера, азот, углерод, водород, кислород, металлы, соли и т.д, представляет из себя маслинистую жидкость. Нефть по своей природе горючее вещество, имеющее различную окраску(коричневую, вишневую, зеленую, желтую и прозрачную), зависимую от места добычи, и различный запах, который в свою очередь зависит от содержания в ее составе ароматических углеводородов и сернистых соединений.
Нефть образовалась в течении 50-350 млн.лети этот процесс проходил в несколько стадий. Теория органического происхождения нефти(биогенная) -является общепринятой. В этой теории говорится об образовании нефти из останков микроорганизмов. Человек знаком с нефтью еще с древнейших времен. В подтвержденных источниках говорится, что 6500 лет назад люди, которые жили на территории современного Ирака использовали нефть в строительстве, в качестве цементирующего вещества. Тем не менее считается что современная история нефти началась с 1853 года. А Казахстан в свою очередь, первую нефть добыл в ноябре 1899 года в местности Карашунгул и в наше время является одной из самых крупных производителей среди нефтедобывающих стран мира.
Запасы
Ø Потенциальные запасы - 17 млрд т, балансовые - 5,3 млрд т
Ø Государственным балансом учтено около 241 месторождения Добыча
Ø В 2011 г. добыча нефти и газового конденсата в республике составила 80,1 млн т
Ø Основные компании:
■ ТОО «Тенгизшевройл» 25,8 млн т
■ АО «СНПС - Актобемунайгаз» 6,2 млн т
■ «КПО б.в.» 12,1 млн т
■ АО «РД «КазМунайГаз» 7,9 млн т
■ АО «Мангистаумунайгаз» 5,8 млн т
ПРИРОДНЫЙ ГАЗ
Карта основных месторождений и газопроводов
Запасы
■ Потенциальные запасы - 10,2 трлн м3, балансовые - 3,9 трлн м3
■ Основные запасы газа сосредоточены в крупных нефтяных месторождениях - Тенгиз и Королевское (0,57 трлн м3), Кашаган (1,2 трлн м3) и нефтегазоконденсатных - Карачаганак (1,37 трлн м3)
Добыча
■ Общий объем добычи газа в 2011 г. составил 39,5 млрд м3, выработка товарного газа - 22,5 млрд м3S
Основные добывающие компании:
• «Карачаганак Петролеум Опер. Б.В» 42,7 %
• ТОО «Тенгизшевройл» 34,2 %
• АО «СНПС-Актобемунайгаз» 8,5 %
• ТОО «Толкыннефтегаз» 2 %
• АО «Мангистаумунайгаз» 1,3 %
Уголь - твердое горючее вещество имеющее растительное происхождение. На протяжении 400 млн.лет в результате накоплении органического вещества, при анаэробных условиях формировались породы угля.Уголь начали добывать еще в древнем Китае и античной Греции и использовать в качестве топлива.Угольная промышленность достигла самостоятельности своей отрасли со 2-ой половины ХVIII века.
Возникновение угольной промышленности Казахстана началось с середины XIX века, в 1855 году получил начало своей разработки Карагандинский бассейн, в 1869 году-Ленгерский, а в 1985 году Экибастузское месторождение. Активное освоение Карагандинского бассейна, связанного с его выгодным географическим положением, огромным углевым фондом, послужило широкому развитию угольной промышленности Казахстана в 30-х годах.
Атомная промышленность - отрасль производящая продукцию на основе ядерных технологии и достижении ядерной физики. В 1940 году было создано ядерное оружие, что и положило начало развитию атомной промышленности.
Первая в мире АЭС промышленного типа имеющая мощность 5 Мвт была запущена в городе Обнинске 27 июня 1954 года. В 1956 году в Англии была запущена первая зарубежная АЭС с мощностью 46 Мвт. А что касается нашей страны, то в 1973-1999 гг в Казахстане была единственная АЭС с мощностью 359 Мвт, она была расположенна в городе Актау.
В настоящее время Казахстан имеет 1-ое место в мире по добыче, 2-ое по запасам урана в мире. На территории Казахстана имеются 129 месторождении урана.
Гидроэлектрическая станция (ГЭС), (ГЭЭ) - совокупность конструкции и оборудования, с помощью которых из энергии потока воды получают электрическую энергию путем возникновения напора, обеспечивающегося потоком воды и наличии оборудования, которое преобразует энергию возникшую под напором воды в энергию вращения - мы получаем электрическую энергию.
ГЭС бывает с мощностью свыше 250 Мвт(мощные), до
25 Мвт(средние), и до в Мвт(малые). Мощность ГЭС зависима от напора воды, и ее
расхода. Казахстан имеет внушительный объем гидроресурсов, мощность которых
составляет 170 млрд.кВт.ч в год. В основном используется вода таких рек, как
Иртыш, Или, Сырдарья. Крупные ГЭС Казахстана: Бухтарминская, Шульбинская,
Усть-Каменогорская и Капчагайская-они обеспечивают 10% потребностей
электроэнергии страны, а также 11 малых ГЭС.
1.2 Нетрадиционные
источники энергии
Нетрадиционными источниками энергии являются: геотермальная энергия, солнечная энергия, ветряная энергия, энергия, получаемая из биомассы, энергия приливов.
В Казахстане среди возобновляемых источников энергии могут использоваться энергия ветра, солнечной радиации. Энергия малых рек может использоваться в предгорных районах, геотермальная энергия, энергия морских волн возможна только в отдаленных ограниченных районах. Биомасса в основном характерна для районов с развитой сельскохозяйственной деятельностью. Ввиду этого в целом для страны наибольший интерес представляет использование солнечной и ветровой энергии.
Солнечная энергия - это возобновляемый источник энергии, обусловленный использованием солнечных лучей для получения энергии. Солнечная энергетика является одной из самых перспективных источников альтернативной энергии. Солнце является главным источником энергии на Земле, так как оно способствует тому сто текут реки, дует ветер, растут растения, которые являются пищей для живых организмов. Нефть, газ, уголь также образовались благодаря Солнцу. На сегодняшний день человечество использует только одну десятитысячную часть энергии, направляемую Солнцем на землю. Имея возможность использовать хотя бы 1% энергии Солнца, человечество решило бы вопрос об энергетической проблеме на многие столетия вперед.
В 1839 году А. Беккерель впервые заметил излучение электронов под воздействием солнечного света, но лишь в 1905 году А. Энштейн доработал эту теорию и за это получил Нобелевскую премию. А в 30-х годах ХХ века советские физики, используя фотоэффект получили электрический ток. Высокий уровень развития и широкое применение солнечных лучей началось в 50-х годах ХХ-го века.
Наша страна имеет потенциал солнечной радиаций в 1300- 1800 Квт.ч/м2год.Количество солнечных часов - 2200-3000 ч в год. Климат Казахстана является благоприятным в перспективе использования энергии солнца и может вывести нашу страну на лидирующую позицию по использованию солнечной энергии.
Энергия ветра-производное солнечной энергии, возникающее при неравномерном нагревании земной поверхности. В течении нескольких тысяч лет, люди используют энергию ветра. Силой ветра надувались паруса кораблей, работали ветряные мельницы. Энергия ветра экологически чиста и доступна на всей Земле. Человек знаком с энергией ветра уже десятки тысячелетий. Известно что еще древние египтяне пользовались парусами 5000 лет назад. Примерно в 700 г н.э. на территории современного Афганистана ветряная энергия использовалась для помола зерна, а уже в ХIV веке голландцы, для этой же цели стали применять усовершенствованные ветряные мельницы. В 1854 году в США изобрели водяной насос, который работал за счет ветряной энергии. Примерно к 1940 году США эксплуатировало свыше 6 миллионов ветряков для водоподъема и производства электричества. Как бы то ни было, во второй половине ХХ-го века, с началом широко использования нефти в получении энергии, ветер утратил свою былую актуальность. В дальнейшем, в результате роста цен на нефть, получение энергии с помощью ветра вновь обрело свою актуальность.
На сегодняшний день в Казахстане потенциал энергии ветра равен 1 трлн. кВт/ч в год, а это в 25 раз превышает объем всех топливно-энергетических ресурсов Казахстана вместе взятых. В Джамбульской области имеется Кордайская ветроэлектростанция с мощностью 1500 кВт, там же подходит к концу строительство второй ВЭС, мощность которой 45 МВт. В будущем, в связи с ростом цен на топливно-энергетические ресурсы, спрос на ветроэлектростанции будет только возрастать.
Геотермальная энергия-это энергия, выделяемая из внутренних слоев земли в течении миллионов лет. Согласно геолого-физическим исследованиям, температура центра земли доходит до 3000-6000о и плавно снижается от ядра до поверхности. Геотермальная энергия может быть использована в сейсмоактивных и вулканических районах. Геотермальная энергия активно используется такими странами, как США, Италия, Исландия, Мексика, Япония, Россия и т.д. Геотермальные источники энергии встречаются в виде сухого горячего пара, влажного горячего пара и горячей воды. Например, электрическая железная дорога в Италии, с 1904 года активируется сухим горячим паром.
Геотермальный тепловой фонд(8*1030Дж), а это на 35 млрд.раз больше мирового потребления энергии за год. Например, всего лишь 1% геотермальной энергии может дать то количество энергии, которое в 500 раз превышает все запасы нефти и газа. Освоение геотермальных ресурсов взяло начало в 1916 году, в Италии. В то время была запущена первая геотермальная электростанция мощностью 7,5 МВт.
В Казахстане потенциал запасов геотермальной воды низкой и средней температуры значителен. С помощью геотермальной воды (80оС), находящейся в источнике Капланбек (вблизи города Шымкента), отапливаются жилые дома. Недалеко от города Алматы расположен геотермальный источник с температурой воды 80-120о, его используют для отопления теплиц зимой и охлаждения летом. При проведенной оценке геотермальных ресурсов, были определены основные геотермальные районы: недалеко от города Шымкента, Тараза, Кызылорды, глубиной 1200-2100 м, с температурой 45-80о; в долине реки Чу и на севере пустыни Кызыл-Кум, (80-90о); в долине реки Или, глубина 2000-3500 м, температура 90-115оС; в Алматы, глубина 2500-3000 м, температура 80-120оС, а также в Талдыкурганской области , температурой воды 90оС.
Энергия биомасс-возобновляемый источник энергии, состоящий из углерода и таких элементов как водород, кислород, азот и щелочь. Биомасса-ресурс, который всегда присутствует в природе. Под термином «Биомасса» объединяются все материалы растительного происхождения, которые можно использовать для получения энергии: древесина, трава, отходы растений и деревьев, навоз и т.д. Доступность биомассы во всех местах, где растут деревья и сельхоз культуры; возможность хранения, что отличает эту разновидность ВИЭ от других источников энергии, имеющих непостоянность или сезонность; экологичность при получении и использовании энергия биомассы не влияет на климат и не вызывает возникновения парниковых газов; выгода для сельских жителей - это существенные преимущества перед традиционными источниками энергии.