Prírodné zdroje energie. Obnoviteľné zdroje energie. Dôležitosť použitia. Náklady na výrobu energie

Dielo bolo pridané na stránku: 28.10.2015

Zistite si cenu svojej práce

Úvod
Prečo práve teraz, naliehavejšie ako kedykoľvek predtým, vyvstala otázka: čo čaká ľudstvo - energetický hlad alebo energetická hojnosť? Články o energetickej kríze neopúšťajú stránky novín a časopisov. Kvôli rope vznikajú vojny, štáty prosperujú a chudobnejú a vlády sa menia. Vyvíjajú sa gigantické energetické programy, ktorých realizácia si vyžiada obrovské úsilie a obrovské materiálové náklady.

Ak na konci minulého storočia hrala najbežnejšia energia súčasnosti - elektrická - vo všeobecnosti pomocnú a nevýznamnú úlohu vo svetovej bilancii, potom už v roku 1930 bolo na svete vyrobených asi 300 miliárd kilowatthodín elektriny. Predpoveď je celkom realistická, podľa ktorej sa v roku 2000 vyrobí 30-tisíc miliárd kilowatthodín! Obrovské čísla, bezprecedentné tempo rastu! A stále bude málo energie, jej potreba rastie ešte rýchlejšie.

Tak prečo prestať? Vedci a vynálezcovia už dlho vyvinuli množstvo spôsobov výroby energie, predovšetkým elektrickej energie. Postavme potom ďalšie a ďalšie elektrárne a energie bude toľko, koľko bude potrebné! Toto zdanlivo samozrejmé riešenie zložitého problému sa ukazuje byť plné mnohých úskalí.

Neúprosné zákony prírody hovoria, že energiu vhodnú na využitie je možné získať len jej premenou z iných foriem. A štruktúra svetového energetického hospodárstva sa dnes vyvinula tak, že štyri z každých piatich vyrobených kilowattov sa získavajú v zásade rovnakým spôsobom, akým sa primitívny človek zohrieval, teda spaľovaním paliva alebo využívaním chemická energia v ňom uložená, ktorá ju v tepelných elektrárňach premieňa na elektrickú. Samozrejme, metódy spaľovania paliva sa stali oveľa zložitejšími a pokročilejšími.

Nové faktory – zvýšené ceny ropy, prudký rozvoj jadrovej energetiky, zvyšujúce sa požiadavky na ochranu životného prostredia – si vyžiadali nový prístup k energetike. Bohužiaľ, zásoby ropy, plynu a uhlia nie sú v žiadnom prípade nekonečné. Prírode trvalo milióny rokov, kým vytvorila tieto zásoby, vyčerpajú sa za stovky rokov. Dnes sa svet začal vážne zamýšľať nad tým, ako zabrániť dravému drancovaniu pozemského bohatstva. Koniec koncov, iba za tohto stavu môžu zásoby paliva trvať storočia. Bohužiaľ, veľa krajín produkujúcich ropu žije pre dnešok. Nemilosrdne spotrebúvajú zásoby ropy, ktoré im dáva príroda. Teraz mnohé z týchto krajín, najmä v oblasti Perzského zálivu, doslova plávajú v zlate a nemyslia si, že o niekoľko desaťročí tieto zásoby vyschnú. Čo sa stane potom – a stane sa to skôr či neskôr, keď sa vyčerpajú ropné a plynové polia? Tie krajiny, ktoré nemali vlastné zásoby ropy a plynu a museli ich kupovať, sa vtedy stali obzvlášť premyslenými.

Medzitým čoraz viac vedeckých inžinierov po celom svete hľadá nové, netradičné zdroje, ktoré by mohli prevziať aspoň časť starostí so zásobovaním ľudstva energiou. Výskumníci hľadajú riešenie tohto problému rôznymi spôsobmi. Najlákavejšie je samozrejme využitie večných, obnoviteľných zdrojov energie – energie prúdiacej vody a vetra, prílivov a odlivov oceánov, tepla zemského vnútra, slnka.

Druhy energie

V našej priemyselnej spoločnosti všetko závisí od energie. S jeho pomocou sa autá pohybujú a rakety lietajú do vesmíru. S jeho pomocou môžete smažiť chlieb, vykurovať svoj domov a ovládať klimatizáciu, osvetľovať ulice a vyviezť lode na more.

Môžu povedať, že energia je ropa a zemný plyn. Avšak nie je. Aby sa uvoľnila energia v nich obsiahnutá, musia sa spáliť, rovnako ako benzín, uhlie alebo palivové drevo. Svet je naplnený energiou, ktorú je možné využiť na vykonávanie prác iného charakteru. Energiu možno nájsť v ľuďoch a zvieratách, v skalách a rastlinách, vo fosílnych palivách, stromoch a vzduchu, v riekach a jazerách. Najväčšími zásobárňami nahromadenej energie sú však oceány – obrovské rozlohy nepretržite sa pohybujúcich vodných tokov, ktoré pokrývajú asi 71 % celého zemského povrchu. Uvažujme o hlavných druhoch energie, ktoré ľudia využívajú pre svoje potreby. Aktuálne je toto:

· Energia slnka

· Veterná energia

· Energia riek

· Energia Zeme

· Ocean Energy

· Atómová energia

Pozrime sa na ne podrobnejšie.

1.1 Slnečná energia

Potenciál energie na základe využitia priameho slnečného žiarenia je mimoriadne veľký.

Upozorňujeme, že použitie iba 0,0125 % z tohto množstva slnečnej energie by mohlo pokryť všetky dnešné svetové energetické potreby a použitie 0,5 % by mohlo úplne pokryť budúce potreby

Žiaľ, je nepravdepodobné, že tieto obrovské potenciálne zdroje budú niekedy realizované vo veľkom meradle. Jednou z najvážnejších prekážok takejto realizácie je nízka intenzita slnečného žiarenia. Aj za najlepších atmosférických podmienok (južné zemepisné šírky, jasná obloha) nie je hustota toku slnečného žiarenia vyššia ako 250 W/m2. Preto, aby kolektory slnečného žiarenia „nazbierali“ za rok energiu potrebnú na uspokojenie všetkých potrieb ľudstva, musia byť umiestnené na ploche 130 000 km2!

Potreba použiť veľké kolektory so sebou prináša aj značné materiálové náklady. Najjednoduchším kolektorom slnečného žiarenia je čierny kovový (zvyčajne hliníkový) plech, vo vnútri ktorého sú rúrky, v ktorých cirkuluje kvapalina. Zohrievaná slnečnou energiou absorbovanou kolektorom sa kvapalina dodáva na priame použitie. Podľa výpočtov si výroba kolektorov slnečného žiarenia s plochou 1 km2 vyžaduje približne 10^4 ton hliníka. Overené svetové zásoby tohto kovu sa dnes odhadujú na 1,17*10^9 ton.

Z napísaného je zrejmé, že existujú rôzne faktory, ktoré obmedzujú silu slnečnej energie. Predpokladajme, že v budúcnosti bude možné použiť na výrobu kolektorov nielen hliník, ale aj iné materiály. Zmení sa situácia v tomto prípade? Budeme vychádzať z toho, že v samostatnej fáze rozvoja energetiky (po roku 2100) budú všetky svetové energetické potreby uspokojované solárnou energiou. V rámci tohto modelu sa dá odhadnúť, že v tomto prípade bude potrebné „zozbierať“ slnečnú energiu na ploche od 1*10^6 do 3*10^6 km2. Celková plocha ornej pôdy na svete je dnes 13*10^6 km2.

Solárna energia je jedným z materiálovo najnáročnejších druhov výroby energie. Veľkoplošné využívanie slnečnej energie so sebou prináša gigantický nárast potreby materiálov a následne aj pracovných zdrojov na ťažbu surovín, ich obohacovanie, získavanie materiálov, výrobu heliostatov, kolektorov, iných zariadení a ich prepravu. Výpočty ukazujú, že výroba 1 MW*roku elektrickej energie pomocou solárnej energie bude trvať od 10 000 do 40 000 človekohodín. Pri tradičnej výrobe energie z fosílnych palív je toto číslo 200 – 500 človekohodín.

Elektrická energia generovaná slnečnými lúčmi je zatiaľ oveľa drahšia ako energia získaná tradičnými metódami. Vedci dúfajú, že experimenty, ktoré uskutočnia na pilotných zariadeniach a staniciach, pomôžu vyriešiť nielen technické, ale aj ekonomické problémy.
1.2 Veterná energia.
Energia pohybujúcich sa vzdušných hmôt je obrovská. Zásoby veternej energie sú viac ako stokrát väčšie ako zásoby vodnej energie všetkých riek na planéte. Vetry fúkajú neustále a všade na zemi, od ľahkého vánku, ktorý prináša vítaný chlad v letných horúčavách, až po silné hurikány, ktoré spôsobujú nevyčísliteľné škody a ničenie. Oceán vzduchu, na dne ktorého žijeme, je vždy nepokojný. Prečo je taký výdatný, dostupný a ekologický zdroj energie tak málo využívaný? V súčasnosti poháňajú veterné motory len tisícinu svetovej spotreby energie.

Technológia 20. storočia otvorila úplne nové možnosti pre veternú energiu, ktorej úlohou bolo získavať elektrickú energiu. Na začiatku storočia N.E. Žukovskij rozvinul teóriu veterného motora, na základe ktorej mohli vzniknúť vysokovýkonné inštalácie, ktoré by dokázali prijímať energiu z najslabšieho vánku. Objavilo sa mnoho návrhov veterných turbín, ktoré sú neporovnateľne vyspelejšie ako staré veterné mlyny. Nové projekty využívajú úspechy mnohých oblastí vedomostí.

V súčasnosti sa na vytvorení dizajnu veterného kolesa srdca akejkoľvek veternej elektrárne podieľajú špecialisti na výrobu lietadiel, ktorí vedia, ako vybrať najvhodnejší profil lopatky a študovať ho vo veternom tuneli. Vďaka úsiliu vedcov a inžinierov bola vytvorená široká škála návrhov moderných veterných turbín.
1.3
Energia riek
Po mnoho tisícročí energia obsiahnutá v tečúcej vode verne slúži človeku. Jeho zásoby na Zemi sú obrovské. Nie nadarmo sa niektorí vedci domnievajú, že by bolo správnejšie nazývať našu planétu nie Zemou, ale vodou, pretože asi tri štvrtiny povrchu planéty sú pokryté vodou. Svetový oceán slúži ako obrovský akumulátor energie, ktorý absorbuje väčšinu energie pochádzajúcej zo Slnka. Špliechajú tu vlny, odlivy a odlivy a vznikajú silné oceánske prúdy. Rodia sa mohutné rieky, ktoré nesú obrovské masy vody do morí a oceánov. Je jasné, že ľudstvo pri hľadaní energie nemohlo prejsť okolo takých gigantických zásob. V prvom rade sa ľudia naučili využívať energiu riek.

No keď nastala zlatá éra elektriny, vodné koleso bolo znovu oživené, aj keď v inom šate v podobe vodnej turbíny. Elektrické generátory vyrábajúce energiu bolo potrebné otáčať a voda to dokázala celkom úspešne, najmä preto, že už mala stáročné skúsenosti.

Výhody vodných elektrární sú zrejmé: zásobovanie energiou, ktoré je neustále obnovované samotnou prírodou, jednoduchosť prevádzky a nedostatok znečistenia životného prostredia. Skúsenosti s výstavbou a prevádzkou vodných kolies by mohli poskytnúť značnú pomoc inžinierom vodných elektrární. Postaviť priehradu pre veľkú vodnú elektráreň sa však ukázalo byť oveľa náročnejšou úlohou ako postaviť malú priehradu na otáčanie mlynského kolesa. Na pohon výkonných hydraulických turbín treba za priehradou naakumulovať obrovskú zásobu vody. Na vybudovanie priehrady je potrebné položiť také množstvo materiálov, aby sa objem obrovských egyptských pyramíd v porovnaní s nimi zdal zanedbateľný.

Ale zatiaľ ľuďom slúži len malá časť hydroelektrického potenciálu zeme. Do morí každoročne nevyužité tečú obrovské prúdy vody generované dažďom a topiacim sa snehom. Ak by ich bolo možné oddialiť pomocou priehrad, ľudstvo by dostalo dodatočné kolosálne množstvo energie.
1.4
Energia Zeme
Ľudia už dávno vedia o spontánnych prejavoch gigantickej energie ukrytej v hlbinách zemegule. Pamäť ľudstva obsahuje legendy o katastrofálnych sopečných erupciách, ktoré si vyžiadali milióny ľudských životov a zmenili vzhľad mnohých miest na Zemi na nepoznanie. Sila erupcie aj relatívne malej sopky je kolosálna, je mnohonásobne väčšia ako sila najväčších elektrární vytvorených ľudskou rukou. Pravda, o priamom využívaní energie sopečných erupcií nie je potrebné hovoriť, pokiaľ majú ľudia schopnosť potlačiť tento neposlušný živel, a tieto erupcie sú, našťastie, pomerne zriedkavé. Ale to sú prejavy energie ukryté v útrobách zeme, keď len nepatrný zlomok tejto nevyčerpateľnej energie nájde uvoľnenie cez ohnivé prieduchy sopiek. Malá európska krajina Island je v doslovnom preklade „krajinou ľadu“ a je úplne sebestačná v paradajkách, jablkách a dokonca aj banánoch! Množstvo islandských skleníkov získava energiu z tepla zeme, iné lokálne zdroje energie na Islande prakticky neexistujú. Táto krajina je však veľmi bohatá na horúce pramene a slávne gejzíry – fontány horúcej vody, ktoré vyvierajú zo zeme s presnosťou chronometra. A hoci Islanďania nemajú prednosť vo využívaní tepla z podzemných zdrojov (do slávnych kúpeľov Caracalla si vodu z podzemia nosili už aj starí Rimania), obyvatelia tejto malej severskej krajiny využívajú podzemnú kotolňu veľmi intenzívne. Hlavné mesto Reykjavík, kde žije polovica obyvateľov krajiny, je vykurované iba podzemnými zdrojmi.

No ľudia čerpajú energiu z hlbín zeme nielen na vykurovanie. Elektrárne využívajúce horúce podzemné pramene fungujú už dlho. Prvá takáto elektráreň, ešte stále s veľmi nízkou spotrebou, bola postavená v roku 1904 v malom talianskom meste Larderello, pomenovanom po francúzskom inžinierovi Larderellim, ktorý už v roku 1827 vypracoval projekt využitia početných horúcich prameňov v tejto oblasti. Postupne výkon elektrárne rástol, do prevádzky sa uvádzali stále nové a nové bloky, využívali sa nové zdroje teplej vody a dnes už výkon stanice dosiahol impozantnú hodnotu – 360-tisíc kilowattov. Na Novom Zélande je takáto elektráreň v oblasti Wairakei, jej kapacita je 160-tisíc kilowattov. 120 kilometrov od San Francisca v USA vyrába elektrinu geotermálna stanica s kapacitou 500-tisíc kilowattov.

watt.

1.5
Energia svetových oceánov
Je známe, že zásoby energie vo svetovom oceáne sú obrovské. Teda tepelná (vnútorná) energia zodpovedajúca prehriatiu povrchových vôd oceánu v porovnaní so spodnými vodami povedzme o 20 stupňov má hodnotu rádovo 10^26 J. Kinetická energia oceánskych prúdov je odhaduje sa na rádovo 10^18 J. Ľudia však doteraz dokázali využiť len nepatrné zlomky tejto energie, a to aj za cenu veľkých a pomaly sa splácajúcich kapitálových investícií, takže takáto energia až doteraz sa zdalo neperspektívne.

Dochádza však k veľmi rýchlemu vyčerpaniu zásob fosílnych palív (predovšetkým ropy a zemného plynu), ktorých využívanie je spojené aj so značným znečistením životného prostredia (vrátane tepelného „znečistenia“ a nárastu úrovne atmosférického oxidu uhličitého, ktorý ohrozuje klímu dôsledky), prudké obmedzenie zásob uránu (ktorého energetické využitie vytvára aj nebezpečný rádioaktívny odpad) a neistota načasovania a environmentálnych dôsledkov priemyselného využitia termonukleárnej energie núti vedcov a inžinierov venovať zvýšenú pozornosť hľadaniu možnosti nákladovo efektívneho využívania rozsiahlych a neškodných zdrojov energie a nielen zmien hladiny v riekach, ale aj slnečného tepla, vetra a energie vo Svetovom oceáne.

Najzrejmejším spôsobom využitia oceánskej energie je výstavba prílivových elektrární (TPP). Od roku 1967 pri ústí rieky Rance vo Francúzsku funguje prílivová elektráreň s výkonom 240-tisíc kW s ročným výkonom 540-tisíc kWh pri prílivoch až do výšky 13 metrov. Sovietsky inžinier Bernstein vyvinul pohodlnú metódu na stavbu blokov PES ťahaných po vode na požadované miesta a vypočítal nákladovo efektívny postup na začlenenie PES do elektrickej siete počas hodín maximálneho zaťaženia spotrebiteľmi. Jeho nápady boli testované na elektrárni postavenej v roku 1968 v Kislaya Guba pri Murmansku; Elektráreň s výkonom 6 miliónov kW v Mezen Bay na Barentsovom mori čaká na svoj rad.

Neočakávanou príležitosťou pre energiu oceánov bolo pestovanie rýchlo rastúcich obrovských rias rias z pltí v oceáne, ktoré sa dajú ľahko premeniť na metán a nahradiť tak zemný plyn ako zdroj energie. Podľa dostupných odhadov stačí jeden hektár kelpových plantáží na plné zabezpečenie energie pre každého spotrebiteľa.

„Oceanotermická energetická konverzia“ (OTEC), t.j., si získala veľkú pozornosť. generovanie elektriny v dôsledku teplotného rozdielu medzi povrchovou a hlbokomorskou vodou nasávanou čerpadlom, napríklad pri použití ľahko sa odparujúcich kvapalín, ako je propán, freón alebo amónium v uzavretom turbínovom cykle. Do istej miery podobné, no ako sa zdá, zrejme vzdialenejšie, sú vyhliadky na získavanie elektriny prostredníctvom rozdielu medzi slanou a sladkou, napríklad morskou a riečnou vodou.

Do modelov generátorov elektriny poháňaných morskými vlnami sa už investovalo veľa inžinierstva a diskutuje sa o perspektívach elektrární s kapacitou mnoho tisíc kilowattov. Obrovské turbíny na tak intenzívnych a stabilných morských prúdoch, ako je Golfský prúd, sľubujú ešte sľubnejšie.

Zdá sa, že niektoré z navrhovaných oceánskych elektrární by sa dnes mohli realizovať a stať sa ziskovými. Zároveň treba očakávať, že tvorivé nadšenie, umenie a vynaliezavosť vedeckých a inžinierskych pracovníkov zdokonalí existujúcich a vytvoria nové vyhliadky na priemyselné využitie energetických zdrojov Svetového oceánu. Zdá sa, že pri súčasnom tempe vedecko-technického pokroku by v najbližších desaťročiach malo dôjsť k výrazným zmenám energie oceánov.

Oceán je naplnený mimozemskou energiou, ktorá doň prichádza z vesmíru. Je dostupný a bezpečný, neznečisťuje životné prostredie, je nevyčerpateľný a zadarmo.

Slnečná energia pochádza z vesmíru. Ohrieva vzduch a vytvára vetry, ktoré spôsobujú vlny. Ohrieva oceán, ktorý akumuluje tepelnú energiu. Uvádza do pohybu prúdy, ktoré zároveň vplyvom rotácie Zeme menia svoj smer.

Energia slnečnej a lunárnej príťažlivosti pochádza z vesmíru. Je hnacou silou systému Zem-Mesiac a spôsobuje odliv a odliv. Oceán nie je plochá vodná plocha bez života, ale obrovská zásobáreň nepokojnej energie. Tu sa vlny špliechajú, rodia sa prílivy a odlivy, pretínajú sa prúdy a to všetko je naplnené energiou. Japonské pobrežné vody sú už posiate bójami a majákmi využívajúcimi energiu vĺn. Pískacie bóje americkej pobrežnej stráže boli dlhé roky poháňané vibráciami vĺn.

Dnes sotva existuje pobrežná oblasť, ktorá by nemala vlastného vynálezcu pracujúceho na zariadení, ktoré využíva energiu vĺn.

Od roku 1966 sa dve francúzske mestá úplne spoliehajú na príliv a odliv, aby uspokojili svoje potreby elektriny. Túto energiu využíva elektráreň na rieke Rance (Bretónsko), ktorá pozostáva z dvadsiatich štyroch reverzibilných turbogenerátorov. Výstupný výkon elektrárne 240 megawattov je jednou z najvýkonnejších vodných elektrární vo Francúzsku.

V 70. rokoch sa energetická situácia zmenila. Zakaždým, keď dodávatelia na Blízkom východe, v Afrike a Južnej Amerike zvýšili ceny ropy, prílivová energia sa stala atraktívnejšou, keďže cenou konkurovala fosílnym palivám.

Čoskoro potom vzrástol záujem o obrysy pobrežia a možnosti výstavby elektrární na nich v Sovietskom zväze, Južnej Kórei a Anglicku. V týchto krajinách začali vážne uvažovať o využití energie prílivových vĺn a prideľovať prostriedky na vedecký výskum v tejto oblasti a plánovať ich.

Nie je to tak dávno, čo skupina oceánskych vedcov upozornila na skutočnosť, že Golfský prúd unáša svoje vody z pobrežia Floridy rýchlosťou 5 míľ za hodinu. Myšlienka využitia tohto prúdu teplej vody bola veľmi lákavá. Je to možné? Budú obrie turbíny a podvodné vrtule pripomínajúce veterné mlyny schopné vyrábať elektrinu čerpaním energie z prúdov a vôle? „Môžu“ bol záver MacArthurovho výboru z roku 1974 pod záštitou Národného úradu pre oceán a atmosféru v Miami na Floride. Všeobecný konsenzus bol, že existujú určité problémy, ale všetky sa dajú vyriešiť v prípade pridelenia rozpočtových prostriedkov, keďže „v tomto projekte nie je nič, čo by presahovalo možnosti moderného inžinierskeho a technologického myslenia“.

Jeden z vedcov, ktorý sa najviac prikláňa k predpovediam do budúcnosti, predpovedal, že elektrina získaná využívaním energie Golfského prúdu by sa mohla stať konkurencieschopnou už v 80. rokoch.

Oceán poskytuje nádherné prostredie na podporu života, obsahuje živiny, soli a iné minerály. V tomto prostredí rozpustený kyslík vo vode živí všetky morské živočíchy od najmenších po najväčšie, od améb až po žraloky. Rozpustený oxid uhličitý podobne podporuje život všetkých morských rastlín, od jednobunkových rozsievok až po 60 až 90 metrové hnedé riasy. Morský biológ musí urobiť ešte jeden krok ďalej od pohľadu na oceán ako na prirodzený systém udržujúci život k pokusu o vedeckú extrakciu energie z tohto systému.

S podporou amerického námorníctva vytvoril v polovici 70. rokov tím oceánskych vedcov, námorných inžinierov a potápačov prvú oceánsku energetickú farmu na svete, 40 stôp (12 metrov) pod slnkom zaliatym Tichým oceánom neďaleko San Clemente. Farma bola malá. V podstate to všetko bol len experiment. Na farme sa pestovala obrovská kalifornská chaluha.

Podľa riaditeľa projektu Dr. Howarda A. Wilcoxa z Centra pre výskum morských a oceánskych systémov v San Diegu v Kalifornii „až 50 % energie z týchto rias by sa dalo premeniť na palivo – zemný plyn metán. Budúce rastúce hnedé riasy "na ploche približne 100 000 akrov (40 000 hektárov) budú schopné poskytnúť dostatok energie na úplné uspokojenie potrieb amerického mesta s 50 000 obyvateľmi."

Oceán bol vždy bohatý na energiu vĺn, prílivov a odlivov a prúdov. V dávnych dobách, keď rybári pozorovali pohyb vodných tokov, nevedeli nič o „energii prílivu“ alebo „pestovaní rias“, ale vedeli, že je ľahšie vyjsť na more pri odlive a vrátiť sa späť pri prílive. Samozrejme, vedeli, že vlny niekedy silno a hrozne narážajú na pobrežie, hádžu kamene na jeho skaly a o „riekach mora“, ktoré ich vždy priniesli na potrebné ostrovy a že sa vždy dokážu nakŕmiť. sami mäkkýše, kôrovce, ryby a jedlé riasy rastúce v oceáne.V súčasnosti, keď sa zvyšuje potreba nových druhov palív, oceánografi, chemici, fyzici, inžinieri a technológovia venujú čoraz väčšiu pozornosť oceánu ako potenciálnemu zdroju energie.

V oceáne je rozpustené obrovské množstvo soli. Dá sa slanosť použiť ako zdroj energie?

Možno. Veľká koncentrácia soli v oceáne viedla množstvo výskumníkov zo Scripps Institution of Oceanography v La Colla (Kalifornia) a ďalších centier k úvahám o vytvorení takýchto zariadení. Veria, že na získanie veľkého množstva energie je celkom možné navrhnúť batérie, v ktorých by dochádzalo k reakciám medzi slanou a neslanou vodou.

Teplota vody v oceáne sa líši od miesta k miestu. Medzi obratníkom Raka a obratníkom Kozorožca sa vodná hladina zohreje na 82 stupňov Fahrenheita (27 C). V hĺbke 2000 stôp (600 metrov) teplota klesá na 35, 36, 37 alebo 38 stupňov Fahrenheita (2-3,5 C). Vzniká otázka: je možné využiť teplotný rozdiel na výrobu energie? Mohla by tepelná elektráreň plávajúca pod vodou vyrábať elektrinu?

Áno, a je to možné.

Vo vzdialených 20. rokoch nášho storočia sa Georges Claude, nadaný, odhodlaný a veľmi vytrvalý francúzsky fyzik, rozhodol preskúmať túto možnosť. Po výbere časti oceánu pri pobreží Kuby sa mu po sérii neúspešných pokusov podarilo získať zariadenie s kapacitou 22 kilowattov. Bol to veľký vedecký úspech a mnohí vedci ho privítali.

Použitím teplej vody na povrchu a studenej vody v hĺbke a vytvorením vhodnej technológie máme všetko potrebné na výrobu elektriny, priaznivci využívania oceánskej tepelnej energie majú istotu. "Odhadujeme, že tieto povrchové vody obsahujú energetické zásoby, ktoré sú 10 000-krát väčšie ako celosvetový dopyt po energii."

"Bohužiaľ," namietali skeptici, "Georges Claude dostal v zálive Matanzas iba 22 kilowattov elektriny. Prinieslo to zisk?" Nefungovalo to, pretože na získanie týchto 22 kilowattov musel Claude minúť 80 kilowattov na prevádzku svojich čerpadiel.

Profesor Scripps Institution of Oceanography John Isaac dnes výpočty spresní. Moderné technológie podľa jeho odhadov umožnia vytvárať elektrárne využívajúce teplotné rozdiely v oceáne na výrobu elektriny, ktorá by jej vyrobila dvakrát toľko, ako je dnes celosvetová spotreba. Pôjde o elektrinu vyrobenú v zariadení na konverziu tepelnej energie oceánov (OTEC).

Samozrejme, je to povzbudivá predpoveď, ale aj keby sa naplnila, výsledky nepomôžu vyriešiť svetové energetické problémy. Samozrejme, že prístup k dodávkam elektriny OTEC poskytuje skvelé príležitosti, ale (aspoň zatiaľ) elektrina nedvíha lietadlá do neba, nepoháňa autá, nákladné autá či autobusy, ani nepreplavuje lode cez moria.

Lietadlá a autá, autobusy a nákladné autá sa však dajú poháňať plynom, ktorý sa dá extrahovať z vody a vody je v moriach dosť. Tento plyn je vodík a možno ho použiť ako palivo. Vodík je jedným z najbežnejších prvkov vo vesmíre. V oceáne sa nachádza v každej kvapke vody. Pamätáte si vzorec pre vodu? Vzorec HOH znamená, že molekula vody pozostáva z dvoch atómov vodíka a jedného atómu kyslíka. Vodík extrahovaný z vody možno spaľovať ako palivo a použiť ho nielen na pohon rôznych vozidiel, ale aj na výrobu elektriny.

Rastúci počet chemikov a inžinierov je nadšených z „vodíkovej energie“ budúcnosti, pretože výsledný vodík je celkom vhodné skladovať: ako stlačený plyn v tankeroch alebo skvapalnený v kryogénnych nádobách pri teplote 423 stupňov Fahrenheita (-203 C). Môže sa tiež skladovať v pevnej forme po spojení so zliatinou železa a titánu alebo s horčíkom za vzniku hydridov kovov. Potom sa dajú ľahko prepravovať a používať podľa potreby.

Jednou z najsľubnejších z nich je elektrolýza vody. (Vodou prechádza elektrický prúd, ktorý spôsobuje chemický rozklad. Uvoľňuje sa vodík a kyslík a kvapalina zmizne.)

V šesťdesiatych rokoch minulého storočia boli vedci z NASA tak úspešní v elektrolýze vody a zhromažďovaní uvoľneného vodíka tak efektívne, že výsledný vodík bol použitý počas misií Apollo.

Oceán, ktorý tvorí 71 percent povrchu planéty, teda potenciálne obsahuje rôzne druhy energie – energiu vĺn a prílivu a odlivu; energia chemických väzieb plynov, živín, solí a iných minerálov; latentná energia vodíka nachádzajúca sa v molekulách vody; energia prúdov, ktoré sa pokojne a nekonečne pohybujú v rôznych častiach oceánu; úžasné zásoby energie, ktoré sa dajú získať rozdielom teplôt oceánskej vody na povrchu a v hĺbke a dajú sa premeniť na štandardné druhy paliva.

Takéto množstvo energie a rozmanitosť jej foriem zaručujú, že v budúcnosti ľudstvu nebude chýbať. Zároveň nie je potrebné závisieť od jedného alebo dvoch hlavných zdrojov energie, ako sú napríklad fosílne palivá, ktoré sa používajú už dlhú dobu, a jadrové palivo, ktorých metódy výroby boli vyvinuté nedávno. .

Navyše v miliónoch pobrežných dedín a dedín, ktoré v súčasnosti nemajú prístup k energetickým systémom, bude potom možné zlepšiť životné podmienky ľudí. Obyvatelia tých miest, kde je more veľmi rozbúrené, budú môcť navrhnúť a použiť zariadenia na premenu energie vĺn. Tí, ktorí žijú v blízkosti úzkych pobrežných zátok, kde počas prílivu hučí voda, budú môcť využiť túto energiu. Pre všetkých ostatných sa energia oceánu v otvorenej vode premení na metán, vodík alebo elektrinu a potom sa prenesie na pevninu pomocou kábla alebo lodí.

Samozrejme, je ťažké si čo i len predstaviť prechod od tak známych, tradičných druhov palív – uhlia, ropy a zemného plynu – k neznámym, alternatívnym spôsobom výroby energie.

Teplotný rozdiel? Vodík, hydridy kovov, morské energetické farmy? Mnohým to znie ako sci-fi.

Napriek tomu, hoci je ťažba energie z oceánov v experimentálnom štádiu a proces je obmedzený a nákladný, faktom zostáva, že s rozvojom vedeckého a technologického pokroku možno energiu v budúcnosti vo veľkej miere získavať z mora. Kedy závisí od toho, ako skoro budú tieto procesy dostatočne lacné. V konečnom dôsledku nejde o schopnosť ťažiť energiu z oceánu v rôznych formách, ale o cenu takejto ťažby, ktorá určí, ako rýchlo sa konkrétny spôsob ťažby vyvinie.

Kedykoľvek príde ten čas, prechod na energiu z oceánov bude mať dvojakú výhodu v podobe šetrenia verejných peňazí a zvýšenia životaschopnosti tretej planéty slnečnej sústavy, našej Zeme.

Prvý zásah verejnosti prišiel v roku 1973 s nárastom cien fosílnych palív. Zvýšili sa najmä ceny ropy, hlavného druhu paliva v 20. storočí, používaného v priemysle, poľnohospodárstve a na vykurovanie. Následne došlo k zvýšeniu miery inflácie, a keďže vedecký výskum a experimenty si vyžadujú aj prostriedky, hľadanie nových druhov palív zvýšilo ceny ešte vyššie.

Fosílne palivá sa vyčerpávajú, sme nútení ich šetriť a zvyšovať dodávky energie budovaním jadrových reaktorov, čo si vyžaduje značné finančné náklady a spôsobuje strach ľuďom žijúcim v blízkosti. Spotreba energie sa samozrejme zníži, ak budete hospodárnejší. V USA, ktoré majú 5,3 % svetovej populácie a využívajú 35 % svetových fosílnych palív a vodnej energie, by sa spotreba energie mohla ľahko znížiť na 30 – 32 % alebo dokonca na 25 %. Existuje dokonca argument, že spravodlivo by Spojené štáty mali znížiť svoju spotrebu energie na 5,3 %.

Ekonomika je však len jednou stránkou veci. Druhá strana sa týka rozvojových krajín, ktoré sa snažia dosiahnuť životnú úroveň priemyselných krajín, determinovanú spotrebou veľkého množstva energie. Národy Ázie, Afriky a Latinskej Ameriky sa dnes snažia prejsť zo spoločnosti, ktorá využíva najmä ručnú prácu, do spoločnosti s rozvinutým priemyslom.

Na uspokojenie potreby rovnomernej distribúcie lacnej energie medzi všetky krajiny by bolo potrebné množstvo energie, ktoré by pravdepodobne tisíckrát presiahlo dnešnú úroveň spotreby a biosféra by už nebola schopná zvládnuť spôsobené znečistenie. používaním konvenčných palív. Chauncey Starr, prezident Electric Power Research Institute v Palo Alto v Kalifornii, je však presvedčený: „Musíme uznať, že svetová spotreba energie sa bude vyvíjať týmto smerom a tak rýchlo, ako to politické, ekonomické a technické faktory dovolia.“

Keďže konkurencia o ubúdajúce palivá sa zintenzívňuje, spotreba verejných financií sa zvýši. Tento rast bude pokračovať, keďže je potrebné bojovať proti znečisťovaniu ovzdušia a vody a teplu uvoľňovanému pri spaľovaní fosílnych palív.

Mali by sme sa však obávať hľadania nových zdrojov fosílnych palív? Prečo diskutovať o otázke výstavby jadrových reaktorov? Oceán je plný energie, čistý, bezpečný a nevyčerpateľný. Je tam v oceáne a čaká na prepustenie. A to je výhoda číslo jedna.

Druhou výhodou je, že využitie energie oceánov umožní Zemi byť v budúcnosti obývateľnou planétou. Ale alternatívna možnosť, ktorá zahŕňa zvýšenie používania organických a jadrových palív, môže podľa niektorých odborníkov viesť ku katastrofe: do atmosféry sa uvoľní príliš veľa oxidu uhličitého a tepla, čo predstavuje smrteľné nebezpečenstvo pre ľudstvo.

„Nevadí," usmievajú sa skeptici. „Neustále zdokonaľujeme vzduchové filtre a zariadenia na úpravu. O rok či dva budú továrenské komíny vypúšťať takmer čistý vzduch. Nečistíme výfukové plyny áut? Čoskoro úplne zabudnete, čo pary oxidu siričitého sú

Oxid uhličitý a teplo vypúšťané do atmosféry dymovnicami tovární a iných priemyselných závodov a niekedy aj veľkými bytovými komplexmi, ktoré využívajú fosílne palivá, však vyvolávajú veľké obavy.

Kto si však všimne, že vo vzduchu je viac oxidu uhličitého? Je bezfarebný a bez zápachu. V nealkoholických nápojoch to prebubláva. A kto si všimne postupné, pomalé zvyšovanie teploty atmosféry Zeme o jeden, dva alebo tri stupne Fahrenheita? Planéta si všimne, keď ju oxid uhličitý po určitom čase zahalí ako prikrývka, ktorá prestane prepúšťať prebytočné teplo do vesmíru.

Jacques Cousteau, priekopník v prieskume a prieskume oceánov, verí: „Keď koncentrácia oxidu uhličitého dosiahne určitú úroveň, ocitneme sa ako v skleníku.“ To znamená, že teplo generované Zemou bude zachytené pod stratosférou. Naakumulované teplo zvýši celkovú teplotu. A zvýšenie dokonca o jeden, dva alebo tri stupne Fahrenheita spôsobí roztopenie ľadovcov. Milióny ton roztopeného ľadu zdvihnú hladinu morí o 60 metrov. Zaplavené budú mestá na pobreží a v údoliach veľkých riek.

V tejto otázke, ako aj v mnohých iných, sú vedci rozdelení na dva tábory. Jeden tábor verí, že hustnúca pokrývka oxidu uhličitého spôsobí zvýšenie teplôt a povedie k topeniu ľadovcov, čo znamená, ako to nazýva Dr. Howard Wilcox, premenu Zeme na skleník. Druhý tábor verí, že tá istá prikrývka zablokuje teplo vyžarované slnkom, čím sa spustí nová éra zaľadnenia.

Čo by teda malo ľudstvo robiť? Vyčerpáme zvyšné fosílne palivá, postavíme ďalšie a ďalšie jadrové reaktory s rizikom zmeny teploty atmosféry, alebo sa obrátime k oceánu – zásobárni nevyčerpateľnej energie – a budeme hľadať spôsob, ako túto energiu získať, aby sme dosiahli naše ciele – to je otázka.

1.6 Jadrová energia.
Objav uránového žiarenia sa následne stal kľúčom k zásobárňam energie v prírode.

Hlavná otázka, ktorá okamžite zaujímala výskumníkov, bola: odkiaľ pochádza energia lúčov emitovaných uránom a prečo je urán vždy o niečo teplejší ako životné prostredie? Bol spochybňovaný buď zákon zachovania energie, alebo stáročný princíp nemennosti atómov? Obrovská vedecká odvaha sa vyžadovala od vedcov, ktorí prekročili hranice zaužívaných a opustili zavedené predstavy.

Takýmito odvážlivcami sa ukázali mladí vedci Ernest Rutherford a Frederick Soddy. Dva roky tvrdej práce pri štúdiu rádioaktivity ich priviedli na tú dobu k revolučnému záveru: atómy niektorých prvkov podliehajú rozpadu sprevádzanému emisiou energie v množstvách, ktoré sú obrovské v porovnaní s energiou uvoľnenou pri bežných molekulárnych modifikáciách.

Jadrová energetika sa dnes rozvíja bezprecedentným tempom. Za tridsať rokov sa celková kapacita jadrových blokov zvýšila z 5 tisíc na 23 miliónov kilowattov! Niektorí vedci predpokladajú, že do 21. storočia bude asi polovica svetovej elektriny produkovaná jadrovými elektrárňami.

Jadrový reaktor je v princípe konštruovaný celkom jednoducho, v ňom sa rovnako ako v klasickom kotli premieňa voda na paru. Využívajú na to energiu uvoľnenú pri reťazovej reakcii rozpadu atómov uránu alebo iného jadrového paliva. V jadrovej elektrárni nie je obrovský parný kotol pozostávajúci z tisícok kilometrov oceľových rúr, cez ktoré pod obrovským tlakom cirkuluje voda a mení sa na paru. Tento kolos bol nahradený relatívne malým jadrovým reaktorom.

Najbežnejším typom reaktora v súčasnosti je vodno-grafitový. Ďalšou bežnou konštrukciou reaktora je takzvaný tlakovodný reaktor. Voda v nich nielen odoberá teplo z palivových článkov, ale slúži aj ako moderátor neutrónov namiesto grafitu. Konštruktéri zvýšili výkon takýchto reaktorov na milión kilowattov. Mohutné energetické bloky sú inštalované v jadrových elektrárňach Záporožie, Balakovo a ďalších. Reaktory tejto konštrukcie čoskoro zrejme dobehnú výkonom jeden a pol miliónového rekordéra z JE Ignalina.

Budúcnosť jadrovej energie však zrejme zostane s tretím typom reaktora, ktorého princíp činnosti a dizajn navrhli vedci - reaktory s rýchlymi neutrónmi. Nazývajú sa aj množivé reaktory. Bežné reaktory využívajú oneskorené neutróny, ktoré spôsobujú reťazovú reakciu v pomerne vzácnom izotope uránu-235, čo je len asi jedno percento prírodného uránu. Preto je potrebné stavať obrovské továrne, v ktorých sa atómy uránu doslova preosievajú a vyberajú sa z nich atómy len jedného druhu uránu-235. Zvyšok uránu nemožno použiť v bežných reaktoroch. Vynára sa otázka: vystačí tento vzácny izotop uránu na nejakú dlhú dobu, alebo bude ľudstvo opäť čeliť problému nedostatku energetických zdrojov?

Pred viac ako tridsiatimi rokmi bol tento problém nastolený laboratórnym pracovníkom Ústavu fyziky a energetiky. Bolo rozhodnuté. Vedúci laboratória Alexander Iľjič Leypunskij navrhol návrh reaktora s rýchlymi neutrónmi. Prvá takáto inštalácia bola postavená v roku 1955.

Výhody rýchlych neutrónových reaktorov sú zrejmé. Na výrobu energie sa v nich dajú využiť všetky zásoby prírodného uránu a tória a sú obrovské, len vo svetovom oceáne sú rozpustené viac ako štyri miliardy ton uránu.

Ale všetkých 400 jadrových elektrární, ktoré v súčasnosti fungujú na planéte, nemôže vytvoriť hrozbu ani porovnateľnú s hrozbou, ktorú predstavuje 50 tisíc bojových hlavíc.

Niet pochýb o tom, že jadrová energia zaujala pevné miesto v energetickej bilancii ľudstva. Určite sa bude ďalej rozvíjať a bez zlyhania bude ľuďom dodávať tak potrebnú energiu. Na zabezpečenie spoľahlivosti jadrových elektrární a ich bezproblémovej prevádzky však budú potrebné dodatočné opatrenia a vedci a inžinieri budú schopní nájsť potrebné riešenia.

Záver.
Počas existencie našej civilizácie boli tradičné zdroje energie mnohokrát nahradené novými, vyspelejšími. A nie preto, že by sa starý zdroj vyčerpal. Slnko vždy svietilo a zohrievalo človeka: a predsa jedného dňa ľudia skrotili oheň a začali páliť drevo. Potom drevo ustúpilo uhliu. Zásoby dreva sa zdali neobmedzené, ale parné stroje vyžadovali viac vysokokalorického „krmiva“. Ale toto bolo len štádium. Uhlie čoskoro stráca vedúce postavenie na energetickom trhu v prospech ropy. A tu je nový obrat: dnes sú hlavnými typmi paliva stále ropa a plyn. Ale za každým novým kubickým metrom plynu či tonou ropy treba ísť ďalej na sever či východ, zahrabať sa hlbšie do zeme. Niet divu, že ropa a plyn nás budú stáť každý rok viac a viac.

Náhrada? Potrebujeme nového energetického lídra. Budú to nepochybne jadrové zdroje. Zásoby uránu, ak ich povedzme porovnáme so zásobami uhlia, sa nezdajú byť také veľké. Ale na jednotku hmotnosti obsahuje miliónkrát viac energie ako uhlie.

V honbe za prebytočnou energiou sa človek stále hlbšie a hlbšie ponáral do spontánneho sveta prírodných javov a až do určitej doby poriadne nepremýšľal o dôsledkoch svojich činov a činov. Ale časy sa zmenili. Teraz, na konci 20. storočia, začína nová, významná etapa v pozemskej energii. Objavila sa „jemná“ energia. Postavený tak, aby si človek neposekal konár, na ktorom sedí. Staral sa o ochranu už aj tak značne poškodenej biosféry.

Pozoruhodným príkladom je rýchly nábeh elektrochemickej energie, ktorá bude neskôr zjavne doplnená slnečnou energiou.

Energia sa veľmi rýchlo hromadí, asimiluje a absorbuje všetky najnovšie nápady, vynálezy a vedecké úspechy. To je pochopiteľné: energia je doslova spojená so Všetkým a Všetko je priťahované k energii a závisí od nej.

Preto energetická chémia, vodíková energia, vesmírne elektrárne, energia zapečatená v antihmote, kvarky, „čierne diery“, vákuum – to sú len tie najjasnejšie míľniky, ťahy, jednotlivé riadky scenára, ktorý sa nám píše pred očami a ktorý dokáže nazývať Energia zajtrajška.

Príbeh o energii môže byť nekonečný, s nespočetnými alternatívnymi formami jej využitia za predpokladu, že na to musíme vyvinúť účinné a ekonomické metódy. Nie je až také dôležité, aký je váš názor na potreby energie, na zdroje energie, jej kvalitu a cenu. Pre nás zrejme. treba len súhlasiť s tým, čo povedal učený mudrc, ktorého meno zostáva neznáme: „Neexistujú jednoduché riešenia, existuje len rozumná voľba.“

Mestská vzdelávacia inštitúcia

Okresný deň vedy

Využívanie prírodných zdrojov. Netradičné obnoviteľné

zdroje energie

Informácie a abstraktný výskum

fyzikálne práce

Vykonané:

Denisová Vlada Ruslanovna,

žiak 9. ročníka

vedúci:

Orlová Elena Aleksandrovna, učiteľka 1

kvalifikácia

obec Ploskoe

2011

Úvod …………………………………………………………………………………

kapitola ja. Prírodné zdroje ………………………………………………

1.1. Minerály …………………………………………………………………

1.2. Využívanie prírodných zdrojov v obci Ploskoye

Pochinkovsky okres ………………………………………………………………

Kapitola 2. Netradičné obnoviteľné zdroje energie………

2.1. Slnečná energia ………………………………………………………….

2.2. Veterná energia ………………………………………………………….

2.3. Geotermálnej energie………………………………………………………………..

2.4. Energia vnútrozemských vôd ………………………………………………………

2.5. Energia svetového oceánu ……………………………………………….

2.6. Energia z biomasy ………………………………………………………….

Obec Ploskoe, okres Pochinkovsky …………………………………...

Záver …………………………………………………………………………

Zoznam použitej literatúry ………………………………………..

Úvod

Teraz viac ako kedykoľvek predtým vyvstala otázka, aká bude budúcnosť planéty z hľadiska energetiky. Čo čaká ľudstvo – energetický hlad alebo energetická hojnosť? V novinách a rôznych časopisoch sa čoraz častejšie objavujú články o energetickej kríze.

Ak na konci minulého storočia hrala energia vo všeobecnosti pomocnú a nevýznamnú úlohu v globálnej bilancii, potom už v roku 1930 svet vyrobil asi 300 miliárd kilowatthodín elektriny. Predpoveď je celkom realistická, podľa ktorej sa v roku 2010 vyrobí 35-tisíc miliárd kilowatthodín! Obrovské čísla, enormné tempo rastu! A stále bude málo energie – jej potreba rastie ešte rýchlejšie.

Ak chcete ťažiť rudu, taviť z nej kov, postaviť dom, vyrobiť čokoľvek, musíte vynaložiť energiu. Ľudské potreby však neustále rastú a ľudí je stále viac. Tak prečo prestať? Vedci a vynálezcovia už dlho vyvinuli množstvo spôsobov výroby energie, predovšetkým elektrickej energie. Postavme potom ďalšie a ďalšie elektrárne a energie bude toľko, koľko bude potrebné! Toto zdanlivo samozrejmé riešenie zložitého problému sa ukazuje byť plné mnohých úskalí.Neúprosné zákony prírody hovoria, že energiu vhodnú na využitie je možné získať len jej premenou z iných foriem .

Perpetuum mobile, ktoré vraj energiu vyrába a odnikiaľ ju neberú, sú, žiaľ, nemožné. A štruktúra svetového energetického hospodárstva sa dnes vyvinula tak, že štyri z každých piatich vyrobených kilowattov sa získavajú v zásade rovnakým spôsobom, akým sa primitívny človek zohrieval, teda spaľovaním paliva alebo využívaním chemická energia v ňom uložená, ktorá ju v tepelných elektrárňach premieňa na elektrickú.

Je pravda, že metódy spaľovania paliva sa stali oveľa zložitejšími a pokročilejšími.Zvýšené nároky na ochranu životného prostredia si vyžiadali nový prístup energie.

Bohužiaľ, zásoby ropy, plynu a uhlia nie sú v žiadnom prípade nekonečné. Prírode trvalo milióny rokov, kým vytvorila tieto zásoby, spotrebujú sa stovky.Dnes sa svet začal vážne zamýšľať nad tým, ako zabrániť dravému drancovaniu pozemského bohatstva. . Koniec koncov, iba za tohto stavu môžu zásoby paliva trvať storočia. Čo sa stane potom a stane sa to skôr či neskôr, keď sa vyčerpajú ropné a plynové polia? PravdepodobnosťRýchle vyčerpávanie globálnych zásob paliva, ako aj zhoršovanie environmentálnej situácie vo svete (rafinácia ropy a pomerne časté havárie pri jej preprave predstavujú skutočnú hrozbu pre životné prostredie) nás prinútili zamyslieť sa nad inými druhmi palív, ktoré môžu vymeniť olej a plyn.

V súčasnosti stále viac vedeckých inžinierov vo svete hľadá nové, nekonvenčné zdroje, ktoré by mohli prevziať aspoň časť bremena zásobovania ľudstva energiou. Medzi netradičné obnoviteľné zdroje energie patrí slnečná, veterná, geotermálna, biomasová a oceánska energia.

Bola stanovená relevantnosť tohto problémuúčel štúdie : zvážiť úlohu netradičných obnoviteľných zdrojov energie a ich vplyv na ekonomické využívanie prírodných zdrojov v našej oblasti .

Úlohy:

1. Študijný materiál o úlohe netradičných obnoviteľných zdrojov energie;

2. Výskum využívania prírodných zdrojov lokality;

3. Vykonať niekoľko výpočtov efektívneho využívania netradičných obnoviteľných zdrojov energie;

4. Analyzujte prijaté informácie a vyvodzujte závery o úlohe nekonvenčné obnoviteľné zdroje energie a ich vplyv na ekonomické využívanie prírodných zdrojov na našom území.

Výskumné metódy: štúdium literárnych a iných informačných zdrojov, vykonávanie výpočtov, analýza informácií a výsledkov.

kapitola ja . Prírodné zdroje

Prírodné zdroje (prírodné zdroje), zložky prírody, ktoré sa na danej úrovni rozvoja výrobných síl využívajú alebo môžu využívať ako výrobné prostriedky a spotrebný tovar. Využívanie prírodných zdrojov má tendenciu neustále rozširovať a meniť priority. Hlavné typy prírodných zdrojov možno klasifikovať: na základe ich genézy - nerastné zdroje, biologické zdroje (flóra a fauna), pôdne, klimatické, vodné zdroje; podľa spôsobu použitia - v materiálovej výrobe (v priemysle, poľnohospodárstve a iných odvetviach), v nevýrobnej sfére; podľa vyčerpateľnosti - vyčerpateľné, vrátane obnoviteľných (biologické, zemské, vodné a pod.) a neobnoviteľné (minerálne), prakticky nevyčerpateľné (slnečná energia, vnútrozemské teplo, energia prúdiacej vody).Obrovské objemy prírodných zdrojov zapojených do modernej ľudskej činnosti zhoršili problémy ich racionálneho využívania a ochrany a nadobudli globálny charakter. .

1.1. Minerály

Minerály sú minerálne útvary zemskej kôry, ktorých chemické zloženie a fyzikálne vlastnosti umožňujú ich efektívne využitie v oblasti výroby materiálov. Delia sa na pevné (uhlie, rudy), kvapalné (ropa, minerálne vody), plynné (prírodné horľavé a inertné plyny).

Podložie našej krajiny je bohaté na rôzne minerály. Akumulácie nerastných surovín tvoria ložiská a vo veľkých oblastiach rozšírenia aj kotliny.

Minerály sa dajú efektívne využiť na farme.

Označenia minerálov sú uvedené na obrázku 1.

Ryža. 1. Nerastné suroviny a ich označenie

Porovnajme mapy nerastných surovín z rôznych rokov (pozri obr. 2, 3).

Ryža. 2. Mapa nerastných surovín 1985

Ryža. 3. Mapa nerastných surovín 2008

Z mapových podkladov je zrejmé, že napríklad ťažba uhlia od roku 1985 do roku 2008. znížil o131 miliónov ton .

Ryža. 4. Geografia ruského uhoľného priemyslu (čísla označujú milióny ton)

Klesla aj ťažba ropy, plynu, rôznych druhov rúd, zlata a iných nerastov.

1.2. Využitie prírodných zdrojov v obci Ploskoye, okres Pochinkovsky

Obec Ploskoye, okres Pochinkovsky, má 1 221 obyvateľov.

Ryža. 5. Vzhľad dediny Ploskoye

Obyvateľstvo žije v súkromných domoch, pohodlných apartmánoch, chatách a nezariadených domoch. V obci je dvojposchodová škola pre 320 ľudí, dvojposchodová škôlka pre 120 detí, hudobná škola, komunitné centrum pre 300 ľudí, sieť obchodov, kancelária APZhS ), úrad pre bývanie a komunálne služby (bytové a komunálne služby), kúpeľný dom, pošta, pobočka Sberbank, vidiecka správa, FAP (lekárska a pôrodnícka stanica), kotolňa a ďalšie inštitúcie.

Boli postavené tri päťposchodové domy, dva trojposchodové domy, dvadsaťjeden dvojposchodových domov a štyri chaty.

Uhlie. Drevo

Od roku 1979 je v obci zavedený zemný plyn. Súkromné domy a chudobné byty sú vykurované drevom a briketami.

Obr.6. Mestská vzdelávacia inštitúcia

Stredná škola Divinskaya

Obr.7. Dom kultúry v obci Ploskoye

Obr.8. Ihriská materskej školy v obci Ploskoye

Komfortné byty, chaty, školy, škôlky a iné inštitúcie sú vykurované zemným plynom.

V obci je raz za dva týždne vykurovaný verejný kúpeľný dom, ktorý využíva na vykurovanie motorovú naftu (naftu).

Kúrenie v kachliach (drevo, brikety, uhlie) využívajú obyvatelia starých domov, súkromný sektor a majitelia vlastných kúpeľov.

Podľa noriem je na každú rodinu s kúrením v kachliach spotreba dreva 8 m 3 alebo 5 ton.

V obci žije 14 rodín na súkromí, ktorých spotreba dreva je 112 m 3 alebo 70 ton.

29 rodín žije v starých, zle vybavených domoch. Spotreba dreva je 232 m 3 alebo 145 ton. Celková spotreba dreva je344 m 3 alebo 215 ton . Okrem dreva na kúrenie sa používa uhlie či brikety. Spotreba brikiet alebo uhlia za vykurovaciu sezónu je 3 tony.

Celková spotreba uhlia alebo brikiet za rok je129 ton alebo 129 000 kg.

Ryža. 9. Budovy (domy v súkromnom sektore)

V obci je 21 súkromných kúpeľných domov. Na ohrievanie kúpeľov sa používa hlavne drevo osiky a brezy. V priemere je potrebných 5 m na vykurovaciu sezónu 3 palivové drevo Počas vykurovacieho obdobia sa teda spáli105 m 3 drevo

Ryža. 10. Jednotlivé budovy (kúpele)

Ropné produkty

V dedine Ploskoye žije 471 rodín. Každá tretia rodina v obci má vlastné auto (obr. 11). Palivom všetkých vozidiel je benzín a nafta. Celkový počet súkromných áut je 164. Každé auto najazdí v priemere 20 000 km ročne. Spotreba paliva na každých 100 kilometrov je 10 litrov. Potom za rok sa minie328 000 litrov benzín. S priemernými nákladmi 20 rubľov za liter za rok sa ukazuje6 560 000 rubľov .

Obr. Vozidlá

V obci je dielňa (obr. 12.), v ktorej je najrôznejšia technika: autá, traktory, kombajny. V zime je spotreba paliva vozidlami minimálna. Najviac paliva sa spotrebuje v lete, pri zbere. Počas roka sa spotrebuje 18 ton motorovej nafty (motorovej nafty) a 6 ton benzínu resp.18 000 kg motorovej nafty (nafta) a 6 000 kg benzín .

Obr. 12. Workshopy

V našej obci bol vybudovaný kúpeľný dom pre potreby celého obyvateľstva. Kúpeľný dom má kapacitu cca 30 osôb. Kúpeľný dom má saunu, bazén a relaxačnú miestnosť. Vyhrievajte saunu dvakrát do mesiaca. Spotreba motorovej nafty na jedno zastavenie kúpeľa je 200 litrov. Za mesiac bol objem motorovej nafty 400 litrov, za rok4800 litrov . Celkové náklady na výdavky96 000 rubľov vo výške 20 rubľov za liter.

Obr. 13. Obec Banya Ploskoye

Plyn

Komfortné apartmány sú vykurované zemným plynom. Na vykurovanie troch päťposchodových budov (180 bytov), školy a škôlky bola postavená samostatná kotolňa. Počas vykurovacej sezóny od októbra do apríla je objem plynu590 000 m 3 , náklady 1 475 000 rubľov .

Plynové kotly sú inštalované v chatkách, dvoj a trojposchodových domoch. Priemerná spotreba plynu je 400 m 3 na rodinu. Celková spotreba je593600 m 3 .

Celková spotreba plynu bola1 183 600 m 3 .

Obr. 14. Kotolňa

Elektrina

Naše elektrické vedenie (elektrické vedenie) pochádza z mesta Desnogorsk. Pri priemernej mesačnej spotrebe elektriny 150 kW spotrebuje 471 rodín ročne 847 800 kW elektriny. Škola minie 24 000 kW elektriny ročne vo výške 107 520 rubľov, materská škola spotrebuje 23 990 kW elektriny vo výške 107 475,2 rubľov, berúc do úvahy náklady 4,48 rubľov za 1 kW.

Celkové množstvo vynaloženej energie895790 kW .

Obr. 15. Elektrické vedenie

Teda pokiaľ ide o využívanie prírodných zdrojov v obci Ploskoye a

Na základe diagramov 1 a 2 možno vyvodiť tieto závery:

Diagram 1. Spotreba prírodných zdrojov v obci Ploskoye

Diagram 2. Spotreba prírodných zdrojov v obci Ploskoye

Prírodné zdroje sú naše bohatstvo. Pri ich používaní musíme pamätať na to, že ich zásoba nie je nekonečná. Diagramy 1 a 2 ukazujú, že obyvateľstvo obce Ploskoe efektívne využíva rozmanitosť všetkých prírodných zdrojov, množstvo využitia nie je malé. Ich spaľovaním získavame energiu (veľa energie), čím znečisťujeme životné prostredie. Potreby obyvateľstva každým rokom rastú. Je potrebné chrániť našu Zem pred dravým využívaním prírodných zdrojov a prejsť na ekologické zdroje energie.

kapitola II . Netradičné obnoviteľné zdroje energie

2.1. Energia slnka

V poslednom čase prudko vzrástol záujem o problém využívania slnečnej energie a hoci je tento zdroj tiež obnoviteľným zdrojom, pozornosť, ktorá sa mu venuje vo svete, nás núti uvažovať o jeho možnostiach samostatne. Potenciál energie na základe využitia priameho slnečného žiarenia je mimoriadne veľký. Upozorňujeme, že použitie iba 0,0125 % z tohto množstva slnečnej energie by mohlo pokryť všetky dnešné svetové energetické potreby a použitie 0,5 % by mohlo úplne pokryť budúce potreby . Žiaľ, je nepravdepodobné, že tieto obrovské potenciálne zdroje budú niekedy realizované vo veľkom meradle. Jednou z najvážnejších prekážok takejto realizácie je nízka intenzita slnečného žiarenia.

Aj za najlepších atmosférických podmienok (južné zemepisné šírky, jasná obloha) nie je hustota toku slnečného žiarenia vyššia ako 250 W/m 2 ,

Obr. 17. Preto, aby kolektory slnečného žiarenia „zhromaždili“ energiu potrebnú na uspokojenie všetkých potrieb ľudstva za rok, musia byť umiestnené na ploche 130 000 km. 2 !

Ryža. 16. Priemerná ročná hustota toku slnečnej energie (čísla nad šípkami, W/m 2 ) a povrch Zeme (čísla v rámčekoch, 10 3 km 2 ) , na ktorý ročne dopadá tok slnečnej energie v rôznych zemepisných šírkach pre čistú atmosféru

Potreba použiť veľké kolektory so sebou prináša aj značné materiálové náklady. Najjednoduchším kolektorom slnečného žiarenia je čierny kovový (zvyčajne hliníkový) plech, vo vnútri ktorého sú rúrky, v ktorých cirkuluje kvapalina. Zohrievaná slnečnou energiou absorbovanou kolektorom sa kvapalina dodáva na priame použitie. Podľa výpočtov výroba kolektorov slnečného žiarenia s plochou 1 km 2 , vyžaduje približne 10 4 ton hliníka. Dokázané svetové zásoby tohto kovu sa dnes odhadujú na 1,17 10 9 ton

2.2. Veterná energia

Energia pohybujúcich sa vzdušných hmôt je obrovská. Zásoby veternej energie sú viac ako stokrát väčšie ako zásoby vodnej energie všetkých riek na planéte. Vetry fúkajú neustále a všade na zemi – od ľahkého vánku, ktorý v letných horúčavách prináša vítaný chládok, až po silné hurikány, ktoré spôsobujú nevyčísliteľné škody a skazu. Oceán vzduchu, na dne ktorého žijeme, je vždy nepokojný. Vetry fúkajúce cez obrovské rozlohy našej krajiny by mohli ľahko uspokojiť všetky jej potreby elektriny!

Významnou nevýhodou veternej energie je jej premenlivosť v čase, čo sa však dá kompenzovať umiestnením veterných turbín. Ak sa v podmienkach úplnej autonómie skombinuje niekoľko desiatok veľkých veterných turbín, ich priemerný výkon bude konštantný. Ak sú k dispozícii iné zdroje energie, môže sa doplniť veterný generátor

existujúce. A napokon, mechanickú energiu možno priamo získať z veternej turbíny.

2.3. Geotermálnej energie

Ľudia už dávno vedia o spontánnych prejavoch gigantickej energie ukrytej v hlbinách zemegule. Sila erupcie aj relatívne malej sopky je kolosálna, je mnohonásobne väčšia ako sila najväčších elektrární vytvorených ľudskou rukou. Je pravda, že nie je potrebné hovoriť o priamom využití energie sopečných erupcií - ľudia ešte nemajú schopnosť potlačiť tento rebelský živel a našťastie sú tieto erupcie pomerne zriedkavé. Ale to sú prejavy energie ukryté v útrobách zeme, keď len nepatrný zlomok tejto nevyčerpateľnej energie nájde uvoľnenie cez ohnivé prieduchy sopiek.

2.4. Vnútrozemská vodná energia

Obrovské zásoby energie sú ukryté v tečúcej vode, a to ako vo Svetovom oceáne, tak aj vo vnútrozemských vodách. V prvom rade sa ľudia naučili využívať energiu riek. No keď nastala zlatá éra elektriny, vodné koleso bolo oživené, aj keď v inom šate – v podobe vodnej turbíny. Elektrické generátory vyrábajúce energiu bolo potrebné otáčať a voda to dokázala celkom úspešne, najmä preto, že už mala stáročné skúsenosti. Výhody vodných elektrární sú zrejmé - dodávka energie neustále obnovovaná samotnou prírodou, jednoduchosť prevádzky a nedostatok znečistenia životného prostredia.

2.5. Energia svetového oceánu

Vo Svetovom oceáne sú ukryté obrovské zásoby energie. Teda tepelná (vnútorná) energia zodpovedajúca prehriatiu povrchových vôd oceánu v porovnaní so spodnými vodami povedzme o 20 stupňov má hodnotu rádovo 10 26 J. Kinetická energia oceánskych prúdov sa odhaduje na rádovo 10 18 J. Ľudia však doteraz mohli využívať len nepatrné zlomky tejto energie a aj to za cenu veľkých a pomaly sa vyplácajúcich investícií, takže takáto energia sa doteraz zdala neperspektívna. Dochádza však k veľmi rýchlemu vyčerpaniu zásob fosílnych palív (predovšetkým ropy a zemného plynu), ktorých využívanie je spojené aj so značným znečistením životného prostredia (vrátane tepelného „znečistenia“ a nárastu úrovne atmosférického oxidu uhličitého, ktorý ohrozuje klímu dôsledky), prudké obmedzenie zásob uránu (ktorého energetické využitie vytvára aj nebezpečný rádioaktívny odpad) a neistota načasovania a environmentálnych dôsledkov priemyselného využitia termonukleárnej energie núti vedcov a inžinierov venovať zvýšenú pozornosť hľadaniu možnosti nákladovo efektívneho využívania rozsiahlych a neškodných zdrojov energie a nielen zmien hladiny v riekach, ale aj slnečného tepla, vetra a energie vo Svetovom oceáne. Široká verejnosť a mnohí odborníci stále nevedia, že prieskumné práce na získavanie energie z morí a oceánov nadobudli v posledných rokoch v mnohých krajinách pomerne veľký rozsah a že ich vyhliadky sú čoraz sľubnejšie.

Oceán obsahuje niekoľko rôznych druhov energie: energiu prílivu a odlivu, morské prúdy, tepelnú energiu atď.

2.6. Energia biomasy

Do biomasy môžeme okrem už spomínaných rias zaradiť aj odpadové produkty domácich zvierat. Tak 16. januára 1998 uverejnili noviny St. Petersburg Vedomosti článok s názvom „Elektrina... z kuracieho trusu“, v ktorom sa uvádzalo, že dcérska spoločnosť medzinárodného nórskeho lodiarskeho koncernu Kvaerner so sídlom vo fínskom meste Tampere hľadá podporu v EÚ na výstavbu elektrárne v britskom Northamptone, ktorá funguje... na kuracie trus. Projekt je súčasťou programu EÚ Thermie, ktorý zabezpečuje vývoj nových, netradičných zdrojov energie a metód šetrenia energetických zdrojov. Európska komisia rozdelila 134 projektov 140 miliónov ECU 13. januára.

Elektráreň navrhnutá fínskou spoločnosťou spáli v peciach 120-tisíc ton kuracieho hnoja ročne, čím sa vyrobí 75 miliónov kilowatthodín energie.

Kapitola 3. Využitie netradičných zdrojov energie v

Obec Ploskoe, okres Pochinkovsky

Prírodné zdroje nie sú nekonečné. V súčasnosti stále viac vedeckých inžinierov vo svete hľadá nové, nekonvenčné zdroje, ktoré by mohli prevziať aspoň časť bremena zásobovania ľudstva energiou. Medzi netradičné obnoviteľné zdroje energie patrí slnečná, veterná, geotermálna, biomasová a oceánska energia.

Mapa (pozri obr. 17) zobrazuje oblasti krajiny, kde je výroba „ekologickej“ energie najperspektívnejšia.

Ryža. 17. Perspektívne výrobné oblasti

„zelenej“ energie

Z netradičných zdrojov energie je v našej obci hojne využívaná slnečná energia.

Vo výške dvoch metrov sú inštalované kovové nádoby s objemom 200–300 litrov, v ktorých sa voda ohrieva za slnečného počasia na 40–45 ° C. Takéto inštalácie sa používajú ako sprchy, sú inštalované v blízkosti kúpeľov a súkromných domov (pozri obr. 18 a obr. 19).

Ryža. 18. Inštalácia sprchy Obr. 19. Inštalácia sprchy

(vonkajší pohľad) (vnútorný pohľad)

Ryža. 20. Teplomer (vpravo) a teplomer (vľavo)

V tých istých nádobách dedinčania ohrievajú vodu vo svojich záhradách na zalievanie záhradných plodín, čím zlepšujú ich rast, vývoj a dozrievanie (pozri obr. 21).

Ryža. 21. Nádoba na polievanie rastlín v záhrade

10 kilometrov od obce Ploskoye sa nachádza nádherné jazero, ktoré vám dáva možnosť nielen obdivovať jeho krásu, ale aj žasnúť nad energetickou silou vody, ktorá padá z päťmetrovej výšky a padá dole. Preto sa jazero nevylieva a nevylieva sa z brehov.

Na jazere je inštalovaná priehrada - hydraulická stavba podobná hlinenej priehrade, určená na ochranu nížin pred záplavami.

Z päťmetrovej výšky priehrady sa ročne zrúti asi 63 miliónov ton vody. Energia tejto vody na jar, v lete a na jeseň by určite stačila na zásobovanie elektrinou pre chaty postavené na brehu jazera.

Ryža. 22. Divinskoje jazero

Robiť výpočty:

Keď poznáme plochu základne priehradových dosiek a hrúbku vrstvy padajúcej vody, môžeme vypočítať objem padajúcej vody, ktorý sa rovná 3 m 3 . Pomocou tabuľkových údajov o hustote kvapalín môžete vypočítať hmotnosť padajúcej vody, ktorá sa rovná 3 tonám za 1 sekundu.

Z 365 dní, 245 dní sa voda pohybuje nepretržite, okrem 3 mesiacov: december, január a február. 245 dní je 21 168 000 sekúnd.

Na základe vyššie uvedeného sa ukazuje, že 63 miliónov ton vody ročne pretečie do „prázdnej vody“, čo obyvateľom oblasti neprináša žiadne výhody.

Záver

Počas existencie našej civilizácie boli tradičné zdroje energie mnohokrát nahradené novými, vyspelejšími. A nie preto, že by sa starý zdroj vyčerpal. Slnko vždy svietilo a zohrievalo človeka: a predsa jedného dňa ľudia skrotili oheň a začali páliť drevo. Potom drevo ustúpilo uhliu. Zásoby dreva sa zdali neobmedzené, ale parné stroje vyžadovali viac vysokokalorického „krmiva“. Ale toto bolo len štádium. Uhlie čoskoro stráca vedúce postavenie na energetickom trhu v prospech ropy. A tu je nový obrat: v súčasnosti sú hlavnými typmi paliva stále ropa a plyn. Ale za každým novým kubickým metrom plynu či tonou ropy treba ísť ďalej na sever či východ, zahrabať sa hlbšie do zeme. Niet divu, že ropa a plyn nás budú stáť každý rok viac a viac. Náhrada? Potrebujeme nového energetického lídra.

Budú to nepochybne jadrové zdroje. Zásoby uránu, ak ich povedzme porovnáme so zásobami uhlia, sa nezdajú byť také veľké. Ale na jednotku hmotnosti obsahuje miliónkrát viac energie ako uhlie. A výsledok je tento: pri výrobe elektriny v jadrovej elektrárni sa verí, že je potrebné minúť stotisíckrát menej peňazí a práce ako pri získavaní energie z uhlia. A jadrové palivo nahrádza ropu a uhlie... Vždy to tak bolo: ďalší zdroj energie bol tiež výkonnejší. Bola to takpovediac „militantná“ línia energie. V honbe za prebytočnou energiou sa človek stále hlbšie ponáral do spontánneho sveta prírodných javov a až do istého času poriadne nepremýšľal nad dôsledkami svojich činov a činov, no časy sa zmenili. Teraz, na konci 20. storočia, začína nová, významná etapa v pozemskej energii. Objavila sa „jemná“ energia. Postavený tak, aby si človek neposekal konár, na ktorom sedí. Staral sa o ochranu už aj tak značne poškodenej biosféry.

Nepochybne v budúcnosti, súbežne s líniou intenzívneho energetického rozvoja, získa aj rozsiahla línia široké občianske práva: rozptýlené zdroje energie s nie príliš veľkým výkonom, ale s vysokou účinnosťou, šetrné k životnému prostrediu a ľahko použiteľné. Pozoruhodným príkladom je rýchly nábeh elektrochemickej energie, ktorá bude neskôr zjavne doplnená slnečnou energiou. Energia sa veľmi rýchlo hromadí, asimiluje a absorbuje všetky najnovšie nápady, vynálezy a vedecké úspechy. Je to pochopiteľné: energia je spojená doslova so všetkým a všetko je priťahované k energii a závisí od nej.

Preto energetická chémia, vodíková energia, vesmírne elektrárne, energia zapečatená v antihmote, kvarky, „čierne diery“, vákuum, to sú len tie najjasnejšie míľniky, ťahy, jednotlivé riadky scenára, ktorý sa nám píše pred očami a ktorý dokáže nesie názov Zajtrajší deň energie. Labyrinty energie. Tajomné chodby, úzke, kľukaté cestičky. Plný záhad, prekážok, nečakaných postrehov, výkrikov smútku a porážky, výkrikov radosti a víťazstiev. Energetická cesta ľudstva je tŕnistá, ťažká a nepriama. Ale veríme, že sme na ceste do éry hojnosti energie a že všetky prekážky, prekážky a ťažkosti budú prekonané. Príbeh o energii môže byť nekonečný, s nespočetnými alternatívnymi formami jej využitia za predpokladu, že na to musíme vyvinúť účinné a ekonomické metódy. Nie je až také dôležité, aký je váš názor na potreby energie, na zdroje energie, jej kvalitu a cenu. Zrejme by sme mali súhlasiť len s tým, čo povedal učený mudrc, ktorého meno zostáva neznáme: „Neexistujú žiadne jednoduché riešenia, iba múdre rozhodnutia.

Možno vyvodiť tieto závery:

1) prírodné zdroje sú naším vlastníctvom a musíme sa starať o ich hospodárne využívanie;

2) pri využívaní prírodných zdrojov sú povinní monitorovať znečistenie ovzdušia a životného prostredia;

3) je potrebné používať energiu opatrne, naučiť sa získavať energiu transformáciou z iných foriem.

Príroda kladie na človeka prísne požiadavky. Ľudské činy a činy by nemali ovplyvňovať život našej planéty. Musíme milovať našu zem, chrániť ju, nežiť jeden deň za druhým, ale myslieť na budúcnosť našej planéty. Naša budúcnosť je teda v našich rukách.

Zoznam použitej literatúry

1. Augusta Goldinová. Oceány energie. - Za. z angličtiny – M.:, 1983.

2. Veršinskij N.V. Energia oceánu. – M.: Nauka, 1986.

3. Volodin V. P. Khazanovsky "Energia, 21. storočie." – M.: Nauka, 1998.

4. Voronkov V.A. Všeobecná, sociálna, aplikovaná ekológia: Proc. pre univerzity. – M.: Agar: Rendezvous-AM, 1994.

5. Goldin A. “Oceans of Energy.” – M.: Vedomosti, 1989.

6. Zdroje energie. Fakty, problémy, riešenia. – M.: Veda a technika,

1997.

7. Revelle P., Revelle Ch. Náš biotop: v 4 knihách. – M.: Mir,

1994.

8. Energia šetrná k životnému prostrediu (na pomoc lektorovi) / Auth.-comp. A.A.

Kayumov. Gorkij: Regionálna rada VOOP Gorky a regionálne centrum životného prostredia mládeže „Dront“, 1990. 76 s.

9. Yudasin L.S. "Energia: problémy a nádeje." – M.: Mir, 1991.

Stručný opis

Úvod ……………………………………………………………………………………………… 3
1. Druhy energie………………………………………………………………………4
1. Slnečná energia……………………………………………………………… 4
2. Veterná energia……………………………………………………………….5
3. Energia riek………………………………………………………………..6
4. Energia Zeme………………………………………………………..6
5. Energia oceánu………………………………………………………..7
6. Jadrová energia……………………………………………………………….14

Záver……………………………………………………………………….. 16

Referencie……………………………………………………………….. 17

Obsah práce - 2 súbory

watt.

Energia svetových oceánov

Je známe, že zásoby energie vo svetovom oceáne sú obrovské. Teda tepelná (vnútorná) energia zodpovedajúca prehriatiu povrchových vôd oceánu v porovnaní so spodnými vodami povedzme o 20 stupňov má hodnotu rádovo 10^26 J. Kinetická energia oceánskych prúdov je odhaduje sa na rádovo 10^18 J. Ľudia však doteraz dokázali využiť len nepatrné zlomky tejto energie, a to aj za cenu veľkých a pomaly sa splácajúcich kapitálových investícií, takže takáto energia až doteraz sa zdalo neperspektívne.

Oceán je naplnený mimozemskou energiou, ktorá doň prichádza z vesmíru. Je dostupný a bezpečný, neznečisťuje životné prostredie, je nevyčerpateľný a zadarmo.

Dnes sotva existuje pobrežná oblasť, ktorá by nemala vlastného vynálezcu pracujúceho na zariadení, ktoré využíva energiu vĺn.

V oceáne je rozpustené obrovské množstvo soli. Dá sa slanosť použiť ako zdroj energie?

Áno, a je to možné.

Obnoviteľné zdroje energie s ich výrobnými a aplikačnými technológiami sú celosvetovou komunitou uznávané ako alternatívne palivo v dôsledku znečisťovania fosílnych palív.

Slovo „obnoviteľné“ znamená, že sa nespoliehajú na zdroje, ktorých množstvo je obmedzené, spoliehajú sa na prakticky nevyčerpateľné Slnko.

Vo všetkých prípadoch je energia obrovská, ale je distribuovaná po území a je nestabilná, preto sú náklady v podstate drahé.

Bohužiaľ, väčšina obnoviteľných zdrojov energie je pre veľké projekty neekonomická, s výnimkou vodnej energie, kde príroda sústredila obnoviteľné zdroje energie. Vodná energia má mnoho atraktívnych a cenných vlastností, ale fyzikálne zákony sú neúprosné.

Obnoviteľné zdroje zahŕňajú

Vodná energia

Vodná energia (skrátene HPP) je osvedčený a spoľahlivý obnoviteľný zdroj energie, ktorý dodáva väčšinu elektrickej energie v horských krajinách ako Nórsko a Švajčiarsko.

Celosvetovo je však počet vhodných hôr obmedzený a nedokáže pokryť viac ako tri percentá svetových energetických potrieb.

Elektrina vyrobená vo vodných elektrárňach sa musí prenášať na veľké vzdialenosti a elektrické vedenia musia mať nízke straty.

Obnoviteľné zdroje energie sú relatívne bezpečné, s úmrtnosťou okolo štyroch nehôd na tisíc megawattov. Priehrady, ktoré zadržiavajú vodu, musia byť spoľahlivé a v prípade zničenia nesmú byť nebezpečné. Niekedy sa však stáva, najmä pri hlinenej hrádzi, že voda začne presakovať cez malé kanály, čím sa hrádzu postupne oslabuje, až sa pretrhne. Vodná stena potom zmetie všetko, čo jej stojí v ceste. Od roku 1969 zlyhalo viac ako osem priehrad s priemerným počtom obetí viac ako 200 ľudí. Jazerá v blízkosti priehrady poskytujú prostredie pre divokú zver a môžu byť obľúbené pre ľudí. Počas sucha však hladina klesá a vytvára škaredé pruhy blata. Okrem toho môžu tieto jazerá zničiť malebné údolia s dedinami a cennou poľnohospodárskou pôdou.

Vietor

Z ostatných zdrojov obnoviteľnej energie je najperspektívnejším vietor. Veterné mlyny sa používali od staroveku a veterné generátory sú teraz bežným javom vo vidieckych oblastiach. Majú viacero nevýhod, hlavnou však je, že vietor nie je stály a výkon kolíše. Pri nárazoch vetra sa oscilácie zvyšujú, pretože výkon je úmerný tretej mocnine rýchlosti vetra. To znamená, že energia je dostupná len počas obmedzeného rozsahu rýchlostí vetra, keď je rýchlosť nízka, vzniká veľmi málo energie. V tom čase, ak je hurikán, tak je prekročený bezpečnostný limit a treba sa vyhnúť katastrofálnym škodám.

Všeobecné veterné zdroje vo všeobecnosti nespĺňajú všetky naše energetické potreby a nie je možné ich vždy realizovať z dôvodu vysokých nákladov (dvakrát alebo trikrát drahších ako uhoľná energia), nespoľahlivosti a veľkého množstva potrebnej pôdy. Môže však byť užitočným prínosom, ak je možné výrazne znížiť náklady.

Veterná energia je prekvapivo nebezpečná, s piatimi nehodami na tisíc megawattov. Je to spôsobené veľkým počtom turbín, ktoré sú nevyhnutne nebezpečné. Okrem toho pri výstavbe a údržbe hrozí nebezpečenstvo.

Vplyv veterných turbín na životné prostredie je čoraz viac uznávaný. Musia byť postavené na otvorených miestach, kde ich možno vidieť na mnoho kilometrov. Vydávajú trvalý bzučivý zvuk, ktorý ľudia žijúci v blízkosti považujú za neznesiteľný. Často ľudia, ktorí sa presťahovali kvôli pokoju, sú nútení opustiť miesto s veternými elektrárňami. Veterné farmy môžu byť postavené pozdĺž pobrežia, ale to zvyšuje náklady a môže predstavovať nebezpečenstvo pre lodnú dopravu.

Napriek intenzívnemu úsiliu v priebehu rokov sú obnoviteľné zdroje energie vo forme vetra stále nerentabilné a vo väčšine prípadov sa spoliehajú na masívne štátne dotácie. Pokračuje výskum na prekonanie týchto ťažkostí, ale zatiaľ nie je rozumné nasadzovať veterné turbíny vo veľkom meradle.

Proti veternej energii sa niekedy argumentuje, že lopatky zabíjajú veľké množstvo vtákov, odhadovaných na približne 70 000 ročne v Spojených štátoch. Toto číslo zodpovedá počtu vtákov zabitých na diaľniciach autami.

Prílivová

Niektoré ústia riek sú vytvorené tak, že sú vystavené vysokým prílivom. Keď je príliv vysoký, morská voda tečie do určitej vzdialenosti od mora. Pri odlive voda opäť tečie späť do mora. Tento prúd vody môže roztáčať turbíny a vyrábať elektrinu. Takéto zariadenie funguje v ústí rieky La Rance vo Francúzsku už mnoho rokov a produkuje 65 MW. Ide o spoľahlivý zdroj, aj keď špičky sa líšia v závislosti od Mesiaca a Slnka, takže elektrina nie je vždy k dispozícii, keď je potrebná.

Výrobné náklady sú približne dvojnásobné oproti bežnej elektrárni. To je prakticky uskutočniteľné, ale do budúcnosti sotva atraktívne.

Mávať

Obnoviteľné zdroje, ako je používanie vĺn, sú obrovské, ale je ťažké ich sústrediť. Na to bolo skonštruovaných niekoľko zariadení, ale výsledok nie je cenovo výhodný.

Jedno takéto zariadenie, ktoré v Spojenom kráľovstve stojí viac ako milióny dolárov, má výkon 75 kW, čo stačí len na 25 vnútorných elektrických ohrievačov.

Nebezpečenstvo spočíva v tom, že na milosť a nemilosť búrky sa môžu objaviť obrovské vlny, ktoré môžu v priebehu niekoľkých minút zničiť vybavenie.

Solárne

Slnko vyžaruje na zem energiu v priemere asi 200 wattov na meter štvorcový, takže ide o obnoviteľný zdroj, ktorý dostávame úmerne k ploche. Odhaduje sa, že na splnenie energetických potrieb štyroch domov by bol potrebný kolektor s veľkosťou veľkého rádioteleskopu. Slnečné svetlo je možné použiť priamo na ohrev vody cirkulujúcej v potrubí na streche. Tento proces je ekonomicky výhodný a široko používaný. Musí však existovať doplnkový zdroj paliva, keď nesvieti slnko. Slnečné lúče môžete sústrediť na kotol stoviek zrkadiel. Výroba pary môže byť použitá na pohon malých turbín na výrobu elektriny. Nevýhodou je, že zrkadlá sa musia neustále otáčať drahými servomechanizmami, aby sa slnečné lúče sústredili na kotol. Takže celý tento proces je nerentabilný.

Elektrinu je možné vyrábať aj pomocou fotovoltaických článkov. Výroba elektriny s požadovaným napätím je pomerne drahá. Toto nie je ekonomické pre výrobu vo veľkom meradle, ale je to veľmi užitočné pri výrobe energie v aplikáciách, kde iné zdroje nie sú možné alebo praktické, ako napríklad pre satelity alebo semafory v odľahlých oblastiach.

Obnoviteľné zdroje vo forme slnečných lúčov majú teda malé aplikácie, ktoré sa nepochybne vyvinú na zníženie nákladov na fotovoltaické články. Zatiaľ to nie je praktický ekonomický obnoviteľný zdroj energie pre základné potreby.

Na niektorých miestach vyteká horúca voda zo zeme. Dá sa použiť ako obnoviteľný zdroj, ale v malom rozsahu na veľmi málo miestach. Na iných miestach môžete vyvŕtať dve blízke studne a potom odčerpať vodu tam, kde je horúca, a vytiahnuť ju z iného potrubia. Po prechode cez skaly sa voda zohreje a tá je zdrojom obnoviteľnej energie. Ak je však teplo blízko a rýchlo využité na vrchu, potom len vtedy existuje nejaký prínos.

Testy ukazujú, že tento proces je úplne nerentabilný.

Náklady na výrobu energie

V našej spoločnosti sú cena zdrojov a výrobné náklady rozhodujúce. Aj malý rozdiel v cene stačí na to, aby jeden obnoviteľný zdroj zvíťazil nad druhým. Pri obnoviteľných zdrojoch energie je situácia zložitejšia, pretože výber závisí od zváženia výhod a nevýhod každého zdroja. Je to ťažké, pretože sú často neporovnateľné: koľko sme napríklad ochotní zaplatiť za zvýšenú bezpečnosť alebo znížený dopad na životné prostredie? Napokon, nie je možné odhadnúť náklady na narušenie životného prostredia, napríklad v dôsledku globálneho otepľovania a zmeny klímy. Tieto výdavky môžu byť najväčšie zo všetkých.

Niekedy sa hovorí, že výskum zlepší existujúce zdroje a tým odstráni súčasné nedostatky. Spravidla je to pravda.

Ale v niektorých prípadoch je nevýhoda dôsledkom fyzikálnych zákonov a potom ju nemožno nikdy prekonať. Príkladom je kolísavý charakter veternej energie. Udržiavať vietor stále konštantný sa jednoducho nedá.

Potreba obnoviteľných surovín je na celom svete taká naliehavá, že je dôležité využívať existujúce prírodné obnoviteľné zdroje energie a majú perspektívu rozvoja. Samozrejme, je potrebné pokračovať vo výskume nových zdrojov, no nevieme sa dočkať. Už mnoho rokov milióny ľudí trpia nedostatkom energetických zdrojov.

Výskum ukazuje, že všetky obnoviteľné a neobnoviteľné zdroje majú vážne nevýhody: ropa a zemný plyn sa rýchlo míňajú. Tak či onak, všetky fosílne palivá znečisťujú zem, najmä uhlie. Vodná energia je obmedzená, veterná a solárna energia je nespoľahlivá.

Ak je toto koniec príbehu, budúcnosť bude pochmúrna. Existuje však ešte jeden

Efektívne využitie energie

Hoci svet ešte nepociťuje nedostatok energie, v najbližších dvoch až troch desaťročiach môžu vzniknúť vážne ťažkosti, pokiaľ nebudú dostupné alternatívne zdroje energie alebo sa neobmedzí rast spotreby energie. Potreba racionálnejšieho využívania energie je zrejmá. Existuje množstvo návrhov na zvýšenie efektívnosti akumulácie a prepravy energie, ako aj na jej efektívnejšie využitie v rôznych odvetviach priemyslu, v doprave a v bežnom živote.

Skladovanie energie. Zaťaženie elektrární sa počas dňa mení; Existujú aj sezónne zmeny. Účinnosť elektrární možno zvýšiť, ak sa v obdobiach plánov nízkej energetickej záťaže spotrebuje prebytočná energia na čerpanie vody do veľkej nádrže. Voda sa potom môže uvoľniť počas obdobia špičky dopytu, čo spôsobí, že prečerpávacia stanica bude vyrábať dodatočnú elektrinu.

Širšou aplikáciou by mohlo byť využitie výkonu elektrárne v základnom režime na pumpovanie stlačeného vzduchu do podzemných dutín. Turbíny na stlačený vzduch by šetrili primárne energetické zdroje v obdobiach zvýšeného zaťaženia.

Prenos elektriny. Veľké energetické straty sú spojené s prenosom elektriny. Na ich zníženie sa rozširuje používanie prenosových vedení a distribučných sietí so zvýšenou napäťovou úrovňou. Alternatívnym smerom sú supravodivé elektrické vedenia. Elektrický odpor niektorých kovov pri ochladení na teploty blízke absolútnej nule klesne na nulu. Supravodivé káble by mohli prenášať výkony až 10 000 MW. Zistilo sa, že niektoré keramické materiály sa stávajú supravodivými pri teplotách, ktoré nie sú príliš nízke, čo je možné dosiahnuť použitím konvenčnej chladiacej technológie. Tento úžasný objav by mohol viesť k dôležitým inováciám nielen v oblasti prenosu energie, ale aj v oblasti pozemnej dopravy, výpočtovej techniky a technológie jadrových reaktorov.

Vodík ako chladivo.

Vedci uznávajú vodík ako palivo budúcnosti. Je to spôsobené tým, že je módne používať vodík: v každodennom živote namiesto zemného plynu miernou zmenou distribučných sietí a horákov; v doprave ako automobilové palivo pri úprave karburátora.

Jedinou nevýhodou je, že vodík sa na Zemi prakticky nikdy nenachádza vo voľnej forme, všetok je oxidovaný na vodu. Na jej získanie môžete využiť slnečnú energiu. Zariadenie na tento účel realizuje disociáciu vody na vodík a kyslík v dôsledku elektrolýzy vody (prechodom elektrického prúdu cez vodu). Účinnosť takejto inštalácie nepresahuje 15-20%. Vodík by sa dal prepravovať plynovodmi bez väčších ťažkostí. Môže sa skladovať aj v tekutej forme v kryogénnych nádržiach. Vodík ľahko difunduje do niektorých kovov, ako je titán. Môže sa hromadiť v takýchto kovoch a potom sa uvoľniť zahrievaním kovu.

Magnetohydrodynamika (MHD). Ide o metódu, ktorá umožňuje efektívnejšie využívanie fosílnych zdrojov energie. Myšlienkou je nahradiť medené prúdové vinutia bežného strojového elektrického generátora prúdom ionizovaného (vodivého) plynu. Najväčší ekonomický efekt môžu mať generátory MHD pravdepodobne pri spaľovaní uhlia. Pretože nemajú žiadne pohyblivé mechanické časti, môžu pracovať pri veľmi vysokých teplotách, čo vedie k vysokej účinnosti. Teoreticky môže účinnosť takýchto generátorov dosiahnuť 50-60%, čo by znamenalo až 20% úsporu v porovnaní s modernými elektrárňami využívajúcimi fosílne palivá. Generátory MHD navyše produkujú menej odpadového tepla. Ich ďalšou výhodou je, že by v menšej miere znečisťovali ovzdušie emisiami plynných oxidov dusíka a zlúčenín síry. Elektrárne MHD by preto mohli fungovať na uhlí s vysokým obsahom síry bez znečisťovania životného prostredia.

Limity spotreby energie. Neustály rast spotreby energie vedie nielen k vyčerpaniu energetických zdrojov a znečisteniu biotopov, ale v konečnom dôsledku môže spôsobiť výrazné zmeny teploty a klímy na Zemi.

Energia z chemických, jadrových a dokonca aj geotermálnych zdrojov sa v konečnom dôsledku premieňa na teplo. Prenáša sa do zemskej atmosféry a posúva rovnováhu smerom k vyšším teplotám. Pri súčasnom tempe rastu populácie a spotreby energie na obyvateľa by sa do roku 2060 teplota mohla zvýšiť o 1? C. To bude mať citeľný vplyv na klímu.

Ešte skôr sa môže zmeniť klíma v dôsledku zvýšenia hladiny oxidu uhličitého v atmosfére produkovaného spaľovaním fosílnych palív.

Environmentálny problém postavil ľudstvo pred výber ďalšej cesty rozvoja: či sa má naďalej zameriavať na neobmedzený rast výroby, alebo má byť tento rast v súlade so skutočnými možnosťami prírodného prostredia a ľudského tela a nie len s okamžitým ale aj s dlhodobými cieľmi sociálneho rozvoja.

Technologický pokrok zohráva rozhodujúcu úlohu pri vzniku dnešnej environmentálnej krízy. S rozvojom technogénnej civilizácie narastá riziko environmentálnych kríz a ich následkov. Zdrojom takéhoto vzťahu je sám človek, ktorý je prirodzenou bytosťou aj nositeľom technologického rozvoja.

Vytváranie nových nízkoodpadových technológií. A potom bezodpadová výroba v uzavretom cykle zabezpečí dosť vysokú životnú úroveň bez narušenia krehkej ekologickej rovnováhy.

A postupným prechodom na alternatívnu energiu sa zachová čistý vzduch, zastaví sa katastrofálne spaľovanie atmosférického kyslíka, odstráni sa tepelné znečistenie atmosféry, čím sa zachovajú životy budúcich potomkov.