به این فکر کنید که روزانه از چه منابع انرژی استفاده می کنید. خلاصه: منابع انرژی. ژول از گردان

انسان ها از اشکال مختلف انرژی برای همه چیز استفاده می کنند، از پیشرانه خود گرفته تا فرستادن فضانوردان به فضا.

دو نوع انرژی وجود دارد:

• توانایی تعهد (بالقوه)
• کار مناسب (سینتیک)

به اشکال مختلف می آید:

• گرما (حرارتی)
• نور (تابشی)
• حرکت (جنبشی)
• برقی
• شیمیایی
• قدرت هسته ای
• گرانشی

به عنوان مثال، غذایی که فرد می خورد حاوی یک ماده شیمیایی است و بدن فرد آن را ذخیره می کند تا زمانی که در طول کار یا زندگی از آن به عنوان انرژی جنبشی استفاده کند.

طبقه بندی انواع انرژی

مردم از انواع مختلفی از منابع استفاده می کنند: برق در خانه های خود که از سوزاندن زغال سنگ، واکنش هسته ای یا نیروی برق آبی روی رودخانه تولید می شود. بنابراین، زغال سنگ، هسته ای و آبی منبع نامیده می شوند. وقتی مردم باک سوخت خود را با بنزین پر می کنند، منبع می تواند روغن یا حتی غلات رشد و فرآوری باشد.

منابع انرژی به دو گروه تقسیم می شوند:

• تجدید پذیر
• غیر قابل تجدید

منابع تجدید پذیر و غیر قابل تجدید می توانند به عنوان منابع اولیه برای مزایایی مانند گرما یا برای تولید منابع انرژی ثانویه مانند برق استفاده شوند.

هنگامی که مردم از برق در خانه های خود استفاده می کنند، الکتریسیته احتمالاً با سوزاندن زغال سنگ یا گاز طبیعی، یک واکنش هسته ای یا یک نیروگاه برق آبی در رودخانه یا از چندین منبع تولید می شود. مردم برای سوخت خودروهای خود از نفت خام (غیر قابل تجدید) استفاده می کنند، اما می توانند از سوخت های زیستی (تجدیدپذیر) مانند اتانول که از ذرت فرآوری شده تهیه می شود نیز استفاده کنند.

تجدید پذیر

پنج منبع اصلی انرژی تجدیدپذیر وجود دارد:

• خورشیدی
• گرمای زمین گرمایی در داخل زمین
• انرژی باد
• زیست توده از گیاهان
• برق آبی از آب جاری

زیست توده که شامل چوب، سوخت های زیستی و ضایعات زیست توده است، بزرگترین منبع انرژی های تجدیدپذیر است که حدود نیمی از کل انرژی های تجدیدپذیر و حدود 5 درصد از کل مصرف را تشکیل می دهد.

غیر قابل تجدید

بیشتر منابعی که در حال حاضر مصرف می شوند از منابع تجدید ناپذیر هستند:

• محصولات نفتی
• گاز مایع هیدروکربن
• گاز طبیعی
• زغال سنگ
• قدرت هسته ای

انواع انرژی های تجدید ناپذیر حدود 90 درصد از کل منابع مورد استفاده را تشکیل می دهند.

آیا مصرف سوخت در طول زمان تغییر می کند؟

منابع انرژی در طول زمان تغییر می کنند، اما تغییر کند است. به عنوان مثال، زغال سنگ زمانی به طور گسترده به عنوان سوخت گرمایش خانه ها و ساختمان های تجاری استفاده می شد، اما استفاده خاص از زغال سنگ برای این منظور در نیم قرن گذشته کاهش یافته است.

اگرچه سهم سوخت های تجدیدپذیر در کل مصرف انرژی اولیه هنوز نسبتاً کم است، اما استفاده از آن در همه صنایع رو به رشد است. علاوه بر این، استفاده از گاز طبیعی در صنعت برق در سال های اخیر به دلیل پایین بودن قیمت گاز طبیعی افزایش یافته و در عین حال استفاده از زغال سنگ در این سیستم کاهش یافته است.

شعار پروژه: صرفه جویی بهتر از ثروت است. (ضرب المثل روسی)

نوع پروژه: تمرین محور

توسط تعداد شرکت کنندگان:جمعی

سن شرکت کنندگان: کلاس چهارم

موضوع: ایمنی زندگی، هنرهای زیبا، ریاضیات، جهان اطراف مدت زمان: طولانی

اهداف و اهداف پروژه؛ آموزش آگاهی اکولوژیکی در بین کودکان و جلب توجه عمومی به مشکلات مصرف انرژی، صرفه جویی در انرژی و منابع انرژی، حفاظت از محیط زیست.

نه تنها دادن دانش به کودکان در مورد انرژی و ارتباط آن با محیط زیست، بلکه ایجاد انگیزه برای صرفه جویی در منابع و انرژی، توسعه مهارت های یک سبک زندگی پایدار و ایمن از نظر زیست محیطی، مشارکت آنها در فعالیت های مفید برای حفظ انرژی و منابع، مهم است. همانطور که دانش آموزان امروز فردا تصمیم گیرنده خواهند شد.

این پروژه فرصت های خوبی برای کار با کودکان در مدرسه و فراتر از آن فراهم می کند. از تجربه این پروژه، می توان اشکال مختلفی از کار با هدف مطالعه مسائل انرژی و زیست محیطی، در ارزیابی عملی از کارایی انرژی ساختمان های مدرسه و کلاس های درس، در توسعه تمایلات و آرزوهای خلاقانه کودکان و ایجاد ارائه داد. انگیزه برای اقدامات فعال اجتماعی

فعالیت شناختی دانش آموزان:

1. جستجوی مطالب در کتابخانه، اینترنت
2. مجموعه مواد و طبقه بندی آنها
3. نوشتن متن، گردآوری و پر کردن جداول.
4. انتخاب نقاشی و عکس به متن.
5. بحث در مورد مسائل مربوط به انرژی در درس ریاضی، دنیای اطراف، هنر، ایمنی زندگی، در کلاس درس حلقه محیطی.
6. تدوین و بحث زنجیره های انرژی.
7. توسعه مسیرهای گشت و گذار، مسیرهای زیست محیطی، آشکارسازی موضوع انرژی، صرفه جویی در انرژی، ارتباط آنها با حفاظت از طبیعت
8. گشت و گذار در شرکت های انرژی، مطالعه منابع تامین برق و گرما در شهر، منطقه شما.
9. در دروس هنرهای زیبا - ساخت برنامه های کاربردی، مسابقات نقاشی "اجازه دهید همیشه نور باشد"
10. در درس های رشد گفتار - نوشتن و بحث در مورد افسانه های انرژی.
11. برگزاری مسابقه آثار خلاقانه کودکان. دامنه نامزدهای رقابت می تواند بسیار گسترده باشد: گزارش هایی در مورد مصرف انرژی در مدرسه و خانه، کارهای تحقیقاتی و انتزاعی، پروژه ها و مدل های فوق العاده نیروگاه ها و شرکت های دوستدار محیط زیست، نقشه ها، جزوات، روزنامه های دیواری.

وظایف عملی برای دانش آموزان، اشکال کار تحقیقاتی.

نتایج چنین کاری از اهمیت عملی زیادی برخوردار است، آنها توجه کودکان و کسانی را که با آنها در تعامل هستند به منابع واقعی و راه های صرفه جویی در انرژی جلب می کند. علاوه بر این، هنگام انجام تحقیقات عملی، از دانش به دست آمده در دروس مدرسه استفاده می شود.

1. مشاهدات و اندازه گیری های مصرف انرژی در مدرسه و خانه.

2. تدوین گذرنامه انرژی مدرسه.

3. رشد گیاهان روی سوخت زیستی در مدرسه، در خانه ("باغ روی طاقچه").

4. رویکرد بوم شناختی به سازماندهی زندگی خود.

5. کار تحقیقی بر اساس نتایج گشت و گذار در تاسیسات انرژی.

6. شناسایی و بررسی علل اتلاف انرژی در محله (مثلا نشت آب گرم)، در مدرسه، خانه.

7. ارزیابی بازدهی دستگاه های نظارت بر جریان آب، گاز، گرما.

8. تحلیل استفاده از منابع طبیعی شهر از منظر زمان: در گذشته، امروز، پیش بینی آینده.

9. تجزیه و تحلیل تأثیر تأسیسات انرژی بر محیط زیست (چکیده یا تحقیق در مورد مثال تأثیر تأسیسات انرژی در منطقه شما بر آب، هوا، خاک، موجودات زنده).

10. ایجاد نقشه "نقاط داغ"، نمونه هایی از تلفات انرژی. اینها می توانند نشتی از گرمایش اصلی، اتاق های دیگ بخار دودی، خانه هایی با درهای ورودی شکسته و غیره باشند.

11. توسعه پروژه های فردی با موضوع: "من صاحب آینده هستم."

12. سخنرانی با دانش آموزان جوان تر، جذب دانش آموزان بزرگتر به نگرش دقیق به برق.

چرخه مکالمات در مورد صرفه جویی در انرژی.

در سال 1992، در برزیل، ریودوژانیرو میزبان کنفرانس سازمان ملل متحد (UN) در مورد محیط زیست و توسعه بود. در آن نمایندگان 197 کشور جهان حضور داشتند. برنامه موسوم به "برنامه توسعه پایدار" در این کنفرانس به تصویب رسید. ایده اصلی این برنامه این است که در تمام سطوح جامعه مدرن - بین ایالتی، ایالتی، محلی، فردی - باید اقدامات فوری برای جلوگیری از یک فاجعه زیست محیطی در سراسر جهان انجام شود. یعنی هر کدام از ماباید به مسئولیت خود در قبال آینده کره زمین پی ببرند.

حفظ انرژی نقش کلیدی در جلوگیری از یک فاجعه زیست محیطی ایفا می کند. مشکل استفاده منطقی از انرژی یکی از حادترین مشکلات بشر است. اقتصاد مدرن مبتنی بر استفاده از منابع انرژی است که ذخایر آن تمام شده و قابل تجدید نیست. اما این حتی موضوع نیست. روش های نوین تولید انرژی صدمات جبران ناپذیری به طبیعت و انسان وارد می کند. پزشکان بر این باورند که سلامت مردم 20 درصد به وضعیت محیطی بستگی دارد.

آلودگی جوی ناشی از استفاده از منابع انرژی تجدید ناپذیر منجر به گرم شدن کره زمین، ذوب شدن یخ های قطبی و بالا آمدن سطح آب دریاها در قرن های بعدی می شود. ما دقیقاً نمی دانیم که این تغییرات چه زمانی تأثیر می گذارد، اما کمیسیون آب و هوا سازمان ملل می گوید که گرمایش زمین از قبل آغاز شده است. اکنون باید کاری انجام شود تا از یک فاجعه زیست محیطی جلوگیری شود.

استفاده بهینه از انرژی کلید راه حل موفق برای یک مشکل زیست محیطی است!

ساده ترین راه حل

ساده ترین راه برای کاهش آلودگی محیط زیست، صرفه جویی در انرژی یا به عبارتی استفاده هوشمندانه تر از انرژی است. در یک کلمه به آن می گویند "ذخیره انرژی".همه بشریت و هر فرد به صورت جداگانه باید در مصرف انرژی صرفه جویی کند. با استفاده از منابع انرژی تجدید ناپذیر کمتر، میزان انتشارات مضر در جو را کاهش می دهیم.

آیا انرژی کافی برای هر ساکن زمین وجود دارد؟

مصرف انرژی توسط بشر به طور مداوم در حال رشد است. تفاوت انسان عصر حجر با انسان مدرن بسیار زیاد است، به خصوص در استفاده از انرژی. انسان غارنشین حدود 1 درصد از مقدار انرژی مصرف شده توسط ساکنان مدرن زمین را مصرف می کرد. آیا این بدان معناست که انرژی بیشتری روی زمین وجود دارد؟ نه! در دسترس تر شده است، اما بیشتر از قبل نشده است. مقدار انرژی در طبیعت ثابت است. از هیچ به وجود نمی آید و نمی تواند در هیچ جا ناپدید شود. به سادگی از یک شکل به شکل دیگر تغییر می کند. هنوز هیچ کس نتوانسته این را از نظر تئوریک اثبات کند، اما واقعیت همچنان پابرجاست و ما باید این را بپذیریم و تا زمانی که کسی خلاف آن را ثابت کند، به آن پایبند باشیم.

اما استفاده از انرژی در جامعه بدوی کاملاً متفاوت از اکنون بود. برای ما راحت تر است که خودمان را با مردم دهه 1960 مقایسه کنیم، زمانی که از همان منابع انرژی استفاده می شد و جامعه تقریباً مشابه بود. بنابراین، 40 سال پیش بشریت تنها نیمی از انرژی مصرفی امروز خود را مصرف می کرد.

بر اساس تصمیم سازمان ملل متحد، مشارکت کودکان و جوانان در سراسر جهان در حفاظت از محیط زیست ضروری است. چالش این است که به نسل جوان دانش بیشتری در مورد انرژی داده شود و جوانان را در مورد نیاز به ایجاد جامعه ای مبتنی بر استفاده پایدار و سازگار با محیط زیست از انرژی متقاعد کنیم. ما خودمان باید انرژی را منطقی‌تر مصرف کنیم و آن را به دیگران آموزش دهیم. اکنون، همراه با معلمان و دانش آموزان بسیاری از کشورهای جهان، گفتیم: "بله، ما موافقیم" برای مشارکت فعال در صرفه جویی در انرژی در مدرسه، خانه، همه جا. در کارها و مثال های عملی، هنر مصرف دقیق و معقول انرژی را یاد می گیریم و کم کم شروع به صرفه جویی در مصرف انرژی می کنیم. انتظار نداشته باشید که بلافاصله همه چیز را درک کنید و بتوانید همه چیز را به درستی انجام دهید. هدف ما این است که هر یک از ما هوشمندانه تر از الان از انرژی استفاده کنیم. و مهمتر از همه، شما باید از خودتان و همین الان شروع کنید!

کارگاه

وظیفه.

تست صرفه جویی در انرژی

به پرسشنامه پاسخ دهید و بررسی کنید که آیا می دانید چگونه در مصرف انرژی صرفه جویی کنید.

در خانه ما		آره		نه	همه پاسخ ها را جمع کنید آره.اگر موفق شدید: 1 تا 5 پاسخ بله: هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری دارید، پس همین الان شروع کنید. 6 تا 10 پاسخ بله: شما عادات خوب زیادی دارید که می تواند مبنایی برای کار بیشتر روی خودتان باشد. 11 تا 15 پاسخ بله: شما الگوی خوبی برای بقیه هستید. 16 تا 20 پاسخ بله: یکی از خانواده شما باید وزیر حفاظت از طبیعت شود.
مصرف انرژی خود را ثبت می کنیم
وقتی اتاق را ترک می کنیم، چراغ را خاموش می کنیم.
ماشین لباسشویی وقتی از آن استفاده می کنیم همیشه پر است.
یخچال در یک اتاق خنک است.
مبلمان را جلوی بخاری نمی گذاریم.
ما شروع به استفاده از لامپ های کم مصرف کردیم
ما از روشنایی محلی (چراغ رومیزی، چراغ دیواری، چراغ کف) استفاده می کنیم.
ما به سرعت و کارآمد، فقط در چند دقیقه در هر بار تهویه می کنیم.
ما پنجره ها را برای زمستان آب بندی می کنیم.
شب ها پنجره ها را کور می کنیم.
هنگام پخت در قابلمه را می گذاریم.
ما اغلب یخچال را یخ زدایی می کنیم.
ما از سینک برای شستن ظروف استفاده می کنیم.
دوش می گیریم، حمام نمی کنیم.
پیاده یا با دوچرخه به مدرسه و محل کار می رویم.
وقتی بیرون می رویم دمای اتاق را پایین می آوریم.
دمای اتاق را در شب پایین می آوریم.
ما شیشه، کاغذ و فلز را بازیافت می کنیم.
ما اقلامی را که فقط یک بار قابل استفاده هستند نمی خریم.
ما اجناس را در لفاف های بزرگ نمی خریم.
ما به جای اینکه چیزها را جایگزین کنیم آنها را اصلاح می کنیم.

ذخیره انرژی.

منظور از اصطلاح "صرفه جویی در انرژی" چیست؟ جدای از مبارزه با سوءمدیریت آشکار در استفاده از انرژی (اگرچه، البته، باید بی رحمانه با آن مبارزه کرد!)، سه حوزه اصلی صرفه جویی در انرژی قابل تشخیص است:

• استفاده مفید (استفاده از *) از تلفات انرژی،
• نوسازی * تجهیزات به منظور کاهش تلفات انرژی،
• فشرده * صرفه جویی در انرژی.

نمونه ای از استفاده از تلفات انرژی، استفاده از "ضایعات" حرارتی تولیدات صنعتی برای گرم کردن گلخانه ها است. در طول نوسازی، تلفات انرژی در تجهیزات در حال کار کاهش می یابد، اما اصول تکنولوژی و فناوری خود تغییر نمی کنند. به عنوان مثال نصب سیستم های کنترل اتوماتیک برای فرآیندهای احتراق در دیگ های نیروگاه، آب بندی پنجره ها و درها در هنگام تعمیر ساختمان ها، استفاده از پنجره های سه جداره و غیره است. صرفه جویی شدید انرژی مستلزم بازسازی کامل تجهیزات و معرفی اصول جدید عملکرد آن که مصرف انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. به عنوان مثال، جایگزینی موتورهای احتراق داخلی در خودروها با موتورهای الکتریکی با انرژی سلول های خورشیدی (EVs) است.

دو جهت اول صرفه جویی در انرژی در دسترس ما هستند. چه می توانیم بکنیم؟

انرژی خود را هدر ندهید!

صرفه جویی در انرژی به این معنی است که ما در همان زمان نسبت به قبل انرژی کمتری مصرف می کنیم، زیرا انرژی را منطقی تر مصرف می کنیم.

• استفاده از لامپ های مقرون به صرفه (لامپ های فلورسنت به جای لامپ های رشته ای)
• هنگام خروج از اتاق، چراغ ها و بخاری ها را خاموش کنید
• از ضایعات حرارتی شرکت های صنعتی و نیروگاه ها برای گرم کردن اماکن مسکونی استفاده کنید.

کیفیت انرژی را از دست ندهید!

صرفه جویی در انرژی باعث می شود به این سوال فکر کنید: برای انجام یک کار خاص از چه کیفیت انرژی باید استفاده کرد؟ علاقه به کیفیت انرژی تنها در آینده افزایش خواهد یافت.

در اینجا نمونه هایی از صرفه جویی در انرژی آورده شده است:

• استفاده از انرژی زیستی و انرژی حرارتی برای گرمایش به جای برق،
• استفاده از گرمای هدر رفته برای گرمایش ساختمان ها،
• استفاده از انرژی خورشیدی برای گرم کردن ساختمان ها

کارگاه

مصرف انرژی توسط دانش آموزان

همه ما هر روز انرژی را به روش های مختلف مصرف می کنیم. برای گرم کردن خانه های ما، روشنایی، در ماشین ها و حمل و نقل صرف می شود. فهرستی از آنچه در 24 ساعت گذشته صرف انرژی کرده اید بنویسید و جدول 1 را کامل کنید. در ستون سمت راست توضیح دهید که چگونه می توانید انرژی دریافتی خود را در روز بعد کاهش دهید.

2. نتایج را ابتدا دوتایی و سپس با کل کلاس بحث کنید.

میز 1.

جدول 2.

عمل	آره	نه	گاهی	من می توانم آن را تغییر دهم
وقتی زیر دوش کف می کنم آب را قطع می کنم
شیر آب را محکم ببندید تا آب از آن نریزد
وقتی دندان هایم را مسواک می زنم آب را قطع نمی کنم.
همیشه روی هر دو طرف کاغذ بنویسید
وقتی از اتاق خارج می شوم چراغ را خاموش می کنم
بخاری ها را در صورت عدم نیاز خاموش کنید
بعد از پخت اجاق گاز را خاموش کنید

صرفه جویی در انرژی و حفاظت از محیط زیست

زمین انرژی زیادی مصرف می کند. منابع انرژی که ما استفاده می کنیم - نفت، زغال سنگ، گاز - محیط زیست را چنان آلوده می کند که دانشمندان را به شدت نگران می کند. این وضعیت باید تغییر کند و بهترین راه برای انجام این کار کاهش مصرف انرژی است. با مصرف کمتر انرژی، آلودگی محیط زیست را کاهش می دهیم.

صرفه جویی در مصرف انرژی مهمترین اقدام برای حفظ محیط زیست است. می توانید همین الان شروع کنید: فراموش نکنید که هنگام خروج از اتاق چراغ را خاموش کنید. می توانید روی رادیاتورهای گرمایش مرکزی رگولاتور قرار دهید و دمای اتاق را 20 درجه سانتیگراد ثابت نگه دارید و در عین حال وقتی اتاق 14 درجه سانتیگراد است یخ نمی زنیم و باید بخاری های برقی را روشن کنیم و مصرف برق برای گرمایش اما بیایید وقتی در کلاس 25 درجه سانتیگراد است عرق نکنیم و در فصل گرما مجبوریم پنجره ها را باز کنیم و محیط را گرم کنیم. می توانید پیاده به نزدیک ترین فروشگاه بروید یا به جای ماشین و غیره دوچرخه سواری کنید.

منابع انرژی تجدیدپذیر جدید بلافاصله جایگزین منابع انرژی تجدید ناپذیری که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند، نمی شوند. بنابراین، مهم است که دقیقاً به همان اندازه که لازم است انرژی مصرف کنید و نه بیشتر. با این کار انتشار آلاینده ها را در جو کاهش داده و از طبیعت محافظت می کنیم.

فکر کن و جواب بده:

مثال هایی از مصرف غیرمنطقی، به نظر شما، انرژی بیاورید.

آیا فقط دلایل اقتصادی (انرژی کمتری مصرف می کنید - کمتر پرداخت می کنید) است که باعث نیاز به صرفه جویی در انرژی شده است؟

کارگاه

موقعیت برای بحث

کریستینا در آپارتمانی در نروژ زندگی می کند و به نحوه استفاده از برق اهمیتی نمی دهد. از آنجایی که او پول زیادی دارد، برق ارزان است و دسترسی به برق آبی نسبتاً آسان است، او فکر نمی‌کند که مراقبت از مصرف انرژی مهم باشد. و علاوه بر این، انرژی مصرفی آن بر سلامتی افراد دیگر تأثیری نمی گذارد، زیرا برق تولید شده توسط نیروگاه های برق آبی طبیعت را آلوده نمی کند. اما یک چیز او را آزار می دهد - این آلودگی است که از کشورهای دیگر وارد نروژ می شود. او به ویژه نگران باران اسیدی است که به درختان و ماهی‌های آب‌های نروژ آسیب می‌زند. کریستینا معتقد است که برای پایان دادن به آلودگی باید گام های قاطعی برداشته شود.

مارینا در روسیه زندگی می کند و در یک کارخانه بزرگ کار می کند که از زغال سنگ برای تولید انرژی برای تولید استفاده می کند. دیگ بخار کارخانه دارای دودکش بلندی است که دود، گازها و مواد سمی را از محوطه کارخانه دور می کند. مارینا در یک روزنامه خواند که برخی از مردم آن را خطرناک می دانند که این گیاه زباله های زیادی را به هوا می ریزد که طبیعت را در سرزمین های دور نیز آلوده و نابود می کند. با این حال مدیر کارخانه معتقد است که چاره ای ندارند، زیرا اگر قرار باشد از هر منبع دیگری انرژی بگیرند، آنقدر گران تمام می شود که مجبور می شوند کارخانه را تعطیل کنند و هزاران کارمند را اخراج کنند.

بحث و گفتگو:

• آیا هر دوی این داستان ها ربطی به مسائل زیست محیطی دارند؟
• آیا آنها چیزی مشترک دارند؟
• چه کسی مسئول مشکلات آلودگی محیط زیست است؟
• کریستینا برای کاهش آلودگی طبیعت چه کاری می تواند انجام دهد؟
• مارینا برای این کار چه کاری می تواند انجام دهد؟
• چه می توانیم بکنیم؟

اصول اولیه صرفه جویی در انرژی.

در تلاش برای بهبود شرایط زندگی و کاهش اثرات زیست‌محیطی، یافتن روش‌ها و فن‌آوری‌هایی ضروری است که اجازه می‌دهند:

1. مصرف انرژی بهینه

ما باید تا حد امکان از انرژی برای کارهای مفید استفاده کنیم و نه چیز دیگری! نیازهای ما برای استفاده از انرژی برای مقاصد مفید باید با حداقل هزینه های بی فایده ارضا شود. مثال‌ها عبارتند از: حذف نشت هوای گرم از یک آپارتمان، استفاده از لامپ‌های کم مصرف و کاهش مصرف آب گرم.

2. از منابع انرژی با کیفیت پایین استفاده کنید

ما نباید انرژی با کیفیت بالا را هدر دهیم. در جاهایی که می توان از انرژی با کیفیت پایین (گرما) استفاده کرد، نباید از انرژی با کیفیت بالا (برق) استفاده کرد.

اما حتی اگر بر اساس قوانین طبیعت از این اصول پیروی کنیم، تلاش بیشتری برای ساماندهی جامعه و زندگی خود به شکلی پایدار لازم است. علوم اجتماعی، سیاست و مشارکت عمومی باید در این روند دخیل باشند.

3. جامعه و زندگی خود را به شیوه ای پایدار سازماندهی کنیم

شیوه زندگی ما در جامعه مدرن باید مطابق با قوانین فوق توسعه یابد. سازمان جامعه، از جمله قوانین و ابزارهای اقتصادی، باید بهره وری انرژی، بازیافت مواد، توسعه حمل و نقل عمومی و سایر اجزای سبک زندگی پایدار را ارتقا دهد.

طرح تبدیل انرژی

برای بحث:

به نمودار تبدیل انرژی به کار مفید نگاه کنید و سعی کنید با رعایت سه اصل صرفه جویی در انرژی، نمونه هایی از تلفات انرژی را بیابید و اقدامات احتمالی صرفه جویی در مصرف انرژی را شناسایی کنید.

آیا می دانید که…

... آیا حتی زمانی که دمای هوا بالا است، اگر سطوح اتاق سرد است، سردتان است؟

آیا یک ژاکت پشمی و یک دمپایی خوب بدون افزایش دما در اتاق احساس گرما ایجاد می کند؟

... به دلیل رسانایی حرارتی پایین پوست پا، افراد می توانند روی زغال های داغ راه بروند بدون اینکه خود بسوزانند؟

... حتی آفتاب کم زمستان می تواند اتاق را از طریق پنجره ها گرم کند، بنابراین اگر به گرمای اضافی نیاز دارید پرده ها را بردارید؟

... روسیه یکی از بزرگترین مناطق جهان است که CHP (نیروگاه های حرارتی) در آن گسترده است؟ با افزایش کارایی، آنها می توانند به بهترین و انعطاف پذیرترین سیستم های قدرت در اروپا تبدیل شوند.

نکاتی برای حفظ محیط کلاسی خوب

• 2-3 دقیقه کلاس را تهویه کنید. این اجازه می دهد تا هوا بدون خنک شدن تغییر کند. این بسیار مؤثرتر از نشستن با پنجره باز برای کل درس است.
• بعد از هر درس، کلاس را تهویه کنید.
• میزها را از رادیاتورها دور کنید.
• متناسب با آب و هوا و دما لباس بپوشید. به یاد داشته باشید که برخی افراد بهتر از دیگران با گرما یا سرما مقابله می کنند.
• جای خود را عوض کنید، زیرا برخی از دانش آموزان سرما را به خوبی تحمل نمی کنند، در حالی که برخی دیگر گرما را تحمل نمی کنند.

وظیفه.

فکر کن و جواب بده

منابع انرژی را که در دسترس بشر قرار گرفته اند، از همان ابتدا به ترتیب زمانی ترتیب دهید:

• انرژی اتمی،
• انرژی عضلانی حیوانات کار،
• روغن،
• انرژی باد،
• انرژی عضلانی انسان
• زغال سنگ،
• سقوط انرژی آب

روشنایی.

مردم برای کار به نور نیاز دارند. در ابتدا، ما برای داشتن یک زندگی فعال در ساعات روز و خواب در شب سازگار هستیم. در جامعه امروزی فعالیت 24 ساعته ادامه دارد و ما زمان زیادی را در ساختمان هایی که نور روز به آنها نمی رسد می گذرانیم. به ویژه نیاز به نور مصنوعی اضافی در روزهای کوتاه زمستان در مناطق شمالی بسیار زیاد است.

بشر در طول تاریخ خود از هر چیزی که می تواند بسوزد برای روشنایی استفاده کرده است. پس از اختراع لامپ برق و معرفی شبکه های الکتریکی، نور الکتریکی بهترین راه برای روشنایی مصنوعی است. نورپردازی یکی از آن کاربردهای انرژی است که در آن استفاده از انرژی الکتریکی با کیفیت بالا واقعاً هزینه دارد، اما نور روز را می توان در ترکیب با نور مصنوعی نیز استفاده کرد.

چه کاری می توان انجام داد:

استفاده از فناوری پیشرفته روشنایی (لامپ های کم مصرف، سیستم های روشنایی) تا 80 درصد در مصرف برق صرفه جویی می کند.

شرط استفاده اقتصادی از روشنایی مطابقت نیاز به روشنایی با تجهیزات روشنایی نصب شده است. یک لوستر چند لامپ روی سقف، روشنایی کل اتاق را فراهم می کند، اما منجر به تشکیل سایه های ناخواسته هنگام کار روی میز، چرخ خیاطی، در گوشه ای با اسباب بازی ها می شود. روشنایی محلی هدفمند، با وجود قدرت کمتر لامپ ها، روشنایی بهتری را بدون سایه های ناخواسته ارائه می دهد.

اقدامات ساده:

• در مواقعی که لازم نیست چراغ را خاموش کنید.
• از لامپ های فلورسنت کم مصرف استفاده کنید. انرژی ای که برای یک لامپ مصرف می کردید برای پنج لامپ جدید کافی است.
• گاهی اوقات تعویض آباژور بهتر از نصب نور اضافی است.
• بگذار در نور روز، پرده ها را از هم جدا کن...

آیا می دانید که…

• آیا لامپ ها و وسایل برقی در لحظه روشن شدن بار زیادی دریافت می کنند؟ اگر می‌دانید که به زودی باید دوباره از آنها استفاده کنید، برای طولانی‌تر کردن عمر لوازم خود، باید آن‌ها را روشن بگذارید.
• آیا تلویزیون ها و سایر وسایلی که عملکرد «استند بای» دارند، حتی اگر با استفاده از کنترل از راه دور خاموش شوند، برق مصرف می کنند؟ برای خاموش شدن کامل در شب، از دکمه خاموش برای صرفه جویی در انرژی و کاهش خطر آتش سوزی استفاده کنید.
• آیا دیوارهای روشن 70 تا 80 درصد نور را منعکس می کنند، در حالی که دیوارهای تیره فقط 10 تا 15 درصد را منعکس می کنند؟

مشق شب.

انشا با موضوع "انرژی و ما" در مورد نقش انرژی در زندگی ما و زندگی سیاره بنویسید. چرا باید انرژی را بهینه تر مصرف کنیم؟ چگونه در مصرف انرژی صرفه جویی کنیم؟ توضیح دهید که در حال حاضر دقیقاً چه کاری برای صرفه جویی در انرژی انجام می دهید؟ آیا برای دوستان و والدین خود دلایل صرفه جویی در انرژی را توضیح داده اید؟

یک جایگاه برای صرفه جویی در انرژی بسازید.

در مورد صرفه جویی در مصرف انرژی از روزنامه ها و مجلات یادداشت بردارید. در مورد محتوای یادداشت ها بحث کنید. مسابقه ای برای بهترین نقاشی یا عکس با موضوع "صرفه جویی در انرژی" برگزار کنید. این یادداشت‌ها، عکس‌ها و نقاشی‌ها را روی یک تابلوی نمایشی بچسبانید و در جایی آویزان کنید که هم دانش‌آموزان و هم معلمان بتوانند آنها را ببینند. اجازه دهید والدین، برادران بزرگتر، خواهران یا دوستانتان به شما در طراحی غرفه کمک کنند.

اندازه گیری انرژی خانه

هر روز عصر در طول هفته، باید قرائت کنتور انرژی الکتریکی را حذف کنید. به این ترتیب متوجه می شوید که چقدر انرژی در خانه مصرف می کنید. لطفاً در زیر مشخص کنید که آیا از گرمایش منطقه ای، زغال سنگ، گاز، نفت یا سوخت زیستی (چوب) برای گرمایش استفاده می کنید.

انرژی مصرف شده در 24 ساعت گذشته را یادداشت کنید

کیلووات ساعت	دوشنبه	سهشنبه	چهار شنبه	پنج شنبه	جمعه	شنبه	یکشنبه
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0

سوخت زیستی نفت گاز زغال سنگ گرمایش منطقه ای (چوب)

آنچه را که استفاده می کنید برجسته کنید

خواندن متر را از عصر دوشنبه شروع کنید. روز سه شنبه، شما باید همین کار را انجام دهید. برای اینکه بفهمید در 24 ساعت گذشته چقدر برق مصرف شده است، قرائت کنتور گرفته شده در روز دوشنبه را از قرائت کنتور در روز سه شنبه کم کنید. نتیجه را با یک ضربدر در خط مناسب در ستون سه شنبه علامت بزنید. در انتها یک خط بین تمام ضربدرها بکشید. شما برنامه ای برای استفاده از برق در روزهای هفته دریافت خواهید کرد. تمام نتایج را جمع آوری کنید تا کل انرژی مصرف شده در خانه خود را در هفته به دست آورید. به یاد داشته باشید که از کدام منبع انرژی استفاده می‌کنید.

پس از آن، می توانید اندازه گیری مصرف انرژی در خانه را به مدت یک هفته متوقف کنید. در این زمان مصرف انرژی خود را به دقت مطالعه کنید و سعی کنید آن را کاهش دهید. سپس اندازه گیری مصرف برق را به مدت یک هفته تکرار کنید. همین کار را انجام دهید و نتایج را در همان کادرها بنویسید، اما از رنگ های متفاوت نسبت به هفته اول استفاده کنید. در پایان نتایج را مقایسه کنید. آیا به صرفه جویی در انرژی دست یافته اید؟

یک "گذرنامه انرژی" برای آپارتمان یا خانه خود ایجاد کنید

برای این کار جداول زیر را پر کنید:

میز 1. انواع و منابع انرژی

جدول 2.

№	نام	تعداد، عدد	حداکثر قدرت	زمان کار در روز، ساعت	برق مصرفی در روز، کیلووات ساعت
1	لامپ های برقی
2	یخچال و فریزر
3	کوره های برقی
4	ماشین های لباسشویی
5	تلویزیون ها
6	ضبط صوت
7	کامپیوترها
8	کتری برقی
9	اتوها
10	دیگر تجهیزات
کل مصرف برق در روز

برای تکمیل جداول، باید از والدین خود کمک بخواهید. قدرت دستگاه در پاسپورت آن یا روی خود دستگاه (مثال: لامپ) نشان داده شده است.

انرژی مصرفی به صورت زیر محاسبه می شود:

انرژی = زمان کارکرد نیرو

با استفاده از داده های جدول 3، محاسبه کنید که چقدر زغال سنگ، نفت، گاز نیاز دارید تا انرژی الکتریکی مصرفی خانواده خود را در روز بسوزانید و در این حالت چقدر دی اکسید کربن آزاد می شود. از داده های جدول 3 استفاده کنید.

جدول 3 ویژگی های مصرف کننده های برق

هنگام تعیین جرم سوخت مصرفی و حجم دی اکسید کربن آزاد شده در این مورد، از عبارات زیر استفاده کنید:

برای نفت و زغال سنگ

جرم سوخت = انرژی: مقدار گرمایش ویژه

حجم دی اکسید کربن \u003d جرم سوخت x مقدار مشخص دی اکسید کربن

برای گاز طبیعی

حجم سوخت = انرژی: مقدار کالری خاص

حجم دی اکسید کربن \u003d حجم سوخت x مقدار مشخص دی اکسید کربن

برای حل مشکل محدودیت سوخت‌های فسیلی، محققان در سراسر جهان در تلاش هستند تا منابع انرژی جایگزین را ایجاد و به بهره برداری برسانند. و ما نه تنها در مورد آسیاب های بادی و پانل های خورشیدی شناخته شده صحبت می کنیم. گاز و نفت را می توان با انرژی جلبک ها، آتشفشان ها و قدم های انسان جایگزین کرد. بازیافت ده مورد از هیجان انگیزترین و پاک ترین منابع انرژی آینده را انتخاب کرده است.

ژول از گردان

هزاران نفر روزانه از گردان های ورودی ایستگاه های راه آهن عبور می کنند. به یکباره در چندین مرکز تحقیقاتی جهان، این ایده به نظر می رسد که از جریان مردم به عنوان یک تولید کننده انرژی نوآورانه استفاده کند. شرکت ژاپنی شرکت راه‌آهن شرق ژاپن تصمیم گرفت هر گردان در ایستگاه‌های راه‌آهن را به ژنراتور مجهز کند. این نصب در یک ایستگاه قطار در منطقه شیبویا توکیو انجام می شود: عناصر پیزوالکتریک در کف زیر گردان ها تعبیه شده اند که از فشار و ارتعاشی که هنگام پا گذاشتن افراد روی آنها دریافت می کنند، الکتریسیته تولید می کنند.

یکی دیگر از فن‌آوری‌های «گردن‌گردان انرژی» در حال حاضر در چین و هلند استفاده می‌شود. در این کشورها، مهندسان تصمیم گرفتند از اثر فشار دادن عناصر پیزوالکتریک استفاده نکنند، بلکه از اثر فشاری دستگیره‌های گردان یا درب‌های گردان استفاده کنند. مفهوم شرکت هلندی Boon Edam شامل جایگزینی درهای استاندارد در ورودی مراکز خرید (که معمولاً روی یک سیستم فتوسل کار می کنند و خودشان شروع به چرخیدن می کنند) با درهایی است که بازدید کننده باید فشار داده و در نتیجه برق تولید کند.

در مرکز هلندی Natuurcafe La Port، چنین درها-ژنراتورهایی قبلاً ظاهر شده اند. هر کدام از آنها حدود 4600 کیلووات ساعت انرژی در سال تولید می کنند که در نگاه اول ممکن است ناچیز به نظر برسد، اما نمونه خوبی از فناوری جایگزین برای تولید برق است.

چرا دقیقاً در حال حاضر، مانند هرگز، این سؤال مطرح شد: 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 شکوفا می شوند و فقیرتر می شوند، دولت ها جایگزین می شوند. گزارش‌های مربوط به راه‌اندازی تأسیسات جدید یا اختراعات جدید در زمینه انرژی شروع به نسبت دادن به مقوله احساسات روزنامه‌ها کرد. برنامه های انرژی غول پیکر در حال توسعه است که اجرای آنها به تلاش های عظیم و هزینه های عظیم مادی نیاز دارد.

اگر در پایان قرن گذشته رایج ترین انرژی در حال حاضر - انرژی - به طور کلی نقش کمکی و ناچیز را در تعادل جهانی ایفا می کرد، پس در سال 1930 حدود 300 میلیارد کیلووات ساعت برق در جهان تولید شد. پیش بینی تولید 30000 میلیارد کیلووات ساعت در سال 2000 کاملاً واقعی است! ارقام غول پیکر، نرخ رشد بی سابقه! و هنوز انرژی کمی وجود خواهد داشت و تقاضا برای آن حتی سریعتر در حال رشد است.

سطح فرهنگ مادی و در نهایت معنوی افراد به طور مستقیم به میزان انرژی در اختیار آنها بستگی دارد. برای استخراج سنگ معدن، برای ذوب فلز از آن، برای ساختن خانه، برای ساختن هر چیزی، باید انرژی مصرف کرد. و 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، عمدتاً الکتریکی، ایجاد کرده‌اند. پس بیایید نیروگاه های بیشتر و بیشتری بسازیم و به اندازه نیاز انرژی وجود خواهد داشت! چنین راه حل به ظاهر بدیهی برای یک مشکل پیچیده، به نظر می رسد، مملو از دام های بسیاری است.

قوانین اجتناب ناپذیر طبیعت بیان می کنند که دستیابی به انرژی قابل استفاده تنها از طریق تبدیل آن از اشکال دیگر امکان پذیر است. ماشین‌های حرکت دائمی که ظاهراً انرژی تولید می‌کنند و آن را از جایی نمی‌گیرند، متأسفانه غیرممکن است. و ساختار اقتصاد انرژی جهان تا امروز به گونه‌ای توسعه یافته است که از هر پنج کیلووات تولید چهار کیلووات در اصل به همان روشی که انسان اولیه گرم می‌کرد، یعنی با سوزاندن سوخت، یا با 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 کامل تر شده اند.

عوامل جدید - افزایش قیمت نفت، توسعه سریع انرژی هسته ای، افزایش تقاضا برای حفاظت از محیط زیست، نیازمند رویکرد جدیدی به انرژی است.

برجسته ترین دانشمندان کشورمان، متخصصان وزارتخانه ها و ادارات مختلف در تدوین برنامه انرژی شرکت کردند. با کمک آخرین مدل های ریاضی، رایانه های الکترونیکی چند صد گزینه را برای ساختار تراز انرژی آینده کشور محاسبه کردند. راه حل های اساسی یافت شد که استراتژی توسعه انرژی کشور را برای دهه های آینده تعیین کرد.

اگرچه بخش انرژی در آینده نزدیک همچنان بر پایه مهندسی برق حرارتی با استفاده از منابع تجدیدناپذیر است، ساختار آن تغییر خواهد کرد. استفاده از روغن باید کاهش یابد. تولید برق در نیروگاه های هسته ای افزایش چشمگیری خواهد داشت. استفاده از ذخایر غول پیکر زغال سنگ ارزان قیمت، که هنوز به آنها دست نزده است، به عنوان مثال در حوضه های کوزنتسک، کانسک-آچینسک و اکیباستوز آغاز خواهد شد. گاز طبیعی به طور گسترده مورد استفاده قرار خواهد گرفت که ذخایر آن در کشور بسیار بیشتر از سایر کشورها است.

برنامه انرژی کشور اساس فناوری و اقتصاد ما در آستانه قرن بیست و یکم است.

اما دانشمندان نیز فراتر از ضرب الاجل تعیین شده توسط برنامه انرژی، به آینده نگاه می کنند. در آستانه قرن بیست و یکم، و با هوشیاری خود را در واقعیت های هزاره سوم می شمارند. متأسفانه، ذخایر نفت، گاز، زغال سنگ به هیچ وجه بی پایان نیست. طبیعت میلیون ها سال طول کشید تا این ذخایر را ایجاد کند، آنها صدها سال دیگر مصرف خواهند شد. امروز جهان به طور جدی شروع به فکر کردن در مورد چگونگی جلوگیری از غارت غارتگرانه ثروت زمینی کرد. پس از همه، تنها در این شرایط، ذخایر سوخت می تواند برای قرن ها دوام بیاورد. متأسفانه بسیاری از کشورهای تولیدکننده نفت برای امروز زندگی می کنند. آنها ذخایر نفتی را که طبیعت در اختیار آنها قرار داده است، بی رحمانه خرج می کنند. اکنون بسیاری از این کشورها، به ویژه در خلیج فارس، به معنای واقعی کلمه در طلا شنا می کنند، بدون اینکه فکر کنند تا چند دهه دیگر این ذخایر تمام می شود. آن وقت چه اتفاقی خواهد افتاد - و این دیر یا زود اتفاق خواهد افتاد - وقتی میادین نفت و گاز تمام شوند؟ افزایش اخیر قیمت نفت که نه تنها برای انرژی، بلکه برای حمل و نقل و شیمی ضروری است، ما را به فکر انواع سوخت های مناسب برای جایگزینی نفت و گاز انداخت. در آن زمان کشورهایی که ذخایر نفت و گاز خود را ندارند و باید آنها را بخرند بسیار متفکر بودند.

در این میان، دانشمندان و مهندسان بیشتری در جهان به دنبال منابع جدید و غیر سنتی هستند که بتواند حداقل بخشی از نگرانی‌های تامین انرژی بشر را بر عهده بگیرد. محققان به روش های مختلف به دنبال راه حل هایی 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. توجه زیادی به توسعه انرژی هسته ای شده است، دانشمندان به دنبال راه هایی برای بازتولید روی زمین فرآیندهایی هستند که در ستارگان اتفاق می افتد و آنها را با ذخایر عظیم انرژی تامین می کنند.

انرژی - از جایی که همه چیز شروع شد

امروزه ممکن است به نظر ما برسد که پیشرفت و پیشرفت انسان به طرز غیرقابل تصوری کند بوده است. او به معنای واقعی کلمه باید منتظر لطف طبیعت بود. او عملاً در برابر سرما بی دفاع بود، دائماً توسط حیوانات وحشی تهدید می شد، زندگی او دائماً در تعادل بود. اما به تدریج انسان به قدری پیشرفت کرد که توانست سلاحی بیابد که در ترکیب با توانایی تفکر و آفرینش، سرانجام او را از همه محیط زندگی بالاتر برد. ابتدا آتش به طور تصادفی استخراج شد - مثلاً از سوزاندن درختانی که با صاعقه برخورد می کردند، سپس شروع به استخراج آگاهانه کردند: به دلیل اصطکاک دو تکه چوب مناسب با یکدیگر، یک نفر ابتدا آتش روشن کرد 80 -150 هزار سال پیش. حیات بخش، مرموز، اعتماد به نفس الهام بخش و احساس غرور آتش.

پس از آن، مردم دیگر فرصت استفاده از آتش را در مبارزه با سرمای شدید و حیوانات درنده، برای پختن غذاهایی که به سختی به دست می‌آمدند، نداشتند. چقدر مهارت، پشتکار، تجربه و فقط شانس لازم بود! فردی را تصور کنید که توسط طبیعت دست نخورده احاطه شده است - بدون ساختمان هایی که از او محافظت می کند، بدون دانش حداقل قوانین فیزیکی اولیه، با واژگانی که بیش از چند ده نیست. (در ضمن، چند نفر از ما، حتی آنهایی که دارای پشتوانه علمی محکمی هستند، می‌توانستیم بدون استفاده از ابزار فنی، حتی کبریت، آتش روشن کنیم؟) انسان برای مدت طولانی به این کشف رفت و گسترش یافت. آرام آرام اما یکی از نقاط عطف مهم در تاریخ تمدن بود.

زمان گذشت. مردم یاد گرفتند که گرم شوند، اما افراد مسن هیچ قدرتی در اختیار نداشتند، جز ماهیچه های خودشان، که به آنها کمک می کرد طبیعت را تحت سلطه خود درآورند. و با این حال، به تدریج، کم کم، آنها شروع به استفاده از نیروی حیوانات اهلی، باد و آب کردند. به گفته مورخان، اولین حیوانات پیشرو حدود 5000 سال پیش به گاوآهن زده شدند. ذکر اولین استفاده از انرژی آب - راه اندازی اولین آسیاب با چرخی که توسط جریان آب به حرکت در می آید - اشاره به آغاز گاهشماری ما دارد. با این حال، هزار سال دیگر طول کشید تا این اختراع فراگیر شود. و قدیمی ترین آسیاب های بادی که امروزه در اروپا شناخته شده اند در قرن یازدهم ساخته شده اند.

برای قرن ها، استفاده از منابع جدید انرژی - حیوانات خانگی، باد و آب - بسیار کم باقی مانده است. منبع اصلی انرژی که شخص با کمک آن مسکن ساخت، مزارع کشت، "سفر کرد"، از خود دفاع کرد و حمله کرد، قدرت بازوها و پاهای خود بود. و به همین ترتیب تا اواسط هزاره ما ادامه یافت. درست است ، قبلاً در سال 1470 اولین کشتی بزرگ چهار دکلی راه اندازی شد. در حدود سال 1500، لئوناردو داوینچی باهوش نه تنها یک مدل بسیار مبتکرانه از ماشین بافندگی، بلکه پروژه ای برای ساخت یک ماشین پرنده نیز پیشنهاد کرد. او همچنین صاحب بسیاری از ایده‌ها و طرح‌های خارق‌العاده برای آن زمان است که اجرای آن‌ها قرار بود به گسترش دانش و نیروهای مولد کمک کند. اما نقطه عطف واقعی در اندیشه فنی بشر نسبتاً اخیراً، کمی بیش از سه قرن پیش رخ داد.

یکی از اولین غول هایی که در مسیر پیشرفت علمی بشر قرار گرفت، بی شک اسحاق نیوتن بود. این طبیعت شناس برجسته انگلیسی تمام عمر طولانی و استعداد برجسته خود را وقف علم فیزیک، نجوم و ریاضیات کرد. او قوانین اساسی مکانیک کلاسیک را تدوین کرد، نظریه گرانش را توسعه داد، پایه های هیدرودینامیک و آکوستیک را پی ریزی کرد، کمک قابل توجهی به توسعه اپتیک کرد و همراه با لایبیتز اصول را ایجاد کرد. نظریه هاحساب بی نهایت کوچک و نظریه توابع متقارن. فیزیک قرن 18 و 19 به درستی نیوتنی نامیده می شود. کارهای اسحاق نیوتن به طرق مختلف به افزایش قدرت ماهیچه های انسان و امکانات خلاقانه مغز انسان کمک کرد.

مزایای نیروگاه های برق آبی آشکار است - منبع انرژی دائما تجدید پذیر توسط خود طبیعت، سهولت بهره برداری و عدم آلودگی زیست محیطی. و تجربه ساخت و راه اندازی چرخ های آب می تواند کمک بزرگی به صنعت برق آبی باشد. با این حال، ساخت یک سد بزرگ برق آبی کار بسیار دشوارتر از ساخت یک سد کوچک برای چرخش چرخ آسیاب بود. برای راه اندازی چرخش هیدروتوربین های قدرتمند، لازم است منبع عظیمی از آب در پشت سد جمع شود. برای ساختن سد آنقدر مواد لازم است که حجم اهرام غول پیکر مصر در مقایسه با آن ناچیز به نظر برسد.

بنابراین، در آغاز قرن بیستم، تنها چند نیروگاه برق آبی ساخته شد. در نزدیکی پیاتیگورسک، در قفقاز شمالی، بر روی رودخانه کوهستانی Podkumok، یک نیروگاه نسبتاً بزرگ با نام معنی دار "زغال سنگ سفید" با موفقیت کار کرد. این سرآغاز است.

قبلاً در طرح تاریخی GOELRO، ساخت نیروگاه های برق آبی بزرگ پیش بینی شده بود. در سال 1926 ، نیروگاه برق آبی Volkhovskaya به بهره برداری رسید ، سال بعد ساخت نیروگاه برق آبی معروف Dnieper آغاز شد. سیاست دوراندیشانه انرژی که در کشور ما دنبال می شود به این واقعیت منجر شده است که ما مانند هیچ کشور دیگری در جهان سیستم نیروگاه های برق آبی را توسعه داده ایم. هیچ ایالتی نمی تواند به غول های انرژی مانند ولگا، کراسنویارسک و براتسک، سایانو-شوشنسکایا ببالد. این ایستگاه ها که به معنای واقعی کلمه اقیانوس های انرژی را فراهم می کنند، به مراکزی تبدیل شده اند که مجتمع های صنعتی قدرتمندی در اطراف آنها توسعه یافته اند.

اما تاکنون، تنها بخش کوچکی از پتانسیل انرژی آبی زمین در خدمت مردم است. هر ساله نهرهای عظیم آب که از باران و ذوب برف تشکیل می شوند بدون استفاده به دریاها سرازیر می شوند. اگر امکان به تأخیر انداختن آنها با کمک سدها وجود داشت، بشریت انرژی عظیمی دریافت می کرد.

انرژی زمین گرمایی

زمین، این سیاره سبز کوچک، خانه مشترک ماست که هنوز نمی توانیم و نمی خواهیم از آن خارج شویم. در مقایسه با هزاران سیاره دیگر، زمین واقعاً کوچک است: بیشتر آن پوشیده از فضای سبز دنج و حیات بخش است. اما این سیاره زیبا و آرام گاهی اوقات عصبانی می شود و سپس شوخی ها با آن بد می شود - می تواند هر چیزی را که از زمان های بسیار قدیم با مهربانی به ما بخشیده را از بین ببرد. گردبادها و طوفان های وحشتناک جان هزاران نفر را می گیرند، آب های تسلیم ناپذیر رودخانه ها و دریاها همه چیز را در مسیرشان نابود می کند، آتش سوزی های جنگلی سرزمین های وسیعی همراه با ساختمان ها و محصولات کشاورزی را در عرض چند ساعت ویران می کند.

اما همه اینها در مقایسه با فوران یک آتشفشان بیدار شده چیزهای کوچکی هستند. شما به سختی می توانید نمونه های دیگری از آزاد شدن خود به خود انرژی طبیعی را در زمین پیدا کنید که بتواند از نظر قدرت با برخی آتشفشان ها رقابت کند.

از زمان های قدیم، مردم از تظاهرات خود به خودی انرژی غول پیکر که در روده های کره زمین در کمین است، می دانستند. خاطرات بشر افسانه هایی را در مورد فوران های آتشفشانی فاجعه بار که جان میلیون ها انسان را گرفت و به طور غیرقابل تشخیصی ظاهر بسیاری از مکان های روی زمین را تغییر داد حفظ می کند. قدرت فوران حتی یک آتشفشان نسبتاً کوچک بسیار زیاد است ، چندین بار از قدرت بزرگترین نیروگاه های ایجاد شده توسط انسان فراتر می رود. درست است، نیازی به صحبت در مورد استفاده مستقیم از انرژی فوران های آتشفشانی نیست - تا کنون مردم فرصتی برای مهار این عنصر سرکش ندارند، و خوشبختانه، این فوران ها رویدادهای بسیار نادری هستند. اما اینها مظاهر انرژی نهفته در روده های زمین هستند، زمانی که تنها بخش کوچکی از این انرژی پایان ناپذیر راهی از طریق دریچه های تنفس آتش آتشفشان ها پیدا می کند.

انرژی زمین - انرژی زمین گرمایی مبتنی بر استفاده از گرمای طبیعی زمین است. بخش بالایی پوسته زمین دارای گرادیان حرارتی 20 تا 30 درجه سانتی گراد در هر 1 کیلومتر عمق است و به گفته وایت (1965)، مقدار گرمای موجود در پوسته زمین تا عمق 10 کیلومتری (به استثنای سطح) است. دما) تقریباً 12.6-10^26 ژول است. این منابع معادل محتوای حرارتی 4.6 1016 تن زغال سنگ است (با فرض اینکه میانگین ارزش حرارتی زغال سنگ 27.6-10 9 J / T) است که بیش از 70 هزار است. برابر بیشتر از محتوای حرارتی تمام منابع زغال سنگ جهان که از نظر فنی و اقتصادی قابل بازیافت هستند. با این حال، گرمای زمین گرمایی در قسمت بالایی پوسته زمین (تا عمق 10 کیلومتری) آنقدر پراکنده است که نمی‌تواند مشکلات انرژی جهان را بر اساس آن حل کند. منابع مناسب برای مصارف صنعتی، ذخایر منفرد انرژی زمین گرمایی است که در عمق قابل دسترسی برای توسعه متمرکز شده و دارای حجم و دمای معینی برای استفاده از آنها برای تولید برق یا گرما است.

از دیدگاه زمین شناسی، منابع انرژی زمین گرمایی را می توان به سیستم های همرفتی هیدروترمال، سیستم های گرم خشک با منشاء آتشفشانی و سیستم هایی با شار حرارتی بالا تقسیم کرد.

سیستم های گرمابی

دسته سیستم های همرفتی هیدروترمال شامل حوضچه های زیرزمینی بخار یا آب گرم است که به سطح زمین می آیند و آبفشان ها، دریاچه های گل گوگردی و فومارول ها را تشکیل می دهند. تشکیل چنین سیستم هایی با وجود منبع گرمایی سنگ داغ یا مذاب که نسبتاً نزدیک به سطح زمین قرار دارد، همراه است. در بالای این ناحیه از سنگ با دمای بالا، تشکیل سنگ نفوذپذیر حاوی آب است که در نتیجه سنگ داغ زیرین آن بالا می رود. سنگ نفوذپذیر، به نوبه خود، با سنگ غیرقابل نفوذ پوشانده می شود که یک "تله" برای آب فوق گرم تشکیل می دهد. با این حال، وجود شکاف یا منافذ در این سنگ باعث می‌شود که آب داغ یا مخلوط بخار و آب به سطح زمین برود. سیستم های همرفتی هیدروترمال معمولاً در امتداد مرزهای صفحات تکتونیکی پوسته زمین قرار دارند که با فعالیت آتشفشانی مشخص می شوند.

اصولاً برای تولید برق در میادین آب گرم از روشی مبتنی بر استفاده از بخار حاصل از تبخیر مایع داغ بر روی سطح استفاده می شود. در این روش از این پدیده استفاده می شود که با نزدیک شدن آب گرم (تحت فشار بالا) به چاه ها از استخر به سطح، فشار کاهش می یابد و حدود 20 درصد مایع به جوش می آید و به بخار تبدیل می شود. این بخار به وسیله یک جداکننده از آب جدا شده و به توربین فرستاده می شود. آب خروجی از جداکننده ممکن است بسته به ترکیب معدنی آن تحت تصفیه بیشتر قرار گیرد. این آب را می توان بلافاصله یا در صورت توجیه اقتصادی با استخراج اولیه مواد معدنی از آن به داخل سنگ ها پمپ کرد. نمونه هایی از میدان های زمین گرمایی آب گرم عبارتند از Wairakei و Broadlands در نیوزلند، Cerro Prieto در مکزیک، Salton Sea در کالیفرنیا، Otake در ژاپن.

یکی دیگر از روش های تولید برق از آب های زمین گرمایی با دمای بالا یا متوسط، استفاده از فرآیندی با استفاده از چرخه دو حلقه ای (دودویی) است. در این فرآیند از آب به دست آمده از استخر برای گرم کردن مایع خنک کننده ثانویه (فریون یا ایزوبوتان) که نقطه جوش پایینی دارد، استفاده می شود. بخار حاصل از جوشاندن این مایع برای به حرکت درآوردن توربین استفاده می شود. بخار خروجی متراکم شده و دوباره از مبدل حرارتی عبور می کند و در نتیجه یک چرخه بسته ایجاد می شود. تاسیساتی که از فریون به عنوان خنک کننده ثانویه استفاده می کنند در حال حاضر برای توسعه صنعتی در محدوده دمایی 75 تا 150 درجه سانتی گراد و با توان الکتریکی واحد در محدوده 100-10 کیلووات آماده شده اند. چنین تاسیساتی را می توان برای تولید برق در مکان های مناسب به ویژه در مناطق دور افتاده روستایی استفاده کرد.

سیستم های داغ با منشا آتشفشانی

نوع دوم منابع زمین گرمایی (سیستم های گرم با منشاء آتشفشانی) ماگما و سنگ های خشک گرم غیرقابل نفوذ (مناطق سنگ جامد در اطراف ماگما و سنگ های پوشاننده) هستند. دریافت انرژی زمین گرمایی به طور مستقیم از ماگما هنوز از نظر فنی امکان پذیر نیست. فناوری مورد نیاز برای مهار قدرت سنگ های خشک داغ تازه در حال توسعه است. پیشرفت‌های فنی اولیه روش‌های استفاده از این منابع انرژی، ساخت یک مدار بسته را با مایعی که از طریق آن در گردش است و از سنگ داغ عبور می‌کند، فراهم می‌کند. برنج. پنج). ابتدا چاهی حفر می شود و به منطقه سنگ داغ می رسد. سپس آب سرد از طریق آن با فشار زیاد به داخل سنگ پمپ می شود که منجر به ایجاد شکاف در آن می شود. پس از آن، چاه دوم از طریق منطقه تشکیل شده از سنگ شکسته حفر می شود. در نهایت آب سرد از سطح به داخل چاه اول پمپاژ می شود. هنگامی که از میان سنگ داغ می گذرد، گرم می شود و از طریق چاه دوم به شکل بخار یا آب گرم استخراج می شود که سپس می توان از آن برای تولید برق به یکی از روش هایی که قبلاً بحث شد استفاده کرد.

سیستم های شار حرارتی بالا

سیستم های زمین گرمایی نوع سوم در مناطقی وجود دارند که یک حوضه رسوبی عمیق در منطقه ای با مقادیر بالای جریان گرما قرار دارد. در مناطقی مانند حوضه های پاریس یا مجارستان، دمای آب خروجی از چاه ها می تواند به 100 درجه سانتی گراد برسد.

دسته خاصی از رسوبات از این نوع در مناطقی یافت می شود که جریان گرمای معمولی از طریق زمین در لایه های رس غیرقابل نفوذ عایق تشکیل شده در مناطق ژئوسنکلینال به سرعت نزولی یا در مناطق فرونشست پوسته زمین به دام افتاده است. دمای آب ناشی از رسوبات زمین گرمایی در مناطق ژئوفشار می تواند به 150-180 درجه سانتی گراد برسد و فشار در دهانه چاه 28-56 مگاپاسکال است. تولید روزانه در هر چاه می تواند چندین میلیون متر مکعب سیال باشد. حوضچه های زمین گرمایی در مناطقی با ژئوفشار افزایش یافته در بسیاری از مناطق در حین اکتشاف نفت و گاز، به عنوان مثال، در آمریکای شمالی و جنوبی، خاورمیانه دور و میانه، آفریقا و اروپا یافت شده است. امکان استفاده از چنین ذخایر برای مقاصد انرژی هنوز نشان داده نشده است.

انرژی اقیانوس ها

افزایش شدید قیمت سوخت، مشکلات در دستیابی به آن، گزارش‌های کاهش منابع سوخت - همه این نشانه‌های مشهود بحران انرژی در سال‌های اخیر باعث علاقه قابل توجهی در بسیاری از کشورها به منابع انرژی جدید، از جمله انرژی اقیانوس‌ها شده است.

انرژی حرارتی اقیانوس

مشخص است که ذخایر انرژی در اقیانوس جهانی عظیم است، زیرا دو سوم سطح زمین (361 میلیون کیلومتر مربع) توسط دریاها و اقیانوس ها اشغال شده است - اقیانوس آرام 180 میلیون کیلومتر مربع است. . اقیانوس اطلس - 93 میلیون کیلومتر مربع، هند - 75 میلیون کیلومتر مربع. جریان با مقدار 10 18 ژول برآورد شده است. با این حال، تا کنون مردم قادر به استفاده از بخش ناچیزی از این انرژی هستند، و حتی پس از آن به هزینه سرمایه گذاری های بزرگ و به آرامی پرداخت می شود، به طوری که چنین انرژی تا کنون امیدبخش به نظر می رسد.

دهه گذشته با موفقیت های خاصی در استفاده از انرژی حرارتی اقیانوس مشخص می شود. بنابراین، تاسیسات mini-OTES و OTES-1 ایجاد شده اند (OTES حروف اولیه کلمات انگلیسی Ocean Thermal Energy Conversion، یعنی تبدیل انرژی حرارتی اقیانوس - ما در مورد تبدیل به انرژی الکتریکی صحبت می کنیم). در آگوست 1979، یک نیروگاه حرارتی mini-OTES در نزدیکی جزایر هاوایی شروع به کار کرد. عملیات آزمایشی نصب به مدت سه ماه و نیم، قابلیت اطمینان کافی آن را نشان داد. با عملکرد مداوم شبانه روزی، هیچ خرابی وجود نداشت، اما اگر مشکلات فنی جزئی را که معمولاً هنگام آزمایش نصب جدید ایجاد می شود، حساب کنید. توان کل آن به طور متوسط ​​48.7 کیلو وات، حداکثر -53 کیلو وات. نصب 12 کیلو وات (حداکثر 15) به شبکه خارجی برای بار، به طور دقیق تر، برای شارژ باتری ها داد. مابقی نیروی تولیدی صرف نیاز خود نیروگاه شد. این هزینه ها شامل هزینه های انرژی برای عملکرد سه پمپ، تلفات در دو مبدل حرارتی، یک توربین و یک ژنراتور برق است.

سه پمپ از محاسبات زیر مورد نیاز بود: یکی برای تامین گونه های گرم از اقیانوس، دومی برای پمپاژ آب سرد از عمق حدود 700 متری، سومی برای پمپاژ سیال عامل ثانویه در داخل خود سیستم، یعنی از کندانسور به اواپراتور آمونیاک به عنوان مایع کار ثانویه استفاده می شود.

واحد mini-OTES بر روی یک بارج سوار شده است. در زیر آن یک خط لوله طولانی برای دریافت آب سرد وجود دارد. خط لوله یک لوله پلی اتیلن به طول 700 متر با قطر داخلی 50 سانتی متر است که این خط لوله با یک قفل مخصوص به کف ظرف متصل می شود که در صورت لزوم امکان قطع سریع اتصال را فراهم می کند. لوله پلی اتیلن به طور همزمان برای لنگر انداختن سیستم لوله و کشتی استفاده می شود. اصالت چنین راه حلی بدون تردید است، زیرا لنگر انداختن برای سیستم های قدرتمندتر OTEC که در حال حاضر در حال توسعه هستند یک مشکل بسیار جدی است.

واحد mini-OTES برای اولین بار در تاریخ فناوری توانست نیروی مفید را به یک بار خارجی منتقل کند و همزمان نیازهای خود را نیز پوشش دهد. تجربه به دست آمده در طول بهره برداری از mini-OTES امکان ساخت سریع نیروگاه حرارتی قدرتمندتر OTEC-1 و شروع طراحی سیستم های حتی قدرتمندتر از این نوع را فراهم کرد.

ایستگاه های جدید OTES با ظرفیت ده ها و صدها مگاواتبدون کشتی طراحی شده اند. این یک لوله بزرگ است که در قسمت بالایی آن یک اتاق ماشین گرد وجود دارد که در آن تمام دستگاه های لازم برای تبدیل انرژی در آن قرار دارد. برنج. 6). انتهای بالایی خط لوله آب در اقیانوس در عمق 25-0 قرار خواهد گرفت. متراتاق ماشین در اطراف لوله در عمق حدود 100 متری در حال طراحی است. واحدهای توربین که بر روی بخارات آمونیاک کار می کنند و همچنین سایر تجهیزات در آنجا نصب خواهند شد. جرم کل سازه بیش از 300000 تن است. لوله هیولایی که تقریباً یک کیلومتر به اعماق سرد اقیانوس می رود و در قسمت بالایی آن چیزی شبیه به یک جزیره کوچک وجود دارد. و هیچ کشتی، به جز، البته، کشتی های معمولی نیاز به حفظ سیستم و ارتباط با ساحل.

انرژی جزر و مد.

قرن هاست که مردم درباره علت جزر و مد دریا فکر کرده اند. امروزه به طور قطع می دانیم که یک پدیده طبیعی قدرتمند - حرکت موزون آب های دریا - توسط نیروهای جاذبه ماه و خورشید ایجاد می شود. از آنجایی که خورشید 400 برابر دورتر از زمین است، جرم بسیار کوچک‌تر ماه دو برابر جرم خورشید بر روی کانون‌های زمین اثر می‌گذارد. بنابراین جزر و مد ناشی از ماه (کشند قمری) نقش تعیین کننده ای دارد. در دریا، جزر و مد بالا با جزر و مد از لحاظ نظری پس از 6 ساعت و 12 دقیقه و 30 ثانیه متناوب می شود. اگر ماه، خورشید و زمین در یک خط مستقیم باشند (به اصطلاح سیزیژی)، خورشید با جاذبه خود تأثیر ماه را تقویت می کند و سپس جزر و مد قوی رخ می دهد (جزر و مد سیزیژی یا آب زیاد). هنگامی که خورشید در یک زاویه قائم به بخش زمین-ماه (مربع)، جزر و مد ضعیف رخ می دهد (مربع، یا کم آب). جزر و مد قوی و ضعیف هر هفت روز یکبار تغییر می کند.

با این حال، سیر واقعی جزر و مد بسیار پیچیده است. این تحت تأثیر ویژگی های حرکت اجرام آسمانی، ماهیت خط ساحلی، عمق آب، جریان های دریا و باد قرار دارد.

بلندترین و قوی ترین امواج جزر و مدی در خلیج های کم عمق و باریک یا دهانه رودخانه هایی که به دریاها و اقیانوس ها می ریزند رخ می دهد. موج جزر و مد اقیانوس هند در فاصله 250 کیلومتری از دهانه آن بر خلاف جریان گنگ می چرخد. موج جزر و مدی اقیانوس اطلس تا 900 کیلومتری آمازون امتداد دارد. در دریاهای بسته، مانند دریای سیاه یا مدیترانه، امواج جزر و مدی کوچکی به ارتفاع 50-70 سانتی متر وجود دارد.

حداکثر توان ممکن در یک چرخه جزر و مد بالا، یعنی از یک جزر به جزر و مد دیگر، با معادله بیان می شود.

جایی که آر – چگالی آب، gشتاب گرانش است، اسمساحت حوضه جزر و مدی است، آر- تفاوت در سطوح در جزر و مد.

همانطور که از (فرمول، برای استفاده از انرژی جزر و مدی، چنین مکان هایی در سواحل دریا را می توان مناسب ترین مکان در نظر گرفت، جایی که جزر و مد دارای دامنه زیادی است، و کانتور و توپوگرافی ساحل امکان ترتیب دادن را فراهم می کند. "استخرهای" بزرگ بسته.

ظرفیت نیروگاه ها در برخی نقاط می تواند 2-20 مگاوات باشد.

از آنجایی که انرژی تابش خورشید در سطح وسیعی توزیع می شود (به عبارت دیگر چگالی کمی دارد)، هر تاسیساتی برای استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی باید دارای یک دستگاه جمع کننده (کلکتور) با سطح کافی باشد.

ساده ترین دستگاه از این نوع یک کلکتور مسطح است. در اصل، این صفحه سیاه است که از زیر به خوبی عایق شده است. روی آن با شیشه یا پلاستیک پوشانده شده است که نور را از خود عبور می دهد، اما تابش گرمای مادون قرمز را نشان نمی دهد. در فضای بین برنج و شیشه، اغلب لوله های سیاه رنگ قرار می گیرد که از طریق آنها آب، روغن، جیوه، هوا، انیدرید کربنیک و غیره جریان دارد. پ.تابش خورشیدی، کای نافذ در سراسرشیشه یا پلاستیک داخل کلکتور، توسط لوله ها و صفحه سیاه جذب شده و کار را گرم می کند اووارد بدن در لوله ها می شود. تشعشعات حرارتی نمی توانند کلکتور را ترک کنند، بنابراین دمای موجود در آن بسیار بیشتر از دمای هوای محیط است (200-500 درجه سانتیگراد). این به اصطلاح اثر گلخانه ای است. کلاه گیس های معمولی باغ در واقع جمع آوری کننده های ساده تشعشعات خورشیدی هستند. اما هر چه از مناطق استوایی دورتر باشد، کمتر effکلکتور افقی خوب است و چرخاندن آن برای دنبال کردن خورشید بسیار دشوار و گران است. بنابراین، چنین کلکتورهایی معمولاً در یک زاویه بهینه معین به سمت جنوب نصب می شوند.

یک کلکتور پیچیده تر و گران تر، یک آینه مقعر است که تشعشعات فرود را در حجم کوچکی در نزدیکی یک نقطه هندسی معین، یعنی کانون، متمرکز می کند. سطح بازتابنده آینه از پلاستیک متالایز ساخته شده است یا از تعداد زیادی آینه مسطح کوچک که به یک پایه سهموی بزرگ متصل شده اند تشکیل شده است. به لطف مکانیسم های خاص، کلکتورهای این نوع به طور مداوم به سمت خورشید چرخش می کنند - این به شما امکان می دهد تا حد ممکن تابش خورشیدی را جمع آوری کنید. دما در فضای کار کلکتورهای آینه به 3000 درجه سانتی گراد و بالاتر می رسد.

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 به منابع نیروی کار برای استخراج مواد خام، غنی سازی آنها، تولید مواد، ساخت هلیواستات ها، کلکتورها، تجهیزات دیگر، و حمل و نقل آنها محاسبات نشان می دهد که برای تولید 1 مگاوات * سال برق با استفاده از انرژی خورشیدی، از 10000 تا 40000 نفر ساعت زمان نیاز است. در انرژی سنتی روی سوخت‌های فسیلی، این رقم 200-500 نفر ساعت است.

تا کنون، انرژی الکتریکی تولید شده توسط پرتوهای خورشید بسیار گرانتر از انرژی حاصل از روش های سنتی است. دانشمندان امیدوارند آزمایش‌هایی که در تأسیسات و ایستگاه‌های آزمایشی انجام می‌دهند نه تنها به حل مشکلات فنی، بلکه مشکلات اقتصادی نیز کمک کند. اما، با این وجود، ایستگاه های مبدل انرژی خورشیدی در حال ساخت هستند و کار می کنند.

از سال 1988 نیروگاه خورشیدی کریمه در شبه جزیره کرچ راه اندازی شده است. به نظر می رسد عقل سلیم خودش جای آن را مشخص کرده است. خوب، اگر قرار است چنین ایستگاه هایی در هر جایی ساخته شوند، در درجه اول در منطقه استراحتگاه ها، آسایشگاه ها، خانه های استراحت، مسیرهای گردشگری است. در منطقه ای که انرژی زیادی مورد نیاز است، اما تمیز نگه داشتن محیط از اهمیت بیشتری برخوردار است، که سلامتی آن و بالاتر از همه پاکی هوا برای انسان شفابخش است.

نیروگاه خورشیدی کریمه کوچک است - ظرفیت آن تنها 5 مگاوات است. به یک معنا، او یک آزمون قدرت است. اگرچه، به نظر می رسد، وقتی تجربه ساخت ایستگاه های خورشیدی در کشورهای دیگر شناخته شده است، چه چیز دیگری باید امتحان شود.

در جزیره سیسیل در اوایل دهه 80، یک نیروگاه خورشیدی با ظرفیت 1 مگاوات جریان داد. اصل کار آن نیز برج است. آینه ها پرتوهای خورشید را بر روی گیرنده ای که در ارتفاع 50 متری قرار دارد متمرکز می کنند. در آنجا بخار با دمای بیش از 600 درجه سانتیگراد تولید می شود که یک توربین سنتی را با یک مولد جریان متصل به آن به حرکت در می آورد. به طور غیرقابل انکاری ثابت شده است که نیروگاه های با ظرفیت 10-20 مگاوات می توانند بر اساس این اصل و همچنین بسیار بیشتر عمل کنند، اگر ماژول های مشابه با اتصال آنها به یکدیگر گروه بندی شوند.

نوع کمی متفاوت از نیروگاه در Alqueria در جنوب اسپانیا. تفاوت آن در این است که گرمای خورشیدی متمرکز بر بالای برج، چرخه سدیم را به حرکت در می آورد، که از قبل آب را گرم می کند تا بخار ایجاد کند. این گزینه چندین مزیت دارد. انباشتگر حرارتی سدیم نه تنها عملکرد مداوم نیروگاه را تضمین می کند، بلکه باعث می شود تا انرژی اضافی برای کار در هوای ابری و در شب جمع شود. ظرفیت ایستگاه اسپانیایی تنها 0.5 مگاوات است. اما بر اساس اصل آن، می توان موارد بسیار بزرگتری ایجاد کرد - تا 300 مگاوات. در تاسیساتی از این نوع، غلظت انرژی خورشیدی به حدی است که راندمان فرآیند توربین بخار بدتر از نیروگاه های حرارتی سنتی نیست.

به گفته کارشناسان، جذاب ترین ایده در مورد تبدیل انرژی خورشیدی استفاده از اثر فوتوالکتریک در نیمه هادی ها است.

اما مثلاً یک نیروگاه خورشیدی نزدیک خط استوا با خروجی روزانه 500 مگاوات ساعت (تقریباً مقدار انرژی تولید شده توسط یک نیروگاه برق آبی نسبتاً بزرگ) با راندمان 10% به سطح موثر حدود 500000 متر مربع نیاز دارد. واضح است که چنین حجم عظیمی از سلول های نیمه هادی خورشیدی می توانند. فقط زمانی که تولید آنها واقعاً ارزان باشد، پرداخت می کنند. راندمان نیروگاه های خورشیدی در سایر مناطق زمین به دلیل شرایط جوی ناپایدار، شدت نسبتاً کم تابش خورشیدی که در اینجا حتی در روزهای آفتابی به شدت جذب می شود و همچنین نوسانات ناشی از تناوب روز و شب

با این وجود، فتوسل های خورشیدی امروزه کاربرد خاص خود را پیدا کرده اند. معلوم شد که آنها عملاً منابع ضروری جریان الکتریکی در موشک ها، ماهواره ها و ایستگاه های بین سیاره ای خودکار و روی زمین هستند - در درجه اول برای تغذیه شبکه های تلفن در مناطق غیر برق دار یا برای مصرف کنندگان جریان کوچک (تجهیزات رادیویی، ماشین های اصلاح برقی و فندک ها و غیره). ) . باتری های خورشیدی نیمه هادی برای اولین بار در سومین ماهواره زمین مصنوعی شوروی (در 15 می 1958 به مدار زمین پرتاب شد) نصب شدند.

کار در حال پیشرفت، ارزیابی ها در حال پیشرفت است. تا اینجای کار، باید اذعان کرد که آنها طرفدار نیروگاه های خورشیدی نیستند: امروزه این سازه ها هنوز جزو پیچیده ترین و گران ترین روش های فنی برای استفاده از انرژی خورشیدی هستند. ما به گزینه های جدید، ایده های جدید نیاز داریم. هیچ کمبودی در آنها وجود ندارد. اجرا بدتره

انرژی اتمی.

هنگام مطالعه فروپاشی هسته های اتم، مشخص شد که وزن هر هسته کمتر از مجموع جرم پروتون ها و نوترون های آن است. این به این دلیل است که وقتی پروتون ها و نوترون ها با هم ترکیب می شوند و یک هسته تشکیل می دهند، انرژی زیادی آزاد می شود. از دست دادن جرم هسته در هر 1 گرم معادل مقدار انرژی حرارتی است که با سوزاندن 300 واگن زغال سنگ بدست می آید. بنابراین جای تعجب نیست که محققان تمام تلاش خود را برای یافتن کلیدی به کار بسته اند که امکان "باز کردن" هسته اتم و آزادسازی انرژی عظیم نهفته در آن را فراهم می کند.

در ابتدا، این وظیفه غیرقابل حل به نظر می رسید. تصادفی نیست که دانشمندان نوترون را به عنوان ابزار انتخاب کرده اند. این ذره از نظر الکتریکی خنثی است و تحت تأثیر نیروهای دافعه الکتریکی قرار نمی گیرد. بنابراین، نوترون می تواند به راحتی به هسته اتم نفوذ کند. نوترون ها هسته اتم های عناصر منفرد را بمباران کردند. وقتی نوبت به اورانیوم رسید، معلوم شد که این عنصر سنگین رفتار متفاوتی با بقیه دارد. به هر حال، لازم به یادآوری است که اورانیوم طبیعی حاوی سه ایزوتوپ است: اورانیوم-238 (238 U)، اورانیوم-235 (235 U) و اورانیوم-234 (234 U) و عدد به معنای عدد جرمی است.

ثابت شد که هسته اتمی اورانیوم 235 نسبت به هسته سایر عناصر و ایزوتوپ ها پایدارتر است. تحت تأثیر یک نوترون، شکافت (شکاف) اورانیوم رخ می دهد، هسته آن به دو قطعه تقریباً یکسان، به عنوان مثال، به هسته های کریپتون و باریم تجزیه می شود. این قطعات با سرعت زیادی در جهات مختلف پراکنده می شوند.

اما نکته اصلی در این فرآیند این است که تجزیه یک هسته اورانیوم دو یا سه نوترون آزاد جدید تولید می کند. دلیل آن این است که هسته اورانیوم سنگین حاوی نوترون های بیشتری نسبت به آنچه برای تشکیل دو هسته اتمی کوچکتر نیاز است دارد. "مواد ساختمانی" بیش از حد وجود دارد و هسته اتم باید از شر آن خلاص شود.

هر یک از نوترون‌های جدید می‌تواند کاری را انجام دهد که اولی در هنگام شکافتن یک هسته انجام داد. در واقع، یک محاسبه سودمند: به جای یک نوترون، دو یا سه هسته با توانایی مشابه در تقسیم دو یا سه هسته اورانیوم 235 بعدی بدست می آوریم. و به این ترتیب ادامه می یابد: یک واکنش زنجیره ای رخ می دهد، و اگر کنترل نشود، تبدیل به بهمن می شود و با یک انفجار قوی پایان می یابد - انفجار یک بمب اتمی. مردم با آموختن تنظیم این فرآیند، این فرصت را به دست آوردند که تقریباً به طور مداوم از هسته اتمی اورانیوم انرژی دریافت کنند. این فرآیند در راکتورهای هسته ای کنترل می شود.

راکتور هسته ای وسیله ای است که در آن یک واکنش زنجیره ای کنترل شده انجام می شود. در این مورد، فروپاشی هسته‌های اتم به عنوان منبع تنظیم‌شده گرما و نوترون عمل می‌کند.

اولین پروژه راکتور هسته ای در سال 1939 توسط دانشمند فرانسوی فردریک ژولیوت کوری توسعه یافت. اما به زودی نازی ها فرانسه را اشغال کردند و این پروژه اجرا نشد.

واکنش زنجیره ای شکافت اورانیوم اولین بار در سال 1942 در ایالات متحده آمریکا و در راکتوری که گروهی از محققان به رهبری دانشمند ایتالیایی انریکو فرمی در استادیوم دانشگاه شیکاگو ساختند، انجام شد. این راکتور دارای ابعاد 6x6x6.7 متر و توان 20 کیلووات بود. بدون خنک کننده خارجی کار می کرد.

اولین راکتور هسته ای در اتحاد جماهیر شوروی (و در اروپا) تحت رهبری Acad ساخته شد. I. V. Kurchatov و در سال 1946 راه اندازی شد

انرژی هسته ای امروز با سرعتی بی سابقه در حال توسعه است. سی سال است که ظرفیت کل واحدهای هسته ای از 5 هزار به 23 میلیون کیلووات رسیده است! برخی از دانشمندان بر این عقیده اند 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 بسیار ساده است - در آن، درست مانند یک دیگ بخار معمولی، آب به بخار تبدیل می شود. برای انجام این کار، از انرژی آزاد شده در طی واکنش زنجیره ای از فروپاشی اتم های اورانیوم یا سایر سوخت های هسته ای استفاده کنید. هیچ دیگ بخار بزرگی در یک نیروگاه هسته ای وجود ندارد که از هزاران کیلومتر لوله فولادی تشکیل شده باشد که از طریق آن آب تحت فشار بسیار زیاد به گردش در می آید و به بخار تبدیل می شود. این غول پیکر با یک راکتور هسته ای نسبتاً کوچک جایگزین شد.

راکتورهای هسته‌ای روی نوترون‌های حرارتی عمدتاً از دو جهت با یکدیگر متفاوت هستند: کدام مواد به عنوان تعدیل‌کننده نوترون استفاده می‌شوند و کدام به عنوان خنک‌کننده که با کمک آن گرما از هسته راکتور خارج می‌شود. در حال حاضر رایج ترین راکتورهای آب تحت فشار هستند که در آنها آب معمولی هم به عنوان تعدیل کننده نوترون و هم خنک کننده عمل می کند، راکتورهای اورانیوم-گرافیت (تعدیل کننده گرافیت است، خنک کننده آب معمولی است)، راکتورهای گاز-گرافیت (تعدیل کننده گرافیت است). ، خنک کننده گاز است، اغلب دی اکسید کربن)، راکتورهای آب سنگین (تعدیل کننده - آب سنگین، خنک کننده - آب سنگین یا معمولی).

نه نه برنج. نهیک نمودار شماتیک از یک راکتور آب تحت فشار ارائه شده است. هسته راکتور یک کشتی با دیواره ضخیم است که شامل مجموعه های آب و عناصر سوخت غوطه ور در آن است. گرمای تولید شده توسط میله های سوخت توسط آب جذب می شود که دمای آن به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

طراحان قدرت چنین راکتورهایی را به یک میلیون کیلووات رساندند. نیروگاه های قدرتمند در Zaporozhye، Balakovo و دیگر نیروگاه های هسته ای نصب شده اند. به زودی، راکتورهای این طرح ظاهراً از نظر قدرت با رکورددار - یک و نیم میلیون از نیروگاه هسته ای ایگنالینا - خواهند رسید.

اما همچنان، ظاهراً آینده انرژی هسته ای با نوع سوم رآکتورها باقی خواهد ماند که اصل عملکرد و طراحی آن توسط دانشمندان - راکتورهای نوترونی سریع - پیشنهاد شده است. به آنها راکتورهای پرورش دهنده نیز می گویند. راکتورهای معمولی از نوترون های آهسته استفاده می کنند که باعث واکنش زنجیره ای در یک ایزوتوپ نسبتاً کمیاب - اورانیوم 235 می شود که در اورانیوم طبیعی تنها حدود یک درصد است. به همین دلیل است که لازم است کارخانه‌های عظیمی بسازیم که در آن اتم‌های اورانیوم به معنای واقعی کلمه الک می‌شوند و از بین آنها فقط اتم‌های یک نوع اورانیوم ۲۳۵ انتخاب می‌شود. بقیه اورانیوم را نمی توان در راکتورهای معمولی استفاده کرد. این سوال مطرح می شود: آیا این ایزوتوپ کمیاب اورانیوم برای هر مدت زمان کافی خواهد بود یا بشر دوباره با مشکل کمبود منابع انرژی مواجه خواهد شد؟

بیش از سی سال پیش این مشکل برای کارکنان آزمایشگاه موسسه فیزیک انرژی مطرح شد. او حل شد. رئیس آزمایشگاه، الکساندر ایلیچ لایپونسکی، طراحی یک راکتور سریع نوترونی را پیشنهاد کرد. در سال 1955، اولین چنین تاسیساتی ساخته شد. مزایای راکتورهای سریع نوترونی آشکار است. در آنها می توان از تمام ذخایر اورانیوم طبیعی و توریم برای به دست آوردن انرژی استفاده کرد و آنها بسیار زیاد هستند - بیش از چهار میلیارد تن اورانیوم تنها در اقیانوس جهانی حل شده است.

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

انرژی هیدروژن

بسیاری از کارشناسان نگرانی خود را در مورد روند فزاینده به سمت برقی شدن مداوم اقتصاد و اقتصاد ابراز می کنند: سوخت های شیمیایی بیشتر و بیشتری در نیروگاه های حرارتی سوزانده می شود و صدها نیروگاه هسته ای جدید و همچنین نیروگاه های خورشیدی، بادی و زمین گرمایی نوپا. در مقیاس فزاینده ای (و در نهایت به طور انحصاری) برای تولید انرژی الکتریکی کار خواهد کرد. بنابراین، دانشمندان مشغول جستجوی سیستم‌های انرژی اساساً جدید هستند.

بهره وری نیروگاه های حرارتی نسبتا کم است، اگرچه طراحان تمام تلاش خود را برای افزایش آن می کنند. در نیروگاه های مدرن سوخت فسیلی حدود 40 درصد و در نیروگاه های هسته ای 33 درصد است. در این حالت بخش زیادی از انرژی با گرمای هدر رفته (مثلاً همراه با آب گرم تخلیه شده از سیستم های خنک کننده) از بین می رود که به اصطلاح منجر به آلودگی حرارتی محیط می شود. از این نتیجه می شود که نیروگاه های حرارتی باید در مکان هایی ساخته شوند که مقدار کافی آب خنک کننده وجود داشته باشد یا در مناطق بادخیز که خنک کننده هوا بر ریزاقلیم تأثیر منفی نمی گذارد. به این موارد مسائل ایمنی و بهداشتی اضافه شده است. به همین دلیل است که نیروگاه های هسته ای بزرگ آینده باید تا حد امکان از مناطق پرجمعیت فاصله داشته باشند. اما به این ترتیب منابع برق از مصرف کنندگان آن حذف می شود که مشکل انتقال نیرو را بسیار پیچیده می کند.

انتقال برق از طریق سیم بسیار گران است: حدود یک سوم هزینه انرژی برای مصرف کننده است. برای کاهش هزینه ها، خطوط برق با ولتاژهای فزاینده بالاتر ساخته می شوند که به زودی به 1500 کیلو ولت می رسد. اما خطوط فشار قوی بالای سر نیاز به بیگانگی یک زمین بزرگ دارند و علاوه بر این، در برابر بادهای بسیار شدید و سایر عوامل هواشناسی آسیب پذیر هستند. و خطوط کابل زیرزمینی 10 تا 20 برابر هزینه بیشتری دارند و فقط در موارد استثنایی (مثلاً زمانی که ناشی از ملاحظات معماری یا قابلیت اطمینان باشد) انجام می شود.

جدی ترین مشکل انباشت و ذخیره سازی برق است، زیرا نیروگاه ها با توان ثابت و بار کامل به صرفه ترین کار می کنند. این در حالی است که تقاضای برق در طول روز، هفته و سال تغییر می کند، به طوری که باید توان نیروگاه ها را با آن تطبیق داد. تنها راه ذخیره مقادیر زیادی برق برای استفاده در آینده در حال حاضر توسط نیروگاه های ذخیره سازی پمپ شده ارائه می شود، اما آنها نیز به نوبه خود با مشکلات زیادی همراه هستند.

به گفته بسیاری از کارشناسان، تمام این مشکلات پیش روی انرژی مدرن می تواند امکان استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت و ایجاد به اصطلاح اقتصاد انرژی هیدروژنی را فراهم کند.

هیدروژن، ساده‌ترین و سبک‌ترین عنصر شیمیایی، را می‌توان یک سوخت ایده‌آل در نظر گرفت. هر جا آب باشد در دسترس است. وقتی هیدروژن می سوزد، آب تشکیل می شود که می تواند دوباره به هیدروژن و اکسیژن تجزیه شود و این فرآیند هیچ گونه آلودگی زیست محیطی ایجاد نمی کند. شعله هیدروژن در اتمسفر محصولاتی منتشر نمی کند که به طور اجتناب ناپذیری با احتراق هر نوع سوخت دیگری همراه است: دی اکسید کربن، مونوکسید کربن، دی اکسید گوگرد، هیدروکربن ها، خاکستر، پراکسیدهای آلی و غیره. هیدروژن ارزش حرارتی بسیار بالایی دارد: زمانی که 1 گرم هیدروژن سوزانده می شود، 120 ژول انرژی حرارتی به دست می آید و هنگام سوزاندن 1 گرم بنزین - فقط 47 ژول.

هیدروژن را می توان از طریق خطوط لوله مانند گاز طبیعی حمل و توزیع کرد. حمل و نقل خط لوله سوخت ارزان ترین راه انتقال انرژی از راه دور است. علاوه بر این، خطوط لوله در زیر زمین گذاشته می شود که چشم انداز را مختل نمی کند. خطوط لوله گاز مساحت کمتری را نسبت به خطوط هوایی برق اشغال می کند. انتقال انرژی به شکل گاز هیدروژن از طریق یک خط لوله 750 میلی متری در طول 80 کیلومتر هزینه کمتری نسبت به انتقال همان مقدار انرژی به شکل جریان متناوب از طریق کابل زیرزمینی دارد. در فواصل بیش از 450 کیلومتر، انتقال هیدروژن با خط لوله ارزان تر از استفاده از خط برق هوایی 40 کیلو ولت DC است و در فاصله بیش از 900 کیلومتر ارزان تر از خط برق هوایی AC 500 کیلو ولت است.

هیدروژن یک سوخت مصنوعی است. می توان آن را از زغال سنگ، نفت، گاز طبیعی یا با تجزیه آب به دست آورد. بر اساس برآوردها، امروزه در جهان حدود 20 میلیون تن هیدروژن در سال تولید و مصرف می شود. نیمی از این مقدار صرف تولید آمونیاک و کود و بقیه برای حذف گوگرد از سوخت های گازی، در متالورژی، برای هیدروژناسیون زغال سنگ و سایر سوخت ها می شود. در اقتصاد امروزی، هیدروژن بیشتر یک ماده شیمیایی است تا یک ماده اولیه انرژی.

روش های نوین و امیدوار کننده تولید هیدروژن

امروزه هیدروژن عمدتاً (حدود 80 درصد) از نفت تولید می شود. اما این یک فرآیند غیراقتصادی برای انرژی است، زیرا انرژی به دست آمده از چنین هیدروژنی 3.5 برابر بیشتر از انرژی حاصل از سوختن بنزین است. علاوه بر این، با افزایش قیمت نفت، هزینه چنین هیدروژنی دائما در حال افزایش است.

مقدار کمی هیدروژن با الکترولیز تولید می شود. تولید هیدروژن از طریق الکترولیز آب گرانتر از تولید آن از نفت است، اما با توسعه انرژی هسته ای گسترش یافته و ارزان تر می شود. ایستگاه های الکترولیز آب را می توان در نزدیکی نیروگاه های هسته ای قرار داد، جایی که تمام انرژی تولید شده توسط نیروگاه برای تجزیه آب با تشکیل هیدروژن استفاده می شود. درست است که قیمت هیدروژن الکترولیتی بالاتر از قیمت جریان الکتریکی باقی خواهد ماند، اما هزینه های حمل و نقل و توزیع هیدروژن آنقدر ناچیز است که قیمت نهایی برای مصرف کننده در مقایسه با قیمت برق کاملاً قابل قبول خواهد بود.

امروزه، محققان به شدت در حال کار برای کاهش هزینه فرآیندهای تکنولوژیکی برای تولید هیدروژن در مقیاس بزرگ به دلیل تجزیه کارآمدتر آب با استفاده از الکترولیز بخار آب با دمای بالا، استفاده از کاتالیزورها، غشاهای نیمه نفوذناپذیر و غیره هستند.

توجه زیادی به روش ترمولیتیک می شود که (در آینده) شامل تجزیه آب به هیدروژن و اکسیژن در دمای 2500 درجه سانتیگراد است. اما مهندسان هنوز بر چنین محدودیت دمایی در واحدهای فناوری بزرگ، از جمله آنهایی که با انرژی اتمی کار می کنند (در راکتورهای با دمای بالا، تا کنون فقط روی دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد حساب می کنند) تسلط پیدا نکرده اند. بنابراین، محققان در تلاشند تا فرآیندهایی را توسعه دهند که در چند مرحله انجام می شود که امکان تولید هیدروژن را در محدوده دمایی زیر 1000 درجه سانتی گراد فراهم می کند.

در سال 1969، در شعبه ایتالیایی اوراتوم، یک کارخانه برای تولید گرما لیتیکی هیدروژن راه اندازی شد که با بهره وری کار می کرد. 55٪ در 730 درجه سانتیگراد. در این مورد از کلسیم بروماید، آب و جیوه استفاده شد. آب موجود در گیاه به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می شود و معرف های باقی مانده در چرخه های مکرر به گردش در می آیند. بقیه - تاسیسات طراحی شده در دمای 700-800 درجه سانتیگراد کار می کنند. اعتقاد بر این است که راکتورهای با دمای بالا باعث افزایش راندمان می شوند. چنین فرآیندهایی تا 85٪. امروزه ما نمی توانیم به طور دقیق پیش بینی کنیم که هزینه هیدروژن چقدر خواهد بود. اما با توجه به اینکه قیمت تمام اشکال مدرن انرژی تمایل به افزایش دارد، می توان فرض کرد که در دراز مدت، انرژی به شکل هیدروژن ارزان تر از گاز طبیعی و شاید به شکل برق خواهد بود.

استفاده از هیدروژن

وقتی هیدروژن به سوختی مقرون به صرفه مانند گاز طبیعی امروز تبدیل شود، می تواند در همه جا جایگزین آن شود. هیدروژن را می‌توان در اجاق‌ها، آبگرمکن‌ها و اجاق‌های گرمایشی مجهز به مشعل‌هایی که تفاوت چندانی با مشعل‌های امروزی برای سوزاندن گاز طبیعی دارند، سوزاند.

همانطور که قبلاً گفتیم، هنگام سوختن هیدروژن، هیچ محصول مضر احتراق باقی نمی ماند. بنابراین، نیازی به سیستم‌هایی برای حذف این محصولات برای دستگاه‌های گرمایشی با نیروی هیدروژن نیست. علاوه بر این، بخار آب تشکیل شده در حین احتراق را می‌توان محصول مفیدی در نظر گرفت - هوا را مرطوب می‌کند (همانطور که می‌دانید، در آپارتمان‌های مدرن با گرمایش مرکزی، هوا خیلی خشک است). و عدم وجود دودکش نه تنها به صرفه جویی در هزینه های ساخت و ساز کمک می کند، بلکه راندمان گرمایش را تا 30٪ افزایش می دهد.

هیدروژن همچنین می تواند به عنوان یک ماده خام شیمیایی در بسیاری از صنایع، به عنوان مثال، در تولید کودها و مواد غذایی، در متالورژی و پتروشیمی عمل کند. همچنین می توان از آن برای تولید برق در نیروگاه های حرارتی محلی استفاده کرد.

نتیجه.

نقش انرژی در حفظ و توسعه بیشتر تمدن انکارناپذیر است. در جامعه مدرن، یافتن حداقل یک حوزه از فعالیت های انسانی که به طور مستقیم یا غیرمستقیم به انرژی بیشتری از ماهیچه های انسان نیاز نداشته باشد، دشوار است.

مصرف انرژی یک شاخص مهم برای استانداردهای زندگی است. در آن روزگاری که فرد با جمع آوری میوه های جنگلی و شکار حیوانات غذا به دست می آورد، روزانه به حدود 8 مگا ژول انرژی نیاز داشت. پس از تسلط بر آتش، این مقدار به 16 مگا ژول افزایش یافت: در یک جامعه کشاورزی بدوی، 50 مگا ژول و در جامعه توسعه یافته تر، 100 مگا ژول بود.

در طول عمر تمدن ما بارها تغییر منابع سنتی انرژی به منابع جدید و پیشرفته تر صورت گرفته است. و نه به این دلیل که منبع قدیمی تمام شده است.

خورشید همیشه می درخشید و انسان را گرم می کرد: 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. ذخایر چوب نامحدود به نظر می رسید، اما موتورهای بخار به «خوراک» پرکالری بیشتری نیاز داشتند.

اما این فقط یک مرحله بود. زغال سنگ به زودی پیشتاز خود را در بازار انرژی به نفت از دست می دهد.

و در حال حاضر دور جدیدی در روزهای ما، انواع پیشرو سوخت همچنان نفت و گاز هستند. اما برای هر متر مکعب گاز جدید یا یک تن نفت، باید بیشتر به شمال یا شرق بروید و عمیق‌تر در زمین حفاری کنید. جای تعجب نیست که نفت و گاز هر سال برای ما بیشتر و بیشتر هزینه می کند.

جایگزینی؟ ما به یک رهبر انرژی جدید نیاز داریم. آنها بدون شک منابع هسته ای خواهند بود.

ذخایر اورانیوم، اگر مثلاً با ذخایر زغال سنگ مقایسه شود، چندان زیاد به نظر نمی رسد. اما از سوی دیگر، در واحد وزن، میلیون ها برابر بیشتر از زغال سنگ انرژی دارد.

و نتیجه این است: هنگام تولید برق در نیروگاه های هسته ای، اعتقاد بر این است که صد هزار برابر پول و نیروی کار کمتری نسبت به استخراج انرژی از زغال سنگ باید خرج شود. 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.

به دنبال انرژی بیش از حد، فرد عمیق تر و عمیق تر در دنیای عنصری پدیده های 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 قابل توجهی از انرژی زمینی آغاز می شود. یک انرژی "محافظه" وجود داشت. طوری ساخته شده که انسان شاخه ای را که روی آن می نشیند قطع 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، صنعت برق حقوق شهروندی گسترده و یک خط گسترده را دریافت خواهد کرد: منابع انرژی پراکنده با قدرت نه چندان بالا، اما با راندمان بالا، سازگار با محیط زیست، آسان برای استفاده.

یک مثال واضح از این شروع سریع انرژی الکتروشیمیایی است که ظاهراً بعداً با انرژی خورشیدی تکمیل خواهد شد. انرژی خیلی سریع انباشته می شود، جذب می شود، تمام آخرین ایده ها، اختراعات، دستاوردهای علم 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، به آن بستگی دارد.

بنابراین، شیمی انرژی، انرژی هیدروژن، نیروگاه های فضایی، انرژی مهر و موم شده در پادماده، کوارک ها، "سیاه چاله ها"، خلاء - اینها فقط برجسته ترین نقاط عطف، لمس ها، ویژگی های فردی سناریویی هستند که در مقابل چشمان ما نوشته می شود و را می توان فردا نامید انرژی.

هزارتوهای انرژی گذرگاه های اسرارآمیز، مسیرهای باریک و پر پیچ و خم. پر از رمز و راز، موانع، بینش های غیرمنتظره، گریه های غم و شکست، کلیک های شادی و پیروزی. مسیر انرژی خاردار، دشوار و غیر مستقیم بشر. اما ما بر این باوریم که در راه عصر وفور انرژی هستیم و همه موانع، موانع و مشکلات برطرف خواهند شد.

داستان انرژی بی پایان است، اشکال جایگزین استفاده از آن بی شمار است، مشروط بر اینکه 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، ظاهرا تنها باید با آنچه که حکیم فرهیخته که نامش ناشناخته مانده است، موافق بود: «تصمیمات آسانی وجود ندارد، فقط انتخاب های معقولی وجود دارد».

کتابشناسی - فهرست کتب

1. 1. آگوستا گلدین. اقیانوس های انرژی - مطابق. از انگلیسی. - م.: دانش، 1983. - 144 ص.

2. 2. Balanchevadze V. I.، Baranovsky A. I. و دیگران. اد. A. F. Dyakova. انرژی امروز و فردا. – M.: Energoatomizdat, 1990. – 344 p.

3. 3. بیش از حد کافی. نگاهی خوش بینانه به آینده انرژی جهان / اد. آر. کلارک: پر. از انگلیسی. – M.: Energoatomizdat, 1984. – 215 p.

4. 4. Burdakov V.P. برق از فضا. – M.: Energoatomizdat, 1991. – 152 p.

5. 5. N. V. Vershinsky، انرژی اقیانوس. - M.: Nauka، 1986. - 152 ص.

6. 6. گورویچ یو. سوزاندن سرد. //کوانتومی. - 1990 - شماره 6. - هنر 9-15.

7. 7. منابع انرژی. حقایق، مشکلات، راه حل ها. - م.: علم و فناوری، 1376. - 110 ص.

8. 8. Kirillin V. A. Energy. مشکلات اصلی: در پرسش و پاسخ. - م.: دانش، 1990. - 128 ص.

9. 9. Yu. D. Kononov. انرژی و اقتصاد. مشکلات انتقال به منابع جدید انرژی. - M.: Nauka، 1981. - 190 p.

10.10. Merkulov O. P. در پی انرژی آینده. - K .: Naukova Dumka، 1991. - 123 p.

11.11. انرژی جهانی: پیش بینی توسعه تا سال 2020 / در هر. از انگلیسی. ویرایش یو. ن. استارشیکووا. - م.: انرژی، 1980. - 256 ص.

12.12. منابع انرژی غیر سنتی. - م.: دانش، 1982. - 120 ص.

13.13. Podgorny A. N. انرژی هیدروژن. - M.: Nauka، 1988. - 96 ص.

14.14. Sosnov A. Ya. انرژی زمین. - ل.: لنیزدات، 1986. - 104 ص.

15.15. Sheidlin A. E. انرژی جدید. - م.: ناوکا، 1987. - 463 ص.

16.16. Shulga V. G.، Korobko B. P.، Zhovmir M. M. نتایج اصلی معرفی منابع انرژی غیر سنتی و نوآورانه در اوکراین.// انرژی و برق رسانی. - 1995 - شماره 2. - هنر 39-42.

17.17 انرژی جهان: ترجمه گزارش های کنگره یازدهم MIREC / ویرایش. P. S. Neporozhny. – M.: Energoatomizdat, 1982. – 216 p.

18.18. منابع انرژی جهان / ویرایش. P.S. Neporozhny، V.I. پاپکوف – M.: Energoatomizdat, 1995. – 232 p.

19.19. یو. Töldeshi، Y. Lesny. دنیا به دنبال انرژی است. – م.: میر، 1981. – 440 ص.

20.20.Yudasin L.S. Energy: مشکلات و امیدها. - م.: روشنگری، 1990. - 207ص.

بر کسی پوشیده نیست که منابع مورد استفاده بشر امروزی محدود است، علاوه بر این، استخراج و استفاده بیشتر از آنها می تواند نه تنها به یک انرژی، بلکه به یک فاجعه زیست محیطی منجر شود. منابعی که به طور سنتی توسط بشر استفاده می شود - زغال سنگ، گاز و نفت - در چند دهه آینده تمام می شود و باید اقداماتی در حال حاضر در زمان ما انجام شود. البته، می‌توان امیدوار بود که دوباره مانند نیمه اول قرن گذشته، ذخایر غنی پیدا کنیم، اما دانشمندان مطمئن هستند که دیگر چنین ذخایر بزرگی وجود ندارند. اما در هر صورت حتی کشف ذخایر جدید نیز امر اجتناب ناپذیر را به تأخیر می اندازد، باید راه هایی برای تولید انرژی های جایگزین و روی آوردن به منابع تجدیدپذیر مانند باد، خورشید، انرژی زمین گرمایی، انرژی جریان آب و غیره یافت و در کنار آن. این، ادامه توسعه فن آوری های صرفه جویی در انرژی ضروری است.

در این مقاله، به نظر دانشمندان مدرن، برخی از امیدوار کننده ترین ایده هایی را که انرژی آینده بر اساس آنها ساخته می شود، در نظر خواهیم گرفت.

ایستگاه های خورشیدی

مردم از دیرباز به این فکر می‌کردند که آیا می‌توان آب را زیر نور خورشید گرم کرد، لباس‌ها و ظروف سفالی را قبل از فرستادن به اجاق گرم کرد، اما نمی‌توان این روش‌ها را مؤثر نامید. اولین ابزار فنی برای تبدیل انرژی خورشیدی در قرن 18 ظاهر شد. J. Buffon دانشمند فرانسوی آزمایشی را نشان داد که در آن موفق شد درخت خشکی را با کمک یک آینه مقعر بزرگ در هوای صاف از فاصله حدود 70 متری شعله ور کند. هموطن او دانشمند معروف A. Lavoisier با استفاده از لنزها انرژی خورشید را متمرکز می کند و در انگلستان شیشه دو محدب ایجاد می کند که با تمرکز پرتوهای خورشید، چدن را تنها در چند دقیقه ذوب می کند.

طبیعت شناسان آزمایش های زیادی انجام دادند که ثابت کرد خورشید روی زمین امکان پذیر است. با این حال، یک باتری خورشیدی که انرژی خورشیدی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کرد، نسبتاً اخیراً در سال 1953 ظاهر شد. این توسط دانشمندان آژانس ملی هوافضای ایالات متحده ایجاد شده است. قبلاً در سال 1959، برای اولین بار از یک باتری خورشیدی برای تجهیز یک ماهواره فضایی استفاده شد.

شاید حتی در آن زمان، دانشمندان با درک اینکه چنین باتری‌هایی در فضا بسیار کارآمدتر هستند، ایده ایجاد ایستگاه‌های خورشیدی فضایی را مطرح کردند، زیرا خورشید در یک ساعت به اندازه‌ای انرژی تولید می‌کند که کل بشریت در یک فضا مصرف نمی‌کند. سال، پس چرا از آن استفاده نمی کنید؟ انرژی خورشیدی آینده چه خواهد بود؟

از یک سو، به نظر می رسد که استفاده از انرژی خورشیدی یک گزینه ایده آل است. با این حال، هزینه یک ایستگاه خورشیدی فضایی عظیم بسیار بالا است و علاوه بر این، بهره برداری از آن گران تمام خواهد شد. با گذشت زمان، زمانی که فناوری های جدید برای ارسال محموله به فضا و همچنین مواد جدید معرفی می شوند، اجرای چنین پروژه ای امکان پذیر می شود، اما در حال حاضر تنها می توانیم از باتری های نسبتا کوچک در سطح سیاره استفاده کنیم. خیلی ها خواهند گفت که این هم خوب است. بله، این امکان در یک خانه خصوصی وجود دارد، اما برای تامین انرژی شهرهای بزرگ، به ترتیب، شما به تعداد زیادی پنل خورشیدی یا فناوری ای نیاز دارید که آنها را کارآمدتر کند.

جنبه اقتصادی موضوع نیز در اینجا وجود دارد: هر بودجه ای اگر وظیفه تبدیل کل شهر (یا کل کشور) به پنل های خورشیدی به آن سپرده شود، به شدت آسیب خواهد دید. به نظر می رسد می توان ساکنان شهر را ملزم به پرداخت مبالغی برای تجهیز مجدد کرد، اما در این صورت آنها ناراضی خواهند بود، زیرا اگر مردم آماده بودند برای چنین هزینه هایی اقدام کنند، خودشان این کار را از مدت ها قبل انجام می دادند: همه فرصت خرید باتری خورشیدی را دارد.

پارادوکس دیگری در مورد انرژی خورشیدی وجود دارد: هزینه های تولید. تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به برق کارآمدترین کار نیست. تاکنون هیچ راهی بهتر از استفاده از پرتوهای خورشید برای گرم کردن آب پیدا نشده است که با تبدیل شدن به بخار، دینام را به چرخش در می آورد. در این حالت اتلاف انرژی به حداقل می رسد. بشریت می خواهد از پنل های خورشیدی و ایستگاه های خورشیدی "سبز" برای حفظ منابع روی زمین استفاده کند، اما چنین پروژه ای به مقدار زیادی از همان منابع و انرژی "غیر سبز" نیاز دارد. به عنوان مثال، در فرانسه، اخیراً یک نیروگاه خورشیدی ساخته شده است که مساحتی حدود دو کیلومتر مربع را پوشش می دهد. هزینه ساخت حدود 110 میلیون یورو بدون احتساب هزینه های عملیاتی بود. با همه اینها، باید در نظر داشت که عمر مفید چنین مکانیزم هایی حدود 25 سال است.

باد

انرژی باد نیز از دوران باستان توسط مردم استفاده می شده است که ساده ترین نمونه آن دریانوردی و آسیاب های بادی است. آسیاب‌های بادی هنوز هم امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند، به‌ویژه در مناطقی که بادهای دائمی دارند، مانند ساحل. دانشمندان دائماً در حال ارائه ایده هایی در مورد نحوه مدرن سازی دستگاه های موجود برای تبدیل انرژی باد هستند که یکی از آنها توربین های بادی به شکل توربین های سر به فلک کشیده است. به دلیل چرخش مداوم، آنها می توانند در هوا در فاصله چند صد متری از زمین، جایی که باد قوی و ثابت است، "آویزان" شوند. این به برقی‌سازی مناطق روستایی که استفاده از آسیاب‌های بادی استاندارد امکان‌پذیر نیست کمک می‌کند. علاوه بر این، چنین توربین های سر به فلک کشیده ای می توانند به ماژول های اینترنتی مجهز شوند که با کمک آن ها دسترسی مردم به شبکه جهانی وب فراهم می شود.

جزر و مد و امواج

رونق انرژی خورشیدی و باد به تدریج در حال محو شدن است و دیگر انرژی های طبیعی توجه محققان را به خود جلب کرده است. امیدوارکننده تر، استفاده از جزر و مد است. در حال حاضر حدود صد شرکت در سراسر جهان با این موضوع دست و پنجه نرم می کنند و پروژه های متعددی وجود دارد که کارایی این روش تولید برق را به اثبات رسانده است. مزیت نسبت به انرژی خورشیدی این است که تلفات در طول انتقال یک انرژی به انرژی دیگر حداقل است: موج جزر و مدی توربین عظیمی را می چرخاند که برق تولید می کند.

پروژه Oyster ایده نصب یک دریچه لولایی در کف اقیانوس است که آب را به ساحل می رساند و در نتیجه یک توربین هیدروالکتریک ساده را می چرخاند. فقط یک چنین نصب می تواند برق یک منطقه کوچک کوچک را تامین کند.

امواج جزر و مدی در حال حاضر با موفقیت در استرالیا مورد استفاده قرار می گیرند: در شهر پرث، کارخانه های نمک زدایی که با این نوع انرژی کار می کنند نصب شده است. کار آنها اجازه می دهد تا حدود نیم میلیون نفر را با آب شیرین تامین کنند. انرژی طبیعی و صنعت را نیز می توان در این شاخه از تولید انرژی ترکیب کرد.

استفاده از آن تا حدودی با فناوری هایی که ما در نیروگاه های برق آبی رودخانه استفاده می کنیم متفاوت است. نیروگاه های برق آبی اغلب به محیط زیست آسیب می رسانند: مناطق مجاور زیر آب می روند، اکوسیستم تخریب می شود، اما ایستگاه هایی که بر روی امواج جزر و مدی کار می کنند از این نظر بسیار ایمن تر هستند.

انرژی انسانی

یکی از فوق العاده ترین پروژه های موجود در لیست ما استفاده از انرژی افراد زنده است. به نظر می رسد خیره کننده و حتی تا حدودی وحشتناک است، اما همه چیز آنقدر ترسناک نیست. دانشمندان ایده چگونگی استفاده از انرژی مکانیکی حرکت را گرامی می دارند. این پروژه ها در مورد میکروالکترونیک و فناوری نانو با مصرف انرژی کم هستند. در حالی که به نظر می رسد یک مدینه فاضله است، هیچ پیشرفت واقعی وجود ندارد، اما این ایده بسیار جالب است و از ذهن دانشمندان خارج نمی شود. موافقم، دستگاه هایی بسیار راحت خواهند بود که مانند ساعت هایی با سیم پیچی خودکار، از این واقعیت که سنسور با انگشت حرکت می کند یا از این واقعیت که یک تبلت یا تلفن به سادگی در یک کیسه در هنگام راه رفتن آویزان می شود، شارژ می شوند. ناگفته نماند لباس هایی که پر از ریزدستگاه های مختلف هستند، می توانند انرژی حرکت انسان را به الکتریسیته تبدیل کنند.

به عنوان مثال، در برکلی، در آزمایشگاه لارنس، دانشمندان سعی کردند ایده استفاده از ویروس ها را برای فشار دادن الکتریسیته پیاده کنند. مکانیسم‌های کوچکی نیز وجود دارد که با حرکت نیرو می‌گیرند، اما تاکنون چنین فناوری در جریان قرار نگرفته است. بله، با بحران جهانی انرژی نمی توان به این شکل برخورد کرد: چند نفر باید دستفروشی کنند تا کل کارخانه کار کند؟ اما به عنوان یکی از معیارهای مورد استفاده در ترکیب، این نظریه کاملاً قابل اجرا است.

چنین فناوری هایی به ویژه در مکان های صعب العبور، در ایستگاه های قطبی، در کوه ها و تایگا، در میان مسافران و گردشگرانی که همیشه فرصت شارژ ابزارهای خود را ندارند، موثر خواهند بود، اما حفظ ارتباط بسیار مهم است، به خصوص اگر گروه در شرایط بحرانی قرار دارد اگر مردم همیشه یک وسیله ارتباطی قابل اعتماد داشته باشند که به "پریز" وابسته نباشد، چقدر می توان از آن جلوگیری کرد.

پیل های سوختی هیدروژنی

شاید هر صاحب خودرو، با نگاه کردن به نشانگر میزان بنزین نزدیک به صفر، به این فکر می کرد که اگر ماشین روی آب کار کند چقدر عالی می شود. اما اکنون اتم های آن به عنوان اجسام واقعی انرژی مورد توجه دانشمندان قرار گرفته اند. واقعیت این است که ذرات هیدروژن - رایج ترین گاز در جهان - حاوی مقدار زیادی انرژی است. علاوه بر این، موتور این گاز را تقریباً بدون هیچ محصول جانبی می سوزاند، یعنی سوختی بسیار سازگار با محیط زیست دریافت می کنیم.

سوخت هیدروژن توسط برخی از ماژول‌های ایستگاه فضایی بین‌المللی و شاتل‌ها تامین می‌شود، اما در زمین عمدتاً به شکل ترکیباتی مانند آب وجود دارد. در دهه هشتاد در روسیه پیشرفت هایی در مورد هواپیماهایی با استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت وجود داشت ، این فناوری ها حتی در عمل به کار گرفته شدند و مدل های آزمایشی کارایی آنها را ثابت کردند. هنگامی که هیدروژن جدا می شود، به یک پیل سوختی ویژه منتقل می شود و پس از آن می توان مستقیماً برق تولید کرد. این انرژی آینده نیست، این در حال حاضر یک واقعیت است. خودروهای مشابه در حال حاضر و در دسته های نسبتاً بزرگ تولید می شوند. هوندا، به منظور تأکید بر تطبیق پذیری منبع انرژی و خودرو به طور کلی، آزمایشی را انجام داد که در نتیجه آن خودرو به شبکه برق خانگی متصل شد، اما نه برای شارژ مجدد. یک ماشین می تواند برای چند روز انرژی یک خانه شخصی را تامین کند یا تقریبا پانصد کیلومتر را بدون سوخت گیری رانندگی کند.

تنها ایراد چنین منبع انرژی در حال حاضر هزینه نسبتاً بالای چنین اتومبیل های دوستدار محیط زیست و البته تعداد نسبتاً کمی ایستگاه های سوخت هیدروژن است، اما ساخت آنها قبلاً در بسیاری از کشورها برنامه ریزی شده است. به عنوان مثال، آلمان در حال حاضر برنامه ای برای نصب 100 جایگاه سوخت تا سال 2017 دارد.

گرمای زمین

تبدیل انرژی حرارتی به الکتریسیته جوهره انرژی زمین گرمایی است. در برخی از کشورها که استفاده از صنایع دیگر دشوار است، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال، در فیلیپین، 27٪ از کل برق از نیروگاه های زمین گرمایی تامین می شود، در حالی که در ایسلند این رقم حدود 30٪ است. ماهیت این روش تولید انرژی بسیار ساده است، مکانیسم آن شبیه به یک موتور بخار ساده است. قبل از "دریاچه" ادعایی ماگما، لازم است چاهی حفر شود که از طریق آن آب تامین می شود. پس از تماس با ماگمای داغ، آب بلافاصله به بخار تبدیل می شود. از جایی که توربین مکانیکی را می چرخاند بالا می رود و در نتیجه برق تولید می کند.

آینده انرژی زمین گرمایی یافتن "ذخایر" بزرگ ماگما است. به عنوان مثال، در ایسلند فوق، آنها موفق شدند: در کسری از ثانیه، ماگمای داغ تمام آب پمپ شده را در دمای حدود 450 درجه سانتیگراد به بخار تبدیل کرد که یک رکورد مطلق است. چنین بخار فشار بالایی می تواند راندمان یک ایستگاه زمین گرمایی را چندین برابر افزایش دهد، این می تواند انگیزه ای برای توسعه انرژی زمین گرمایی در سراسر جهان، به ویژه در مناطق اشباع شده از آتشفشان ها و چشمه های حرارتی باشد.

استفاده از زباله های هسته ای

انرژی هسته ای در یک زمان غوغا کرد. همینطور بود تا اینکه مردم متوجه خطر این بخش انرژی شدند. حوادث ممکن است، هیچ کس از چنین مواردی مصون نیست، اما بسیار نادر هستند، اما زباله های رادیواکتیو به طور پیوسته ظاهر می شوند و تا همین اواخر، دانشمندان نمی توانستند این مشکل را حل کنند. واقعیت این است که میله های اورانیوم، «سوخت» سنتی نیروگاه های هسته ای، تنها تا 5 درصد قابل استفاده است. پس از کار کردن این قسمت کوچک، کل میله به "دامپ" فرستاده می شود.

پیش از این، از فناوری استفاده می شد که در آن میله ها در آب غوطه ور می شدند، که باعث کاهش سرعت نوترون ها و حفظ یک واکنش ثابت می شد. اکنون به جای آب از سدیم مایع استفاده شده است. این جایگزینی نه تنها امکان استفاده از کل حجم اورانیوم، بلکه پردازش ده ها هزار تن زباله رادیواکتیو را نیز ممکن می سازد.

پاکسازی سیاره از زباله های هسته ای مهم است، اما در خود فناوری یک «اما» وجود دارد. اورانیوم یک منبع است و ذخایر آن در زمین محدود است. اگر کل سیاره به طور انحصاری به انرژی دریافتی از نیروگاه های هسته ای تبدیل شود (مثلاً در ایالات متحده، نیروگاه های هسته ای تنها 20 درصد کل برق مصرفی را تولید می کنند)، ذخایر اورانیوم به سرعت تخلیه می شود و این دوباره باعث هدایت بشر خواهد شد. تا آستانه یک بحران انرژی، بنابراین انرژی هسته ای، هر چند مدرن، تنها یک اقدام موقت است.

سوخت گیاهی

حتی هنری فورد که "مدل T" خود را ساخته بود، انتظار داشت که از قبل با سوخت های زیستی کار کند. اما در آن زمان میادین نفتی جدیدی کشف شد و نیاز به منابع انرژی جایگزین برای چندین دهه از بین رفت، اما اکنون دوباره در حال بازگشت است.

در پانزده سال گذشته، استفاده از سوخت های گیاهی مانند اتانول و بیودیزل چندین برابر افزایش یافته است. آنها به عنوان منابع مستقل انرژی و به عنوان مواد افزودنی به بنزین استفاده می شوند. مدتی پیش امیدها به فرهنگ ارزن خاصی به نام کلزا بسته شد. برای غذای انسان یا دام کاملاً نامناسب است، اما مقدار روغن بالایی دارد. از این روغن آنها شروع به تولید "بیودیزل" کردند. اما اگر بخواهید آنقدر رشد کنید که حداقل برای بخشی از سیاره سوخت تامین شود، این محصول فضای زیادی را اشغال خواهد کرد.

اکنون دانشمندان در مورد استفاده از جلبک صحبت می کنند. محتوای روغن آنها حدود 50٪ است که استخراج روغن را به همان اندازه آسان می کند و ضایعات را می توان به کود تبدیل کرد که بر اساس آن جلبک های جدید رشد می کنند. این ایده جالب در نظر گرفته می شود، اما قابلیت حیات آن هنوز ثابت نشده است: انتشار آزمایش های موفق در این زمینه هنوز منتشر نشده است.

همجوشی گرما هسته ای

به گفته دانشمندان مدرن، انرژی آینده جهان بدون فناوری غیرممکن است.

در انرژی شکافت استفاده می شود. خطرناک است زیرا خطر یک واکنش کنترل نشده وجود دارد که راکتور را از بین می برد و منجر به انتشار مقدار زیادی از مواد رادیواکتیو می شود: شاید همه حادثه در نیروگاه هسته ای چرنوبیل را به یاد داشته باشند.

واکنش‌های همجوشی، همانطور که از نام آن پیداست، از انرژی آزاد شده در هنگام جوش خوردن اتم‌ها استفاده می‌کنند. در نتیجه، بر خلاف شکافت اتمی، هیچ زباله رادیواکتیو تولید نمی شود.

مشکل اصلی این است که در نتیجه همجوشی گرما هسته ای، ماده ای تشکیل می شود که دمای آن چنان بالاست که می تواند کل راکتور را از بین ببرد.

آینده واقعیت است. و خیال‌پردازی‌ها در اینجا نامناسب هستند، در حال حاضر ساخت رآکتور در فرانسه آغاز شده است. چندین میلیارد دلار در یک پروژه آزمایشی سرمایه گذاری شده است که توسط بسیاری از کشورها، علاوه بر اتحادیه اروپا، شامل چین و ژاپن، ایالات متحده آمریکا، روسیه و سایر کشورها می شود. در ابتدا قرار بود اولین آزمایش ها در اوایل سال 2016 راه اندازی شود، اما محاسبات نشان داد که بودجه بسیار ناچیز است (به جای 5 میلیارد، 19 سال طول کشید) و پرتاب به مدت 9 سال دیگر به تعویق افتاد. شاید چند سال دیگر ببینیم انرژی گرما هسته ای چه توانایی هایی دارد.

مشکلات حال و فرصت های آینده

نه تنها دانشمندان، بلکه نویسندگان داستان های علمی تخیلی نیز ایده های زیادی برای اجرای فناوری آینده در بخش انرژی ارائه می دهند، اما همه قبول دارند که تاکنون هیچ یک از گزینه های پیشنهادی نمی تواند به طور کامل تمام نیازهای تمدن ما را برآورده کند. به عنوان مثال، اگر همه خودروها در ایالات متحده با سوخت زیستی کار کنند، مزارع کلزا باید مساحتی معادل نیمی از کل کشور را پوشش دهد، صرف نظر از این واقعیت که در ایالات متحده زمین چندان مناسب برای کشاورزی وجود ندارد. علاوه بر این، تا کنون تمام روش های تولید انرژی جایگزین گران هستند. شاید هر شهروند عادی موافق باشد که استفاده از منابع تجدیدپذیر و سازگار با محیط زیست مهم است، اما نه زمانی که هزینه چنین انتقالی در حال حاضر به آنها گفته شود. دانشمندان هنوز در این زمینه کارهای زیادی برای انجام دادن دارند. اکتشافات جدید، مواد جدید، ایده های جدید - همه اینها به بشریت کمک می کند تا با موفقیت با بحران منابع در آینده کنار بیاید. سیارات را می توان تنها با اقدامات پیچیده حل کرد. در برخی مناطق، استفاده از تولید برق بادی راحت تر است، در جایی - پانل های خورشیدی و غیره. اما شاید عامل اصلی کاهش مصرف انرژی به طور کلی و ایجاد فناوری های صرفه جویی در مصرف انرژی باشد. هر فرد باید بفهمد که مسئولیت سیاره را بر عهده دارد و هر یک باید این سوال را از خود بپرسد: "چه نوع انرژی را برای آینده انتخاب می کنم؟" قبل از رفتن به منابع دیگر، همه باید بدانند که این واقعا ضروری است. تنها با یک رویکرد یکپارچه می توان مشکل مصرف انرژی را حل کرد.