Сэргээгдэх эрчим хүч

Чөлөөт нэвтэрхий толь — Википедиагаас
Харайх: Удирдах, Хайлт
Эрчим хүчний үндсэн 3 эх үүсвэр
Дэлхийн сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэр, 2006 оны байдлаар[1]

Сэргээгдэх эрчим хүч гэдэг нь байгаль дээр тасралтгүй нөхөн сэргээгдэж байдаг энерги бөгөөд үүнд нарны эрчим хүч, салхины эрчим хүч, усны эрчим хүч, биомассын эрчим хүч, далайн татралт, түрэлтийн эрчим хүч, газрын гүний дулааны эрчим багтдаг. 2005- 2006 оны байдлаар Дэлхий дээр үйлдвэрлэсэн нийт эрчим хүчний 18%-ийг сэргээгдэх эрчим хүчнээс гарган авсан байна. Үүний 13%-ийг уламжлалт түлш болох модноос, 3%-ийг уснаас (Дэлхийн цахилгаан эрчим хүчний 15%[1]), 1.3%-ийг нарны эрчим хүчнээс (solar hot water - нарны дулаанаар усыг халаан хэрэглэх), үлдэх 0.8% орчмыг нь газрын гүний дулаан, салхи, нар, далайн эрчим хүчийг ашиглан гарган авч байна[1].

Дэлхийн дулаарал, газрын тосны үнийн өсөлт зэрэг нь сүүлийн үед сэргээгдэх эрчим хүчний талаар далайцтай судалгаа явуулах, судалгаанд ихээхэн хөрөнгө оруулах, үйлдвэрлэх, хэрэглэх үндсэн шалтгаан болж байна. Энэ чиглэлд оруулсан хөрөнгө оруулалтын хэмжээ 2005 онд 80 тэрбумаас 2006 онд 100 тэрбум ам.доллар болж нэмэгдсэн байна[2].

Салхины эрчим хүчний ашиглалт жилд 30%-иар нэмэгдэж, нийт суурилагдсан салхин цахилгаан станцын чадал нь 100 Гигаватт (GW) болжээ[3]. Салхины эрчим хүчийг Европын орнууд болон АНУ-д өргөнөөр ашиглаж байна[4]. Нарны эрчим хүчээр цахилгаан үйлдвэрлэх фото цахилгаан хавтан бүхий станцуудын суурилагдсан чадал нь 2006 оны байдлаар 2,000 Mегаватт-аас давж гарсан[5] бөгөөд Герман болон Испани улсад хамгийн түгээмэл ашиглаж байна[6]. Харин нарны дулааны цахилгаан станцыг АНУ ба Испани улсад өргөнөөр ашиглаж байгаа ба хамгийн том нь АНУ-ын Калифорнийн Можави цөл дэх Иванпа-гийн нарны дулааны цахилгаан станц юм. Уг станцын суурилагдсан хүчин чадал нь 377 MВт болно[7]. Дэлхий дээрх хамгийн том газрын гүний дулааны цахилгаан станц нь 750 МВт хүчин чадалтай АНУ-ын Калифорнид байдаг Гейзер станц юм[8]. Бразил улс нь чихрийн нишингээс гарган авсан этанолийг хамгийн ихээр хэрэглэж байгаа орон бөгөөд тус орны автомашины түлшний 18%-ийг этанол түлшээр хангадаг байна[9]. АНУ-д уг түлшийг мөн өргөнөөр хэрэглэдэг болно.

Үүнээс гадна алслагдсан жижиг хот суурингуудыг сэргээгдэх эрчим хүчээр хангах төслүүд их хэмжээгээр хэрэгжиж байна[10]. Кени улс нь дэлхийд бага оврын сэргээгдэх эрчим хүчний үүсгүүрүүдийг хамгийн өргөн дэлгэр хэрэглэдэг орон гэж тооцогддог. Тус улсад нэг жилд 20-100 Вт-ын хүчин чадал бүхий 30,000 орчим нарны фото цахилгаан үүсгүүр зарагддаг байна[11].

Сэргээгдэх эрчим хүчний үндсэн технологиуд[засварлах | edit source]

Сэргээгдэх эрчим хүчний гол үүсвэр нь нарны эрчим хүч байна.

Олон улсын эрчим хүчний агентлагийн тодорхойлолтоор:

"Сэргээгдэх эрчим хүч нь байгалийн процессоор үүсэх ба тасралтгүй нөхөгдөнө. Эдгээр нь нарнаас шууд, эсвэл Дэлхийн гүнээс үүсэж болно. Энэ тодорхойлолтонд нар, салхи, далай, ус, биомасс, газрын гүний дулаан, биотүлш, сэргээгдэх эх үүсвэрээс үүдэлтэй устөрөгч зэргээс гарган авсан цахилгаан, болон дулааныг хамааруулан ойлгоно."[12]

гэсэн байна. Эдгээр эх үүсвэр тус бүр өөрийн шинж чанартай байна.

Салхины эрчим хүч[засварлах | edit source]

Гол өгүүлэл: Салхины эрчим хүч


Дэлхийн гадаргуу дээр нарны цацраг ижил бус хэмжээгээр туссаны улмаас температурын зөрүү үүсч үүний улмаас агаар өндөр даралттай хэсгээсээ нам даралттай хэсэг рүү шилжих үзэгдэл болдог бөгөөд үүнийг хүн төрөлхтөн салхи гэж нэрлэдэг. Агаарын урсгалыг салхин турбиныг ажиллуулахад ашиглаж болно. Сүүлийн үед түгээмэл хэрэглэгдэж буй арилжаан журмаар ажиллаж буй салхин турбин генераторууд нь 1.5–3 Mегаваттын хүчин чадалтай байна. Турбины үйлдвэрлэх эрчим хүч нь салхины хурдны куб зэргээс шууд хамааралтай учир салхины хурд ихсэхэд гарган авах эрчим хүчний хэмжээ асар ихээр нэмэгдэнэ[13]. Тийм учраас салхины хурд тогтмол, өндөр байдаг газрууд болох далайн эрэг, өндөр өргөгдсөн уулархаг бүс нутагт салхины эрчим хүчийг ашиглах нь тохиромжтой байна.

Салхины хурд үргэлж тогтмол байдаггүй учир салхин турбины үйлдвэрлэх эрчим хүч нь тухайн турбины суурилагдсан хүчин чадлыг шууд жилийн бүх хоногт үржүүлсэнтэй тэнцдэггүй байна. Жилд дунджаар үйлдвэрлэх эрчим хүчийг "хүчин чадал ашиглалтын коэффициент" (capacity factor) гэж нэрлэдэг. Салхин турбины суурилагдсан хүчин чадал ашиглалтын коэффициент нь 20-40% байдаг.[14][15]. Жишээлбэл, 1 мегаватт хүчин чадал бүхий салхин турбины хүчин чадал ашиглалтын коэффициент нь 35% гэвэл, уг турбин жилд 8,760 МВт-цаг биш, зөвхөн 0.35x24x365 = 3,066 MВт-цаг, буюу 3,066 МВт.ц цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэнэ.

Дэлхийн хэмжээнд салхинаас гарган авч болохуйц эрчим хүчний хэмжээ дэлхийн одоогийн эрчим хүчний хэрэгцээнээс 5 дахин, цахилгаан эрчим хүчний хэрэгцээнээс 40 дахин их байна. Гэвч салхины эрчим хүчний станцууд нь асар их хэмжээний талбай шаардана.

Далайн эрэг орчмын салхины хурд нь эх газрынхаас ~90% их байдаг нь уг бүс ихээхэн ирээдүйтэйг харуулна[16]. Салхины хурд мөн өндөр өргөгдсөн уулархаг нутагт их байна[17].

Салхины эрчим хүч нь сэргээгдэх эрчим хүч бөгөөд үйлдвэрлэх явцад нүүрстөрөгчийн давхар исэл, метан зэрэг хүлэмжийн хий ялгаруулдаггүй байна.

Усны эрчим хүч[засварлах | edit source]

Гол өгүүлэл: Усны эрчим хүч

Давсжилтийн ялгаа, температурын ялгаа зэргээс үүдэлтэй кинетик энергийг уснаас гарган авах боломжтой байна. Ус нь агаараас 800 дахин хүнд байдгийг ашиглан[18][19], далай тэнгисийн зөөлөн урсгалаас маш их хэмжээний энерги гарган авах боломжтой.


Португали дахь далайн давалгааг ашиглан эрчим хүч гарган авах PELAMIS P-750 станц

Усны эрчим хүчний олон байна:

  • Усан цахилгаан станц - томоохон хэмжээний боомт (боомт гэж усан сан үүсгэх зорилгоор голын дээр барьсан усны барилга байгууламж юм) ашиглан эрчим хүч гарган авах
  • Микро усан - 100 КВт хүртэлх эрчим хүч гарган авахад зориулсан усан цахилгаан станц.
  • Боомтгүй усан цахилгаан станц - боомт болон далан барьж ашиглахгүйгээр гол болон далайн усны кинетик энергийг ашигладаг станц
  • Далайн энерги - далай болон тэнгисээс эрчим хүч гарган авах бүх төрлийн технологийг багтаана. Үүнд:
    • Тэнгисийн урсгалын эрчим хүч - Далайн түлхэлтийн эрчим хүчтэй төстэй. Тэнгисийн урсгалын кинетик энергийг ашиглана.
    • Далайн дулааны энергийг хувиргах - Далайн усны дээд хэсэг нь дулаан, доод хэсэг нь (гүндээ) хүйтэн байна. Энэ дулааны өөрчлөлтийг ашиглан эрчим хүч гарган авна. Энэ технологи нь одоогоор томоохон хэмжээгээр ашиглагдаж эхлээгүй байгаа болно.
    • Далайн татралт, түрэлтийн эрчим хүч - далайн татралт, түрэлтийн энергийг ашиглан эрчим хүч гарган авна. Үүнд:
    1. Түрэлтийн босоо урсгалыг ашиглах — далайн түрэлтээр усан сан усаар дүүрч усан сан дах усны төвшин нэмэгдэх бөгөөд далан усаар дүүрнэ. Татралтын үед далангийн гадна тал дах усны төвшин буурч түвшний зөрүү үүсэх бөгөөд энэ үед далан доторх усыг турбинээр дамжуулан гадагшлуулах үед, потенциаль энергийг кинетик, механик энергид хувиргаж улмаар цахилгаан эрчим хүч гаргаж авдаг.
    2. Далайн түрэлтийн хэвтээ урсгалыг ашиглах — Энэ нь салхин турбинтай төстэй. Далайн ус нь агаараас 800 дахин нягт учир түлхэлтээр үүсэх урсгалын кинетик энерги нь асар их байна. Энэ кинетик энергийг эрчим хүч болгон хувиргана. Хэд хэдэн туршилтын генераторыг одоогоор туршиж байна.
    • Давалгааны эрчим хүч - далайн давалгааны энергийг эрчим хүчинд хувиргана. Үйлдвэрлэлд нэвтэрч эхэлсэн болно.
  • Далайн усны давсжилтыг ашиглах - далайн давстай ус болон эх газрын цэнгэг усыг ашиглан электродиализ явуулах арга. Энэ арга одоогоор туршилтын шатанд байгаа болно.

Нарны эрчим хүч[засварлах | edit source]

Дэлхийн нарны илч тусгалтын хэмжээ буюу нарны эрчим хүч хураагдах боломжтой бүсүүд. (Дэлхийн нийт шаардлагтай эрчим хүчийг зурагт 6 цэгээр тэмдэглэсэн хэмжээний нарны эрчим хүчнээс хураах боломжтой буюу одоогийн нийт дэлхийн цахилгааний хэрэглээ 18 тераватт байна.)
Нарны монокристалл хураагуур

Нарны эрчим хүчийг ашиглах технологи гэдэгт нарны цацрагт агуулагдаж буй энергийг өөр төрлийн эрчим хүчинд хувиргах аргууд багтана. Үүнд:

  • Фотоэлементийн буюу фото цахилгаан үүсгүүр ашиглан цахилгаан эрчим хүч гарган авах
  • Нарны дулааны энергийг ашиглан цахилгаан эрчим хүч гарган авах
  • Нарны энергээр халсан агаарыг ашиглан турбиныг эргүүлэх замаар цахилгаан эрчим хүч гарган авах (Нарны цамхаг - Solar updraft tower)
  • Нарны эрчим хүчээр цахилгаан үйлдвэрлэн эх дэлхий рүү дамжуулах нарны нарны хиймэл дагуул цахилгаан станцыг ашиглан цахилгаан эрчим хүч гарган авах
  • фотоэлектрохимийн хураагуур ашиглан устөрөгч гарган авах
  • "Нарны яндан" (solar chimney) ашиглан агаарыг халааж хөргөх
  • Нарны дулааныг ашиглан барилга, байгууламжийг шууд халаах гэх мэт олон аргууд байна.

Биотүлш[засварлах | edit source]

Гол өгүүлэл: Биотүлш

Ургамал нь фотосинтезээр ургаж, биомасс бий болгоно. Биомассыг түлш, эсвэл шингэн түлш болгон хувиргаж болно. Эдгээр биотүлшүүдэд биодизель, этанол зэргийг хамааруулна. Биотүлшийг шатаах замаар түүнд агуулагдах химийн энергийг эрчим хүч болгон хувиргаж болно.

Шингэн биотүлш[засварлах | edit source]

АНУ-ын Калифорни дахь бензин түгээгүүр дэх таних тэмдэг

Шингэн биотүлш гэдэгт биоалкоголи буюу этанол, био-тос буюу биодизель, мөн ургамлын тос зэрэг багтана. Биодизелийг орчин үеийн дизель хөдөлгүүр бүхий автомашинд бага зэрэг өөрчлөлт хийн (зарим тохиолдолд өөрчлөлт хийлгүйгээр) хэрэглэж болно. Биодизелийг хүнсний ногоо, амьтны гаралтай өөх, тосноос (липид) гарган авч болно. Биотүлшний давуу тал нь хөдөлгүүрээс гарах хаяагдал - нүүрстөрөгчийн дан исэл болон бусад нүүрсустөрөгч 20-40% бага байна.

Чихрийн нишингэ зэрэг зарим төрлийн ургамлаас гарган авдаг этанол түлшийг дотоод шаталтын хөдөлгүүрт хэрэглэж болно. Сүүлийн үед хэрэглэгдэж байгаа E85 түлш нь 85% этанол, 15% бензинээс бүрдэнэ.

Биотүлш нь сүүлийн үед хүнсний аюулгүй байдал, их хэмжээгээр мод огтлох зэрэгт нөлөөлж байна гэсэн шүүмжлэлд нилээн өртөж байгаа билээ.

Хатуу биомасс[засварлах | edit source]

Гол өгүүлэл: Биомасс
Чихрийн нишингийн үлдэгдэлийг биотүлш болгон ашиглана

Хатуу биомассыг ихэнхидээ шууд шатаан хэрэглэнэ. Энэ нь ойролцоогоор 10-20 MЖ/кг дулаан ялгаруулна.

Биомассын төрөлд мод, биохаягдал, ургацын хаягдал зэргийг багтаан ойлгоно. Ихэнх биомасс тодорхой хэмжээний энерги хадгалж байна. Малын баасанд тухайн малын хэрэглэсэн энергийн гуравны хоёр нь хадгалагдан үлдэнэ. Биомассаас энергийг биореактор ашиглан, биохий байдлаар гарган авна.

Биомассыг орчин үеийн дотоод шаталтын хөдөлгүүрт хэрэглэж болохгүй. Шингэн биотүлшүүд илүү зохимжтой болно.

Био хий[засварлах | edit source]

Гол өгүүлэл: Био хий

Био хийг хог хаягдал, цаасны үйлдвэрлэл, чихрийн үйлдвэрлэл, амьтны гаралтай хаягдлаас гарган авах боломжтой. Эдгээр хаягдлууд нь бүгд биохий болох метан ялгаруулна. Биохий нь шинж чанарын хувьд байгалийн хийтэй ижил шинжтэй байна. Биохийг, хог хаягдал ялгаж цэвэршүүлэх, механик болон биологийн аргад суурилсан орчин үеийн цэвэрлэх байгууламжийг өөрчлөн тоноглох замаар ялган авч болно.

Газрын гүний дулаан[засварлах | edit source]

Гол өгүүлэл: Геотермаль энерги
Исланд дахь Несжавеллир геотермаль станц

Геотермаль энерги гэдэг нь Дэлхийн гүнээс ялгарч байгаа дулааны энерги юм. Энэхүү ялгаран гарч буй дулааны энергийг цуглуулан ашиглах станц барих нь хэдийгээр өртөг ихтэй боловч, үүний ашиглалтын зардал нь маш бага байдаг.

Үндсэн гурван төрлийн буюу хуурай уурын (dry steam), чийгтэй уурын (flash), хосолсон (binary) төрлийн газрын гүний дулааны цахилгаан станц байдаг. Хуурай уурын станц нь газрын гүнээс ялгарах уурыг ашиглан уурын турбиныг эргүүлэн цахилгаан эрчим хүч, чийгтэй уурын станц нь газрын гүнээс ялгарсан чийгтэй уурыг уур болон ус болгон ялгаж, улмаар уураар уурын турбиныг эргүүлэн цахилгаан эрчим хүч гарган авдаг. Хосолсон станцын хувьд, гүнээс гарч ирэх халуун уур, усыг дулаан солилцуурт оруулдаг бөгөөд үүгээр дамжихдаа органик шингэнийг буцалгадаг. Уг органик шингэн нь ууршиж уурын турбиныг эргүүлэх замаар эрчим хүч гарган авдаг.

Эдгээр станцууд нь хэрэглэсэн үлдэгдэл геотермаль шингэн, конденсацлагдсан уурыг газрын гүн рүү буцаан шахдаг.

Исланд улсад газрын гүний дулааны цахилгаан станц нийт 170 Mегаватт чадалтайг барьж байгуулсан байдаг бөгөөд, 2000 оны байдлаар тус улсын эрчим хүчний 86%-ыг хангасан байна.

Сэргээгдэх эрчим хүчний ашиглалт[засварлах | edit source]

Өртөг[засварлах | edit source]

Сэргээгдэх эрчим хүч ашиглан өөр төрлийн эрчим хүч үйлдвэрлэх зарим технологийг, жишээлбэл газрын гүний дулааны цахилгаан станцыг болон усан цахилгаан станцыг өргөн ашиглаж байгаа ба үнэ өртгийн хувьд ч боломжийн төвшинд байна. Бусад технологийн хувь цаашид улам сайжруулах шаардлагатай байгаа болно.

Доорх хүснэгтээс сэргээгдэх эрчим хүчийг ашиглах технологиудын үйлдвэрлэх нэгж чадалд ноогдох өртгийг харж болно. Нүүрс ашиглан эрчим хүч гарган авдаг станцын хувьд 1 кВт чадлын өртөг нь 4 америк цент байна.[20]. Их Наймын орнуудын хувьд эрчим хүч үйлдвэрлэх технологийн нэгж чадалд ноогдох өртөг нь харьцангуй өндөр буюу ~15 америк цент/кВт байдаг[21] Ойрын ирээдүйн өртөг гэдэг нь ирээдүйд, сэргээгдэх эрчим хүчний технологийн дэвшлийн үр дүнд, мөн их хэмжээгээр эрчим хүч үйлдвэрлэх нөхцөлд нэгж өртөг буурах боломжийг харгалзан үзэж тооцсон өртөг болно[22].

  2001 оны эрчим хүчний өртөг     Ойрын ирээдүйд байж болох өртөг  
Цахилгаан эрчим хүч
Салхин цахилгаан станц   4–8 ам.цент/кВт 3–10 ам.цент/кВт
Нарны фото цахилгаан станц 25–160 ам.цент/кВт 5–25 ам.цент/кВт
Нарны дулааны цахилгаан станц 12–34 ам.цент/кВт 4–20 ам.цент/кВт
Том чадлын усан цахилгаан станц   2–10 ам.цент/кВт 2–10 ам.цент/кВт
Бага чадлын усан цахилгаан станц   2–12 ам.цент/кВт 2–10 ам.цент/кВт
Газрын гүний дулааны цахилгаан станц   2–10 ам.цент/кВт 1–8 ам.цент/кВт
Биомассын цахилгаан станц   3–12 ам.цент/кВт 4–10 ам.цент/кВт
Нүүрсээр ажилладаг дулааны цахилгаан станц (харьцуулах зорилгоор)   4 ам.цент/кВт
Дулаан
Газрын гүний дулааны станц 0.5–5 ам.цент/кВт 0.5–5 ам.цент/кВт
Биомасс — дулааны станц 1–6 ам.цент/кВт 1–5 ам.цент/кВт
Нарны дулааны системүүд 2–25 ам.цент/кВт 2–10 ам.цент/кВт
Өртгийг 1 кВт.цаг эрчим хүчинд ноогдох 2001 оны АНУ-ын центээр тооцов
Эх сурвалж: World Energy Assessment, 2004 update[22]

Мөн үзэх[засварлах | edit source]

Ишлэл[засварлах | edit source]

  1. 1.0 1.1 1.2 Global Status Report 2007 (PDF).
  2. United Nations Environment Programme Global Trends in Sustainable Energy Investment 2007: Analysis of Trends and Issues in the Financing of Renewable Energy and Energy Efficiency in OECD and Developing Countries (PDF), p. 3.
  3. EWEA press release April, 2008 [1] (PDF)
  4. Global wind energy markets continue to boom – 2006 another record year (PDF).
  5. Solar Energy: Scaling Up Manufacturing and Driving Down Costs (PDF), p. 30.
  6. World's largest photovoltaic power plants
  7. Solar Trough Power Plants (PDF).
  8. Calpine Corporation — The Geysers. 2007-05-16-д хандсан.
  9. America and Brazil Intersect on Ethanol
  10. World Energy Assessment (2001). Renewable energy technologies, p. 221.
  11. What Solar Power Needs Now Renewable Energy Access, 13 August 2007.
  12. Renewable energy... into the mainstream p. 9.
  13. EWEA Executive summary Analysis of Wind Energy in the EU-25 (PDF). European Wind Energy Association. 2007-03-11-д хандсан.
  14. How Does A Wind Turbine's Energy Production Differ from Its Power Production?
  15. Wind Power: Capacity Factor, Intermittency, and what happens when the wind doesn’t blow? retrieved 24 January 2008.
  16. "Offshore stations experience mean wind speeds at 80 m that are 90% greater than over land on average. Evaluation of global wind power
    "Overall, the researchers calculated winds at 80 meters [300 feet] traveled over the ocean at approximately 8.6 meters per second and at nearly 4.5 meters per second over land [20 and 10 miles per hour, respectively]." Global Wind Map Shows Best Wind Farm Locations (URL accessed January 30, 2006).
  17. "High-altitude winds could provide a potentially enormous renewable energy source, and scientists like Roberts believe flying windmills could put an end to dependence on fossil fuels. At 15,000 feet (4,600 m), winds are strong and constant. On the ground, wind is often unreliable — the biggest problem for ground-based wind turbines." Windmills in the Sky (URL accessed January 30, 2006).
  18. Richard Shelquist (18 October 2005). Density Altitude Calculator. 2007-09-17-д хандсан.
  19. Water Density Calculator. CSG, Computer Support Group, Inc. and CSGNetwork.Com (Copyright© 1973–2007). 2007-09-17-д хандсан.
  20. Economic Analysis Division of the International Energy Agency (2004). World Energy Outlook 2004 (PDF), Paris: Organisation for Economic Co-operation and Development/International Energy Agency, P.195. Retrieved on 2007-09-17. “Figure 6.3: Indicative Mid-Term Generating Costs of New Power Plants” 
  21. EDF energy, UK, general purpose charging scheme, December 2006.
  22. 22.0 22.1 World Energy Assessment 2004 Update, (energy costs from Table 7). Available for download at its UNDP site.

Гадаад холбоос[засварлах | edit source]

Викимедиа зургийн сан:
«Сэргээгдэх эрчим хүч»