منابع طبیعی انرژی. منابع انرژی تجدیدپذیر. اهمیت استفاده هزینه تولید انرژی

اثر به وب سایت اضافه شد: 1394/10/28

از قیمت کار خود مطلع شوید

معرفی
چرا اکنون، حادتر از همیشه، این سوال مطرح شده است: چه چیزی در انتظار بشریت است - گرسنگی انرژی یا فراوانی انرژی؟ مقالاتی درباره بحران انرژی از صفحات روزنامه ها و مجلات خارج نمی شوند. به دلیل نفت، جنگ ها به وجود می آید، دولت ها رونق می گیرند و فقیرتر می شوند و دولت ها تغییر می کنند. برنامه های انرژی غول پیکر در حال توسعه است که اجرای آنها به تلاش های عظیم و هزینه های هنگفت مادی نیاز دارد.

اگر در پایان قرن گذشته رایج ترین انرژی در حال حاضر - الکتریکی - به طور کلی نقش کمکی و ناچیز را در تعادل جهانی ایفا می کرد، در حال حاضر در سال 1930 حدود 300 میلیارد کیلووات ساعت برق در جهان تولید می شد. پیش بینی کاملا واقع بینانه است که بر اساس آن در سال 2000 30 هزار میلیارد کیلووات ساعت تولید می شود! اعداد غول پیکر، نرخ رشد بی سابقه! و هنوز انرژی کمی وجود خواهد داشت، نیاز به آن حتی سریعتر در حال رشد است.

پس چرا متوقف شود؟ دانشمندان و مخترعان مدت‌هاست که روش‌های متعددی برای تولید انرژی، در درجه اول انرژی الکتریکی، ایجاد کرده‌اند. پس بیایید نیروگاه های بیشتر و بیشتری بسازیم و به اندازه نیاز انرژی وجود خواهد داشت! این راه حل به ظاهر واضح برای یک مشکل پیچیده، مملو از دام های بسیاری است.

قوانین اجتناب ناپذیر طبیعت بیان می کنند که تنها از طریق تبدیل آن از اشکال دیگر می توان انرژی مناسب برای استفاده به دست آورد. و ساختار اقتصاد انرژی جهان امروز به گونه ای توسعه یافته است که از هر پنج کیلووات تولید چهار کیلووات در اصل به همان روشی به دست می آید که انسان اولیه گرم می کرد، یعنی با سوزاندن سوخت یا استفاده از انرژی شیمیایی ذخیره شده در آن و تبدیل آن به الکتریکی در نیروگاه های حرارتی. البته روش های سوزاندن سوخت بسیار پیچیده تر و پیشرفته تر شده است.

عوامل جدید - افزایش قیمت نفت، توسعه سریع انرژی هسته ای، افزایش نیاز به حفاظت از محیط زیست - نیازمند رویکرد جدیدی به انرژی بود. متأسفانه ذخایر نفت، گاز و زغال سنگ به هیچ وجه بی پایان نیستند. میلیون ها سال طول کشید تا طبیعت این ذخایر را ایجاد کند؛ صدها سال دیگر از آنها استفاده خواهد شد. امروزه جهان به طور جدی شروع به فکر کردن در مورد چگونگی جلوگیری از غارت غارتگرانه ثروت های زمینی کرده است. از این گذشته، تنها در این شرایط می توان ذخایر سوخت را برای قرن ها دوام آورد. متأسفانه بسیاری از کشورهای تولیدکننده نفت برای امروز زندگی می کنند. آنها بی رحمانه ذخایر نفتی را که طبیعت به آنها داده است مصرف می کنند. اکنون بسیاری از این کشورها، به ویژه در منطقه خلیج فارس، به معنای واقعی کلمه در طلا شنا می کنند و فکر نمی کنند تا چند دهه دیگر این ذخایر خشک شود. در آن صورت چه اتفاقی خواهد افتاد - و این دیر یا زود رخ خواهد داد، زمانی که میادین نفت و گاز تمام می شوند؟ در آن زمان کشورهایی که ذخایر نفت و گاز خود را نداشتند و مجبور بودند آنها را بخرند به فکر فرو رفتند.

در این میان، مهندسان علمی بیشتر و بیشتری در سراسر جهان به دنبال منابع جدید و غیر متعارفی هستند که می توانند حداقل بخشی از نگرانی های تامین انرژی بشریت را بر عهده بگیرند. محققان به روش های مختلف به دنبال راه حلی برای این مشکل هستند. وسوسه انگیزترین، البته، استفاده از منابع انرژی ابدی و تجدیدپذیر است - انرژی جریان آب و باد، جزر و مد اقیانوس، گرمای داخل زمین، خورشید.

انواع انرژی

در جامعه صنعتی ما همه چیز به انرژی بستگی دارد. با کمک آن، اتومبیل ها حرکت می کنند و موشک ها به فضا پرواز می کنند. با کمک آن می توانید نان سرخ کنید، خانه خود را گرم کنید و کولر گازی کار کنید، خیابان ها را روشن کنید و کشتی ها را به دریا ببرید.

ممکن است بگویند انرژی نفت و گاز طبیعی است. با این حال، اینطور نیست. برای آزاد کردن انرژی موجود در آنها، آنها باید درست مانند بنزین، زغال سنگ یا هیزم سوزانده شوند. جهان پر از انرژی است که می توان از آن برای انجام کارهایی با ماهیت متفاوت استفاده کرد. انرژی را می توان در انسان ها و حیوانات، در سنگ ها و گیاهان، در سوخت های فسیلی، درختان و هوا، در رودخانه ها و دریاچه ها یافت. با این حال، بزرگترین مخازن انرژی انباشته شده اقیانوس ها هستند - وسعت عظیمی از جریان های آب به طور مداوم در حال حرکت، که حدود 71٪ از کل سطح زمین را پوشش می دهد. بیایید انواع اصلی انرژی را که مردم برای نیازهای خود استفاده می کنند در نظر بگیریم. در حال حاضر این است:

· انرژی خورشید

· انرژی باد

· انرژی رودخانه ها

· انرژی زمین

· انرژی اقیانوس

· انرژی اتمی

بیایید با جزئیات بیشتری به آنها نگاه کنیم.

1.1 انرژی خورشیدی

پتانسیل انرژی مبتنی بر استفاده از تابش مستقیم خورشید بسیار زیاد است.

توجه داشته باشید که تنها استفاده از 0.0125 درصد از این مقدار انرژی خورشیدی می تواند تمام نیازهای انرژی امروز جهان را تامین کند و استفاده از 0.5 درصد می تواند نیازهای آینده را به طور کامل پوشش دهد.

متأسفانه، بعید است که این منابع بالقوه عظیم هرگز در مقیاس بزرگ محقق شوند. یکی از جدی ترین موانع بر سر راه اجرای چنین اجرائی، شدت کم تابش خورشیدی است. حتی در بهترین شرایط جوی (عرض های جغرافیایی جنوبی، آسمان صاف)، چگالی شار تابش خورشیدی بیش از 250 وات بر متر مربع نیست. بنابراین، برای اینکه جمع کننده های تابش خورشیدی بتوانند در یک سال انرژی لازم برای برآورده کردن تمام نیازهای بشریت را "جمع آوری" کنند، باید در مساحت 130000 کیلومتر مربع قرار گیرند!

نیاز به استفاده از کلکتورهای با اندازه بزرگ نیز مستلزم هزینه های قابل توجه مواد است. ساده ترین جمع کننده تابش خورشیدی یک ورق فلزی سیاه شده (معمولاً آلومینیومی) است که در داخل آن لوله هایی وجود دارد که مایعی در آن در گردش است. با گرم شدن توسط انرژی خورشیدی جذب شده توسط کلکتور، مایع برای استفاده مستقیم عرضه می شود. طبق محاسبات، ساخت کلکتورهای تشعشع خورشیدی با مساحت 1 کیلومتر مربع تقریباً به 10^4 تن آلومینیوم نیاز دارد. ذخایر اثبات شده جهانی این فلز امروزه 1.17*10^9 تن برآورد شده است.

از آنچه نوشته شد مشخص می شود که عوامل مختلفی وجود دارد که قدرت انرژی خورشیدی را محدود می کند. بیایید فرض کنیم که در آینده نه تنها از آلومینیوم، بلکه از مواد دیگر نیز برای ساخت کلکتورها استفاده می شود. آیا وضعیت در این مورد تغییر خواهد کرد؟ ما از این واقعیت پیش خواهیم رفت که در مرحله جداگانه ای از توسعه انرژی (بعد از سال 2100) تمام نیازهای انرژی جهان توسط انرژی خورشیدی تامین می شود. در چارچوب این مدل، می‌توان تخمین زد که در این صورت نیاز به «جمع‌آوری» انرژی خورشیدی در منطقه‌ای از 1*10^6 تا 3*10^6 کیلومتر مربع خواهد بود. در عین حال مساحت کل زمین های قابل کشت در جهان امروز 13*10^6 کیلومتر مربع است.

انرژی خورشیدی یکی از پرمصرف ترین انواع تولید انرژی است. استفاده در مقیاس وسیع از انرژی خورشیدی مستلزم افزایش عظیم نیاز به مواد، و در نتیجه، منابع نیروی کار برای استخراج مواد خام، غنی سازی آنها، به دست آوردن مواد، ساخت هلیواستات، کلکتورها، سایر تجهیزات و حمل و نقل آنها است. محاسبات نشان می دهد که برای تولید 1 مگاوات * سال انرژی الکتریکی با استفاده از انرژی خورشیدی، از 10000 تا 40000 نفر ساعت زمان نیاز است. در تولید انرژی سنتی با استفاده از سوخت های فسیلی، این رقم 200 تا 500 نفر ساعت است.

تا کنون، انرژی الکتریکی تولید شده توسط پرتوهای خورشید بسیار گرانتر از انرژی حاصل از روش های سنتی است. دانشمندان امیدوارند آزمایش هایی که در تاسیسات و ایستگاه های آزمایشی انجام می دهند نه تنها به حل مشکلات فنی، بلکه مشکلات اقتصادی نیز کمک کند.
1.2 انرژی باد.
انرژی توده های هوا در حال حرکت بسیار زیاد است. ذخایر انرژی باد بیش از صد برابر بیشتر از ذخایر انرژی آبی تمام رودخانه های روی کره زمین است. بادها به طور مداوم و در همه جای زمین می وزند، از نسیم ملایمی که خنکی خوشایند را در گرمای تابستان به ارمغان می آورد تا طوفان های قدرتمندی که باعث خسارات و ویرانی غیرقابل محاسبه می شوند. اقیانوس هوایی که در ته آن زندگی می کنیم همیشه ناآرام است. چرا چنین منبع انرژی فراوان، در دسترس و دوستدار محیط زیست اینقدر کم استفاده می شود؟ امروزه موتورهای بادی تنها یک هزارم انرژی مورد نیاز جهان را تامین می کنند.

فناوری قرن بیستم فرصت های کاملاً جدیدی را برای انرژی باد باز کرد که وظیفه آن به دست آوردن برق بود. در آغاز قرن N.E. ژوکوفسکی تئوری یک موتور بادی را توسعه داد که بر اساس آن می توان تاسیسات با کارایی بالا ایجاد کرد که می توانست از ضعیف ترین نسیم انرژی دریافت کند. طرح های بسیاری از توربین های بادی ظاهر شده اند که به طور غیرقابل مقایسه ای پیشرفته تر از آسیاب های بادی قدیمی هستند. پروژه های جدید از دستاوردهای بسیاری از شاخه های دانش استفاده می کنند.

امروزه برای ایجاد طراحی چرخ باد قلب هر نیروگاه بادی، متخصصان هواپیماسازی درگیر هستند که می دانند چگونه مناسب ترین پروفیل تیغه را انتخاب کرده و آن را در تونل باد مطالعه کنند. با تلاش دانشمندان و مهندسان، طرح های متنوعی از توربین های بادی مدرن ایجاد شده است.
1.3
انرژی رودخانه ها
برای هزاران سال، انرژی موجود در آب جاری، صادقانه به انسان خدمت کرده است. ذخایر آن در زمین عظیم است. بی دلیل نیست که برخی از دانشمندان بر این باورند که درست تر است که سیاره خود را نه زمین، بلکه آب بنامیم، زیرا حدود سه چهارم سطح سیاره با آب پوشیده شده است. اقیانوس جهانی به عنوان یک انباشته کننده انرژی عظیم عمل می کند و بیشتر آن را از خورشید جذب می کند. امواج در اینجا می پاشند، جزر و مد جزر و مد می ریزد و جریان های اقیانوسی قدرتمندی پدید می آیند. رودخانه های قدرتمندی متولد می شوند که توده های عظیم آب را به دریاها و اقیانوس ها می برند. واضح است که بشریت در جستجوی انرژی نمی تواند از کنار چنین ذخایر عظیمی بگذرد. اول از همه، مردم یاد گرفتند که از انرژی رودخانه ها استفاده کنند.

اما زمانی که عصر طلایی برق فرا رسید، چرخ آب احیا شد، البته در ظاهری متفاوت در قالب یک توربین آبی. ژنراتورهای الکتریکی که انرژی تولید می‌کنند باید بچرخند، و آب می‌توانست این کار را کاملاً با موفقیت انجام دهد، به‌ویژه که قبلاً قرن‌ها تجربه داشت.

مزایای نیروگاه های برق آبی آشکار است: تامین انرژی که به طور مداوم توسط خود طبیعت تجدید می شود، سهولت بهره برداری و عدم آلودگی محیط زیست. و تجربه ساخت و بهره برداری از چرخ های آب می تواند کمک قابل توجهی به مهندسان نیروگاه آبی ارائه کند. با این حال، ساخت سدی برای یک نیروگاه برق آبی بزرگ کار بسیار دشوارتر از ساختن یک سد کوچک برای چرخاندن چرخ آسیاب بود. برای به حرکت درآوردن توربین های هیدرولیک قدرتمند، منبع عظیمی از آب باید در پشت سد جمع شود. برای ساختن سد، باید آنقدر مصالح گذاشت که حجم اهرام غول پیکر مصر در مقایسه با آن ناچیز به نظر برسد.

اما تاکنون تنها بخش کوچکی از پتانسیل برق آبی زمین به مردم خدمت می کند. هر سال، جویبارهای عظیمی از آب ناشی از باران و ذوب برف بدون استفاده به دریاها سرازیر می شوند. اگر امکان به تعویق انداختن آنها با کمک سدها وجود داشت، بشریت مقدار عظیمی انرژی دریافت می کرد.
1.4
انرژی زمین
مردم از مدت ها قبل در مورد تظاهرات خود به خودی انرژی غول پیکر پنهان شده در اعماق کره زمین می دانستند. حافظه بشر حاوی افسانه هایی درباره فوران های آتشفشانی فاجعه بار است که جان میلیون ها انسان را گرفت و ظاهر بسیاری از مکان های روی زمین را غیرقابل تشخیص تغییر داد. قدرت فوران حتی یک آتشفشان نسبتا کوچک بسیار زیاد است؛ این قدرت چندین برابر قدرت بزرگترین نیروگاه های تولید شده توسط انسان است. درست است، تا زمانی که مردم توانایی مهار این عنصر سرکش را داشته باشند، نیازی به صحبت در مورد استفاده مستقیم از انرژی فوران های آتشفشانی نیست و خوشبختانه، این فوران ها رویدادهای کاملاً نادری هستند. اما اینها مظاهر انرژی پنهان در روده های زمین هستند، زمانی که تنها بخش کوچکی از این انرژی پایان ناپذیر از طریق دریچه های تنفس آتش آتشفشان ها آزاد می شود. کشور کوچک اروپایی ایسلند، به معنای واقعی کلمه، «سرزمین یخ» است و از نظر گوجه‌فرنگی، سیب و حتی موز کاملاً خودکفا است! گلخانه های ایسلندی متعددی از گرمای زمین انرژی دریافت می کنند؛ در ایسلند عملا هیچ منبع انرژی محلی دیگری وجود ندارد. اما این کشور دارای چشمه های آب گرم و آبفشان های معروف آب گرم است که با دقت زمان سنج از زمین بیرون می زند. و اگرچه ایسلندی ها در استفاده از گرمای منابع زیرزمینی اولویت ندارند (حتی رومیان باستان آب را از زیر زمین به حمام های معروف حمام کاراکالا می آوردند)، ساکنان این کشور کوچک شمالی به شدت از دیگ بخار زیرزمینی بهره برداری می کنند. پایتخت، ریکیاویک، جایی که نیمی از جمعیت کشور در آن زندگی می کنند، تنها با منابع زیرزمینی گرم می شود.

اما مردم از اعماق زمین انرژی می گیرند نه تنها برای گرم کردن. نیروگاه هایی که از چشمه های آب گرم زیرزمینی استفاده می کنند مدت زیادی است که کار می کنند. اولین نیروگاهی از این دست که هنوز هم بسیار کم مصرف است، در سال 1904 در شهر کوچک ایتالیایی لاردرلو ساخته شد که به نام مهندس فرانسوی لاردرلی، که در سال 1827 پروژه ای را برای استفاده از چشمه های آب گرم متعدد در این منطقه طراحی کرد، نامگذاری شد. به تدریج ، قدرت نیروگاه افزایش یافت ، واحدهای جدید بیشتری به بهره برداری رسیدند ، از منابع جدید آب گرم استفاده شد و امروز قدرت نیروگاه در حال حاضر به ارزش چشمگیر - 360 هزار کیلووات رسیده است. در نیوزیلند چنین نیروگاهی در منطقه Wairakei وجود دارد که ظرفیت آن 160 هزار کیلووات است. در 120 کیلومتری سانفرانسیسکو در آمریکا، یک ایستگاه زمین گرمایی با ظرفیت 500 هزار کیلووات برق تولید می کند.

وات

1.5
انرژی اقیانوس های جهان
مشخص است که ذخایر انرژی در اقیانوس جهانی عظیم است. بنابراین، انرژی حرارتی (داخلی) مربوط به گرم شدن بیش از حد آب‌های سطحی اقیانوس در مقایسه با آب‌های پایین، مثلاً 20 درجه، مقداری برابر با 10^26 ژول دارد. انرژی جنبشی جریان‌های اقیانوسی برابر است با تخمین زده می شود که حدود 10 ^ 18 J. با این حال، تا کنون مردم قادر به استفاده از بخش های کوچکی از این انرژی بوده اند و حتی پس از آن به قیمت سرمایه گذاری های کلان و به آرامی پرداخت می شوند، به طوری که چنین انرژی تا کنون بی امید به نظر می رسید

با این حال، کاهش بسیار سریع ذخایر سوخت فسیلی (عمدتا نفت و گاز) وجود دارد که استفاده از آن با آلودگی زیست محیطی قابل توجهی (از جمله "آلودگی" حرارتی و افزایش سطح دی اکسید کربن اتمسفر که آب و هوا را تهدید می کند همراه است. پیامدها)، محدودیت شدید ذخایر اورانیوم (که استفاده از انرژی از آن زباله های رادیواکتیو خطرناک نیز تولید می کند) و عدم قطعیت زمان و پیامدهای زیست محیطی استفاده صنعتی از انرژی گرما هسته ای دانشمندان و مهندسان را وادار می کند تا توجه فزاینده ای به جستجو برای فرصت‌هایی برای استفاده مقرون‌به‌صرفه از منابع انرژی گسترده و بی‌ضرر و نه تنها تغییر سطح آب در رودخانه‌ها، بلکه گرما، باد و انرژی خورشیدی در اقیانوس جهانی.

واضح ترین راه برای استفاده از انرژی اقیانوس، ساخت نیروگاه های جزر و مدی (TPP) است. از سال 1967، در دهانه رودخانه رنس در فرانسه، یک نیروگاه جزر و مدی با ظرفیت 240 هزار کیلووات با خروجی سالانه 540 هزار کیلووات ساعت در جزر و مد تا ارتفاع 13 متر کار می کند. مهندس شوروی برنشتاین روش مناسبی را برای ساخت بلوک‌های PES که به صورت شناور به مکان‌های مورد نیاز یدک می‌کشند، توسعه داد و یک روش مقرون‌به‌صرفه را برای گنجاندن PES در شبکه برق در طول ساعت‌ها حداکثر بار توسط مصرف‌کنندگان محاسبه کرد. ایده های او بر روی یک نیروگاه ساخته شده در سال 1968 در کیسلایا گوبا در نزدیکی مورمانسک آزمایش شد. یک نیروگاه 6 میلیون کیلوواتی در خلیج مزن در دریای بارنتس منتظر نوبت خود است.

یک فرصت غیرمنتظره برای انرژی اقیانوس، رشد سریع جلبک های غول پیکر کلپ از قایق های اقیانوس بود که می تواند به راحتی به متان تبدیل شود تا جایگزین گاز طبیعی به عنوان منبع انرژی شود. بر اساس برآوردهای موجود، یک هکتار از مزارع کلپ برای تامین کامل انرژی هر مصرف کننده کافی است.

"تبدیل انرژی اقیانوس گرما" (OTEC)، به عنوان مثال، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. تولید الکتریسیته به دلیل تفاوت دمایی بین آب‌های سطحی و اعماق اقیانوس که توسط یک پمپ مکیده می‌شوند، برای مثال، هنگام استفاده از مایعاتی که به راحتی تبخیر می‌شوند مانند پروپان، فریون یا آمونیوم در یک چرخه توربین بسته. تا حدودی، چشم اندازهای به دست آوردن برق از طریق تفاوت بین نمک و شیرین، به عنوان مثال، آب دریا و رودخانه، مشابه، اما به نظر می رسد، احتمالاً دورتر است.

در حال حاضر مهندسی زیادی در مدل‌های ژنراتورهای برق با انرژی امواج دریا سرمایه‌گذاری شده است و چشم‌انداز نیروگاه‌هایی با ظرفیت‌های هزاران کیلووات مورد بحث قرار گرفته است. توربین‌های غول‌پیکر بر روی چنین جریان‌های اقیانوسی شدید و پایداری مانند گلف استریم نوید بیشتری را می‌دهند.

به نظر می‌رسد که برخی از نیروگاه‌های پیشنهادی اقیانوس می‌توانند امروز اجرایی شوند و سودآور شوند. در عین حال، باید انتظار داشت که شور و شوق خلاقانه، هنر و نبوغ کارگران علمی و مهندسی، موجود را بهبود بخشد و چشم‌انداز جدیدی برای استفاده صنعتی از منابع انرژی اقیانوس جهانی ایجاد کند. به نظر می رسد با سرعت فعلی پیشرفت علمی و فناوری، تغییرات قابل توجهی در انرژی اقیانوس ها در دهه های آینده رخ دهد.

اقیانوس پر از انرژی فرازمینی است که از فضا وارد آن می شود. در دسترس و ایمن است، محیط زیست را آلوده نمی کند، پایان ناپذیر و رایگان است.

انرژی خورشید از فضا می آید. هوا را گرم می کند و بادهایی ایجاد می کند که باعث ایجاد امواج می شود. اقیانوس را گرم می کند که انرژی حرارتی را جمع می کند. جریان هایی را به حرکت در می آورد که در عین حال تحت تأثیر چرخش زمین تغییر جهت می دهند.

انرژی جاذبه خورشید و ماه از فضا می آید. این نیروی محرکه سیستم زمین-ماه است و باعث جزر و مد جزر و مد می شود. اقیانوس یک پهنه صاف و بی جان از آب نیست، بلکه یک انبار عظیم انرژی بی قرار است. در اینجا امواج می پاشند، جزر و مد ایجاد می شود، جریان ها قطع می شوند و همه اینها پر از انرژی است. شناورها و فانوس‌های دریایی با استفاده از انرژی امواج در حال حاضر در آب‌های ساحلی ژاپن پراکنده شده‌اند. برای سال‌ها، شناورهای سوت گارد ساحلی ایالات متحده توسط ارتعاشات موجی کار می‌کردند.

امروزه تقریباً منطقه‌ای ساحلی وجود ندارد که مخترع خود را نداشته باشد که روی دستگاهی کار کند که انرژی امواج را مهار کند.

از سال 1966، دو شهر فرانسه برای تامین نیازهای برق خود به طور کامل به نیروی جزر و مد متکی بودند. یک نیروگاه در رودخانه رنس (بریتنی) که از بیست و چهار توربو ژنراتور برگشت پذیر تشکیل شده است، از این انرژی استفاده می کند. توان خروجی این نیروگاه 240 مگاوات یکی از قدرتمندترین نیروگاه های برق آبی فرانسه است.

در دهه 70، وضعیت انرژی تغییر کرد. هر بار که تامین کنندگان در خاورمیانه، آفریقا و آمریکای جنوبی قیمت نفت را افزایش می دادند، انرژی جزر و مدی جذاب تر می شد زیرا بر سر قیمت با سوخت های فسیلی رقابت می کرد.

بلافاصله پس از این، علاقه به خطوط خطوط ساحلی و امکان ایجاد نیروگاه بر روی آنها در اتحاد جماهیر شوروی، کره جنوبی و انگلستان افزایش یافت. در این کشورها به طور جدی به فکر استفاده از انرژی امواج جزر و مد و اختصاص بودجه برای تحقیقات علمی در این زمینه و برنامه ریزی برای آنها افتادند.

چندی پیش، گروهی از دانشمندان اقیانوسی توجه خود را به این واقعیت جلب کردند که گلف استریم آب های خود را با سرعت 5 مایل در ساعت از سواحل فلوریدا می برد. ایده استفاده از این جریان آب گرم بسیار وسوسه انگیز بود. آیا امکان دارد؟ آیا توربین‌های غول‌پیکر و ملخ‌های زیر آب که یادآور آسیاب‌های بادی هستند، می‌توانند با گرفتن انرژی از جریان‌ها و اراده، برق تولید کنند؟ "آنها می توانند" نتیجه گیری کمیته مک آرتور در سال 1974 بود که تحت نظارت اداره ملی اقیانوسی و جوی در میامی، فلوریدا بود. اجماع عمومی این بود که مشکلات خاصی وجود دارد، اما در صورت تخصیص می توان همه آنها را حل کرد. از تخصیص اعتبارات، زیرا "هیچ چیزی در این پروژه وجود ندارد که فراتر از توانایی های مهندسی و تفکر تکنولوژیک مدرن باشد."

یکی از دانشمندانی که بیشتر مایل به پیش‌بینی آینده بود، پیش‌بینی کرد که برق حاصل از استفاده از انرژی گلف استریم می‌تواند در اوایل دهه 80 رقابتی شود.

اقیانوس یک محیط شگفت انگیز برای حمایت از زندگی فراهم می کند که حاوی مواد مغذی، نمک ها و سایر مواد معدنی است. در این محیط، اکسیژن محلول در آب، تمام حیوانات دریایی از کوچکترین تا بزرگ ترین، از آمیب گرفته تا کوسه را تغذیه می کند. دی اکسید کربن محلول به طور مشابه از زندگی همه گیاهان دریایی، از دیاتومه های تک سلولی گرفته تا جلبک های قهوه ای 200-300 فوت (60-90 متر) پشتیبانی می کند. زیست شناس دریایی فقط باید یک قدم جلوتر از مشاهده اقیانوس به عنوان یک سیستم حیاتی طبیعی به تلاش برای استخراج علمی انرژی از آن سیستم برود.

با حمایت نیروی دریایی ایالات متحده، در اواسط دهه 1970، تیمی متشکل از دانشمندان اقیانوس، مهندسان دریایی و غواصان اولین مزرعه انرژی اقیانوسی جهان را در 40 فوت (12 متر) زیر اقیانوس آرام نور خورشید در نزدیکی San Clemente ایجاد کردند. مزرعه کوچک بود. در اصل، همه اینها فقط یک آزمایش بود. در مزرعه، کلپ غول پیکر کالیفرنیا پرورش داده شد.

به گفته مدیر پروژه دکتر هاوارد ا. ویلکاکس از مرکز تحقیقات سیستم های دریایی و اقیانوسی در سن دیگو، کالیفرنیا، "حداکثر 50 درصد انرژی حاصل از این جلبک ها می تواند به سوخت - گاز طبیعی متان - تبدیل شود. مزارع اقیانوسی جلبک های قهوه ای در حال رشد آینده "در مساحتی به وسعت تقریباً 100000 هکتار (40000 هکتار) قادر خواهند بود انرژی کافی برای رفع کامل نیازهای یک شهر آمریکایی با جمعیت 50000 نفر را تامین کنند.

اقیانوس همیشه سرشار از انرژی امواج، جزر و مد و جریان بوده است. در زمان‌های قدیم، با مشاهده حرکت جریان‌های آب، ماهیگیران چیزی در مورد «انرژی جزر و مد» یا «کشت کلپ» نمی‌دانستند، اما می‌دانستند که بیرون رفتن به دریا در هنگام جزر و بازگشت به هنگام جزر آسان‌تر است. آنها البته می‌دانستند که گاهی امواج به شدت و وحشتناک به ساحل برخورد می‌کنند و سنگ‌ها را روی صخره‌های آن پرتاب می‌کنند و در مورد «رودخانه‌های دریا» که همیشه آنها را به جزایر ضروری می‌بردند و همیشه می‌توانند غذا بدهند. خود صدف‌ها، سخت‌پوستان، ماهی‌ها و جلبک‌های خوراکی که در اقیانوس‌ها رشد می‌کنند، امروزه با افزایش نیاز به انواع جدید سوخت، اقیانوس‌شناسان، شیمی‌دانان، فیزیک‌دانان، مهندسان و فن‌آوران توجه فزاینده‌ای به اقیانوس به‌عنوان منبع بالقوه انرژی دارند.

مقدار زیادی نمک در اقیانوس حل شده است. آیا می توان از شوری به عنوان منبع انرژی استفاده کرد؟

شاید. غلظت زیاد نمک در اقیانوس، تعدادی از محققان مؤسسه اقیانوس شناسی اسکریپس در لا کولا (کالیفرنیا) و مراکز دیگر را به فکر ایجاد چنین تاسیساتی انداخت. آنها بر این باورند که برای به دست آوردن مقادیر زیادی انرژی، طراحی باتری هایی که در آنها واکنش هایی بین آب نمک و غیر نمک رخ دهد کاملاً ممکن است.

دمای آب اقیانوس از مکانی به مکان دیگر متفاوت است. بین استوایی سرطان و استوایی برج جدی، سطح آب تا 82 درجه فارنهایت (27 درجه سانتیگراد) گرم می شود. در عمق 2000 فوتی (600 متری) دما به 35، 36، 37 یا 38 درجه فارنهایت (2 تا 3.5 درجه سانتیگراد) کاهش می یابد. این سوال مطرح می شود: آیا می توان از اختلاف دما برای تولید انرژی استفاده کرد؟ آیا یک نیروگاه حرارتی شناور در زیر آب می تواند برق تولید کند؟

بله، و این امکان پذیر است.

در دهه 20 دور قرن ما، ژرژ کلود، فیزیکدان با استعداد، مصمم و بسیار پیگیر فرانسوی، تصمیم گرفت این امکان را کشف کند. او با انتخاب بخشی از اقیانوس در نزدیکی سواحل کوبا، پس از یک سری تلاش های ناموفق، موفق به دستیابی به تاسیساتی با ظرفیت 22 کیلووات شد. این یک دستاورد علمی بزرگ بود و مورد استقبال بسیاری از دانشمندان قرار گرفت.

حامیان استفاده از انرژی حرارتی اقیانوس ها با استفاده از آب گرم در سطح و آب سرد در عمق و ایجاد فناوری مناسب، همه چیز لازم برای تولید برق را در اختیار داریم. ما تخمین می زنیم که این آب های سطحی دارای ذخایر انرژی هستند که 10000 برابر بیشتر از تقاضای جهانی انرژی است.

شکاکان مخالفت کردند: «افسوس، ژرژ کلود فقط 22 کیلووات برق در خلیج ماتانزاس دریافت کرد. آیا این کار سود داشت؟» کار نمی کرد، زیرا برای به دست آوردن این 22 کیلووات، کلود باید 80 کیلووات برای کارکرد پمپ های خود هزینه می کرد.

امروز، جان آیزاک، پروفسور موسسه اقیانوس شناسی اسکریپس، محاسبات را دقیق تر خواهد کرد. بر اساس برآوردهای وی، فناوری مدرن امکان ایجاد نیروگاه هایی را فراهم می کند که از اختلاف دمایی در اقیانوس برای تولید برق استفاده می کنند که دو برابر مصرف جهانی امروز تولید می کند. این برق تولید شده توسط یک نیروگاه تبدیل انرژی حرارتی اقیانوس (OTEC) خواهد بود.

البته این یک پیش‌بینی دلگرم‌کننده است، اما حتی اگر محقق شود، نتایج به حل مشکلات انرژی جهان کمکی نمی‌کند. البته دسترسی به منابع برق OTEC فرصت‌های خوبی را فراهم می‌کند، اما (حداقل در حال حاضر) برق هواپیماها را به آسمان نمی‌برد، ماشین‌ها، کامیون‌ها یا اتوبوس‌ها را به حرکت در نمی‌آورد، یا کشتی‌ها را از طریق دریاها عبور نمی‌دهد.

با این حال، هواپیماها و ماشین‌ها، اتوبوس‌ها و کامیون‌ها را می‌توان با گازی که از آب استخراج می‌شود به حرکت درآورد و آب زیادی در دریاها وجود دارد. این گاز هیدروژن است و می توان از آن به عنوان سوخت استفاده کرد. هیدروژن یکی از رایج ترین عناصر در کیهان است. در اقیانوس در هر قطره آب یافت می شود. فرمول آب را به خاطر دارید؟ فرمول HOH به این معنی است که یک مولکول آب از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده است. هیدروژن استخراج شده از آب می تواند به عنوان سوخت سوزانده شود و نه تنها برای به حرکت درآوردن وسایل نقلیه مختلف، بلکه برای تولید برق نیز استفاده شود.

تعداد فزاینده ای از شیمیدانان و مهندسان در مورد "انرژی هیدروژن" در آینده مشتاق هستند، زیرا هیدروژن به دست آمده برای ذخیره سازی بسیار راحت است: به عنوان یک گاز فشرده در تانکرها یا مایع شده در ظروف برودتی در دمای 423 درجه فارنهایت (203-). ج). همچنین می توان آن را پس از ترکیب با آلیاژ آهن-تیتانیوم یا با منیزیم برای تشکیل هیدریدهای فلزی به شکل جامد ذخیره کرد. پس از این به راحتی می توان آنها را حمل کرد و در صورت نیاز استفاده کرد.

یکی از امیدوار کننده ترین آنها الکترولیز آب است. (جریان الکتریکی از آب عبور می کند و باعث تجزیه شیمیایی می شود. هیدروژن و اکسیژن آزاد می شود و مایع ناپدید می شود.)

در دهه 1960، دانشمندان ناسا در الکترولیز آب و جمع‌آوری هیدروژن آزاد شده به قدری موفق بودند که هیدروژن حاصل در طی ماموریت‌های آپولو مورد استفاده قرار گرفت.

بنابراین، اقیانوس، که 71 درصد از سطح سیاره را تشکیل می دهد، به طور بالقوه حاوی انواع مختلفی از انرژی است - انرژی موج و جزر و مد. انرژی پیوندهای شیمیایی گازها، مواد مغذی، نمک ها و سایر مواد معدنی؛ انرژی نهفته هیدروژن موجود در مولکول های آب؛ انرژی جریان هایی که آرام و بی پایان در نقاط مختلف اقیانوس حرکت می کنند. ذخایر شگفت انگیز انرژی که با استفاده از اختلاف دمای آب اقیانوس در سطح و اعماق به دست می آید و می توان آنها را به انواع سوخت استاندارد تبدیل کرد.

چنین مقادیری انرژی و تنوع اشکال آن تضمین می کند که در آینده بشریت فاقد آن نخواهد بود. در عین حال، نیازی به وابستگی به یک یا دو منبع اصلی انرژی مانند سوخت‌های فسیلی که مدت‌ها مورد استفاده بوده و سوخت هسته‌ای که روش‌های تولید آن اخیراً توسعه یافته است، وجود ندارد. .

علاوه بر این، در میلیون‌ها روستا و روستای ساحلی که در حال حاضر به سیستم‌های انرژی دسترسی ندارند، بهبود شرایط زندگی مردم امکان‌پذیر خواهد بود. ساکنان مناطقی که دریا در آنها بسیار مواج است، قادر خواهند بود تأسیساتی را برای تبدیل انرژی امواج طراحی و استفاده کنند. کسانی که در نزدیکی خلیج‌های ساحلی باریک زندگی می‌کنند، جایی که آب در هنگام جزر و مد در آن غرش می‌کند، می‌توانند از این انرژی استفاده کنند. برای بقیه، انرژی اقیانوس در آب های آزاد به متان، هیدروژن یا برق تبدیل می شود و سپس از طریق کابل یا کشتی به خشکی منتقل می شود.

البته، حتی تصور گذار از چنین انواع آشنا و سنتی سوخت - زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی - به روش های ناآشنا و جایگزین تولید انرژی دشوار است.

اختلاف دما؟ هیدروژن، هیدریدهای فلزی، مزارع انرژی اقیانوسی؟ برای بسیاری این به نظر علمی تخیلی است.

و با این حال، اگرچه استخراج انرژی اقیانوس در مرحله آزمایشی است و این فرآیند محدود و پرهزینه است، این واقعیت باقی می ماند که با پیشرفت علمی و فناوری، انرژی در آینده ممکن است تا حد زیادی از دریا به دست آید. چه زمانی بستگی به این دارد که چقدر زود این فرآیندها به اندازه کافی ارزان شوند. در نهایت، نه به توانایی استخراج انرژی از اقیانوس به اشکال مختلف، بلکه به هزینه چنین استخراجی مربوط می شود که تعیین می کند یک روش خاص استخراج با چه سرعتی توسعه می یابد.

هر زمان که آن زمان فرا برسد، روی آوردن به انرژی اقیانوسی مزایای دوگانه صرفه جویی در پول عمومی و دوام بخشیدن به سومین سیاره منظومه شمسی، زمین ما، را به همراه خواهد داشت.

اولین موفقیت مردم در سال 1973 با افزایش قیمت سوخت های فسیلی بود. قیمت نفت، نوع اصلی سوخت در قرن بیستم که در صنعت، کشاورزی و گرمایش استفاده می شد، به ویژه افزایش یافته است. به دنبال آن نرخ تورم افزایش یافت و از آنجایی که تحقیقات و آزمایشات علمی نیز نیازمند تخصیص اعتبار است، جست‌وجوی انواع جدید سوخت قیمت‌ها را بیش از پیش افزایش داد.

سوخت‌های فسیلی رو به اتمام است، ما مجبور هستیم با ساخت رآکتورهای هسته‌ای، آنها را حفظ کنیم و عرضه انرژی را افزایش دهیم، که این امر مستلزم هزینه‌های مالی قابل توجهی است و باعث ایجاد ترس برای ساکنان اطراف می‌شود. البته در صورت صرفه جویی در مصرف انرژی کاهش می یابد. در ایالات متحده، که 5.3٪ از جمعیت جهان را دارد و از 35٪ از سوخت های فسیلی و برق آبی جهان استفاده می کند، مصرف انرژی را می توان به راحتی به 30-32٪ یا حتی 25٪ کاهش داد. حتی این بحث وجود دارد که انصافاً ایالات متحده باید مصرف انرژی خود را به 5.3 درصد کاهش دهد.

اقتصاد اما تنها یک طرف ماجراست. طرف دیگر به کشورهای در حال توسعه اشاره دارد که در تلاش برای دستیابی به استاندارد زندگی کشورهای صنعتی است که با استفاده از مقادیر زیاد انرژی تعیین می شود. امروزه مردم آسیا، آفریقا و آمریکای لاتین در تلاش هستند تا از جامعه‌ای که عمدتاً از کار یدی استفاده می‌کند به جامعه‌ای با صنعت توسعه‌یافته حرکت کنند.

برای ارضای نیاز به توزیع برابر انرژی ارزان در بین همه کشورها، مقداری انرژی مورد نیاز است که احتمالاً هزاران برابر بیشتر از سطح مصرف امروزی باشد و زیست کره دیگر قادر به مقابله با آلودگی ناشی از آن نباشد. با استفاده از سوخت های معمولی با این حال، چانسی استار، رئیس موسسه تحقیقات انرژی الکتریکی در پالو آلتو، کالیفرنیا، معتقد است: "باید پذیرفت که مصرف انرژی در جهان در این مسیر و با سرعتی که عوامل سیاسی، اقتصادی و فنی اجازه دهند، توسعه خواهد یافت."

با تشدید رقابت برای کاهش سوخت، مصرف بودجه عمومی افزایش خواهد یافت. این رشد ادامه خواهد داشت، زیرا برای مبارزه با آلودگی هوا و آب و گرمای آزاد شده در طی احتراق سوخت های فسیلی ضروری است.

اما آیا باید نگران یافتن منابع جدید سوخت های فسیلی باشیم؟ چرا در مورد ساخت راکتورهای هسته ای بحث می شود؟ اقیانوس پر از انرژی، پاک، ایمن و تمام نشدنی است. او آنجا در اقیانوس است و فقط منتظر رها شدن است. و این مزیت شماره یک است.

مزیت دوم این است که استفاده از انرژی اقیانوس به زمین اجازه می دهد تا در آینده سیاره ای قابل سکونت باشد. اما گزینه جایگزین، که شامل افزایش استفاده از سوخت های آلی و هسته ای است، به گفته برخی کارشناسان، می تواند منجر به فاجعه شود: دی اکسید کربن و گرمای بیش از حد در جو منتشر می شود که خطر مرگباری برای بشریت به همراه دارد.

شکاکان پوزخند می زنند: «بسیار چیز مهمی نیست. ما دائماً در حال بهبود فیلترهای هوا و امکانات تصفیه هستیم. در یکی دو سال دیگر، دودکش های کارخانه ها هوای تقریباً تمیز را آزاد می کنند. آیا گازهای خروجی اگزوز اتومبیل را تمیز نمی کنیم؟ به زودی شما کاملاً فراموش خواهید کرد که چه چیزی چیست؟ بخارات دی اکسید گوگرد عبارتند از

با این حال، دی اکسید کربن و گرمای آزاد شده در اتمسفر توسط دودکش‌های کارخانه‌ها و سایر کارخانه‌های صنعتی، و گاهاً توسط مجتمع‌های آپارتمانی بزرگ که از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند، باعث نگرانی شدید می‌شود.

اما چه کسی متوجه خواهد شد که دی اکسید کربن بیشتری در هوا وجود دارد؟ بی رنگ و بی بو است. در نوشابه ها حباب می دهد. و چه کسی متوجه افزایش تدریجی و آهسته دمای اتمسفر زمین به میزان یک، دو یا سه درجه فارنهایت خواهد شد؟ این سیاره متوجه خواهد شد که دی اکسید کربن پس از مدتی آن را مانند یک پتو می پوشاند که از انتقال گرمای اضافی به فضا جلوگیری می کند.

ژاک کوستو، یکی از پیشگامان اکتشاف و اکتشاف اقیانوس، معتقد است: "وقتی غلظت دی اکسید کربن به حد معینی برسد، خود را مانند یک گلخانه خواهیم دید." این بدان معناست که گرمای تولید شده توسط زمین در زیر استراتوسفر به دام خواهد افتاد. گرمای انباشته شده باعث افزایش دمای کلی می شود. و افزایش حتی یک، دو یا سه درجه فارنهایت باعث آب شدن یخچال ها می شود. میلیون ها تن یخ ذوب شده سطح آب دریاها را 60 متر افزایش می دهد. شهرهای ساحلی و دره های رودخانه های بزرگ دچار سیل خواهند شد.

در این موضوع، مانند بسیاری دیگر، دانشمندان به دو اردوگاه تقسیم می شوند. یکی از اردوگاه ها معتقد است که یک پوشش ضخیم شدن دی اکسید کربن باعث افزایش دما و آب شدن یخچال های طبیعی می شود، که به قول دکتر هاوارد ویلکاکس، زمین را به گلخانه تبدیل می کند. اردوگاه دیگر معتقد است که همین پتو جلوی گرمای ساطع شده از خورشید را می گیرد و عصر جدیدی از یخبندان را آغاز می کند.

پس بشریت باید چه کند؟ آیا سوخت‌های فسیلی باقی‌مانده را تخلیه می‌کنیم، رآکتورهای هسته‌ای بیشتر و بیشتری را با خطر تغییر دمای جو می‌سازیم یا به اقیانوس - انبار انرژی پایان ناپذیر - روی می‌آوریم و به دنبال راهی برای استخراج این انرژی خواهیم بود تا به آن دست پیدا کنیم. اهداف ما - این سوال است.

1.6 انرژی هسته ای
کشف تشعشعات اورانیوم متعاقباً به کلید ذخایر انرژی طبیعت تبدیل شد.

سوال اصلی که بلافاصله محققان را مورد توجه قرار داد این بود: انرژی پرتوهای ساطع شده توسط اورانیوم از کجا می آید و چرا اورانیوم همیشه کمی گرمتر از محیط است؟ آیا قانون بقای انرژی یا اصل چند صد ساله تغییرناپذیری اتم ها زیر سوال رفته بود؟ شجاعت علمی عظیمی از دانشمندانی که از مرزهای عقاید ثابت معمول و رها شده عبور می کردند، لازم بود.

دانشمندان جوان ارنست رادرفورد و فردریک سودی چنین جسورانی بودند. دو سال کار سخت برای مطالعه رادیواکتیویته آنها را به یک نتیجه انقلابی در آن زمان سوق داد: اتم های برخی از عناصر در معرض فروپاشی هستند، همراه با انتشار انرژی در مقادیری که در مقایسه با انرژی آزاد شده در طی تغییرات مولکولی معمولی بسیار زیاد است.

انرژی هسته ای امروزه با سرعتی بی سابقه در حال توسعه است. ظرف سی سال ظرفیت کل واحدهای هسته ای از 5 هزار به 23 میلیون کیلووات افزایش یافته است! برخی از دانشمندان پیشنهاد می کنند که تا قرن بیست و یکم، حدود نیمی از برق جهان توسط نیروگاه های هسته ای تولید خواهد شد.

در اصل، یک راکتور انرژی هسته ای کاملاً ساده طراحی شده است؛ در آن، درست مانند یک دیگ بخار معمولی، آب به بخار تبدیل می شود. برای این کار از انرژی آزاد شده در طی واکنش زنجیره ای تجزیه اورانیوم یا سایر اتم های سوخت هسته ای استفاده می کنند. در یک نیروگاه هسته ای دیگ بخار بزرگی وجود ندارد که از هزاران کیلومتر لوله فولادی تشکیل شده باشد که آب از طریق آن تحت فشار بسیار زیاد در گردش باشد و به بخار تبدیل شود. این غول پیکر با یک راکتور هسته ای نسبتا کوچک جایگزین شد.

رایج ترین نوع راکتور در حال حاضر آب گرافیت است. یکی دیگر از طراحی های رایج راکتور، به اصطلاح راکتور آب تحت فشار است. در آنها، آب نه تنها گرما را از عناصر سوخت حذف می کند، بلکه به جای گرافیت به عنوان تعدیل کننده نوترون عمل می کند. طراحان قدرت چنین راکتورهایی را به یک میلیون کیلووات افزایش دادند. واحدهای انرژی قدرتمند در Zaporozhye، Balakovo و دیگر نیروگاه های هسته ای نصب شده اند. به زودی، رآکتورهایی با این طراحی ظاهراً با رکورد یک و نیم میلیونی نیروگاه Ignalina به قدرت خواهند رسید.

اما با این حال، ظاهراً آینده انرژی هسته ای با نوع سوم راکتور باقی خواهد ماند که اصل کار و طراحی آن توسط دانشمندان - راکتورهای نوترونی سریع - پیشنهاد شده است. به آنها راکتورهای پرورش دهنده نیز می گویند. راکتورهای معمولی از نوترون های تاخیری استفاده می کنند که باعث واکنش زنجیره ای در ایزوتوپ نسبتا کمیاب اورانیوم 235 می شود که تنها حدود یک درصد اورانیوم طبیعی است. به همین دلیل است که لازم است کارخانه های عظیمی ساخته شود که در آنها اتم های اورانیوم به معنای واقعی کلمه الک شوند و از بین آنها اتم های تنها یک نوع اورانیوم 235 انتخاب شود. بقیه اورانیوم را نمی توان در راکتورهای معمولی استفاده کرد. این سوال مطرح می شود: آیا این ایزوتوپ کمیاب اورانیوم برای مدت طولانی کافی خواهد بود یا بشریت دوباره با مشکل کمبود منابع انرژی مواجه خواهد شد؟

بیش از سی سال پیش، این مشکل برای کارکنان آزمایشگاه موسسه فیزیک و انرژی مطرح شد. تصمیم گرفته شد. رئیس آزمایشگاه، الکساندر ایلیچ لیپونسکی، طراحی یک راکتور سریع نوترونی را پیشنهاد کرد. اولین چنین نصبی در سال 1955 ساخته شد.

مزایای راکتورهای سریع نوترونی آشکار است. در آنها می توان از تمام ذخایر اورانیوم و توریم طبیعی برای تولید انرژی استفاده کرد و این ذخایر عظیم هستند؛ بیش از چهار میلیارد تن اورانیوم تنها در اقیانوس جهانی حل شده است.

اما تمام 400 نیروگاه هسته ای که در حال حاضر روی کره زمین کار می کنند نمی توانند تهدیدی حتی قابل مقایسه با تهدید 50 هزار کلاهک ایجاد کنند.

شکی نیست که انرژی هسته ای در تراز انرژی بشریت جایگاهی قوی داشته است. مطمئناً به توسعه خود ادامه خواهد داد، بدون اینکه انرژی بسیار مورد نیاز مردم را تامین کند. با این حال، اقدامات اضافی برای اطمینان از قابلیت اطمینان نیروگاه های هسته ای و عملکرد بدون مشکل آنها مورد نیاز است و دانشمندان و مهندسان قادر خواهند بود راه حل های لازم را بیابند.

نتیجه.
در طول عمر تمدن ما، منابع انرژی سنتی بارها با منابع جدید و پیشرفته‌تر جایگزین شده‌اند. و نه به این دلیل که منبع قدیمی تمام شده است. خورشید همیشه می درخشید و انسان را گرم می کرد: و با این حال یک روز مردم آتش را رام کردند و شروع به سوزاندن هیزم کردند. سپس چوب جای خود را به زغال سنگ داد. منابع چوب بی حد و حصر به نظر می رسید، اما موتورهای بخار به «خوراک» پرکالری بیشتری نیاز داشتند. اما این فقط یک مرحله بود. زغال سنگ به زودی رهبری خود را در بازار انرژی به دلیل نفت از دست می دهد. و در اینجا یک پیچ جدید وجود دارد: امروزه انواع اصلی سوخت همچنان نفت و گاز هستند. اما برای هر متر مکعب گاز یا تن نفت جدید، باید به سمت شمال یا شرق بروید و خود را عمیق‌تر در زمین دفن کنید. جای تعجب نیست که نفت و گاز هر سال بیشتر و بیشتر برای ما هزینه داشته باشد.

جایگزینی؟ ما به یک رهبر انرژی جدید نیاز داریم. آنها بدون شک منابع هسته ای خواهند بود. ذخایر اورانیوم، اگر مثلاً آنها را با ذخایر زغال سنگ مقایسه کنیم، چندان زیاد به نظر نمی رسد. اما در واحد وزن آن میلیون ها برابر بیشتر از زغال سنگ انرژی دارد.

انسان به دنبال انرژی مازاد، روز به روز عمیق‌تر در دنیای خودانگیخته پدیده‌های طبیعی فرو رفت و تا مدتی واقعاً به عواقب اعمال و اعمال خود فکر نکرد. اما زمانه تغییر کرده است. اکنون، در پایان قرن بیستم، مرحله جدید و مهمی در انرژی زمینی آغاز می شود. یک انرژی "لطیف" ظاهر شد. طوری ساخته شده که انسان شاخه ای را که روی آن نشسته خرد نکند. او از حفاظت از زیست کره در حال حاضر به شدت آسیب دیده مراقبت کرد.

نمونه بارز آن شروع سریع انرژی الکتروشیمیایی است که ظاهراً بعداً با انرژی خورشیدی تکمیل خواهد شد.

انرژی بسیار سریع انباشته می شود، جذب می شود و تمام آخرین ایده ها، اختراعات و دستاوردهای علمی را جذب می کند. این قابل درک است: انرژی به معنای واقعی کلمه با همه چیز مرتبط است و همه چیز به سمت انرژی کشیده می شود و به آن بستگی دارد.

بنابراین، شیمی انرژی، انرژی هیدروژن، نیروگاه های فضایی، انرژی مهر و موم شده در ضد ماده، کوارک ها، "سیاه چاله ها"، خلاء - اینها فقط درخشان ترین نقاط عطف، سکته مغزی، خطوط منفرد سناریویی هستند که در مقابل چشمان ما نوشته می شود و می توانند انرژی فردا نامیده شود.

داستان در مورد انرژی می تواند بی پایان باشد، با اشکال جایگزین بی شماری از استفاده از آن، به شرطی که ما باید روش های موثر و اقتصادی را برای این کار توسعه دهیم. نظر شما در مورد نیازهای انرژی، منابع انرژی، کیفیت و هزینه آن چندان مهم نیست. برای ما، ظاهرا. فقط باید با آنچه حکیم دانشمند که نامش ناشناخته مانده است موافق بود: "راه حل ساده ای وجود ندارد، فقط یک انتخاب معقول وجود دارد."

موسسه آموزشی شهرداری

روز علم منطقه

استفاده از منابع طبیعی. غیر سنتی قابل تجدید

منابع انرژی

اطلاعات و تحقیق انتزاعی

کار فیزیک

انجام:

دنیسووا ولادا روسلانوونا،

دانش آموز پایه نهم

سرپرست:

اورلووا النا الکساندرونا، معلم 1

واجد شرایط بودن

روستای Ploskoe

2011

معرفی………………………………………………………………………………

فصل من. منابع طبیعی ………………………………………………

1.1. مواد معدنی……………………………………………………………

1.2. استفاده از منابع طبیعی در روستای پلوسکویه

ناحیه پوچینکوفسکی……………………………………………………

فصل 2. منابع انرژی تجدیدپذیر غیر سنتی………

2.1. انرژی خورشید…………………………………………………………….

2.2. انرژی باد ………………………………………………………….

2.3. انرژی زمین گرمایی………………………………………………………………..

2.4. انرژی آبهای داخلی…………………………………………

2.5. انرژی اقیانوس جهانی……………………………………………….

2.6. انرژی زیست توده……………………………………………………….

روستای پلسکوئه، ناحیه پوچینکوفسکی………………………………

نتیجه …………………………………………………………………

فهرست ادبیات استفاده شده…………………………………..

معرفی

اکنون بیش از هر زمان دیگری این سوال مطرح شده است که آینده این سیاره از نظر انرژی چگونه خواهد بود. چه چیزی در انتظار بشریت است - گرسنگی انرژی یا فراوانی انرژی؟ در روزنامه ها و مجلات مختلف، مقالاتی در مورد بحران انرژی روز به روز بیشتر می شود.

اگر در پایان قرن گذشته انرژی، به طور کلی، نقش کمکی و ناچیز در تعادل جهانی ایفا می کرد، در حال حاضر در سال 1930 جهان حدود 300 میلیارد کیلووات ساعت برق تولید می کرد. پیش بینی کاملا واقع بینانه است که بر اساس آن در سال 2010 35 هزار میلیارد کیلووات ساعت تولید خواهد شد! اعداد غول پیکر، نرخ رشد بسیار زیاد! و هنوز هم انرژی کمی وجود خواهد داشت - نیاز به آن حتی سریعتر در حال رشد است.

برای استخراج سنگ معدن، ذوب فلز از آن، ساختن خانه، ساختن هر چیزی، باید انرژی مصرف کنید. اما نیازهای انسان مدام در حال افزایش است و تعداد افراد بیشتر و بیشتر می شود. پس چرا متوقف شود؟ دانشمندان و مخترعان مدت‌هاست که روش‌های متعددی برای تولید انرژی، در درجه اول انرژی الکتریکی، ایجاد کرده‌اند. پس بیایید نیروگاه های بیشتر و بیشتری بسازیم و به اندازه نیاز انرژی وجود خواهد داشت! این راه حل به ظاهر واضح برای یک مشکل پیچیده، مملو از دام های بسیاری است.قوانین اجتناب ناپذیر طبیعت بیان می کند که تنها از طریق تبدیل آن از اشکال دیگر می توان انرژی مناسب برای استفاده به دست آورد. .

ماشین های حرکت دائمی که ظاهراً انرژی تولید می کنند و آن را از جایی نمی گیرند، متأسفانه غیرممکن هستند. و ساختار اقتصاد انرژی جهان امروز به گونه ای توسعه یافته است که از هر پنج کیلووات تولید چهار کیلووات در اصل به همان روشی به دست می آید که انسان اولیه گرم می کرد، یعنی با سوزاندن سوخت یا استفاده از انرژی شیمیایی ذخیره شده در آن و تبدیل آن به الکتریکی در نیروگاه های حرارتی.

درست است، روش های سوزاندن سوخت بسیار پیچیده تر و پیشرفته تر شده اند.افزایش تقاضا برای حفاظت از محیط زیست نیازمند رویکرد جدیدی است انرژی.

متأسفانه ذخایر نفت، گاز و زغال سنگ به هیچ وجه بی پایان نیستند. میلیون‌ها سال طول کشید تا طبیعت این ذخایر را ایجاد کند؛ آنها صدها مورد استفاده خواهند شد.امروزه جهان به طور جدی شروع به فکر کردن در مورد چگونگی جلوگیری از غارت غارتگرانه ثروت های زمینی کرده است. . از این گذشته، تنها در این شرایط می توان ذخایر سوخت را برای قرن ها دوام آورد. آن وقت چه اتفاقی خواهد افتاد و دیر یا زود که میادین نفت و گاز تمام می شود، این اتفاق می افتد؟ احتمالکاهش سریع ذخایر جهانی سوخت و همچنین وخامت اوضاع زیست محیطی در جهان (پالایش نفت و حوادث بسیار مکرر در حین حمل و نقل آن تهدیدی واقعی برای محیط زیست است) ما را مجبور کرده است که به انواع دیگری از سوخت فکر کنیم که می تواند جایگزین نفت و گاز

امروزه بیشتر و بیشتر مهندسان علمی در جهان به دنبال منابع جدید و غیر متعارفی هستند که بتوانند حداقل بخشی از بار تامین انرژی بشریت را بر عهده بگیرند. منابع انرژی تجدیدپذیر غیر سنتی شامل انرژی خورشیدی، باد، زمین گرمایی، زیست توده و انرژی اقیانوسی است.

ارتباط این مشکل مشخص شدهدف از مطالعه : نقش منابع انرژی تجدیدپذیر غیر سنتی و تأثیر آنها بر استفاده اقتصادی از منابع طبیعی در منطقه ما را در نظر بگیرید. .

وظایف:

1. مطالعه مطالب در مورد نقش منابع انرژی تجدید پذیر غیر سنتی.

2. تحقیق در مورد استفاده از منابع طبیعی محل.

3. انجام برخی از محاسبات استفاده مؤثر از منابع انرژی تجدیدپذیر غیر سنتی.

4. تجزیه و تحلیل اطلاعات دریافت شده و نتیجه گیری در مورد نقش منابع انرژی تجدیدپذیر غیر متعارف و تأثیر آنها بر استفاده اقتصادی از منابع طبیعی در منطقه ما.

روش های پژوهش: مطالعه منابع ادبی و سایر منابع اطلاعاتی، انجام محاسبات، تجزیه و تحلیل اطلاعات و نتایج.

فصل من . منابع طبیعی

منابع طبیعی (منابع طبیعی)، اجزای طبیعت که در سطح معینی از توسعه نیروهای مولد مورد استفاده قرار می گیرند یا می توانند به عنوان ابزار تولید و کالاهای مصرفی مورد استفاده قرار گیرند. استفاده از منابع طبیعی به طور مداوم در حال گسترش و تغییر اولویت ها است. انواع اصلی منابع طبیعی را می توان طبقه بندی کرد: بر اساس پیدایش آنها - منابع معدنی، منابع بیولوژیکی (گیاه و جانوران)، زمین، آب و هوا، منابع آبی. با روش استفاده - در تولید مواد (در صنعت، کشاورزی و سایر بخش ها)، در حوزه غیر تولیدی؛ از طریق پایان پذیری - پایان پذیر، از جمله تجدید پذیر (بیولوژیکی، زمین، آب و غیره) و غیر قابل تجدید (معدنی)، عملاً پایان ناپذیر (انرژی خورشیدی، گرمای درون زمینی، انرژی آب جاری).حجم عظیمی از منابع طبیعی دخیل در فعالیت های انسان مدرن، مشکلات استفاده و حفاظت منطقی از آنها را تشدید کرده و ماهیت جهانی پیدا کرده است. .

1.1. مواد معدنی

مواد معدنی تشکیلات معدنی پوسته زمین هستند که ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی آنها به آنها اجازه می دهد تا به طور موثر در زمینه تولید مواد مورد استفاده قرار گیرند. آنها به جامد (زغال سنگ، سنگ معدن)، مایع (نفت، آب معدنی)، گاز (گازهای قابل اشتعال طبیعی و بی اثر) تقسیم می شوند.

خاک زیرین کشور ما سرشار از مواد معدنی مختلف است. انباشت مواد معدنی نهشته ها و در نواحی وسیع پراکنش حوضه ها را تشکیل می دهد.

مواد معدنی را می توان به طور موثر در مزرعه استفاده کرد.

نام گذاری مواد معدنی در شکل 1 نشان داده شده است.

برنج. 1. منابع معدنی و تعیین آنها

بیایید نقشه‌های منابع معدنی سال‌های مختلف را با هم مقایسه کنیم (شکل 2 و 3 را ببینید).

برنج. 2. نقشه منابع معدنی 1364

برنج. 3. نقشه منابع معدنی 2008

از داده های نقشه مشخص است که، برای مثال، تولید زغال سنگ از سال 1985 تا 2008. کاهش یافته توسط131 میلیون تن .

برنج. 4. جغرافیای صنعت زغال سنگ روسیه (اعداد نشان دهنده میلیون تن است)

تولید نفت، گاز، انواع سنگ معدن، طلا و سایر مواد معدنی نیز کاهش یافت.

1.2. استفاده از منابع طبیعی در روستای پلوسکویه ناحیه پوچینکوفسکی

روستای پلوسکویه در ناحیه پوچینکوفسکی 1221 نفر جمعیت دارد.

برنج. 5. شکل ظاهری روستای پلوسکویه

جمعیت در خانه های شخصی، آپارتمان های راحت، کلبه ها و خانه های غیر مبله زندگی می کنند. در این روستا یک مدرسه دو طبقه برای 320 نفر، یک مهدکودک دو طبقه برای 120 کودک، یک مدرسه موسیقی، یک مرکز اجتماعی برای 300 نفر، یک فروشگاه زنجیره ای، یک دفتر APZhS (اتحادیه دامداری کشاورزی و صنعتی) وجود دارد. ، یک دفتر مسکن و خدمات عمومی (مسکن و خدمات عمومی)، حمام، اداره پست، شعبه Sberbank، اداره روستایی، FAP (ایستگاه پزشکی و زایمان)، اتاق دیگ بخار و سایر موسسات.

سه خانه پنج طبقه، دو خانه سه طبقه، بیست و یک خانه دو طبقه و چهار کلبه ساخته شد.

زغال سنگ. چوب

از سال 1358 گاز طبیعی در روستا نصب شده است. خانه های خصوصی و آپارتمان های فقیرانه با چوب و بریکت گرم می شوند.

شکل 6. موسسه آموزشی شهرداری

مدرسه راهنمایی دیوینسکایا

شکل 7. خانه فرهنگ در روستای پلوسکویه

شکل 8. زمین های بازی مهد کودک روستای پلوسکویه

آپارتمان های راحت، کلبه ها، مدارس، مهدکودک ها و سایر موسسات با گاز طبیعی گرم می شوند.

در روستا هر دو هفته یک بار حمام عمومی گرم می شود که برای گرمایش از گازوئیل (سوخت گازوئیل) استفاده می شود.

گرمایش اجاق گاز (چوب، بریکت، زغال سنگ) توسط ساکنان خانه های قدیمی، بخش خصوصی و صاحبان حمام های خود استفاده می شود.

طبق استانداردها، برای هر خانواده با گرمایش اجاق گاز، مصرف چوب 8 متر است 3 یا 5 تن.

در روستا 14 خانوار در خانه های شخصی زندگی می کنند که مصرف چوب آنها 112 متر است 3 یا 70 تن.

29 خانواده در خانه های قدیمی و ضعیف زندگی می کنند. مصرف چوب 232 متر است 3 یا 145 تن کل چوب مصرفی است344 متر 3 یا 215 تن . علاوه بر چوب برای گرمایش، از زغال سنگ یا بریکت استفاده می شود. مصرف بریکت یا زغال سنگ در فصل گرمایش 3 تن است.

کل مصرف زغال سنگ یا بریکت در سال می باشد129 تنیا 129000 کیلوگرم

برنج. 9. ساختمان ها (خانه های بخش خصوصی)

21 حمام خصوصی در این روستا وجود دارد. برای گرم کردن حمام ها عمدتاً از چوب آسپن و توس استفاده می شود. به طور متوسط 5 متر برای فصل گرما مورد نیاز است 3 هیزم بنابراین، در طول دوره گرمایش می سوزد105 متر 3 چوب

برنج. 10. ساختمانهای انفرادی (حمام)

فرآورده های نفتی

روستای پلوسکویه دارای 471 خانوار است. هر سومین خانواده در روستا ماشین مخصوص به خود را دارند (شکل 11). سوخت تمامی خودروها بنزین و گازوئیل است. تعداد کل خودروهای شخصی 164 دستگاه است که هر خودرو به طور متوسط سالانه 20000 کیلومتر را طی می کند. مصرف سوخت برای هر 100 کیلومتر 10 لیتر است. سپس در یک سال خرج می شود328000 لیتر گازوئیل. با هزینه متوسط 20 روبل در هر لیتر در سال، معلوم می شود6560000 روبل .

شکل 11. وسايل نقليه

در روستا یک کارگاه وجود دارد (شکل 12.)، که در آن انواع تجهیزات وجود دارد: ماشین، تراکتور، کمباین. در زمستان، مصرف سوخت توسط وسایل نقلیه حداقل است. بیشترین مصرف سوخت در تابستان و در زمان برداشت انجام می شود. در طول سال 18 تن گازوئیل (سوخت گازوئیل) و 6 تن بنزین مصرف می شود یا18000 کیلوگرم گازوئیل (سوخت گازوئیل) و 6000 کیلوگرم گازوئیل .

شکل 12. کارگاه های آموزشی

در روستای ما حمامی برای استفاده همه مردم ساخته شد. این حمام می تواند حدود 30 نفر را در خود جای دهد. حمام دارای سونا، استخر و اتاق استراحت است. دو بار در ماه سونا را گرم کنید. مصرف سوخت دیزل در هر توقف حمام 200 لیتر است. برای یک ماه حجم سوخت دیزل 400 لیتر بود، برای یک سال4800 لیتر . هزینه کل هزینه ها96000 روبل با نرخ 20 روبل در لیتر.

شکل 13. روستای بانیا پلوسکویه

گاز

آپارتمان های راحت با گاز طبیعی گرم می شوند. یک دیگ بخار جداگانه برای گرمایش سه ساختمان پنج طبقه (180 آپارتمان)، یک مدرسه و یک مهدکودک ساخته شد. در طول فصل گرما از اکتبر تا آوریل، حجم گاز است590000 متر 3 ، هزینه 1،475،000 روبل .

دیگ های گاز در کلبه ها، خانه های دو و سه طبقه نصب می شوند. میانگین مصرف گاز 400 متر است 3 در هر خانواده کل مصرف است593600 متر 3 .

کل مصرف گاز بود1,183,600 متر 3 .

شکل 14. دیگ بخار

برق

خط انتقال برق ما (خط برق) از شهر دسنوگورسک سرچشمه می گیرد. با میانگین مصرف ماهانه 150 کیلووات برق، 471 خانوار سالانه 847 هزار و 800 کیلووات برق مصرف می کنند. یک مدرسه 24000 کیلووات برق در سال به مبلغ 107520 روبل مصرف می کند، یک مهدکودک 23990 کیلووات برق به مقدار 107475.2 روبل با در نظر گرفتن هزینه 4.48 روبل در هر 1 کیلو وات مصرف می کند.

مقدار کل انرژی مصرف شده895790 کیلو وات .

شکل 15. خط قدرت

بدین ترتیب با توجه به استفاده از منابع طبیعی در روستای پلوسکویه و

بر اساس نمودارهای 1 و 2 می توان نتایج زیر را نتیجه گرفت:

نمودار 1. مصرف منابع طبیعی در روستای پلوسکویه

نمودار 2. مصرف منابع طبیعی در روستای پلوسکویه

منابع طبیعی ثروت ماست. هنگام استفاده از آنها باید به یاد داشته باشیم که عرضه آنها بی پایان نیست. نمودار 1 و 2 نشان می دهد که جمعیت روستای Ploskoe به طور موثر از تنوع همه منابع طبیعی استفاده می کند، میزان استفاده کم نیست. با سوزاندن آنها انرژی (انرژی زیادی) دریافت می کنیم و در نتیجه محیط را آلوده می کنیم. نیازهای جمعیت هر سال در حال افزایش است. لازم است زمین خود را از استفاده غارتگرانه منابع طبیعی محافظت کنیم و به سمت منابع انرژی سازگار با محیط زیست حرکت کنیم.

فصل II . منابع انرژی تجدیدپذیر غیر سنتی

2.1. انرژی خورشید

اخیراً علاقه به مشکل استفاده از انرژی خورشیدی به شدت افزایش یافته است و اگرچه این منبع یک منبع تجدیدپذیر نیز می باشد، اما توجهی که در سراسر جهان به آن می شود ما را مجبور می کند تا امکانات آن را جداگانه بررسی کنیم. پتانسیل انرژی مبتنی بر استفاده از تابش مستقیم خورشید بسیار زیاد است. توجه داشته باشید که تنها استفاده از 0.0125 درصد از این مقدار انرژی خورشیدی می تواند تمام نیازهای انرژی امروز جهان را تامین کند و استفاده از 0.5 درصد می تواند نیازهای آینده را به طور کامل پوشش دهد. . متأسفانه، بعید است که این منابع بالقوه عظیم هرگز در مقیاس بزرگ محقق شوند. یکی از جدی ترین موانع بر سر راه اجرای چنین اجرائی، شدت کم تابش خورشیدی است.

حتی در بهترین شرایط جوی (عرض های جغرافیایی جنوبی، آسمان صاف)، چگالی شار تابش خورشیدی بیش از 250 وات بر متر نیست. 2 ,

شکل 17. بنابراین، برای اینکه کلکتورهای تابش خورشیدی بتوانند انرژی لازم برای رفع تمام نیازهای بشر در سال را "جمع آوری" کنند، باید در منطقه ای به وسعت 130000 کیلومتر قرار گیرند. 2 !

برنج. 16. میانگین چگالی شار انرژی خورشیدی سالانه (اعداد بالای فلش ها، W/m 2 ) و سطح زمین (اعداد در قاب، 10 3 کیلومتر 2 ) ، که شار انرژی خورشیدی سالانه در عرض های جغرافیایی مختلف برای یک جو تمیز بر روی آن می افتد

نیاز به استفاده از کلکتورهای با اندازه بزرگ نیز مستلزم هزینه های قابل توجه مواد است. ساده ترین جمع کننده تابش خورشیدی یک ورق فلزی سیاه شده (معمولاً آلومینیومی) است که در داخل آن لوله هایی وجود دارد که مایعی در آن در گردش است. با گرم شدن توسط انرژی خورشیدی جذب شده توسط کلکتور، مایع برای استفاده مستقیم عرضه می شود. بر اساس محاسبات، تولید کلکتورهای تشعشع خورشیدی با مساحت 1 کیلومتر 2 ، تقریباً به 10 نیاز دارد 4 تن آلومینیوم ذخایر اثبات شده جهانی این فلز امروز 1.17 10 برآورد شده است 9 تن

2.2. انرژی باد

انرژی توده های هوا در حال حرکت بسیار زیاد است. ذخایر انرژی باد بیش از صد برابر بیشتر از ذخایر انرژی آبی تمام رودخانه های روی کره زمین است. بادها به طور مداوم و در همه جای زمین می وزند - از نسیم ملایمی که خنکی خوشایند را در گرمای تابستان به ارمغان می آورد تا طوفان های قدرتمندی که باعث خسارت و ویرانی غیرقابل محاسبه می شوند. اقیانوس هوایی که در ته آن زندگی می کنیم همیشه ناآرام است. بادهایی که در پهنه های وسیع کشورمان می وزد به راحتی می تواند تمام نیازهای برق آن را برآورده کند!

یکی از معایب قابل توجه انرژی باد، تغییرپذیری آن در طول زمان است، اما می توان آن را با محل قرارگیری توربین های بادی جبران کرد. اگر در شرایط استقلال کامل، چندین ده توربین بادی بزرگ با هم ترکیب شوند، میانگین توان آنها ثابت خواهد بود. اگر منابع انرژی دیگری در دسترس باشد، یک ژنراتور بادی می تواند مکمل باشد

موجود و در نهایت انرژی مکانیکی را می توان مستقیماً از یک توربین بادی به دست آورد.

2.3. انرژی زمین گرمایی

مردم از مدت ها قبل در مورد تظاهرات خود به خودی انرژی غول پیکر پنهان شده در اعماق کره زمین می دانستند. قدرت فوران حتی یک آتشفشان نسبتا کوچک بسیار زیاد است؛ این قدرت چندین برابر قدرت بزرگترین نیروگاه های تولید شده توسط انسان است. درست است، نیازی به صحبت در مورد استفاده مستقیم از انرژی فوران های آتشفشانی نیست - مردم هنوز توانایی مهار این عنصر سرکش را ندارند، و خوشبختانه، این فوران ها رویدادهای بسیار نادری هستند. اما اینها مظاهر انرژی پنهان در روده های زمین هستند، زمانی که تنها بخش کوچکی از این انرژی پایان ناپذیر از طریق دریچه های تنفس آتش آتشفشان ها آزاد می شود.

2.4. انرژی آب داخلی

ذخایر عظیم انرژی در آب های جاری، هم در اقیانوس جهانی و هم در آب های داخلی پنهان شده است. اول از همه، مردم یاد گرفتند که از انرژی رودخانه ها استفاده کنند. اما زمانی که عصر طلایی برق فرا رسید، چرخ آب احیا شد، البته در ظاهری متفاوت - به شکل یک توربین آبی. ژنراتورهای الکتریکی که انرژی تولید می‌کنند باید بچرخند، و آب می‌توانست این کار را کاملاً با موفقیت انجام دهد، به‌ویژه که قبلاً قرن‌ها تجربه داشت. مزایای نیروگاه های برق آبی آشکار است - منبع انرژی که به طور مداوم توسط خود طبیعت تجدید می شود، سهولت بهره برداری و عدم آلودگی محیط زیست.

2.5. انرژی اقیانوس جهانی

ذخایر عظیم انرژی در اقیانوس جهانی پنهان شده است. بنابراین، انرژی حرارتی (داخلی) مربوط به گرم شدن بیش از حد آب‌های سطحی اقیانوس در مقایسه با آب‌های پایین، مثلاً 20 درجه، ارزشی برابر با 10 دارد. 26 J. انرژی جنبشی جریان های اقیانوسی در حد 10 تخمین زده می شود 18 جی. با این حال، تا کنون مردم قادر به استفاده از بخش‌های کوچکی از این انرژی بوده‌اند، و حتی در آن زمان به قیمت سرمایه‌گذاری‌های کلان و به آرامی پرداخت می‌شوند، بنابراین چنین انرژی تا کنون امیدبخش به نظر می‌رسید. با این حال، کاهش بسیار سریع ذخایر سوخت فسیلی (عمدتا نفت و گاز) وجود دارد که استفاده از آن با آلودگی زیست محیطی قابل توجهی (از جمله "آلودگی" حرارتی و افزایش سطح دی اکسید کربن اتمسفر که آب و هوا را تهدید می کند همراه است. پیامدها)، محدودیت شدید ذخایر اورانیوم (که استفاده از انرژی از آن زباله های رادیواکتیو خطرناک نیز تولید می کند) و عدم قطعیت زمان و پیامدهای زیست محیطی استفاده صنعتی از انرژی گرما هسته ای دانشمندان و مهندسان را وادار می کند تا توجه فزاینده ای به جستجو برای فرصت‌هایی برای استفاده مقرون‌به‌صرفه از منابع انرژی گسترده و بی‌ضرر و نه تنها تغییر سطح آب در رودخانه‌ها، بلکه گرما، باد و انرژی خورشیدی در اقیانوس جهانی. عموم مردم و بسیاری از کارشناسان هنوز نمی دانند که کار اکتشاف برای استخراج انرژی از دریاها و اقیانوس ها در سال های اخیر در تعدادی از کشورها مقیاس بسیار زیادی پیدا کرده است و چشم انداز آنها روز به روز امیدوارکننده تر می شود.

اقیانوس شامل چندین نوع انرژی مختلف است: انرژی جزر و مد، جریان های اقیانوسی، انرژی حرارتی و غیره.

2.6. انرژی زیست توده

علاوه بر جلبک های ذکر شده، زیست توده می تواند شامل مواد زائد حیوانات اهلی نیز باشد. بنابراین، در 16 ژانویه 1998، روزنامه سنت پترزبورگ ودوموستی مقاله ای تحت عنوان "برق ... از فضولات مرغ" منتشر کرد که در آن اظهار داشت که یکی از شرکت های تابعه شرکت بین المللی کشتی سازی نروژی Kvaerner، واقع در شهر فنلاند تامپره، به دنبال حمایت اتحادیه اروپا برای ساخت نیروگاهی در نورث همپتون بریتانیا که بر روی فضولات مرغ کار می کند. این پروژه بخشی از برنامه اتحادیه اروپا Thermie است که توسعه منابع انرژی جدید و غیر سنتی و روش های صرفه جویی در منابع انرژی را فراهم می کند. کمیسیون اتحادیه اروپا 140 میلیون ECU را به 134 پروژه در 13 ژانویه توزیع کرد.

نیروگاه طراحی شده توسط شرکت فنلاندی سالانه 120 هزار تن کود مرغی را در کوره ها می سوزاند و 75 میلیون کیلووات ساعت انرژی تولید می کند.

فصل 3. استفاده از منابع انرژی غیر سنتی در

روستای پلوسکو، ناحیه پوچینکوفسکی

منابع طبیعی بی پایان نیستند. امروزه بیشتر و بیشتر مهندسان علمی در جهان به دنبال منابع جدید و غیر متعارفی هستند که بتوانند حداقل بخشی از بار تامین انرژی بشریت را بر عهده بگیرند. منابع انرژی تجدیدپذیر غیر سنتی شامل انرژی خورشیدی، باد، زمین گرمایی، زیست توده و انرژی اقیانوسی است.

نقشه (نگاه کنید به شکل 17) مناطقی از کشور را نشان می دهد که در آن تولید انرژی "دوستانه با محیط زیست" امیدوار کننده ترین است.

برنج. 17. مناطق تولید امیدوار کننده

"انرژی سبز

در بین منابع انرژی غیر سنتی، انرژی خورشیدی در روستای ما بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

در ارتفاع دو متری، ظروف فلزی با حجم 200-300 لیتر نصب شده است که آب آن در هوای آفتابی تا 40-45 درجه سانتیگراد گرم می شود. چنین تاسیساتی به عنوان دوش استفاده می شود، آنها در نزدیکی حمام ها و خانه های شخصی نصب می شوند. (شکل 18 و شکل 19 را ببینید).

برنج. 18. نصب دوش شکل. 19. نصب دوش

(نمای بیرونی) (نمای داخل)

برنج. 20. قرائت دماسنج (راست) و دماسنج (چپ)

در همان ظروف، روستاییان آب باغ های خود را برای آبیاری محصولات باغی گرم می کنند و در نتیجه رشد، نمو و بلوغ آنها را بهبود می بخشند (شکل 21 را ببینید).

برنج. 21. ظرف برای آبیاری گیاهان در باغ

در 10 کیلومتری روستای پلوسکویه دریاچه ای زیبا وجود دارد که به شما این امکان را می دهد که نه تنها زیبایی آن را تحسین کنید، بلکه از قدرت انرژی آب که از ارتفاع پنج متری سقوط می کند و به پایین می افتد، شگفت زده شوید. بنابراین دریاچه سرریز نمی شود و از کناره های خود سرریز نمی شود.

یک سد بر روی دریاچه نصب شده است - یک ساختار هیدرولیکی شبیه به یک سد خاکی که برای محافظت از زمین های پست از سیل طراحی شده است.

سالانه حدود 63 میلیون تن آب از ارتفاع پنج متری سد به پایین سرازیر می شود. انرژی این آب در بهار، تابستان و پاییز مطمئنا برای تامین برق خانه های ساخته شده در ساحل دریاچه کافی است.

برنج. 22. دریاچه دیوینسکویه

انجام محاسبات:

با دانستن مساحت پایه دال های سد و ضخامت لایه آب ریزش می توان حجم آب ریزش را که برابر با 3 متر است محاسبه کرد. 3 . با استفاده از داده های جدولی در مورد چگالی مایعات، می توانید جرم آب در حال سقوط را محاسبه کنید که برابر با 3 تن در هر ثانیه است.

از 365 روز، 245 روز آب به طور مداوم حرکت می کند، به جز 3 ماه: دسامبر، ژانویه و فوریه. 245 روز 21168000 ثانیه است.

با توجه به موارد فوق، مشخص می شود که سالانه 63 میلیون تن آب به «آب خالی» سرازیر می شود که هیچ سودی برای ساکنان منطقه ندارد.

نتیجه

در طول عمر تمدن ما، منابع انرژی سنتی بارها با منابع جدید و پیشرفته‌تر جایگزین شده‌اند. و نه به این دلیل که منبع قدیمی تمام شده است. خورشید همیشه می درخشید و انسان را گرم می کرد: و با این حال یک روز مردم آتش را رام کردند و شروع به سوزاندن هیزم کردند. سپس چوب جای خود را به زغال سنگ داد. منابع چوب بی حد و حصر به نظر می رسید، اما موتورهای بخار به «خوراک» پرکالری بیشتری نیاز داشتند. اما این فقط یک مرحله بود. زغال سنگ به زودی رهبری خود را در بازار انرژی به دلیل نفت از دست می دهد. و در اینجا یک پیچ جدید وجود دارد: این روزها، انواع اصلی سوخت همچنان نفت و گاز هستند. اما برای هر متر مکعب گاز یا تن نفت جدید، باید به سمت شمال یا شرق بروید و خود را عمیق‌تر در زمین دفن کنید. جای تعجب نیست که نفت و گاز هر سال بیشتر و بیشتر برای ما هزینه داشته باشد. جایگزینی؟ ما به یک رهبر انرژی جدید نیاز داریم.

آنها بدون شک منابع هسته ای خواهند بود. ذخایر اورانیوم، اگر مثلاً آنها را با ذخایر زغال سنگ مقایسه کنیم، چندان زیاد به نظر نمی رسد. اما در واحد وزن آن میلیون ها برابر بیشتر از زغال سنگ انرژی دارد. و نتیجه این است: هنگام تولید برق در یک نیروگاه هسته ای، اعتقاد بر این است که باید صد هزار برابر پول و نیروی کار کمتری نسبت به استخراج انرژی از زغال سنگ خرج کرد. و سوخت هسته ای جایگزین نفت و زغال سنگ می شود... همیشه اینگونه بوده است: منبع بعدی انرژی نیز قدرتمندتر بود. این، به اصطلاح، یک خط انرژی "مبارزانه" بود. انسان به دنبال انرژی مازاد، روز به روز عمیق‌تر در دنیای خودانگیخته پدیده‌های طبیعی فرو رفت و تا مدتی واقعاً به عواقب اعمال و اعمال خود فکر نکرد، اما زمانه تغییر کرده است. اکنون، در پایان قرن بیستم، مرحله جدید و مهمی در انرژی زمینی آغاز می شود. یک انرژی "لطیف" ظاهر شد. طوری ساخته شده که انسان شاخه ای را که روی آن نشسته خرد نکند. او از حفاظت از زیست کره در حال حاضر به شدت آسیب دیده مراقبت کرد.

بدون شک، در آینده، به موازات خط توسعه فشرده انرژی، خط گسترده نیز حقوق شهروندی گسترده ای را دریافت خواهد کرد: منابع انرژی پراکنده با قدرت نه چندان زیاد، اما با راندمان بالا، سازگار با محیط زیست و استفاده آسان. نمونه بارز آن شروع سریع انرژی الکتروشیمیایی است که ظاهراً بعداً با انرژی خورشیدی تکمیل خواهد شد. انرژی بسیار سریع انباشته می شود، جذب می شود و تمام آخرین ایده ها، اختراعات و دستاوردهای علمی را جذب می کند. این قابل درک است: انرژی به معنای واقعی کلمه به همه چیز متصل است و همه چیز به سمت انرژی کشیده می شود و به آن بستگی دارد.

بنابراین، شیمی انرژی، انرژی هیدروژن، نیروگاه های فضایی، انرژی مهر و موم شده در پاد ماده، کوارک ها، "سیاه چاله ها"، خلاء، اینها فقط درخشان ترین نقاط عطف، سکته مغزی، خطوط منفرد از سناریویی هستند که در مقابل چشمان ما نوشته می شوند و می توانند روز انرژی فردا نامیده شود. هزارتوهای انرژی گذرگاه های مرموز، مسیرهای باریک و پر پیچ و خم. پر از رمز و راز، موانع، بینش های غیرمنتظره، فریاد غم و شکست، فریاد شادی و پیروزی. مسیر انرژی بشریت خاردار، دشوار و غیر مستقیم است. اما ما معتقدیم که در راه عصر وفور انرژی هستیم و همه موانع، موانع و مشکلات برطرف خواهد شد. داستان در مورد انرژی می تواند بی پایان باشد، با اشکال جایگزین بی شماری از استفاده از آن، به شرطی که ما باید روش های موثر و اقتصادی را برای این کار توسعه دهیم. نظر شما در مورد نیازهای انرژی، منابع انرژی، کیفیت و هزینه آن چندان مهم نیست. ما ظاهراً فقط باید با آنچه حکیم دانشمند که نامش ناشناخته مانده است موافق باشیم: "راه حل های ساده ای وجود ندارد، فقط انتخاب های هوشمندانه است."

نتایج زیر را می توان گرفت:

1) منابع طبیعی دارایی ماست و باید در استفاده اقتصادی از آنها اهتمام داشته باشیم.

2) هنگام استفاده از منابع طبیعی موظف به نظارت بر آلودگی هوا و محیط زیست هستند.

3) لازم است انرژی را با دقت استفاده کنید، یاد بگیرید که انرژی را با تبدیل از اشکال دیگر بدست آورید.

طبیعت از انسان خواسته های سختگیرانه ای می کند. اعمال و اعمال انسان نباید بر زندگی سیاره ما تأثیر بگذارد. ما باید سرزمینمان را دوست داشته باشیم، از آن محافظت کنیم، نه اینکه یک روز زندگی کنیم، بلکه به فکر آینده سیاره خود باشیم. پس آینده ما در دستان ماست.

فهرست ادبیات استفاده شده

1. آگوستا گلدین. اقیانوس های انرژی - مطابق. از انگلیسی - م.:، 1983.

2. Vershinsky N.V. انرژی اقیانوس. - M.: Nauka، 1986.

3. Volodin V. P. Khazanovsky "انرژی، قرن بیست و یکم". - M.: Nauka، 1998.

4. Voronkov V.A. اکولوژی عمومی، اجتماعی، کاربردی: Proc. برای دانشگاه ها – م.: آگار: میعادگاه-ام، 1373.

5. Goldin A. "Oceans of Energy." - م.: دانش، 1989.

6. منابع انرژی. حقایق، مشکلات، راه حل ها. - M.: علم و فناوری،

1997.

7. Revelle P., Revelle Ch. زیستگاه ما: در 4 کتاب. - م.: میر،

1994.

8. انرژی دوستدار محیط زیست (برای کمک به سخنران) / Auth.-comp. A.A.

کیوموف. گورکی: شورای منطقه ای گورکی VOOP و مرکز محیطی جوانان منطقه ای "درونت"، 1990. 76 ص.

9. یوداسین ال.اس. "انرژی: مشکلات و امیدها." - م.: میر، 1370.

توضیح کوتاه

مقدمه……………………………………………………………………………………3
1. انواع انرژی……………………………………………………………………
1. انرژی خورشیدی………………………………………………………
2. انرژی باد……………………………………………………….
3. انرژی رودخانه ها…………………………………………………………………..6
4. انرژی زمین……………………………………………………..6
5. انرژی اقیانوس……………………………………………………………………………
6. انرژی هسته ای…………………………………………………………….14

نتیجه……………………………………………………………………..16

مراجع…………………………………………………….17

محتویات کار - 2 فایل

وات

انرژی اقیانوس های جهان

مشخص است که ذخایر انرژی در اقیانوس جهانی عظیم است. بنابراین، انرژی حرارتی (داخلی) مربوط به گرم شدن بیش از حد آب‌های سطحی اقیانوس در مقایسه با آب‌های پایین، مثلاً 20 درجه، مقداری برابر با 10^26 ژول دارد. انرژی جنبشی جریان‌های اقیانوسی برابر است با تخمین زده می شود که حدود 10 ^ 18 J. با این حال، تا کنون مردم قادر به استفاده از بخش های کوچکی از این انرژی بوده اند و حتی پس از آن به قیمت سرمایه گذاری های کلان و به آرامی پرداخت می شوند، به طوری که چنین انرژی تا کنون بی امید به نظر می رسید

مقدار زیادی نمک در اقیانوس حل شده است. آیا می توان از شوری به عنوان منبع انرژی استفاده کرد؟

بله، و این امکان پذیر است.

منابع انرژی تجدیدپذیر با فناوری های تولید و کاربردشان در جامعه جهانی به عنوان یک سوخت جایگزین در نتیجه آلودگی سوخت های فسیلی شناخته شده اند.

کلمه "تجدید پذیر" به این معنی است که آنها به منابعی که از نظر کمیت محدود هستند متکی نیستند، آنها به خورشید تقریباً پایان ناپذیر تکیه می کنند.

در همه موارد، انرژی بسیار زیاد است، اما در سراسر قلمرو توزیع می شود و ناپایدار است، بنابراین، اساسا، هزینه آن گران است.

متأسفانه، این امر باعث می‌شود که بیشتر منابع انرژی تجدیدپذیر برای پروژه‌های مقیاس بزرگ غیراقتصادی باشد، به استثنای نیروگاه آبی، جایی که طبیعت منابع انرژی تجدیدپذیر را متمرکز کرده است. نیروی آبی دارای ویژگی های جذاب و ارزشمند بسیاری است، اما قوانین فیزیک غیرقابل انکار هستند.

منابع تجدیدپذیر شامل

برق آبی

نیروی هیدروالکتریک (به اختصار HPP) یک منبع انرژی تجدیدپذیر قابل اعتماد و تثبیت شده است که اکثریت انرژی الکتریکی را در کشورهای کوهستانی مانند نروژ و سوئیس تامین می کند.

با این حال، در سراسر جهان محدودیتی برای تعداد کوه های مناسب وجود دارد و قادر به تامین بیش از سه درصد انرژی مورد نیاز جهان نیست.

برق تولید شده در نیروگاه های برق آبی باید در فواصل طولانی منتقل شود و خطوط برق باید تلفات کمی داشته باشند.

منابع انرژی تجدیدپذیر نسبتاً ایمن هستند و نرخ مرگ و میر آنها در حدود چهار تصادف در هر هزار مگاوات است. سدهای نگهدارنده آب باید قابل اعتماد بوده و در صورت تخریب خطرناک نباشند. با این حال، گاهی اوقات اتفاق می افتد، به خصوص با یک سد خاکی، که آب از طریق کانال های کوچک شروع به نشت می کند و به تدریج سد را ضعیف می کند تا زمانی که می شکند. سپس دیواره آب هر چیزی را که در مسیرش باشد با خود می برد. از سال 1969، بیش از هشت سد شکست خورده است که میانگین تلفات آن بیش از 200 نفر است. دریاچه های نزدیک سد، زیستگاه حیات وحش است و می تواند برای مردم محبوب باشد. با این حال، در زمان خشکسالی، سطح آب کاهش می یابد و رگه های زشتی از گل ایجاد می کند. علاوه بر این، این دریاچه ها می توانند دره های دیدنی با روستاها و زمین های کشاورزی ارزشمند را از بین ببرند.

باد

از دیگر منابع انرژی تجدیدپذیر، باد امیدوارکننده ترین است. آسیاب‌های بادی از زمان‌های قدیم مورد استفاده قرار می‌گرفتند و مولدهای بادی در حال حاضر یکی از منظره‌های رایج در مناطق روستایی هستند. آنها چندین معایب دارند، با این حال، اصلی ترین آنها این است که باد ثابت نیست و توان خروجی نوسان دارد. هنگامی که وزش باد وجود دارد، نوسانات افزایش می یابد زیرا توان خروجی متناسب با مکعب سرعت باد است. این بدان معنی است که انرژی فقط در محدوده محدودی از سرعت باد در دسترس است، زمانی که سرعت کم است انرژی بسیار کمی تولید می شود. در آن زمان، اگر طوفان وجود داشته باشد، از حد ایمنی فراتر رفته و باید از آسیب های فاجعه بار جلوگیری شود.

منابع عمومی بادی عموماً تمام نیازهای انرژی ما را برآورده نمی کنند و به دلیل هزینه بالا (دو یا سه برابر گرانتر از نیروی زغال سنگ)، غیرقابل اطمینان بودن و مقدار زیاد زمین مورد نیاز، همیشه نمی توانند محقق شوند. با این حال، اگر هزینه ها به طور قابل توجهی کاهش یابد، می تواند کمک مفیدی باشد.

انرژی باد با پنج تصادف در هر هزار مگاوات به طرز شگفت آوری خطرناک است. این به دلیل تعداد زیاد توربین هاست که به ناچار خطرناک هستند. علاوه بر این، در حین ساخت و ساز و نگهداری خطراتی نیز وجود دارد.

اثرات زیست محیطی توربین های بادی به طور فزاینده ای شناخته شده است. آنها باید در موقعیت های باز ساخته شوند که بتوان آنها را برای چندین کیلومتر در اطراف دید. آنها صدای وزوز مداومی را منتشر می کنند که برای افرادی که در نزدیکی زندگی می کنند غیرقابل تحمل است. اغلب افرادی که برای آرامش خاطر کوچ کرده اند، مجبور می شوند مکانی را ترک کنند که نیروگاه های بادی دارد. مزارع بادی را می توان در امتداد ساحل احداث کرد، اما این هزینه را افزایش می دهد و می تواند خطری برای کشتیرانی ایجاد کند.

علی‌رغم تلاش‌های فشرده در طول سال‌ها، منابع انرژی تجدیدپذیر به شکل باد هنوز بی‌سود هستند و در بیشتر موارد متکی به یارانه‌های عظیم دولتی هستند. تحقیقات برای غلبه بر این مشکلات ادامه دارد، اما هنوز عاقلانه نیست که توربین های بادی را در مقیاس بزرگ مستقر کنیم.

در برابر انرژی باد، گاهی اوقات استدلال می شود که تیغه ها تعداد زیادی پرنده را می کشند که در ایالات متحده حدود 70000 پرنده در سال تخمین زده می شود. این رقم مربوط به تعداد پرندگان کشته شده در بزرگراه ها توسط ماشین ها است.

جزر و مد

برخی مصب رودخانه ها به گونه ای شکل گرفته اند که در معرض جزر و مد قرار دارند. هنگامی که جزر و مد زیاد است، آب دریا به فاصله معینی از دریا جریان می یابد. در هنگام جزر، آب دوباره به دریا باز می گردد. این جریان آب می تواند توربین ها را بچرخاند و برق تولید کند. چنین دستگاهی سال هاست که در خور لا رنس در فرانسه کار می کند و 65 مگاوات تولید می کند. این یک منبع قابل اعتماد است، اگرچه دوره های اوج بسته به ماه و خورشید متفاوت است، بنابراین برق همیشه در صورت نیاز در دسترس نیست.

هزینه تولید تقریباً دو برابر یک نیروگاه معمولی است. این عملا امکان پذیر است، اما به سختی برای آینده جذاب است.

موج

منابع تجدیدپذیر مانند استفاده از امواج بسیار بزرگ هستند، اما تمرکز آنها دشوار است. چندین دستگاه برای این کار ساخته شده است، اما نتیجه مقرون به صرفه نیست.

یکی از این دستگاه ها که بیش از میلیون ها دلار در بریتانیا هزینه دارد، دارای قدرت 75 کیلو وات است که تنها برای 25 بخاری برقی داخلی کافی است.

خطر این است که امواج عظیمی می توانند در رحمت طوفان ظاهر شوند که می توانند تجهیزات را در عرض چند دقیقه نابود کنند.

خورشیدی

خورشید به طور متوسط حدود 200 وات در هر متر مربع انرژی به زمین ساطع می کند، بنابراین یک منبع تجدید پذیر است که ما به نسبت مساحت دریافت می کنیم. تخمین زده می شود که تامین انرژی مورد نیاز چهار خانه به کلکتوری به اندازه یک تلسکوپ رادیویی بزرگ نیاز دارد. از نور خورشید می توان به طور مستقیم برای گرم کردن آب در حال گردش در لوله های روی سقف استفاده کرد. این فرآیند از نظر اقتصادی منطقی است و به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال، زمانی که خورشید نمی تابد، باید یک منبع سوخت اضافی وجود داشته باشد. می توانید پرتوهای خورشید را روی دیگ صدها آینه متمرکز کنید. از تولید بخار می توان برای به حرکت درآوردن توربین های کوچک برای تولید برق استفاده کرد. عیب این است که آینه ها باید به طور مداوم توسط سروومکانیسم های گران قیمت بچرخند تا پرتوهای خورشید روی دیگ متمرکز شوند. بنابراین کل این فرآیند بی سود است.

همچنین می توان با استفاده از سلول های فتوولتائیک برق تولید کرد. تولید برق با ولتاژ مورد نیاز بسیار گران است. این برای تولید در مقیاس بزرگ مقرون به صرفه نیست، اما برای تولید برق در کاربردهایی که سایر منابع ممکن یا عملی نیستند، مانند ماهواره ها یا چراغ های راهنمایی در مناطق دوردست، بسیار مفید است.

بنابراین منابع تجدیدپذیر به شکل پرتوهای خورشیدی کاربردهای کوچکی دارند که بدون شک برای کاهش هزینه سلول های فتوولتائیک توسعه خواهند یافت. هنوز یک منبع انرژی تجدیدپذیر اقتصادی عملی برای نیازهای اساسی نیست.

در بعضی جاها آب گرم از زمین خارج می شود. می توان از آن به عنوان یک منبع تجدید پذیر استفاده کرد، اما در مقیاس کوچک در مکان های بسیار کمی. در جاهای دیگر، می توانید دو چاه مجاور حفر کنید و سپس آب را در جایی که داغ است پمپ کنید و آن را از لوله دیگری استخراج کنید. پس از عبور از میان سنگ ها، آب گرم می شود و این منبع انرژی تجدید پذیر است. با این حال، اگر گرما نزدیک باشد و به سرعت در بالا استفاده شود، تنها در این صورت است که سودی وجود دارد.

آزمایشات نشان می دهد که این فرآیند کاملاً بی سود است.

هزینه تولید انرژی

در جامعه ما قیمت منابع و هزینه های تولید بسیار مهم است. حتی یک تفاوت کوچک در قیمت برای برتری یک منبع تجدیدپذیر بر دیگری کافی است. در مورد منابع انرژی تجدیدپذیر، وضعیت پیچیده تر است زیرا انتخاب بستگی به سنجش مزایا و معایب هر منبع دارد. این دشوار است زیرا آنها اغلب غیرقابل قیاس هستند: برای مثال، ما چقدر حاضریم برای افزایش ایمنی یا کاهش اثرات زیست محیطی بپردازیم؟ در نهایت، برآورد هزینه اختلالات زیست محیطی، به عنوان مثال، به دلیل گرم شدن کره زمین و تغییرات آب و هوایی غیرممکن است. این هزینه می تواند از همه بیشتر باشد.

گاهی گفته می‌شود که تحقیقات منابع موجود را بهبود می‌بخشد و در نتیجه کاستی‌های فعلی را برطرف می‌کند. به عنوان یک قاعده، این درست است.

اما در برخی موارد، این عیب نتیجه قوانین فیزیک است و هرگز نمی توان بر آن غلبه کرد. یک مثال ماهیت نوسانی انرژی باد است. به سادگی نمی توان باد را همیشه ثابت نگه داشت.

در سرتاسر جهان نیاز به مواد خام تجدیدپذیر آنقدر ضروری است که استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر طبیعی موجود و چشم انداز توسعه آنها اهمیت دارد. البته ادامه تحقیق در مورد منابع جدید ضروری است، اما نمی توان منتظر ماند. سال‌هاست که میلیون‌ها نفر از کمبود منابع انرژی رنج می‌برند.

تحقیقات نشان می دهد که تمام منابع تجدیدپذیر و غیر قابل تجدید دارای اشکالات جدی هستند: نفت و گاز طبیعی به سرعت در حال اتمام هستند. در هر صورت، تمام سوخت های فسیلی زمین را آلوده می کنند، به ویژه زغال سنگ. انرژی آبی محدود است، نیروی باد و خورشید قابل اعتماد نیستند.

اگر این پایان داستان باشد، آینده تاریک خواهد بود. با این حال یکی دیگر وجود دارد

استفاده بهینه از انرژی

اگرچه جهان هنوز کمبود انرژی را تجربه نکرده است، مشکلات جدی در دو تا سه دهه آینده ممکن است مگر اینکه منابع انرژی جایگزین در دسترس قرار گیرند یا رشد مصرف انرژی مهار نشود. نیاز به استفاده منطقی تر از انرژی آشکار است. تعدادی پیشنهاد برای افزایش کارایی انباشت و حمل و نقل انرژی و همچنین استفاده کارآمدتر از آن در صنایع مختلف، حمل و نقل و زندگی روزمره وجود دارد.

ذخیره انرژی. بار نیروگاه ها در طول روز متفاوت است. تغییرات فصلی نیز وجود دارد. راندمان نیروگاه‌ها را می‌توان افزایش داد اگر در دوره‌های زمان‌بندی بار انرژی کم، توان اضافی صرف پمپاژ آب به یک مخزن بزرگ شود. سپس آب می تواند در دوره های اوج تقاضا آزاد شود و باعث می شود که کارخانه ذخیره سازی پمپ شده برق اضافی تولید کند.

یک کاربرد گسترده تر می تواند استفاده از قدرت حالت پایه یک نیروگاه برای پمپاژ هوای فشرده به داخل حفره های زیرزمینی باشد. توربین هایی که بر روی هوای فشرده کار می کنند، منابع انرژی اولیه را در دوره های افزایش بار ذخیره می کنند.

انتقال برق. تلفات انرژی زیاد با انتقال الکتریسیته مرتبط است. برای کاهش آنها، استفاده از خطوط انتقال و شبکه های توزیع با افزایش سطح ولتاژ در حال گسترش است. یک جهت جایگزین، خطوط برق ابررسانا است. مقاومت الکتریکی برخی از فلزات زمانی که تا دمای نزدیک به صفر مطلق سرد شوند به صفر می رسد. کابل های ابررسانا می توانند توانی تا 10000 مگاوات را انتقال دهند. مشخص شده است که برخی از مواد سرامیکی در دماهایی که خیلی پایین نیستند ابررسانا می شوند که با استفاده از فناوری تبرید معمولی قابل دستیابی است. این کشف شگفت انگیز می تواند منجر به نوآوری های مهمی نه تنها در زمینه انتقال نیرو، بلکه در زمینه های حمل و نقل زمینی، فناوری کامپیوتر و فناوری راکتورهای هسته ای شود.

هیدروژن به عنوان خنک کننده

هیدروژن توسط دانشمندان به عنوان سوخت آینده شناخته شده است. این به دلیل این واقعیت است که استفاده از هیدروژن مد است: در زندگی روزمره به جای گاز طبیعی، با تغییر جزئی شبکه های توزیع و مشعل ها. در حمل و نقل به عنوان سوخت خودرو هنگام اصلاح کاربراتور.

تنها ایراد این است که هیدروژن عملاً هرگز به صورت آزاد روی زمین یافت نمی‌شود، همه آن به آب اکسید می‌شود. برای به دست آوردن آن می توانید از انرژی خورشیدی استفاده کنید. نصب برای این، تجزیه آب به هیدروژن و اکسیژن را در نتیجه الکترولیز آب (با عبور جریان الکتریکی از آب) انجام می دهد. راندمان چنین نصبی از 15-20٪ تجاوز نمی کند. انتقال هیدروژن از طریق خطوط لوله گاز طبیعی بدون مشکل امکان پذیر است. همچنین می توان آن را به صورت مایع در مخازن برودتی ذخیره کرد. هیدروژن به راحتی در برخی فلزات مانند تیتانیوم پخش می شود. می تواند در چنین فلزاتی انباشته شود و سپس با حرارت دادن فلز آزاد شود.

مغناطیس هیدرودینامیک (MHD). این روشی است که امکان استفاده کارآمدتر از منابع انرژی فسیلی را فراهم می کند. ایده این است که سیم پیچ های جریان مسی یک ژنراتور الکتریکی ماشین معمولی را با جریانی از گاز یونیزه (رسانا) جایگزین کنیم. ژنراتورهای MHD احتمالاً می توانند بیشترین تأثیر اقتصادی را هنگام سوزاندن زغال سنگ ایجاد کنند. از آنجایی که قطعات مکانیکی متحرک ندارند، می توانند در دماهای بسیار بالا کار کنند و در نتیجه کارایی بالایی دارند. از نظر تئوری، راندمان چنین ژنراتورهایی می تواند به 50-60٪ برسد که در مقایسه با نیروگاه های مدرن با استفاده از سوخت های فسیلی تا 20٪ صرفه جویی می شود. علاوه بر این، ژنراتورهای MHD گرمای اتلاف کمتری تولید می کنند. مزیت اضافی آنها این است که آنها اتمسفر را به میزان کمتری با انتشار اکسیدهای نیتروژن گازی و ترکیبات گوگرد آلوده می کنند. بنابراین، نیروگاه های MHD می توانند بر روی زغال سنگ با محتوای گوگرد بالا بدون آلودگی محیط زیست کار کنند.

محدودیت های مصرف انرژی رشد مستمر مصرف انرژی نه تنها منجر به کاهش منابع انرژی و آلودگی زیستگاه ها می شود، بلکه در نهایت می تواند تغییرات قابل توجهی در دما و آب و هوای زمین ایجاد کند.

انرژی حاصل از منابع شیمیایی، هسته ای و حتی زمین گرمایی در نهایت به گرما تبدیل می شود. به جو زمین منتقل می شود و تعادل را به سمت دماهای بالاتر تغییر می دهد. با نرخ های فعلی رشد جمعیت و مصرف سرانه انرژی، تا سال 2060 افزایش دما می تواند 1? ج- این امر تأثیر محسوسی بر آب و هوا خواهد داشت.

حتی قبل از آن، آب و هوا ممکن است به دلیل افزایش سطح دی اکسید کربن در جو تولید شده توسط احتراق سوخت های فسیلی تغییر کند.

مشکل زیست محیطی بشریت را با انتخاب مسیر توسعه بیشتر مواجه کرده است: آیا باید بر رشد بی حد و حصر تولید تمرکز کند یا اینکه این رشد باید با قابلیت های واقعی محیط طبیعی و بدن انسان سازگار باشد و نه تنها با شرایط فوری متناسب باشد. بلکه با اهداف بلندمدت توسعه اجتماعی.

پیشرفت تکنولوژی نقش تعیین کننده ای در پیدایش بحران زیست محیطی امروز دارد. با توسعه تمدن تکنولوژیک، خطر بروز بحران های زیست محیطی و پیامدهای آن افزایش می یابد. منشأ چنین رابطه ای خود انسان است که هم موجودی طبیعی و هم حامل توسعه تکنولوژیک است.

ایجاد فناوری های جدید کم زباله. و سپس، تولید بدون زباله در یک چرخه بسته، استاندارد زندگی نسبتاً بالایی را بدون برهم زدن تعادل شکننده اکولوژیکی تضمین می‌کند.

و انتقال تدریجی به انرژی جایگزین باعث حفظ هوای پاک، جلوگیری از سوزاندن فاجعه آمیز اکسیژن اتمسفر، حذف آلودگی حرارتی جو و در نتیجه حفظ زندگی فرزندان آینده می شود.