Zamyslite sa nad tým, aké zdroje energie denne využívate. Zhrnutie: Zdroje energie. Jouly z turniketov

Ľudia využívajú rôzne formy energie na všetko od vlastného pohonu až po posielanie astronautov do vesmíru.

Existujú dva druhy energie:

• schopnosť zaviazať sa (potenciálny)
• správna práca (kinetická)

Dodáva sa v rôznych formách:

• teplo (tepelné)
• svetlo (žiariace)
• pohyb (kinetický)
• elektrický
• chemický
• jadrová energia
• gravitačné

Napríklad jedlo, ktoré človek zje, obsahuje chemikáliu a telo človeka si ju ukladá, kým ju nevyužije ako kinetickú energiu počas práce alebo života.

Klasifikácia druhov energie

Ľudia využívajú rôzne druhy zdrojov: elektrinu vo svojich domoch, vyrobenú spaľovaním uhlia, jadrovú reakciu alebo vodnú elektrickú energiu na rieke. Zdrojom sa teda hovorí uhlie, jadrové a vodné elektrárne. Keď ľudia naplnia svoje palivové nádrže benzínom, zdrojom môže byť ropa alebo dokonca pestovanie a spracovanie obilia.

Zdroje energie sú rozdelené do dvoch skupín:

• Obnoviteľné
• neobnoviteľné

Obnoviteľné a neobnoviteľné zdroje môžu byť použité ako primárne zdroje pre výhody, ako je teplo, alebo môžu byť použité na výrobu sekundárnych zdrojov energie, ako je elektrina.

Keď ľudia používajú elektrinu vo svojich domovoch, elektrina sa pravdepodobne vyrába spaľovaním uhlia alebo zemného plynu, jadrovou reakciou alebo vodnou elektrárňou na rieke alebo z niekoľkých zdrojov. Ľudia používajú surovú ropu (neobnoviteľnú) ako palivo pre svoje autá, ale môžu využívať aj biopalivá (obnoviteľné), ako je etanol, ktorý sa vyrába zo spracovanej kukurice.

Obnoviteľné

Existuje päť hlavných obnoviteľných zdrojov energie:

• Solárne
• Geotermálne teplo vo vnútri Zeme
• Veterná energia
• biomasa z rastlín
• Vodná energia z tečúcej vody

Biomasa, ktorá zahŕňa drevo, biopalivá a odpad z biomasy, je najväčším zdrojom obnoviteľnej energie, predstavuje približne polovicu všetkých obnoviteľných zdrojov a približne 5 % celkovej spotreby.

neobnoviteľné

Väčšina zdrojov, ktoré sa v súčasnosti spotrebúvajú, pochádza z neobnoviteľných zdrojov:

• Ropné produkty
• Uhľovodíkový skvapalnený plyn
• Zemný plyn
• Uhlie
• Jadrová energia

Neobnoviteľné druhy energie tvoria asi 90 % všetkých využívaných zdrojov.

Mení sa spotreba paliva v priebehu času

Zdroje energie sa časom menia, ale zmena je pomalá. Napríklad uhlie bolo kedysi široko používané ako vykurovacie palivo pre domácnosti a komerčné budovy, ale špecifické využitie uhlia na tento účel sa za posledné polstoročie znížilo.

Hoci podiel obnoviteľných palív na celkovej spotrebe primárnej energie je stále relatívne malý, ich využitie rastie vo všetkých odvetviach. Okrem toho sa v posledných rokoch zvýšilo využívanie zemného plynu v elektroenergetike v dôsledku nízkych cien zemného plynu, zatiaľ čo využívanie uhlia v tejto sústave kleslo.

Motto projektu: Šetrnosť je lepšia ako bohatstvo. (Ruské príslovie)

Typ projektu: orientovaný na prax

Autor: počet účastníkov: kolektívne

Vek účastníkov: 4. ročník

Predmet: bezpečnosť života, výtvarné umenie, matematika, svet okolo Trvanie: dlhý

Ciele a zámery projektu; výchova detí k ekologickému povedomiu a pritiahnutie pozornosti verejnosti k problematike využívania energie, šetreniu energiou a energetickými zdrojmi, ochrane životného prostredia.

Je dôležité nielen poskytnúť deťom vedomosti o energii a jej vzťahu k životnému prostrediu, ale aj vytvárať motiváciu k šetreniu zdrojov a energie, rozvíjať zručnosti pre environmentálne udržateľný a bezpečný životný štýl, zapájať ich do užitočných aktivít na šetrenie energie a zdrojov, keďže dnešní školáci sa zajtra stanú osobami s rozhodovacou právomocou.

Projekt poskytuje skvelé možnosti práce s deťmi v škole aj mimo nej. Zo skúseností z projektu je možné ponúknuť rôzne formy práce zamerané na štúdium energetickej a environmentálnej problematiky, na praktické hodnotenie energetickej hospodárnosti školských budov a tried, na rozvíjanie tvorivých sklonov a ašpirácií detí, vytváranie motivácia k spoločensky aktívnym činnostiam.

Kognitívna aktivita študentov:

1. Hľadajte materiály v knižnici, na internete
2. Zber materiálov a ich triedenie
3. Písanie textu, zostavovanie a vypĺňanie tabuliek.
4. Výber kresieb a fotografií k textu.
5. Diskusia o otázkach týkajúcich sa energie na hodine matematiky, okolitého sveta, umenia, bezpečnosti života, v triede environmentálneho krúžku.
6. Zostavovanie a diskusia o energetických reťazcoch.
7. Rozvoj výletných trás, ekologických chodníkov, odhaľovanie témy energie, šetrenie energiou, ich prepojenie s ochranou prírody
8. Exkurzie do energetických podnikov, štúdium zdrojov elektriny a tepla vášho mesta, okresu.
9. Na hodinách výtvarného umenia - vytváranie aplikácií, súťaže v kreslení „Nech je vždy svetlo“,
10. Na hodinách rozvoja reči - skladanie a diskutovanie rozprávok o energii.
11. Realizácia súťaže tvorivých prác detí. Rozsah súťažných nominácií môže byť veľmi široký: správy o spotrebe energie v škole a doma, výskumné a abstraktné práce, fantastické projekty a modely elektrární a podnikov šetrných k životnému prostrediu, kresby, letáky, nástenné noviny.

Praktické úlohy pre študentov, formy výskumnej práce.

Výsledky takejto práce majú veľký praktický význam, upozorňujú deti a tých, s ktorými prichádzajú do styku, na skutočné zdroje a spôsoby šetrenia energiou. Okrem toho sa pri vykonávaní praktického výskumu uplatňujú poznatky získané na školských hodinách.

1. Pozorovania a merania energetického výdaja v škole a doma.

2. Zostavenie energetického pasportu školy.

3. Pestovanie rastlín na biopalivo v škole, doma („Záhrada na parapete“).

4. Ekologický prístup k organizácii vlastného života.

5. Výskumná práca na základe výsledkov exkurzií do energetických zariadení.

6. Identifikácia a štúdium príčin straty energie v okolí (napríklad úniky teplej vody), v škole, doma.

7. Vyhodnotenie návratnosti zariadení na sledovanie prietoku vody, plynu, tepla.

8. Analýza využívania prírodných zdrojov mesta cez prizmu času: v minulosti, dnes, prognóza do budúcnosti.

9. Analýza vplyvu energetických zariadení na životné prostredie (abstrakt alebo výskum na príklade vplyvu energetických zariadení vo vašom okolí na vodu, vzduch, pôdu, živé bytosti).

10. Vytvorenie mapy „horúcich miest“, príklady strát energie. Môžu to byť netesnosti z rozvodu vykurovania, zadymené kotolne, domy s rozbitými vchodovými dverami a pod.

11. Vypracovanie individuálnych projektov na tému: "Som vlastníkom budúcnosti."

12. Príhovor k mladším žiakom, pritiahnutie starších žiakov k opatrnému prístupu k elektrine.

CYKLUS ROZHOVOROV O ÚSPORE ENERGIE.

V roku 1992 v Brazílii Rio de Janeiro hostilo Konferenciu Organizácie Spojených národov (OSN) o životnom prostredí a rozvoji. Zúčastnili sa ho zástupcovia 197 krajín sveta. Na konferencii bol prijatý takzvaný „Program trvalo udržateľného rozvoja“. Hlavnou myšlienkou tohto programu je, že na všetkých úrovniach modernej spoločnosti – medzištátnej, štátnej, miestnej, individuálnej – musia byť prijaté neodkladné opatrenia na zabránenie celosvetovej environmentálnej katastrofe. T.j každý z nás si musia uvedomiť svoju zodpovednosť za budúcnosť planéty.

Úspora energie zohráva kľúčovú úlohu pri predchádzaní ekologickej katastrofe. Problém racionálneho využívania energie je jedným z najakútnejších problémov ľudstva. Moderná ekonomika je založená na využívaní energetických zdrojov, ktorých zásoby sú vyčerpané a nie je možné ich obnoviť. Ale o to ani nejde. Moderné spôsoby výroby energie spôsobujú nenapraviteľné škody na prírode a človeku. Lekári sa domnievajú, že zdravie ľudí z 20 % závisí od stavu životného prostredia.

Znečistenie atmosféry z využívania neobnoviteľných zdrojov energie vedie v priebehu nasledujúcich storočí ku globálnemu otepľovaniu, topeniu polárneho ľadu a zvyšovaniu hladiny morí. Nevieme presne, kedy sa tieto zmeny dotknú, no klimatická komisia OSN tvrdí, že globálne otepľovanie už začalo. Teraz treba niečo urobiť, aby sme predišli ekologickej katastrofe.

Efektívne využívanie energie je kľúčom k úspešnému riešeniu environmentálneho problému!

Najjednoduchšie riešenie

Najjednoduchší spôsob, ako znížiť znečistenie životného prostredia, je šetriť energiou, alebo inými slovami, využívať energiu inteligentnejšie. Jedným slovom sa to volá "úspora energie". Celé ľudstvo a každý jednotlivec by mali šetriť energiu. Používaním menšieho množstva neobnoviteľných zdrojov energie znižujeme množstvo škodlivých emisií do atmosféry.

Je dostatok energie pre každého obyvateľa Zeme?

Spotreba energie ľudstva neustále rastie. Rozdiel medzi človekom z doby kamennej a moderným človekom je obrovský najmä vo využívaní energie. Jaskyniar spotreboval asi 1 % z množstva energie, ktorú spotrebuje moderný obyvateľ Zeme. Znamená to, že na Zemi je viac energie? nie! Stalo sa dostupnejším, no nestalo sa viac ako predtým. Množstvo energie v prírode je konštantné. Nevzniká z ničoho a nemôže zmiznúť nikde. Jednoducho sa mení z jednej formy do druhej. Nikto to zatiaľ nedokázal teoreticky dokázať, ale faktom zostáva a musíme to akceptovať a držať sa toho, kým niekto nepreukáže opak.

Ale využitie energie v primitívnej spoločnosti bolo úplne iné ako teraz. Je pre nás jednoduchšie porovnávať sa s ľuďmi zo 60. rokov, keď sa využívali rovnaké zdroje energie a spoločnosť bola takmer rovnaká. Pred 40 rokmi teda ľudstvo spotrebovalo len polovicu energie, ktorú spotrebuje dnes.

Podľa rozhodnutia OSN je potrebné zapojiť deti a mládež na celom svete do ochrany životného prostredia. Výzvou je poskytnúť mladej generácii viac vedomostí o energii a presvedčiť mladých ľudí o potrebe vytvoriť spoločnosť založenú na ekologickom a trvalo udržateľnom využívaní energie. My sami musíme energiu využívať racionálnejšie a učiť o nej ostatných. Teraz sme spolu s učiteľmi a študentmi z mnohých krajín sveta povedali: „Áno, súhlasíme“, že sa budeme aktívne podieľať na šetrení energie v škole, doma a všade. Na praktických úlohách a príkladoch sa naučíme umeniu šetrnej, primeranej spotreby energie a začneme ju postupne šetriť. Nečakajte, že budete hneď všetkému rozumieť a všetko dokážete urobiť správne. Naším cieľom je, aby každý z nás využíval energiu inteligentnejšie ako teraz. A čo je najdôležitejšie, musíte začať od seba a hneď teraz!

DIELŇA

Úloha.

Test úspory energie.

Odpovedzte na dotazník a overte si, či viete, ako ušetriť energiu.

V našom dome		Áno		nie	Sčítajte všetky odpovede ÁNO. Ak ste uspeli: 1 až 5 odpovedí ÁNO: Stále sa máte čo učiť, tak začnite hneď teraz. 6 až 10 odpovedí ÁNO: Máte veľa dobrých návykov, ktoré vám môžu poslúžiť ako základ pre ďalšiu prácu na sebe. 11 až 15 odpovedí ÁNO: Ste dobrým príkladom pre všetkých ostatných. 16 až 20 odpovedí ÁNO: Ministrom ochrany prírody by sa mal stať niekto z vašej rodiny.
Evidujeme našu spotrebu energie
Zhasneme svetlo v miestnosti, keď ju opustíme.
Práčka je vždy plná, keď ju používame.
Chladnička je v chladnej miestnosti.
Nábytok neumiestňujeme pred ohrievače.
Začali sme používať energeticky úsporné žiarovky
Používame lokálne osvetlenie (stolová lampa, nástenná lampa, stojaca lampa)
Vetrame rýchlo a efektívne, v priebehu niekoľkých minút.
Okná na zimu utesňujeme.
V noci zaslepujeme okná.
Keď varíme, dáme na hrniec pokrievku.
Chladničku často rozmrazujeme.
Drez používame na umývanie riadu.
Sprchujeme sa, nekúpeme sa.
Do školy a práce chodíme pešo alebo na bicykli.
Keď ideme von, znížime izbovú teplotu.
V noci znížime izbovú teplotu.
Recyklujeme sklo, papier a kov.
Nekupujeme veci, ktoré sa dajú použiť len raz.
Nekupujeme tovar vo veľkých obaloch.
Veci opravujeme namiesto toho, aby sme ich vymieňali.

Úspora energie.

Čo sa myslí pod pojmom „úspora energie“? Okrem boja proti vyslovene zlému hospodáreniu vo využívaní energie (hoci proti nemu, samozrejme, treba bojovať nemilosrdne!), možno rozlíšiť tri hlavné oblasti šetrenia energiou:

• výhodné využitie (využitie *) strát energie,
• modernizácia * zariadení s cieľom znížiť energetické straty,
• intenzívna * úspora energie.

Príkladom využitia energetických strát je využitie tepelného „odpadu“ priemyselnej výroby na vykurovanie skleníkov. Pri modernizácii sa znižujú energetické straty v už prevádzkovaných zariadeniach, ale samotné princípy techniky a technológie sa nemenia. Príkladom je inštalácia automatických riadiacich systémov spaľovacích procesov na kotloch elektrární, tesnenie okien a dverí pri opravách budov, použitie okien s trojsklom a pod. Intenzívna úspora energie znamená kompletnú rekonštrukciu zariadení a zavedenie nových princípov jeho fungovania, ktoré výrazne znižujú spotrebu energie. Príkladom je nahradenie spaľovacích motorov v automobiloch elektromotormi poháňanými solárnymi článkami (EV).

Máme k dispozícii prvé dva smery šetrenia energie. Čo môžeme urobiť?

Neplytvajte svojou energiou!

Úspora energie znamená, že začneme spotrebúvať menej energie v rovnakom čase ako predtým, pretože energiu využívame racionálnejšie.

• Používajte úsporné žiarovky (žiarivky namiesto žiaroviek),
• Keď opustíte miestnosť, vypnite svetlá a ohrievače
• Využite tepelný odpad z priemyselných podnikov a elektrární na vykurovanie obytných priestorov.

Nestrácajte kvalitu energie!

Úspora energie vás núti zamyslieť sa nad otázkou: aká kvalita energie by sa mala použiť na vykonanie konkrétnej úlohy? Záujem o kvalitu energie bude v budúcnosti len stúpať.

Tu sú príklady úspor energie:

• Využitie bioenergie a tepelnej energie na vykurovanie namiesto elektriny,
• Využitie odpadového tepla na vykurovanie budov,
• Využívanie slnečnej energie na vykurovanie budov.

DIELŇA

Spotreba energie študentmi.

Každý deň využívame energiu rôznymi spôsobmi. Ide na vykurovanie našich domovov, osvetlenie, minie sa v autách a doprave. Napíšte si zoznam toho, na čo ste minuli energiu za posledných 24 hodín a vyplňte tabuľku 1. V pravom stĺpci vysvetlite, ako môžete znížiť príjem energie nasledujúci deň.

2. O výsledkoch diskutujte najskôr vo dvojiciach, potom s celou triedou.

Stôl 1.

Tabuľka 2

Akcia	Áno	nie	Niekedy	Môžem to zmeniť
Vypínam vodu, keď sa mydlím v sprche
Kohútik pevne zatvorte, aby z neho nekvapkala voda
Keď si umývam zuby, vodu nevypínam.
Vždy píšte na obe strany papiera
Keď odchádzam z izby, zhasnem svetlo
Vypnite ohrievače, keď to nie je potrebné
Po varení sporák vypnite

Úspora energie a ochrana životného prostredia

Zem spotrebuje veľa energie. Zdroje energie, ktoré využívame – ropa, uhlie, plyn – znečisťujú životné prostredie natoľko, že to vedcov vážne znepokojuje. Tento stav je potrebné zmeniť a najlepším spôsobom, ako to urobiť, je znížiť spotrebu energie. Spotrebou menšieho množstva energie znižujeme znečistenie životného prostredia.

Úspora energie je najdôležitejším opatrením na šetrenie životného prostredia. Môžete začať hneď teraz: pri odchode z miestnosti nezabudnite vypnúť svetlo. Na radiátory ústredného kúrenia môžete dať regulátory a udržiavať v miestnosti stálu teplotu 20 ° C. Zároveň nezamrzneme, keď je v miestnosti 14 ° C a musíme zapnúť elektrické ohrievače a míňať elektrinu na vykurovanie. Ale nespoťme sa, keď je v triede 25 o C, a my musíme počas vykurovacej sezóny otvárať okná a vykurovať prostredie. Do najbližšieho obchodu môžete ísť pešo alebo namiesto auta jazdiť na bicykli atď.

Nové obnoviteľné zdroje energie nenahradia okamžite používané neobnoviteľné zdroje energie. Preto je dôležité použiť presne toľko energie, koľko je potrebné, a nie viac. Tým znížime emisie znečisťujúcich látok do ovzdušia a ochránime prírodu.

Zamyslite sa a odpovedzte:

Uveďte príklady podľa vás iracionálneho výdaja energie.

Sú to len ekonomické dôvody (míňate menej energie – platíte menej), ktoré spôsobili potrebu šetriť energiu?

DIELŇA

situáciu na diskusiu.

Christina žije v byte v Nórsku a veľmi sa nestará o to, ako využíva elektrinu. Keďže má veľa peňazí, elektrina je lacná a prístup k vodnej energii je pomerne jednoduchý, nepovažuje za dôležité starať sa o spotrebu energie. A čo viac, energia, ktorú využíva, neovplyvňuje zdravie ostatných ľudí, pretože elektrina vyrobená vo vodných elektrárňach neznečisťuje prírodu. Jedna vec ju však dráždi – je to znečistenie, ktoré sa do Nórska dostáva z iných krajín. Znepokojujú ju najmä kyslé dažde, ktoré poškodzujú stromy a ryby v nórskych vodách. Cristina je presvedčená, že treba podniknúť rozhodné kroky na ukončenie znečisťovania.

Marina žije v Rusku a pracuje vo veľkej továrni, ktorá využíva uhlie na výrobu energie na výrobu. Závodná kotolňa má vysoký komín, ktorý odvádza dym, plyny a toxické látky preč z areálu závodu. Marina sa v novinách dočítala, že niektorým ľuďom pripadá nebezpečné, že rastlina vyháňa do ovzdušia toľko odpadu, ktorý znečisťuje a ničí aj prírodu vo vzdialených krajinách. Riaditeľ závodu sa však domnieva, že nemajú na výber, pretože ak by mali získavať energiu z akéhokoľvek iného zdroja, bolo by to také drahé, že by museli závod zavrieť a prepustiť tisíce zamestnancov.

Diskutujte:

• Majú oba tieto príbehy niečo spoločné s environmentálnymi problémami?
• Majú niečo spoločné?
• Kto je zodpovedný za problémy so znečistením životného prostredia?
• Čo môže Christina urobiť, aby znížila znečistenie prírody?
• Čo pre to môže urobiť Marina?
• Čo môžeme urobiť?

ZÁKLADNÉ PRINCÍPY ÚSPORY ENERGIE.

V snahe zlepšiť životné podmienky a znížiť vplyv na životné prostredie je potrebné nájsť metódy a technológie, ktoré umožnia:

1. Využívajte energiu efektívne

Energiu musíme využívať čo najúplnejšie na užitočnú prácu a na nič iné! Naše potreby využívania energie na užitočné účely musia byť uspokojené s minimom zbytočných výdavkov. Príklady zahŕňajú: odstránenie úniku teplého vzduchu z bytu, používanie energeticky úsporných žiaroviek a zníženie spotreby teplej vody.

2. Používajte zdroje energie nízkej kvality

Nemali by sme plytvať vysoko kvalitnou energiou. Tam, kde je možné použiť energiu nízkej kvality (teplo), by sa nemala používať vysokokvalitná energia (elektrina).

Ale aj keď sa budeme riadiť týmito princípmi založenými na prírodných zákonoch, je potrebné vynaložiť viac úsilia na usporiadanie spoločnosti a našich životov udržateľným spôsobom. Do tohto procesu by mali byť zapojené spoločenské vedy, politika a účasť verejnosti.

3. Organizujte spoločnosť a naše životy udržateľným spôsobom

Náš spôsob života v modernej spoločnosti sa musí rozvíjať v súlade s vyššie uvedenými pravidlami. Organizácia spoločnosti vrátane zákonov a ekonomických nástrojov by mala podporovať energetickú efektívnosť, recykláciu materiálov, rozvoj verejnej dopravy a ďalšie zložky trvalo udržateľného životného štýlu.

SCHÉMA PREMENY ENERGIE

Na diskusiu:

Pozrite si schému premeny energie na užitočnú prácu a pokúste sa nájsť príklady strát energie a identifikovať možné opatrenia na úsporu energie v súlade s tromi princípmi úspory energie.

VIEŠ TO …

... je vám zima, aj keď je teplota vzduchu vysoká, ak je povrch miestnosti studený?

...vytvorili by vlnený sveter a dobré papuče pocit tepla bez zvýšenia teploty v miestnosti?

... vďaka nízkej tepelnej vodivosti pokožky nôh môžu ľudia chodiť po žeravom uhlí bez toho, aby sa popálili?

... aj nízke zimné slnko dokáže vyhriať miestnosť cez okná, takže ak potrebujete extra teplo, zatiahnite závesy?

… Rusko je jedným z najväčších regiónov sveta, v ktorom sú rozšírené CHP (tepelné elektrárne)? So zvýšenou účinnosťou by sa mohli stať najlepšími a najflexibilnejšími energetickými systémami v Európe.

Tipy na udržanie dobrého prostredia v triede

• Vyvetrajte triedu 2-3 minúty. To umožňuje výmenu vzduchu bez chladenia. Je to oveľa efektívnejšie ako sedieť pri otvorenom okne počas celej hodiny.
• Po každej hodine triedu vetrajte.
• Presuňte stoly ďalej od radiátorov.
• Oblečte sa primerane počasiu a teplote. Pamätajte, že niektorí ľudia zvládajú teplo alebo chlad lepšie ako iní.
• Vymeňte si miesta, pretože niektorí žiaci zle znášajú chlad, iní zase teplo.

Úloha.

Zamyslite sa a odpovedzte

Usporiadajte v chronologickom poradí zdroje energie, ktoré sa ľudstvu sprístupnili, počnúc najskôr:

• atómová energia,
• svalová energia pracujúcich zvierat,
• olej,
• veterná energia,
• ľudská svalová energia
• uhlie,
• padajúca vodná energia.

OSVETLENIE.

Ľudia potrebujú k práci svetlo. Spočiatku sme prispôsobení viesť aktívny život počas denného svetla a spať v noci. V dnešnej spoločnosti prebiehajú aktivity 24 hodín denne a veľa času trávime v budovách, kam denné svetlo nedosiahne. Obzvlášť veľká je potreba dodatočného umelého osvetlenia počas krátkych zimných dní v severných oblastiach.

Počas svojej histórie ľudstvo používalo na zapaľovanie všetkého, čo môže horieť. Po vynájdení elektrickej žiarovky a zavedení elektrických sietí sa elektrické svetlo ukázalo ako najlepší spôsob umelého osvetlenia. Osvetlenie je jednou z tých energetických aplikácií, kde sa naozaj oplatí využívať kvalitnú elektrickú energiu, no denné svetlo je možné využiť aj v kombinácii s umelým osvetlením.

ČO SA DÁ UROBIŤ:

Použitie modernej osvetľovacej techniky (energeticky úsporné žiarivky, osvetľovacie systémy) šetrí až 80 % elektrickej energie.

Podmienkou hospodárneho využívania osvetlenia je súlad medzi potrebou osvetlenia a inštalovaným osvetľovacím zariadením. Viaclampový luster na strope zabezpečuje osvetlenie celej miestnosti, no vedie k nežiaducemu vytváraniu tieňa pri práci za stolom, šijacím strojom, v kúte s hračkami. Cielené lokálne osvetlenie aj napriek nižšiemu výkonu svietidiel zabezpečí lepšie nasvietenie bez nežiaducich tieňov.

JEDNODUCHÉ OPATRENIA:

• Vypnite svetlo, keď to nie je potrebné.
• Používajte energeticky úsporné fluorescenčné žiarovky. Energia, ktorú ste doteraz spotrebovali na jednu žiarovku, vám vystačí na päť nových žiaroviek.
• Niekedy je lepšie vymeniť tienidlo ako inštalovať dodatočné osvetlenie.
• Vpustite denné svetlo, roztiahnite závesy...

VIEŠ TO …

• dostávajú elektrické svietidlá a spotrebiče veľkú záťaž v momente zapnutia? Ak chcete predĺžiť životnosť svojich spotrebičov, mali by ste ich nechať zapnuté, ak viete, že ich čoskoro budete musieť znova použiť.
• Spotrebúvajú televízory a iné spotrebiče s funkciou „stand-by“ elektrickú energiu, aj keď sú vypnuté pomocou diaľkového ovládača? Ak chcete v noci úplne vypnúť, použite tlačidlo vypnutia, aby ste šetrili energiu a znížili riziko požiaru.
• Odrážajú svetlé steny 70-80% svetla, kým tmavé len 10-15%?

Domáca úloha.

Napíšte esej na tému „Energia a my“ o úlohe energie v našom živote a živote planéty. Prečo by sme mali využívať energiu efektívnejšie? Ako môžeme ušetriť energiu? Popíšte, čo presne teraz robíte, aby ste ušetrili energiu? Vysvetlili ste svojim priateľom a rodičom dôvody šetrenia energiou?

Urobte si stojan na úsporu energie.

Vystrihnite si poznámky o úspore energie z novín a časopisov. Diskutujte o obsahu poznámok. Usporiadajte súťaž o najlepšiu kresbu alebo fotografiu na tému „Úspora energie“. Nalepte tieto poznámky, fotografie a kresby na nástenku a zaveste ich tam, kde ich môžu vidieť študenti aj učitelia. Nechajte svojich rodičov, starších bratov, sestry alebo priateľov, aby vám pomohli navrhnúť váš stánok.

Meranie energií v domácnosti

Každý večer počas týždňa musíte odpísať údaje z elektromera. Takto zistíte, koľko energie doma spotrebujete. Nižšie uveďte, či na vykurovanie využívate diaľkové vykurovanie, uhlie, plyn, ropu alebo biopalivo (drevo).

Zapíšte si energiu spotrebovanú za posledných 24 hodín

kWh	pondelok	utorok	streda	štvrtok	piatok	sobota	nedeľu
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0

Diaľkové vykurovanie Uhlie Plyn Olej Biopalivo (drevo)

Zvýraznite, čo používate

Začnite čítať glukomer v pondelok večer. V utorok budete musieť urobiť to isté. Ak chcete zistiť, koľko energie sa spotrebovalo za posledných 24 hodín, odčítajte odpočet nameraný v pondelok od odpočtu nameraného v utorok. Výsledok označte krížikom v príslušnom riadku v stĺpci utorok. Na konci nakreslite čiaru cez všetky krížiky. Dostanete plán spotreby elektriny podľa dní v týždni. Spočítajte všetky výsledky a získajte celkové množstvo energie spotrebovanej vo vašej domácnosti za týždeň. Nezabudnite zdôrazniť, aký zdroj energie používate.

Potom môžete na týždeň prestať merať spotrebu energie doma. V tomto čase si dôkladne preštudujte vlastnú spotrebu energie a snažte sa ju znížiť. Potom zopakujte meranie spotreby elektriny týždeň. Urobte to rovnako a výsledky zapíšte do rovnakých políčok, ale použite iné farby ako v prvom týždni. Na konci porovnajte výsledky. Dosiahli ste úspory energie?

Vytvorte si „energetický pas“ pre váš byt alebo dom

Ak to chcete urobiť, vyplňte nasledujúce tabuľky:

Stôl 1. Druhy a zdroje energie

Tabuľka 2

№	názov	Množstvo, ks	Celkový výkon	Pracovný čas za deň, hodinu	Spotreba elektriny za deň, kWh
1	elektrické lampy
2	Chladničky
3	Elektrické pece
4	Práčky
5	televízory
6	magnetofóny
7	Počítače
8	Rýchlovarné kanvice
9	žehličky
10	Iné zariadení
Celková spotreba elektriny za deň

Na doplnenie tabuliek budete musieť požiadať o pomoc svojich rodičov. Výkon zariadenia je uvedený v pase alebo na samotnom zariadení (príklad: žiarovky).

Spotrebovaná energia sa vypočíta takto:

Energia = doba prevádzky výkonu

Pomocou údajov v tabuľke 3 vypočítajte, koľko uhlia, ropy, plynu musíte spáliť, aby ste získali elektrickú energiu, ktorú denne spotrebovala vaša rodina, a koľko oxidu uhličitého sa v tomto prípade uvoľní. Použite údaje v tabuľke 3.

Tabuľka 3 Charakteristika elektrických spotrebičov

Pri určovaní hmotnosti spotrebovaného paliva a objemu uvoľneného oxidu uhličitého v tomto prípade použite tieto výrazy:

Na ropu a uhlie

Hmotnosť paliva = Energia: Špecifická výhrevnosť

Objem oxidu uhličitého \u003d Hmotnosť paliva x Špecifické množstvo oxidu uhličitého

Na zemný plyn

Objem paliva = Energia: Špecifická výhrevnosť

Objem oxidu uhličitého \u003d Objem paliva x Špecifické množstvo oxidu uhličitého

Na vyriešenie problému obmedzených fosílnych palív výskumníci na celom svete pracujú na vytvorení a uvedení do prevádzky alternatívnych zdrojov energie. A to nehovoríme len o známych veterných mlynoch a solárnych paneloch. Plyn a ropa môžu byť nahradené energiou z rias, sopiek a ľudských krokov. Recycle vybral desať najvzrušujúcejších a najčistejších zdrojov energie budúcnosti.

Jouly z turniketov

Cez turnikety pri vchode do železničných staníc denne prejdú tisíce ľudí. V niekoľkých výskumných centrách sveta sa naraz objavil nápad využiť tok ľudí ako inovatívny generátor energie. Japonská spoločnosť East Japan Railway Company sa rozhodla vybaviť každý turniket na železničných staniciach generátormi. Inštalácia funguje na železničnej stanici v tokijskej štvrti Shibuya: piezoelektrické prvky sú zapustené v podlahe pod turnikety, ktoré generujú elektrinu z tlaku a vibrácií, ktoré dostanú, keď na ne ľudia vkročia.

Ďalšia technológia „energetického turniketu“ sa už používa v Číne a Holandsku. V týchto krajinách sa inžinieri rozhodli využiť nie efekt stláčania piezoelektrických prvkov, ale tlačný efekt kľučiek turniketov alebo dverí turniketov. Koncept holandskej spoločnosti Boon Edam spočíva v nahradení štandardných dverí pri vchode do nákupných centier (ktoré väčšinou fungujú na systéme fotobuniek a samé sa začnú točiť) za dvere, ktoré musí návštevník tlačiť a tak vyrábať elektrinu.

V holandskom stredisku Natuurcafe La Port sa takéto generátory dverí už objavili. Každý z nich vyrobí ročne okolo 4 600 kilowatthodín energie, čo sa na prvý pohľad môže zdať zanedbateľné, no je to dobrý príklad alternatívnej technológie výroby elektriny.

Prečo práve teraz, ako nikdy 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 prekvitajú a chudobnejú, vlády sa nahrádzajú. Do kategórie novinových senzácií sa začali pripisovať správy o spustení nových inštalácií či o nových vynálezoch v oblasti energetiky. Vyvíjajú sa gigantické energetické programy, ktorých realizácia si vyžiada obrovské úsilie a obrovské materiálne výdavky.

Ak na konci minulého storočia hrala najbežnejšia energia súčasnosti - energia - vo všeobecnosti pomocnú a nevýznamnú úlohu v globálnej bilancii, tak už v roku 1930 sa na svete vyrobilo asi 300 miliárd kilowatthodín elektriny. Prognóza, podľa ktorej sa v roku 2000 vyrobí 30 000 miliárd kilowatthodín, je celkom reálna! Obrovské čísla, bezprecedentné tempo rastu! A stále bude energie málo a dopyt po nej rastie ešte rýchlejšie.

Úroveň materiálnej a v konečnom dôsledku aj duchovnej kultúry ľudí je priamo závislá od množstva energie, ktorú majú k dispozícii. Na ťažbu rudy, na tavenie kovu z nej, na stavbu domu, na výrobu čohokoľvek potrebujete spotrebovať energiu. A ľudské potreby neustále rastú a ľudí je stále viac.

Tak prečo prestať? Vedci a vynálezcovia už dlho vyvinuli množstvo spôsobov výroby energie, predovšetkým elektrickej. Postavme potom ďalšie a ďalšie elektrárne a energie bude toľko, koľko bude potrebné! Ukazuje sa, že takéto zdanlivo zrejmé riešenie zložitého problému je plné mnohých úskalí.

Neúprosné zákony prírody tvrdia, že využiteľnú energiu je možné získať len jej premenou z iných foriem. Perpetuum mobile, ktoré údajne vyrába energiu a odnikiaľ ju neberú, je, 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 a v tepelných elektrárňach sa mení na elektrickú.

Samozrejme, spôsoby spaľovania paliva sa stali oveľa zložitejšími a dokonalejšími.

Nové faktory – zvýšené ceny ropy, prudký rozvoj jadrovej energetiky, zvyšujúce sa nároky na ochranu životného prostredia si vyžiadali nový prístup k energetike.

Na vypracovaní Energetického programu sa podieľali najvýznamnejší vedci našej krajiny, odborníci z rôznych ministerstiev a rezortov. Elektronické počítače s pomocou najnovších matematických modelov vypočítali niekoľko stoviek možností štruktúry budúcej energetickej bilancie krajiny. Našli sa zásadné riešenia, ktoré určili stratégiu rozvoja energetiky krajiny na najbližšie desaťročia.

Hoci energetika blízkej budúcnosti bude stále založená na tepelnej energetike s využitím neobnoviteľných zdrojov, jej štruktúra sa zmení. Spotreba oleja sa musí znížiť. Výrazne sa zvýši výroba elektriny v jadrových elektrárňach. S využívaním obrovských zásob lacného uhlia, ktorých sa zatiaľ nikto nedotkol, sa začne napríklad v povodí Kuzneck, Kansk-Achinsk, Ekibastuz. Široko sa bude využívať zemný plyn, ktorého zásoby v krajine vysoko prevyšujú zásoby v iných krajinách.

Energetický program krajiny je základom našej technológie a ekonomiky v predvečer 21. storočia.

Vedci sa však pozerajú aj dopredu, po termínoch stanovených v Energetickom programe. Na prahu 21. storočia a triezvo sa počítajú do reality tretieho tisícročia. Bohužiaľ, zásoby ropy, plynu, 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 míňajú zásoby ropy, ktoré im dáva príroda. Teraz mnohé z týchto krajín, najmä v Perzskom zálive, doslova plávajú v zlate, bez toho, aby si mysleli, že o niekoľko desaťročí sa tieto zásoby minú. Čo sa stane potom – a stane sa to skôr či neskôr – keď sa vyčerpajú ropné a plynové polia? Nedávne zvýšenie cien ropy, ktoré je nevyhnutné nielen pre energetiku, ale aj pre dopravu a chémiu, nás prinútilo zamyslieť sa nad inými druhmi palív vhodných na nahradenie ropy a plynu. Tie krajiny, kde nie sú žiadne vlastné zásoby ropy a plynu a ktoré ich musia kupovať, boli vtedy obzvlášť premyslené.

Medzitým stále viac vedcov a inžinierov vo svete hľadá nové, netradičné zdroje, ktoré by mohli prevziať aspoň časť starostí o zásobovanie ľudstva energiou. Výskumníci hľadajú riešenia tohto problému rôznymi spôsobmi. Najlákavejšie je, samozrejme, využitie večných, obnoviteľných zdrojov energie – energie prúdiacej vody a vetra, oceánskych prílivov, tepla zemského vnútra, slnka. Veľká pozornosť sa venuje rozvoju jadrovej energetiky, vedci hľadajú spôsoby, ako na Zemi reprodukovať procesy prebiehajúce vo hviezdach a zásobovať ich kolosálnymi zásobami energie.

Energia - kde to všetko začalo

Dnes sa nám môže zdať, že vývoj a zdokonaľovanie človeka išli nepredstaviteľne pomaly. Na priazeň od prírody musel doslova čakať. Proti chladu bol prakticky bezbranný, neustále ho ohrozovala divá zver, jeho život neustále visel na vlásku. No postupne sa človek natoľko rozvinul, že sa mu podarilo nájsť zbraň, ktorá ho v kombinácii so schopnosťou myslieť a tvoriť napokon povýšila nad všetko životné prostredie. Oheň sa najskôr ťažil náhodne – napríklad z horiacich stromov, ktoré zasiahol blesk, potom sa začali ťažiť vedome: trením dvoch vhodných kusov dreva o seba človek najskôr zapálil oheň 80 -pred 150 tisíc rokmi. Životodarný, tajomný, inšpirujúci sebadôveru a pocit hrdosti OHEŇ.

Potom už ľudia neodmietali možnosť používať oheň v boji proti krutým chladom a dravým zvieratám na varenie ťažko získaných potravín. Koľko šikovnosti, vytrvalosti, skúseností a len šťastia to vyžadovalo! Predstavte si človeka obklopeného nedotknutou prírodou – bez budov, ktoré by ho chránili, bez znalosti aspoň elementárnych fyzikálnych zákonov, so slovnou zásobou nepresahujúcou niekoľko desiatok. (Mimochodom, koľkí z nás, dokonca aj tí so solídnym vedeckým zázemím, dokázali zapáliť oheň bez použitia akýchkoľvek technických prostriedkov, dokonca zápaliek?) Človek išiel k tomuto objavu veľmi dlho a šíril sa. Pomaly, ale znamenal jeden z hlavných zlomov v dejinách civilizácie.

Čas uplynul. Ľudia sa naučili zahriať sa, no starí ľudia nemali k dispozícii žiadnu silu, okrem vlastných svalov, ktoré by im pomohli podmaniť si prírodu. A predsa postupne, kúsok po kúsku, začali využívať silu domestikovaných zvierat, vietor a vodu. Podľa historikov boli prvé ťažné zvieratá zapriahnuté do pluhu asi pred 5000 rokmi. Zmienka o prvom využití vodnej energie – spustenie prvého mlyna s kolesom poháňaným vodným prúdom – odkazuje na začiatok našej chronológie. Trvalo však ďalších tisíc rokov, kým sa tento vynález rozšíril. A najstaršie veterné mlyny známe dnes v Európe boli postavené v 11. storočí.

Po stáročia zostávalo využívanie nových zdrojov energie – domáce zvieratá, vietor a voda – veľmi nízke. Hlavným zdrojom energie, pomocou ktorej si človek staval bývanie, obrábal polia, „cestoval“, bránil sa a útočil, bola sila vlastných rúk a nôh. A tak to pokračovalo približne do polovice nášho milénia. Pravda, už v roku 1470 bola spustená prvá veľká štvorsťažňová loď; okolo roku 1500 navrhol geniálny Leonardo da Vinci nielen veľmi dômyselný model tkáčskeho stavu, ale aj projekt konštrukcie lietajúceho stroja. Vlastní aj mnoho ďalších, na tú dobu jednoducho fantastických nápadov a plánov, ktorých realizácia mala prispieť k rozšíreniu vedomostí a výrobných síl. Ale skutočný zlom v technickom myslení ľudstva nastal relatívne nedávno, o niečo viac ako pred tromi storočiami.

Jedným z prvých gigantov na ceste vedeckého pokroku ľudstva bol nepochybne Isaac Newton. Tento vynikajúci anglický prírodovedec zasvätil celý svoj dlhý život a výnimočný talent vedeckej oblasti fyziky, astronómie a matematiky. Sformuloval základné zákony klasickej mechaniky, rozvinul teóriu gravitácie, položil základy hydrodynamiky a akustiky, významnou mierou prispel k rozvoju optiky a spolu s Leibitzom vytvoril princípy teórie počet infinitezimálov a teória symetrických funkcií. Fyzika 18. a 19. storočia sa právom nazýva newtonovská. Diela Isaaca Newtona v mnohom pomohli zvýšiť silu ľudských svalov a tvorivé možnosti ľudského mozgu.

Výhody vodných elektrární sú zrejmé – neustále obnoviteľné zásobovanie energiou samotnou prírodou, jednoduchosť prevádzky a žiadne znečisťovanie životného prostredia. A skúsenosti s výstavbou a prevádzkou vodných kolies by mohli byť veľkou pomocou pre hydroenergetický priemysel. Výstavba veľkej vodnej priehrady sa však ukázala byť oveľa náročnejšou úlohou ako stavba malej priehrady na otáčanie mlynského kolesa. Na uvedenie do rotácie výkonných hydroturbínov je potrebné nahromadiť obrovské zásoby vody za priehradou. Postaviť priehradu si vyžaduje toľko materiálu, že objem obrovských egyptských pyramíd sa v porovnaní s tým bude zdať zanedbateľný.

Preto sa na začiatku 20. storočia postavilo len niekoľko vodných elektrární. Neďaleko Pjatigorska na severnom Kaukaze na horskej rieke Podkumok úspešne fungovala pomerne veľká elektráreň s príznačným názvom „Biele uhlie“. Toto bol len začiatok.

Už v historickom pláne GOELRO sa počítalo s výstavbou veľkých vodných elektrární. V roku 1926 bola uvedená do prevádzky vodná elektráreň Volkhovskaya, o rok neskôr sa začala výstavba slávnej vodnej elektrárne Dneper. Prezieravá energetická politika u nás viedla k tomu, že sme ako žiadna iná krajina na svete vyvinuli systém výkonných vodných elektrární. Ani jeden štát sa nemôže pochváliť takými energetickými gigantmi, akými sú VE Volga, Krasnojarsk a Bratsk, Sayano-Shushenskaya. Tieto stanice, ktoré poskytujú doslova oceány energie, sa stali centrami, okolo ktorých sa vyvinuli silné priemyselné komplexy.

Zatiaľ však ľuďom slúži len malá časť hydroenergetického potenciálu zeme. Každý rok sa do morí nevyužité vlievajú obrovské prúdy vody, ktoré vznikli z dažďov a topenia snehu. Ak by ich bolo možné oddialiť pomocou priehrad, ľudstvo by dostalo ďalšie kolosálne množstvo energie.

geotermálnej energie

Zem, táto malá zelená planéta, je naším spoločným domovom, z ktorého zatiaľ nemôžeme a ani nechceme odísť. V porovnaní s nespočetnými inými planétami je Zem skutočne malá: väčšinu z nej pokrýva útulná a životodarná zeleň. Ale táto krásna a pokojná planéta sa niekedy rozzúri a vtipy sú s ňou zlé - je schopná zničiť všetko, čo nám od nepamäti láskavo dávalo. Hrozné tornáda a tajfúny si vyžiadali tisíce životov, nezdolné vody riek a morí ničia všetko, čo im stojí v ceste, lesné požiare pustošia obrovské územia spolu s budovami a úrodou v priebehu niekoľkých hodín.

Ale to všetko sú maličkosti v porovnaní s erupciou prebudenej sopky. Iné príklady samovoľného uvoľňovania prírodnej energie na Zemi, ktoré by svojou silou mohli konkurovať niektorým sopkám, len ťažko nájdete.

Od pradávna ľudia vedeli o spontánnych prejavoch gigantickej energie číhajúcej v útrobách zemegule. V pamäti ľudstva sa uchovávajú legendy o katastrofických sopečných erupciách, ktoré si vyžiadali milióny ľudských životov, na nepoznanie zmenili vzhľad mnohých miest na Zemi. Sila erupcie aj relatívne malej sopky je kolosálna, mnohonásobne prevyšuje silu najväčších elektrární vytvorených ľudskou rukou. Je pravda, že nie je potrebné hovoriť o priamom využití energie sopečných erupcií - zatiaľ ľudia nemajú možnosť obmedziť tento nepoddajný prvok a tieto erupcie sú, našťastie, pomerne zriedkavé. Ale to sú prejavy energie číhajúcej v útrobách zeme, keď len nepatrný zlomok tejto nevyčerpateľnej energie nájde cestu von cez oheň dýchajúci prieduchy sopiek.

Energia zeme – geotermálna energia je založená na využití prirodzeného tepla Zeme. Horná časť zemskej kôry má tepelný gradient 20–30 °C na 1 km hĺbky a podľa Whitea (1965) množstvo tepla obsiahnutého v zemskej kôre až do hĺbky 10 km (bez povrchu teplota) je približne 12,6-10^26 J. Tieto zdroje zodpovedajú výhrevnosti 4,6 10 16 ton uhlia (za predpokladu priemernej výhrevnosti uhlia 27,6-10 9 J / t), čo je viac ako 70 tis. krát vyšší ako tepelný obsah všetkých technicky a ekonomicky obnoviteľných svetových zdrojov uhlia. Geotermálne teplo v hornej časti zemskej kôry (až do hĺbky 10 km) je však príliš rozptýlené na to, aby na jeho základe vyriešilo svetové energetické problémy. Zdroje vhodné na priemyselné využitie sú jednotlivé ložiská geotermálnej energie sústredené v hĺbke dostupnej pre rozvoj, ktoré majú určité objemy a teploty dostatočné na ich využitie na výrobu elektriny alebo tepla.

Z geologického hľadiska možno zdroje geotermálnej energie rozdeliť na hydrotermálne konvekčné systémy, horúce suché systémy vulkanického pôvodu a systémy s vysokým tepelným tokom.

hydrotermálne systémy

Do kategórie hydrotermálnych konvekčných systémov patria podzemné bazény pary alebo horúcej vody, ktoré vystupujú na povrch zeme a vytvárajú gejzíry, sírne bahenné jazerá a fumaroly. Vznik takýchto systémov je spojený s prítomnosťou zdroja tepla horúcej alebo roztavenej horniny umiestnenej relatívne blízko k zemskému povrchu. Nad touto zónou vysokoteplotnej horniny je formácia priepustnej horniny s vodou, ktorá stúpa nahor v dôsledku horúcej horniny pod ňou. Priepustná hornina je zasa zakončená nepriepustnou horninou tvoriacou „pascu“ na prehriatu vodu. Prítomnosť trhlín alebo pórov v tejto hornine však umožňuje horúcej vode alebo zmesi pary a vody stúpať na povrch zeme. Hydrotermálne konvekčné systémy sa zvyčajne nachádzajú pozdĺž hraníc tektonických dosiek zemskej kôry, ktoré sa vyznačujú sopečnou činnosťou.

V zásade sa na výrobu elektriny v horúcovodných poliach používa metóda založená na využití pary, ktorá vzniká odparovaním horúcej kvapaliny na povrchu. Táto metóda využíva jav, že keď sa horúca voda (pod vysokým tlakom) priblíži k vrtom z bazéna na hladinu, tlak klesne a asi 20% kvapaliny vrie a premení sa na paru. Táto para je oddelená od vody pomocou separátora a posielaná do turbíny. Voda opúšťajúca separátor môže byť podrobená ďalšiemu spracovaniu v závislosti od jej minerálneho obsahu. Túto vodu je možné čerpať späť do hornín ihneď alebo, ak je to ekonomicky opodstatnené, s predbežnou ťažbou nerastov z nej. Príklady teplovodných geotermálnych polí sú Wairakei a Broadlands na Novom Zélande, Cerro Prieto v Mexiku, Salton Sea v Kalifornii, Otake v Japonsku.

Ďalším spôsobom výroby elektriny z geotermálnych vôd s vysokou alebo strednou teplotou je použitie procesu využívajúceho dvojslučkový (binárny) cyklus. V tomto procese sa voda získaná z bazéna používa na ohrev sekundárneho chladiva (freón alebo izobután), ktorý má nízky bod varu. Para generovaná varom tejto kvapaliny sa používa na pohon turbíny. Odpadová para kondenzuje a opäť prechádza cez výmenník tepla, čím sa vytvára uzavretý cyklus. Zariadenia, ktoré využívajú freón ako sekundárne chladivo, sú v súčasnosti pripravené na priemyselný rozvoj v rozsahu teplôt 75–150 °C a pri jednotkovom elektrickom výkone v rozsahu 10–100 kW. Takéto zariadenia možno použiť na výrobu elektriny na vhodných miestach, najmä v odľahlých vidieckych oblastiach.

Horúce systémy vulkanického pôvodu

Druhým typom geotermálnych zdrojov (horúce systémy vulkanického pôvodu) sú magma a nepriepustné horúce suché horniny (zóny stuhnutej horniny okolo magmy a nadložné horniny). Získavanie geotermálnej energie priamo z magmy zatiaľ nie je technicky možné. Technológia potrebná na využitie sily horúcich suchých hornín sa práve začína vyvíjať. Predbežný technický vývoj metód využívania týchto energetických zdrojov zabezpečuje vybudovanie uzavretého okruhu s kvapalinou, ktorá ním cirkuluje a prechádza horúcou horninou ( ryža. päť). Najprv sa vyvŕta studňa, ktorá sa dostane do oblasti horúcej skaly; potom sa cez ňu čerpá studená voda pod vysokým tlakom do horniny, čo vedie k tvorbe trhlín v nej. Potom sa cez takto vytvorenú zónu puklinovej horniny vyvŕta druhý vrt. Nakoniec sa studená voda z povrchu čerpá do prvej studne. Pri prechode cez horúcu horninu sa ohrieva a je extrahovaný druhým vrtom vo forme pary alebo horúcej vody, ktorá sa potom môže použiť na výrobu elektriny jedným z vyššie uvedených spôsobov.

Systémy s vysokým tepelným tokom

Geotermálne systémy tretieho typu existujú v tých oblastiach, kde sa hlboko uložená sedimentárna nádrž nachádza v zóne s vysokými hodnotami tepelného toku. V oblastiach ako parížska alebo maďarská kotlina môže teplota vody vytekajúcej zo studní dosiahnuť 100 °C.

Špeciálna kategória ložísk tohto typu sa nachádza v oblastiach, kde je bežný tepelný tok zemou zachytený v izolačných nepriepustných ílových vrstvách vytvorených v rýchlo klesajúcich geosynklinálnych zónach alebo v oblastiach poklesu zemskej kôry. Teplota vody pochádzajúcej z geotermálnych ložísk v geotlakových zónach môže dosiahnuť 150–180 °C a tlak v ústí vrtu je 28–56 MPa. Denná produkcia na vrt môže byť niekoľko miliónov metrov kubických tekutiny. Geotermálne bazény v zónach zvýšeného geotlaku boli nájdené v mnohých oblastiach počas prieskumu ropy a zemného plynu, napríklad v Severnej a Južnej Amerike, na Ďalekom a Strednom východe, v Afrike a Európe. Možnosť využitia takýchto ložísk na energetické účely zatiaľ nebola preukázaná.

Energia oceánov

Prudký nárast cien palív, ťažkosti pri ich získavaní, správy o vyčerpaní zdrojov palív – všetky tieto viditeľné znaky energetickej krízy vyvolali v mnohých krajinách v posledných rokoch značný záujem o nové zdroje energie, vrátane energie oceánov.

Tepelná energia oceánov

Je známe, že zásoby energie vo svetovom oceáne sú obrovské, pretože dve tretiny zemského povrchu (361 miliónov km 2) zaberajú moria a oceány - Tichý oceán má 180 miliónov km 2 . Atlantický - 93 miliónov km2, Indický - 75 miliónov km2.prúdy sa odhadujú na hodnotu rádovo 10 18 J. Ľudia však zatiaľ dokážu využiť len nepatrný zlomok tejto energie a aj to za cenu veľké a pomaly sa splácajúce kapitálové investície, takže takáto energia sa doteraz javila ako neperspektívna.

Posledné desaťročie sa vyznačuje určitými úspechmi vo využívaní tepelnej energie oceánu. Vznikli tak inštalácie mini-OTES a OTES-1 (OTES sú začiatočné písmená anglických slov Ocean Thermal Energy Conversion, teda premena tepelnej energie oceánu - hovoríme o premene na elektrickú energiu). V auguste 1979 začala v blízkosti Havajských ostrovov fungovať tepelná elektráreň mini-OTES. Skúšobná prevádzka zariadenia počas tri a pol mesiaca ukázala jeho dostatočnú spoľahlivosť. Pri nepretržitej nepretržitej prevádzke nedošlo k žiadnym poruchám, ale ak spočítate drobné technické problémy, ktoré sa zvyčajne vyskytujú pri testovaní akýchkoľvek nových inštalácií. Jeho celkový výkon bol v priemere 48,7 kW, maximálny -53 kW; Inštalácia dala 12 kW (maximálne 15) do externej siete na užitočné zaťaženie, presnejšie na nabíjanie batérií. Zvyšok vyrobenej energie bol vynaložený na vlastné potreby elektrárne. Patria sem energetické náklady na prevádzku troch čerpadiel, straty v dvoch výmenníkoch tepla, turbíne a elektrocentrále.

Z nasledujúceho výpočtu boli potrebné tri čerpadlá: jedno na zásobovanie teplých druhov z oceánu, druhé na čerpanie studenej vody z hĺbky asi 700 m, tretie na čerpanie sekundárnej pracovnej tekutiny vo vnútri samotného systému, teda z kondenzátora do výparníka. Ako sekundárna pracovná kvapalina sa používa amoniak.

Jednotka mini-OTES je namontovaná na člne. Pod jej dnom je dlhé potrubie na prívod studenej vody. Potrubie je polyetylénové potrubie dĺžky 700 m s vnútorným priemerom 50 cm.Potrubie je na dne nádoby pripevnené špeciálnym zámkom, ktorý umožňuje v prípade potreby rýchle odpojenie. Polyetylénová rúrka sa súčasne používa na ukotvenie systému rúrka-nádoba. Originalita takéhoto riešenia je nepochybná, keďže kotvenie pre výkonnejšie systémy OTEC, ktoré sa v súčasnosti vyvíjajú, je veľmi vážny problém.

Prvýkrát v histórii techniky dokázala jednotka mini-OTES preniesť užitočnú energiu na externú záťaž a súčasne pokryť svoje vlastné potreby. Skúsenosti získané počas prevádzky mini-OTES umožnili rýchlo postaviť výkonnejšiu tepelnú elektráreň OTEC-1 a začať projektovať ešte výkonnejšie systémy tohto typu.

Nové stanice OTES s kapacitou mnohých desiatok a stoviek megawatt sú navrhnuté bez lode. Ide o jeden grandiózny tubus, v ktorého hornej časti sa nachádza okrúhla strojovňa, kde sú umiestnené všetky potrebné zariadenia na premenu energie ( ryža. 6). Horný koniec vodovodného potrubia bude umiestnený v oceáne v hĺbke 25–0 m. Okolo potrubia sa navrhuje strojovňa v hĺbke cca 100 m. Budú tam inštalované turbínové agregáty pracujúce na výpary čpavku, ako aj všetky ostatné zariadenia. Hmotnosť celej stavby presahuje 300 000 ton Monštrum potrubie, ktoré ide takmer kilometer do chladných hlbín oceánu a v jeho hornej časti je niečo ako malý ostrov. A žiadna loď, samozrejme, okrem zvyčajných lodí potrebných na údržbu systému a na komunikáciu s pobrežím.

Energia prílivu a odlivu.

Po stáročia ľudia premýšľali o príčinách odlivu a odlivu mora. Dnes už s istotou vieme, že silný prírodný jav – rytmický pohyb morských vôd – spôsobujú príťažlivé sily Mesiaca a Slnka. Keďže Slnko je 400-krát ďalej od Zeme, oveľa menšia hmotnosť Mesiaca pôsobí na zemské ohniská dvakrát viac ako hmotnosť Slnka. Preto hrá rozhodujúcu úlohu príliv spôsobený mesiacom (mesačný príliv). V mori sa prílivy striedajú s odlivom teoreticky po 6 hodinách 12 minútach 30 sekundách. Ak sú Mesiac, Slnko a Zem na rovnakej priamke (tzv. syzygy), Slnko svojou príťažlivosťou zosilňuje vplyv Mesiaca a vtedy nastáva silný príliv (syzygy príliv, resp. veľká voda). Keď je Slnko v pravom uhle k segmentu Zem-Mesiac (štvorec), nastáva slabý príliv (štvorec alebo nízka hladina vody). Silné a slabé prílivy sa striedajú každých sedem dní.

Skutočný priebeh odlivu a odlivu je však veľmi zložitý. Ovplyvňujú ho vlastnosti pohybu nebeských telies, charakter pobrežia, hĺbka vody, morské prúdy a vietor.

Najvyššie a najsilnejšie prílivové vlny sa vyskytujú v plytkých a úzkych zálivoch alebo ústiach riek ústiacich do morí a oceánov. Prílivová vlna Indického oceánu sa valí proti prúdu Gangy vo vzdialenosti 250 km od jej ústia. Prílivová vlna Atlantického oceánu siaha 900 km po Amazonku. V uzavretých moriach, ako je Čierne alebo Stredozemné more, sú malé prílivové vlny vysoké 50-70 cm.

Maximálny možný výkon v jednom cykle prílivu a odlivu, t. j. od jedného prílivu k druhému, je vyjadrený rovnicou

kde R – hustota vody, g je gravitačné zrýchlenie, S je oblasť prílivovej nádrže, R- rozdiel hladín pri prílive.

Ako je zrejmé z (vzorec, na využitie prílivovej energie možno za najvhodnejšie považovať také miesta na morskom pobreží, kde má príliv a odliv veľkú amplitúdu a obrys a topografia pobrežia umožňujú usporiadať veľké uzavreté „bazény“.

Kapacita elektrární by na niektorých miestach mohla byť 2–20 MW.

Keďže energia slnečného žiarenia je rozložená na veľkú plochu (inými slovami, má nízku hustotu), každá inštalácia na priame využitie slnečnej energie musí mať zberné zariadenie (kolektor) s dostatočnou plochou.

Najjednoduchším zariadením tohto druhu je plochý kolektor; v princípe ide o čiernu dosku, zospodu dobre izolovanú.Je pokrytá sklom alebo plastom, ktorý prepúšťa svetlo, ale neprezrádza infračervené tepelné žiarenie. V priestore medzi mosadzou a sklom sú najčastejšie umiestnené čierne trubice, ktorými prúdi voda, olej, ortuť, vzduch, anhydrid kyseliny uhličitej a pod. P. Slnečné žiarenie, prenikajúce kai naprieč sklo alebo plast do kolektora, sú absorbované čiernymi trubicami a platňou a zahrievajú pracovný jej do tela v trubiciach. Tepelné žiarenie nemôže opustiť kolektor, takže teplota v ňom je oveľa vyššia (o 200–500 °С) ako teplota okolitého vzduchu. Ide o takzvaný skleníkový efekt. Obyčajné záhradné parochne sú v skutočnosti jednoduchými kolektormi slnečného žiarenia. Ale čím ďalej od trópov, tým menej eff Horizontálny kolektor je v poriadku a je príliš ťažké a drahé otáčať ho tak, aby sledoval Slnko. Preto sa takéto kolektory zvyčajne inštalujú pod určitým optimálnym uhlom na juh.

Zložitejším a drahším kolektorom je konkávne zrkadlo, ktoré sústreďuje dopadajúce žiarenie v malom objeme blízko určitého geometrického bodu, ohniska. Odrazová plocha zrkadla je vyrobená z metalizovaného plastu alebo je zložená z mnohých malých plochých zrkadiel pripevnených k veľkej parabolickej základni. Vďaka špeciálnym mechanizmom sú kolektory tohto typu neustále otočené smerom k Slnku - to vám umožňuje zhromaždiť čo najviac slnečného žiarenia. Teplota v pracovnom priestore zrkadlových kolektorov dosahuje 3000°C a viac.

Solárna energia je jedným z materiálovo najnáročnejších druhov výroby energie. Rozsiahle využívanie slnečnej energie so sebou prináša obrovský nárast potreby materiálov a následne aj pracovných zdrojov na ťažbu surovín, ich obohacovanie, výrobu materiálov, výrobu heliostatov, kolektorov, iných zariadení, a ich prepravu. Výpočty ukazujú, že výroba 1 MW * rok elektriny pomocou solárnej energie bude trvať od 10 000 do 40 000 človekohodín. V tradičnej energii 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 budú vykonávať na experimentálnych zariadeniach a staniciach, pomôžu vyriešiť nielen technické, ale aj ekonomické problémy. Ale napriek tomu sa budujú meniče solárnej energie a fungujú.

Od roku 1988 funguje na Kerčskom polostrove Krymská solárna elektráreň. Zdá sa, že svoje miesto určil sám zdravý rozum. No ak sa takéto stanice majú niekde stavať, tak predovšetkým v regióne stredísk, sanatórií, motorestov, turistických trás; v regióne, kde treba veľa energie, no ešte dôležitejšie je udržiavať čisté prostredie, ktorého samotná pohoda a predovšetkým čistota ovzdušia je pre človeka liečivá.

Krymská solárna elektráreň je malá - kapacita je len 5 MW. V istom zmysle je skúškou sily. Aj keď by sa zdalo, čo iné treba vyskúšať, keď sú známe skúsenosti s budovaním solárnych staníc v iných krajinách.

Na ostrove Sicília začiatkom 80. rokov dávala prúd solárna elektráreň s výkonom 1 MW. Princíp jeho práce je tiež veža. Zrkadlá sústreďujú slnečné lúče na prijímač umiestnený vo výške 50 metrov. Tam sa vyrába para s teplotou viac ako 600 °C, ktorá poháňa tradičnú turbínu s pripojeným generátorom prúdu. Je nepopierateľne dokázané, že na tomto princípe môžu fungovať elektrárne s výkonom 10–20 MW, ale aj oveľa viac, ak sa podobné moduly zoskupia ich prepojením.

Trochu iný typ elektrárne v Alquerii na juhu Španielska. Jeho rozdiel je v tom, že slnečné teplo sústredené na vrchol veže uvádza do pohybu sodíkový cyklus, ktorý už ohrieva vodu a vytvára paru. Táto možnosť má množstvo výhod. Sodíkový tepelný akumulátor zabezpečuje nielen nepretržitú prevádzku elektrárne, ale umožňuje aj čiastočnú akumuláciu prebytočnej energie na prevádzku v zamračenom počasí a v noci. Kapacita španielskej stanice je len 0,5 MW. Ale na jeho princípe môžu vzniknúť oveľa väčšie – až 300 MW. V zariadeniach tohto typu je koncentrácia slnečnej energie taká vysoká, že účinnosť procesu parnej turbíny nie je horšia ako v tradičných tepelných elektrárňach.

Najatraktívnejšou myšlienkou premeny slnečnej energie je podľa odborníkov využitie fotoelektrického javu v polovodičoch.

Ale napríklad solárna elektráreň pri rovníku s denným výkonom 500 MWh (približne množstvo energie, ktorú vyrobí dosť veľká vodná elektráreň) s účinnosťou 10 % by vyžadovalo efektívnu plochu asi 500 000 m2. Je jasné, že také obrovské množstvo solárnych polovodičových článkov dokáže. oplatia až vtedy, keď je ich výroba naozaj lacná. Účinnosť solárnych elektrární v iných oblastiach Zeme by bola nízka v dôsledku nestabilných atmosférických podmienok, relatívne nízkej intenzity slnečného žiarenia, ktoré tu aj počas slnečných dní pohlcuje atmosféra, ako aj kolísania v dôsledku striedania tzv. deň a noc.

Napriek tomu solárne fotočlánky už dnes nachádzajú svoje špecifické uplatnenie. Ukázalo sa, že sú prakticky nepostrádateľnými zdrojmi elektrického prúdu v raketách, satelitoch a automatických medziplanetárnych staniciach a na Zemi - predovšetkým na napájanie telefónnych sietí v neelektrifikovaných oblastiach alebo pre malých spotrebiteľov prúdu (rádiové zariadenia, elektrické holiace strojčeky a zapaľovače atď.). ). Na tretiu sovietsku umelú družicu Zeme (vypustenú na obežnú dráhu 15. mája 1958) boli prvýkrát nainštalované polovodičové solárne panely.

Prebiehajúca práca, prebiehajúce hodnotenia. Zatiaľ treba priznať, že nie sú naklonené solárnym elektrárňam: dnes tieto stavby stále patria medzi najzložitejšie a najdrahšie technické spôsoby využitia slnečnej energie. Potrebujeme nové možnosti, nové nápady. Nie je v nich nedostatok. Horšia je implementácia.

Atómová energia.

Pri štúdiu rozpadu atómových jadier sa ukázalo, že každé jadro váži menej ako súčet hmotností jeho protónov a neutrónov. Je to preto, že keď sa protóny a neutróny spoja a vytvoria jadro, uvoľní sa veľa energie. Strata hmotnosti jadier na 1 g zodpovedá množstvu tepelnej energie, ktorá by sa získala spálením 300 vagónov uhlia. Nie je preto prekvapujúce, že výskumníci vynaložili maximálne úsilie na nájdenie kľúča, ktorý by im umožnil „otvoriť“ atómové jadro a uvoľniť v ňom ukrytú obrovskú energiu.

Spočiatku sa táto úloha zdala neprekonateľná. Nie je náhoda, že vedci si ako nástroj vybrali neutrón. Táto častica je elektricky neutrálna a nie je ovplyvnená elektrickými odpudivými silami. Preto môže neutrón ľahko preniknúť do atómového jadra. Neutróny bombardovali jadrá atómov jednotlivých prvkov. Keď prišiel rad na urán, ukázalo sa, že tento ťažký prvok sa správa inak ako ostatné. Mimochodom, treba pripomenúť, že prirodzene sa vyskytujúci urán obsahuje tri izotopy: urán-238 (238 U), urán-235 (235 U) a urán-234 (234 U), pričom číslo znamená hmotnostné číslo.

Atómové jadro uránu-235 sa ukázalo byť oveľa menej stabilné ako jadrá iných prvkov a izotopov. Pôsobením jedného neutrónu dochádza k štiepeniu (štiepeniu) uránu, jeho jadro sa rozpadne na dva približne rovnaké fragmenty, napríklad na jadrá kryptónu a bária. Tieto fragmenty sa rozptýlia rôznymi smermi veľkou rýchlosťou.

Ale hlavnou vecou v tomto procese je, že rozpadom jedného jadra uránu vznikajú dva alebo tri nové voľné neutróny. Dôvodom je, že ťažké uránové jadro obsahuje viac neutrónov, ako je potrebné na vytvorenie dvoch menších atómových jadier. „Stavebného materiálu“ je priveľa a atómové jadro sa ho musí zbaviť.

Každý z nových neutrónov dokáže to, čo prvý, keď rozdelil jedno jadro. Vskutku, výhodný výpočet: namiesto jedného neutrónu dostaneme dva alebo tri s rovnakou schopnosťou rozdeliť ďalšie dve alebo tri jadrá uránu-235. A tak to pokračuje: dôjde k reťazovej reakcii, a ak nie je riadená, stane sa z nej lavína a skončí sa silným výbuchom – výbuchom atómovej bomby. Keď sa ľudia naučili tento proces regulovať, dostali príležitosť takmer nepretržite prijímať energiu z atómových jadier uránu. Tento proces je riadený v jadrových reaktoroch.

Jadrový reaktor je zariadenie, v ktorom prebieha riadená reťazová reakcia. V tomto prípade rozpad atómových jadier slúži ako regulovaný zdroj tepla aj neutrónov.

Prvý projekt jadrového reaktora vyvinul v roku 1939 francúzsky vedec Frederic Joliot-Curie. Čoskoro však nacisti obsadili Francúzsko a projekt sa neuskutočnil.

Reťazová reakcia štiepenia uránu sa prvýkrát uskutočnila v roku 1942 v USA v reaktore, ktorý skupina výskumníkov vedená talianskym vedcom Enricom Fermim postavila na štadióne Chicagskej univerzity. Tento reaktor mal rozmery 6x6x6,7 m a výkon 20 kW; fungovalo to bez externeho chladenia.

Prvý jadrový reaktor v ZSSR (a v Európe) postavili pod vedením akad. I. V. Kurčatova a spustený v roku 1946

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

Jadrový reaktor je v princípe celkom jednoduchý – voda sa v ňom, rovnako ako v bežnom kotle, mení na paru. Využite 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.

Jadrové reaktory na tepelných neutrónoch sa od seba líšia najmä dvoma spôsobmi: ktoré látky sa používajú ako moderátor neutrónov a ktoré ako chladivo, pomocou ktorého sa z aktívnej zóny reaktora odoberá teplo. Najrozšírenejšie sú v súčasnosti tlakovodné reaktory, v ktorých obyčajná voda slúži ako moderátor neutrónov aj chladivo, uránovo-grafitové reaktory (moderátorom je grafit, chladivo je obyčajná voda), plynovo-grafitové reaktory (moderátorom je grafit). , chladivom je plyn, často oxid uhličitý), ťažkovodné reaktory (moderátor - ťažká voda, chladivo - buď ťažká alebo obyčajná voda).

Ani jedno ryža. deväť je uvedený schematický diagram tlakovodného reaktora. Jadro reaktora je hrubostenná nádoba obsahujúca vodu a v nej ponorené palivové články. Teplo generované palivovými tyčami odoberá voda, ktorej teplota výrazne stúpa.

Konštruktéri zvýšili výkon takýchto reaktorov na milión kilowattov. Mohutné energetické bloky sú inštalované v jadrových elektrárňach Záporožie, Balakovo a ďalších. Čoskoro reaktory tohto dizajnu očividne dobehnú z hľadiska výkonu držiteľa rekordu - jeden a pol milióna z jadrovej elektrárne Ignalina.

Budúcnosť jadrovej energie však zrejme zostane s tretím typom reaktorov, ktorých princíp činnosti a dizajn navrhujú vedci - rýchle neutrónové reaktory. Nazývajú sa aj množivé reaktory. Bežné reaktory využívajú pomalé neutróny, ktoré spôsobujú reťazovú reakciu v pomerne vzácnom izotope – uráne-235, ktorého je v prírodnom uráne len asi jedno percento. Preto je potrebné stavať obrovské závody, kde sa atómy uránu doslova preosievajú, pričom sa z nich vyberajú atómy len jedného typu 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 pracovníkom laboratória Fyzikálno-energetického inštitútu. Bola vyriešená. Vedúci laboratória Alexander Iľjič Leipunskij navrhol návrh reaktora s rýchlymi neutrónmi. V roku 1955 bola postavená prvá takáto inštalácia. Výhody rýchlych neutrónových reaktorov sú zrejmé. Na získanie 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.

Niet pochýb o tom, že jadrová energia zaujala pevné miesto v energetickej bilancii ľudstva. V budúcnosti sa bude určite rozvíjať a bez problémov dodávať ľuďom tak potrebnú energiu. Na zabezpečenie spoľahlivosti jadrových elektrární, ich bezproblémovej prevádzky však budú potrebné ďalšie opatrenia a vedci a inžinieri dokážu nájsť potrebné riešenia.

Vodíková energia

Mnohí odborníci vyjadrujú znepokojenie nad neustále rastúcim trendom neustálej elektrifikácie ekonomiky a hospodárstva: stále viac a viac chemických palív sa spaľuje v tepelných elektrárňach a stovkách nových jadrových elektrární, ako aj vznikajúcich solárnych, veterných a geotermálnych elektrárňach, bude v čoraz väčšom meradle (a nakoniec výlučne) pracovať na výrobe elektrickej energie. Preto sú vedci zaneprázdnení hľadaním zásadne nových energetických systémov.

efektívnosť tepelných elektrární je relatívne nízka, aj keď projektanti vynakladajú maximálne úsilie na jej zvýšenie. V moderných elektrárňach na fosílne palivá je to asi 40 % a v jadrových 33 %. V tomto prípade sa veľká časť energie stráca s odpadovým teplom (napríklad spolu s teplou vodou vypúšťanou z chladiacich systémov), čo vedie k takzvanému tepelnému znečisteniu prostredia. Z toho vyplýva, že tepelné elektrárne by sa mali stavať na miestach, kde je dostatočné množstvo chladiacej vody, prípadne vo veterných oblastiach, kde ochladzovanie vzduchom nebude nepriaznivo ovplyvňovať mikroklímu. K tomu sa pridávajú otázky bezpečnosti a hygieny. Preto by sa budúce veľké jadrové elektrárne mali nachádzať čo najďalej od husto obývaných oblastí. Ale týmto spôsobom sú zdroje elektriny odstránené od jej spotrebiteľov, čo značne komplikuje problém prenosu energie.

Prenos elektriny drôtom je veľmi drahý: predstavuje asi tretinu nákladov na energiu pre spotrebiteľa. Na udržanie nízkych nákladov sa stavajú elektrické vedenia na stále vyššie napätie, ktoré čoskoro dosiahne 1 500 kV. Nadzemné vedenia vysokého napätia si však vyžadujú odcudzenie veľkej pevninskej oblasti a okrem toho sú citlivé na veľmi silný vietor a iné meteorologické faktory. A podzemné káblové vedenia stoja 10 až 20-krát viac a kladú sa len vo výnimočných prípadoch (napríklad keď je to spôsobené architektonickými alebo spoľahlivými úvahami).

Najzávažnejším problémom je akumulácia a skladovanie elektriny, keďže elektrárne pracujú najhospodárnejšie pri konštantnom výkone a plnom zaťažení. Dopyt po elektrine sa medzitým v priebehu dňa, týždňa a roka mení, takže sa tomu musí prispôsobiť aj výkon elektrární. Jediný spôsob, ako uskladniť veľké množstvo elektriny pre budúce použitie, v súčasnosti poskytujú prečerpávacie elektrárne, s ktorými sa však zase spája množstvo problémov.

Všetky tieto problémy, ktorým čelí moderná energetika, by podľa mnohých odborníkov mohli umožniť využitie vodíka ako paliva a vytvorenie takzvaného vodíkového energetického hospodárstva.

Vodík, najjednoduchší a najľahší zo všetkých chemických prvkov, možno považovať za ideálne palivo. Je k dispozícii všade tam, kde je voda. Pri spaľovaní vodíka vzniká voda, ktorá sa môže opäť rozložiť na vodík a kyslík a tento proces nespôsobuje žiadne znečistenie životného prostredia. Plameň vodíka neuvoľňuje do atmosféry produkty, ktoré nevyhnutne sprevádzajú spaľovanie akéhokoľvek iného druhu paliva: oxid uhličitý, oxid uhoľnatý, oxid siričitý, uhľovodíky, popol, organické peroxidy atď. Vodík má veľmi vysokú výhrevnosť: pri horení 1 g vodíka, 120 J tepelnej energie a pri spaľovaní 1 g benzínu - iba 47 J.

Vodík možno prepravovať a distribuovať potrubím ako zemný plyn. Potrubná preprava paliva je najlacnejším spôsobom prenosu energie na veľké vzdialenosti. Okrem toho sú potrubia uložené pod zemou, čo nenarúša krajinu. Plynovody zaberajú menšiu plochu ako nadzemné elektrické vedenia. Prenos energie vo forme plynného vodíka cez 750 mm potrubie v dĺžke 80 km by bol lacnejší ako prenos rovnakého množstva energie vo forme striedavého prúdu cez podzemný kábel. Na vzdialenosti väčšie ako 450 km je potrubná preprava vodíka lacnejšia ako použitie nadzemného elektrického vedenia 40 kV jednosmerného prúdu a na vzdialenosti nad 900 km je lacnejšia ako nadzemné elektrické vedenie 500 kV striedavého prúdu.

Vodík je syntetické palivo. Dá sa získať z uhlia, ropy, zemného plynu, alebo rozkladom vody. Podľa odhadov dnes svet vyprodukuje a spotrebuje asi 20 miliónov ton vodíka ročne. Polovica tejto sumy sa vynakladá na výrobu amoniaku a hnojív a zvyšok - na odstraňovanie síry z plynných palív, v metalurgii, na hydrogenáciu uhlia a iných palív. V dnešnej ekonomike zostáva vodík viac chemikáliou ako energetickou surovinou.

Moderné a perspektívne metódy výroby vodíka

Dnes sa vodík vyrába najmä (asi 80 %) z ropy. To je ale energeticky neekonomický proces, pretože energia získaná z takéhoto vodíka stojí 3,5-krát viac ako energia zo spaľovania benzínu. Navyše náklady na takýto vodík neustále rastú, keďže ceny ropy rastú.

Malé množstvo vodíka sa vyrába elektrolýzou. Výroba vodíka elektrolýzou vody je drahšia ako jeho výroba z ropy, no s rozvojom jadrovej energetiky sa rozšíri a zlacní. Stanice elektrolýzy vody môžu byť umiestnené v blízkosti jadrových elektrární, kde sa všetka energia generovaná elektrárňou využije na rozklad vody za vzniku vodíka. Pravda, cena elektrolytického vodíka zostane vyššia ako cena elektrického prúdu, ale náklady na dopravu a distribúciu vodíka sú také nízke, že konečná cena pre spotrebiteľa bude v porovnaní s cenou elektriny celkom prijateľná.

Výskumníci dnes intenzívne pracujú na zlacnení technologických procesov pri veľkovýrobe vodíka vďaka efektívnejšiemu rozkladu vody pomocou vysokoteplotnej elektrolýzy vodnej pary, pomocou katalyzátorov, polopriepustných membrán atď.

Veľká pozornosť sa venuje termolytickej metóde, ktorá (v budúcnosti) spočíva v rozklade vody na vodík a kyslík pri teplote 2500 °C. Takúto teplotnú hranicu ale inžinieri ešte nezvládli vo veľkých technologických celkoch, vrátane tých, ktoré fungujú na atómovú energiu (vo vysokoteplotných reaktoroch zatiaľ rátajú len s teplotou okolo 1000 °C). Výskumníci sa preto snažia vyvinúť procesy prebiehajúce v niekoľkých fázach, ktoré by umožnili produkciu vodíka v teplotných rozsahoch pod 1000°C.

V roku 1969 bol v talianskej pobočke Euratomu uvedený do prevádzky efektívne fungujúci závod na termolytickú výrobu vodíka. 55 % pri 730 °C. V tomto prípade bol použitý bromid vápenatý, voda a ortuť. Voda v rastline sa rozkladá na vodík a kyslík a zvyšné činidlá cirkulujú v opakovaných cykloch. Ostatné – projektované inštalácie prevádzkované – pri teplotách 700–800°C. Predpokladá sa, že vysokoteplotné reaktory zvýšia účinnosť. takýchto procesov až 85 %. Dnes nie sme schopní presne predpovedať, koľko vodík bude stáť. Ale vzhľadom na to, že ceny všetkých moderných foriem energie majú tendenciu stúpať, dá sa predpokladať, že z dlhodobého hľadiska bude energia vo forme vodíka lacnejšia ako vo forme zemného plynu a možno aj vo forme elektriny.

Použitie vodíka

Keď sa vodík stane tak dostupným palivom, akým je dnes zemný plyn, bude ho môcť nahradiť všade. Vodík je možné spaľovať v kachliach, ohrievačoch vody a vykurovacích kachliach vybavených horákmi, ktoré sa len málo alebo vôbec nelíšia od dnešných horákov používaných na spaľovanie zemného plynu.

Ako sme už povedali, pri spaľovaní vodíka nezostávajú žiadne škodlivé produkty spaľovania. Preto nie sú potrebné systémy na odstraňovanie týchto produktov pre vykurovacie zariadenia poháňané vodíkom, navyše vodnú paru vznikajúcu pri spaľovaní možno považovať za užitočný produkt - zvlhčuje vzduch (ako viete, v moderných bytoch s ústredným kúrením, vzduch je príliš suchý). A absencia komínov pomáha nielen šetriť stavebné náklady, ale zvyšuje aj účinnosť vykurovania o 30%.

Vodík môže slúžiť aj ako chemická surovina v mnohých priemyselných odvetviach, napríklad pri výrobe hnojív a potravín, v hutníctve a petrochémii. Dá sa využiť aj na výrobu elektriny v miestnych tepelných elektrárňach.

Záver.

Úloha energie pri udržiavaní a ďalšom rozvoji civilizácie je nespochybniteľná. V modernej spoločnosti je ťažké nájsť aspoň jednu oblasť ľudskej činnosti, ktorá by nevyžadovala – priamo či nepriamo – viac energie, ako dokážu poskytnúť ľudské svaly.

Spotreba energie je dôležitým ukazovateľom životnej úrovne. V tých časoch, keď si človek získaval potravu zberom lesných plodov a lovom zveri, potreboval asi 8 MJ energie denne. Po zvládnutí ohňa sa táto hodnota zvýšila na 16 MJ: v primitívnej poľnohospodárskej spoločnosti to bolo 50 MJ, v rozvinutejšej 100 MJ.

Počas existencie našej civilizácie mnohokrát došlo k zmene tradičných zdrojov energie na nové, vyspelejšie. A nie preto, že by sa starý zdroj vyčerpal.

Slnko vždy svietilo a zohrievalo človeka: jedného dňa však ľudia skrotili oheň a začali spaľovať drevo. Potom drevo ustúpilo uhliu. Zásoby dreva sa zdali neobmedzené, no parné stroje si žiadali viac vysokokalorického „krmiva“.

Ale to bola len etapa. Uhlie čoskoro stráca svoje prvenstvo na energetickom trhu v prospech ropy.

A teraz nové kolo v našich dňoch, vedúcimi typmi paliva sú stále ropa a plyn. Ale pre každý nový kubický meter plynu alebo tonu ropy musíte ísť ďalej na sever alebo na východ, zakopať hlbšie do zeme. Niet divu, že ropa a plyn nás budú stáť každým rokom viac a viac.

Náhrada? Potrebujeme nového energetického lídra. Nepochybne to budú jadrové zdroje.

Zásoby uránu, ak ich povedzme porovnať so zásobami uhlia, sa nezdajú byť také veľké. Ale na druhej strane, na jednotku hmotnosti obsahuje miliónkrát viac energie ako uhlie.

A výsledok je tento: pri výrobe elektriny v jadrových elektrárňach sa verí, že sa musí 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. To bola takpovediac „militantná“ línia energie.

V honbe za prebytkom energie sa človek ponáral stále hlbšie do elementárneho sveta prírodných javov a až do určitej doby skutočne nepremýšľal o dôsledkoch svojich činov a činov.

Ale časy sa zmenili. Teraz, na konci 20. storočia, začína nová, významná etapa pozemskej energie. Bola tam „ušetrená“ energia. Postavený tak, aby si človek nepodrezal konár, na ktorom sedí. Staral sa o ochranu už aj tak značne poškodenej biosféry.

Nepochybne v budúcnosti, súbežne s líniou intenzívneho rozvoja, energetika získa široké občianske práva a rozsiahlu líniu: rozptýlené zdroje energie nie príliš vysokého výkonu, ale s vysokou účinnosťou, šetrné k životnému prostrediu, ľahko použiteľné.

Pozoruhodným príkladom je rýchly nábeh elektrochemickej energie, ktorú neskôr zrejme doplní slnečná energia. Energia sa veľmi rýchlo hromadí, asimiluje, absorbuje všetky najnovšie nápady, vynálezy, úspechy vedy. To je pochopiteľné: energia je doslova spojená so všetkým a všetko je priťahované k energii, závisí od nej.

Preto energetická chémia, vodíková energia, vesmírne elektrárne, energia zapečatená v antihmote, kvarky, „čierne diery“, vákuum – to sú len najvýraznejšie míľniky, dotyky, jednotlivé črty scenára, ktorý sa nám píše pred očami a ktorý možno nazvať zajtrajškom.energia.

Energetické labyrinty. Tajomné chodby, úzke, kľukaté cestičky. Plný záhad, prekážok, nečakaných postrehov, výkrikov smútku a porážky, cvakania radosti a víťazstiev. Tŕnistá, ťažká, nepriama energetická cesta ľudstva. Ale veríme, že sme na ceste do éry energetickej hojnosti a že všetky prekážky, bariéry a ťažkosti budú prekonané.

Príbeh energie je nekonečný, alternatívnych foriem jej využitia je nespočetne, za predpokladu, že na to musíme vyvinúť efektívne a ekonomické metódy. Nie je až také dôležité, aký je váš názor na potreby energie, na zdroje energie, jej kvalitu a cenu. Nás, zrejme. treba len súhlasiť s tým, čo povedal učený mudrc, ktorého meno zostáva neznáme: "Neexistujú ľahké rozhodnutia, existujú len rozumné voľby."

Bibliografia

1. 1. Augusta Goldinová. Oceány energie. - Za. z angličtiny. - M.: Vedomosti, 1983. - 144 s.

2. 2. Balanchevadze V. I., Baranovský A. I. a ďalší; Ed. A. F. Dyakova. Energia dnes a zajtra. – M.: Energoatomizdat, 1990. – 344 s.

3. 3. Viac než dosť. Optimistický pohľad na budúcnosť svetovej energetiky / Ed. R. Clark: Per. z angličtiny. – M.: Energoatomizdat, 1984. – 215 s.

4. 4. Burdakov V.P. Elektrina z vesmíru. – M.: Energoatomizdat, 1991. – 152 s.

5. 5. N. V. Veršinskij, Energia oceánu. – M.: Nauka, 1986. – 152 s.

6. 6. Gurevič Yu. Studené pálenie. //Kvantové. - 1990 - č.6. - čl. 9-15.

7. 7. Zdroje energie. Fakty, problémy, riešenia. - M.: Veda a technika, 1997. - 110 s.

8. 8. Kirillin V. A. Energy. Hlavné problémy: V otázkach a odpovediach. - M.: Vedomosti, 1990. - 128 s.

9. 9. Yu. D. Kononov Energetika a ekonomika. Problémy prechodu na nové zdroje energie. – M.: Nauka, 1981. – 190 s.

10.10 Merkulov O. P. V brázde energie budúcnosti. - K .: Naukova Dumka, 1991. - 123 s.

11.11 Svetová energetika: prognóza vývoja do roku 2020 / per. z angličtiny. vyd. Yu. N. Starshikova. - M.: Energia, 1980. - 256 s.

12.12 Netradičné zdroje energie. - M.: Vedomosti, 1982. - 120 s.

13.13. Podgornyj A. N. Vodíková energia. - M.: Nauka, 1988. - 96 s.

14.14. Sosnov A. Ya. Energia Zeme. - L.: Lenizdat, 1986. - 104 s.

15.15 Sheidlin A. E. Nová energia. – M.: Nauka, 1987. – 463 s.

16.16. Shulga V. G., Korobko B. P., Zhovmir M. M. Hlavné výsledky zavádzania netradičných a inovatívnych zdrojov energie na Ukrajine.// Energetika a elektrifikácia. - 1995 - č.2. - čl. 39-42.

17.17 Energia sveta: Preklady správ z XI. kongresu MIREC / Ed. P. S. Neporožný. – M.: Energoatomizdat, 1982. – 216 s.

18.18. Energetické zdroje sveta / Ed. P.S. Neporozhny, V.I. Popkov. – M.: Energoatomizdat, 1995. – 232 s.

19.19. Töldeshi, Y. Lesny. Svet hľadá energiu. – M.: Mir, 1981. – 440 s.

20.20.Yudasin L.S. Energy: problémy a nádeje. - M.: Osveta, 1990. - 207s.

Nie je žiadnym tajomstvom, že zdroje, ktoré dnes ľudstvo využíva, sú vyčerpateľné, navyše ich ďalšia ťažba a využívanie môže viesť nielen k energetickej, ale aj environmentálnej katastrofe. Zdroje, ktoré ľudstvo tradične využíva – uhlie, plyn a ropa – sa o niekoľko desaťročí vyčerpajú a opatrenia musia byť prijaté už teraz, v našej dobe. Samozrejme, môžeme dúfať, že opäť nájdeme nejaké bohaté ložisko, tak ako to bolo v prvej polovici minulého storočia, no vedci sú si istí, že také veľké ložiská už neexistujú. Ale v každom prípade, aj objavenie nových ložísk len oddiali nevyhnutné, je potrebné hľadať spôsoby výroby alternatívnej energie a prejsť na obnoviteľné zdroje ako vietor, slnko, geotermálna energia, energia vodného toku a iné a spolu s preto je potrebné pokračovať vo vývoji technológií na úsporu energie.

V tomto článku zvážime niektoré z najsľubnejších nápadov podľa názoru moderných vedcov, na ktorých bude postavená energia budúcnosti.

solárne stanice

Ľudia sa dlho pýtali, či je možné pred odoslaním do pece zohriať vodu pod slnkom, sušiť oblečenie a keramiku, ale tieto metódy nemožno nazvať účinnými. Prvé technické prostriedky, ktoré premieňajú slnečnú energiu, sa objavili v 18. storočí. Francúzsky vedec J. Buffon ukázal experiment, pri ktorom sa mu podarilo zapáliť suchý strom pomocou veľkého vydutého zrkadla za jasného počasia zo vzdialenosti asi 70 metrov. Jeho krajan, slávny vedec A. Lavoisier, použil šošovky na sústredenie energie slnka a v Anglicku vytvorili bikonvexné sklo, ktoré zaostrením slnečných lúčov roztavilo liatinu len za pár minút.

Prírodovedci vykonali mnoho experimentov, ktoré dokázali, že slnko na Zemi je možné. Solárna batéria, ktorá by premieňala slnečnú energiu na mechanickú, sa však objavila pomerne nedávno, v roku 1953. Vytvorili ho vedci z americkej Národnej agentúry pre letectvo a vesmír. Už v roku 1959 bola prvýkrát použitá solárna batéria na vybavenie vesmírneho satelitu.

Možno už vtedy, keď si vedci uvedomili, že takéto batérie sú vo vesmíre oveľa efektívnejšie, prišli s nápadom vytvoriť vesmírne solárne stanice, pretože za hodinu slnko vygeneruje toľko energie, koľko celé ľudstvo za jeden deň nespotrebuje. rok, tak prečo to nevyužiť? Aká bude slnečná energia budúcnosti?

Na jednej strane sa zdá, že využitie slnečnej energie je ideálnou možnosťou. Náklady na obrovskú vesmírnu solárnu stanicu sú však veľmi vysoké a okrem toho bude nákladná aj na prevádzku. Postupom času, keď sa zavedú nové technológie na prepravu nákladu do vesmíru, ako aj nové materiály, bude realizácia takéhoto projektu možná, ale zatiaľ môžeme na povrchu planéty používať iba relatívne malé batérie. Mnohí si povedia, že aj toto je dobré. Áno, na súkromí je to možné, ale na energetické zásobovanie veľkých miest, respektíve, potrebujete buď veľa solárnych panelov, alebo technológiu, ktorá ich zefektívni.

Je tu prítomná aj ekonomická stránka problému: každý rozpočet značne utrpí, ak bude poverený úlohou prestavby celého mesta (alebo celej krajiny) na solárne panely. Zdalo by sa, že je možné zaviazať obyvateľov mesta, aby zaplatili nejaké sumy za opätovné vybavenie, ale v tomto prípade budú nešťastní, pretože ak by boli ľudia pripravení ísť na takéto výdavky, už dávno by to urobili sami: každý má možnosť dokúpiť solárnu batériu.

V súvislosti so solárnou energiou existuje ďalší paradox: výrobné náklady. Priama premena slnečnej energie na elektrickú nie je najefektívnejšia. Doteraz sa nenašiel lepší spôsob, ako využiť slnečné lúče na ohrievanie vody, ktorá sa mení na paru a roztáča dynamo. V tomto prípade je strata energie minimálna. Ľudstvo chce použiť „zelené“ solárne panely a solárne stanice na šetrenie zdrojov na Zemi, ale takýto projekt by si vyžadoval obrovské množstvo rovnakých zdrojov a „nezelenej“ energie. Napríklad vo Francúzsku bola nedávno postavená solárna elektráreň na ploche asi dvoch štvorcových kilometrov. Náklady na výstavbu boli asi 110 miliónov eur, bez prevádzkových nákladov. Pri tom všetkom je potrebné mať na pamäti, že životnosť takýchto mechanizmov je asi 25 rokov.

Vietor

Veternú energiu využívali ľudia už od staroveku, najjednoduchším príkladom je plachtenie a veterné mlyny. Veterné mlyny sa používajú aj dnes, najmä v oblastiach so stálym vetrom, napríklad na pobreží. Vedci neustále predkladajú nápady, ako modernizovať existujúce zariadenia na premenu veternej energie, jedným z nich sú veterné turbíny v podobe stúpavých turbín. Vďaka neustálemu otáčaniu by mohli „visieť“ vo vzduchu vo vzdialenosti niekoľkých stoviek metrov od zeme, kde je silný a stály vietor. To by pomohlo pri elektrifikácii vidieckych oblastí, kde nie je možné použiť štandardné veterné mlyny. Okrem toho by takéto stúpajúce turbíny mohli byť vybavené internetovými modulmi, pomocou ktorých by ľudia mali prístup k World Wide Web.

Príliv a odliv a vlny

Rozmach slnečnej a veternej energie postupne doznieva a záujem výskumníkov vzbudila aj iná prírodná energia. Sľubnejšie je použitie prílivov a odlivov. Touto problematikou sa už zaoberá asi stovka firiem po celom svete a existuje niekoľko projektov, ktoré preukázali efektivitu tohto spôsobu výroby elektriny. Výhodou oproti slnečnej energii je, že straty pri prenose jednej energie na druhú sú minimálne: prílivová vlna roztáča obrovskú turbínu, ktorá vyrába elektrinu.

Projekt Oyster je myšlienka inštalácie sklopného ventilu na dne oceánu, ktorý bude dodávať vodu na pobrežie, čím sa roztočí jednoduchá hydroelektrická turbína. Len jedna takáto inštalácia by mohla poskytnúť elektrinu malému mikrodistriktu.

Prílivové vlny sa už úspešne využívajú v Austrálii: v meste Perth boli nainštalované odsoľovacie zariadenia fungujúce na tento druh energie. Ich práca umožňuje poskytnúť sladkú vodu asi pol miliónu ľudí. V tomto odvetví výroby energie je možné kombinovať aj prírodnú energiu a priemysel.

Využitie je trochu iné ako technológie, ktoré sme zvyknutí vidieť v riečnych vodných elektrárňach. Vodné elektrárne často poškodzujú životné prostredie: priľahlé územia sú zaplavené, ekosystém je zničený, ale stanice pracujúce na prílivových vlnách sú v tomto ohľade oveľa bezpečnejšie.

ľudská energia

Jedným z najfantastickejších projektov na našom zozname je využitie energie živých ľudí. Znie to ohromujúco a dokonca trochu desivo, ale nie všetko je také desivé. Vedci si vážia myšlienku, ako využiť mechanickú energiu pohybu. Tieto projekty sa týkajú mikroelektroniky a nanotechnológií s nízkou spotrebou energie. Aj keď to znie ako utópia, nedochádza k žiadnemu skutočnému vývoju, ale myšlienka je veľmi zaujímavá a neopúšťa mysle vedcov. Súhlaste, veľmi pohodlné budú zariadenia, ktoré sa budú rovnako ako hodinky s automatickým naťahovaním nabíjať zo skutočnosti, že sa senzor potiahne prstom, alebo zo skutočnosti, že tablet alebo telefón pri chôdzi jednoducho visí v taške. Nehovoriac o oblečení, ktoré naplnené rôznymi mikrozariadeniami dokázalo premieňať energiu ľudského pohybu na elektrinu.

Napríklad v Berkeley, v Lawrenceovom laboratóriu, sa vedci pokúsili implementovať myšlienku použitia vírusov na stlačenie elektriny. Existujú aj malé mechanizmy poháňané pohybom, ale zatiaľ takáto technológia nebola uvedená do prevádzky. Áno, globálnu energetickú krízu nemožno riešiť týmto spôsobom: koľko ľudí bude musieť „predávať“, aby celý závod fungoval? Ale ako jedna z mier používaných v kombinácii je teória celkom životaschopná.

Takéto technológie budú obzvlášť účinné na ťažko dostupných miestach, na polárnych staniciach, v horách a tajge, medzi cestovateľmi a turistami, ktorí nemajú vždy možnosť nabiť svoje prístroje, no zostať v kontakte je dôležité, najmä ak skupina je v kritickej situácii. Koľko by sa dalo predísť, keby ľudia mali vždy spoľahlivé komunikačné zariadenie, ktoré by nebolo závislé od „zástrčky“.

Vodíkové palivové články

Azda každému majiteľovi auta napadlo pri pohľade na ukazovateľ množstva benzínu blížiaceho sa k nule, aké by to bolo skvelé, keby auto jazdilo na vodu. Teraz sa však jeho atómy dostali do pozornosti vedcov ako skutočné objekty energie. Faktom je, že častice vodíka - najbežnejšieho plynu vo vesmíre - obsahujú obrovské množstvo energie. Navyše motor spaľuje tento plyn prakticky bez vedľajších produktov, to znamená, že získame palivo veľmi šetrné k životnému prostrediu.

Vodík poháňajú niektoré moduly ISS a raketoplány, no na Zemi existuje hlavne vo forme zlúčenín, ako je voda. V osemdesiatych rokoch sa v Rusku vyvíjali lietadlá využívajúce vodík ako palivo, tieto technológie boli dokonca uvedené do praxe a experimentálne modely preukázali svoju účinnosť. Keď sa vodík oddelí, presunie sa do špeciálneho palivového článku, po ktorom sa môže priamo vyrábať elektrina. Toto nie je energia budúcnosti, toto je už realita. Podobné autá sa už vyrábajú a v pomerne veľkých sériách. Honda, aby zdôraznila všestrannosť zdroja energie a auta ako celku, uskutočnila experiment, v dôsledku ktorého bolo auto pripojené k domácej elektrickej sieti, ale nie za účelom dobitia. Auto dokáže dodať energiu súkromnému domu na niekoľko dní alebo prejsť takmer päťsto kilometrov bez tankovania.

Jedinou nevýhodou takéhoto zdroja energie sú v súčasnosti relatívne vysoké náklady na takéto ekologické autá a, samozrejme, pomerne malý počet vodíkových čerpacích staníc, ale ich výstavba sa už plánuje v mnohých krajinách. Napríklad Nemecko už má plán nainštalovať do roku 2017 100 čerpacích staníc.

Teplo zeme

Premena tepelnej energie na elektrickú je podstatou geotermálnej energie. V niektorých krajinách, kde je ťažké použiť iné priemyselné odvetvia, sa používa pomerne široko. Napríklad na Filipínach pochádza 27 % všetkej elektriny z geotermálnych elektrární, zatiaľ čo na Islande je to približne 30 %. Podstata tohto spôsobu výroby energie je celkom jednoduchá, mechanizmus je podobný jednoduchému parnému stroju. Pred údajným "jazerom" magmy je potrebné vyvŕtať studňu, cez ktorú je privádzaná voda. Pri kontakte s horúcou magmou sa voda okamžite zmení na paru. Stúpa tam, kde roztáča mechanickú turbínu, čím generuje elektrinu.

Budúcnosťou geotermálnej energie je nájsť veľké „zásobníky“ magmy. Napríklad na spomínanom Islande sa im to podarilo: v zlomku sekundy premenila horúca magma všetku čerpanú vodu na paru s teplotou asi 450 stupňov Celzia, čo je absolútny rekord. Takáto vysokotlaková para môže niekoľkonásobne zvýšiť účinnosť geotermálnej stanice, čo sa môže stať impulzom pre rozvoj geotermálnej energie na celom svete, najmä v oblastiach nasýtených sopkami a termálnymi prameňmi.

Využitie jadrového odpadu

Jadrová energia sa svojho času rozprúdila. Tak to bolo dovtedy, kým si ľudia neuvedomili nebezpečenstvo tohto energetického sektora. Nehody sú možné, nikto nie je imúnny voči takýmto prípadom, ale sú veľmi zriedkavé, ale rádioaktívny odpad sa neustále objavuje a až donedávna vedci nedokázali tento problém vyriešiť. Faktom je, že uránové tyče, tradičné „palivo“ jadrových elektrární, sa dajú využiť len na 5 %. Po vypracovaní tejto malej časti je celá tyč poslaná na "skládku".

Predtým sa používala technológia, pri ktorej boli tyče ponorené do vody, čo spomaľuje neutróny a udržuje stabilnú reakciu. Teraz sa namiesto vody použil tekutý sodík. Táto náhrada umožňuje nielen využiť celý objem uránu, ale aj spracovať desiatky tisíc ton rádioaktívneho odpadu.

Zbaviť planétu jadrového odpadu je dôležité, no v samotnej technológii je jedno „ale“. Urán je zdroj a jeho zásoby na Zemi sú obmedzené. Ak sa celá planéta prepne výlučne na energiu prijímanú z jadrových elektrární (napríklad v Spojených štátoch vyrábajú jadrové elektrárne len 20 % všetkej spotrebovanej elektriny), zásoby uránu sa celkom rýchlo vyčerpajú, čo ľudstvo opäť povedie k na prah energetickej krízy, takže jadrová energetika, aj keď modernizovaná, len dočasné opatrenie.

rastlinné palivo

Dokonca aj Henry Ford, ktorý vytvoril svoj „Model T“, očakával, že už bude jazdiť na biopalivá. V tom čase však boli objavené nové ropné polia a potreba alternatívnych zdrojov energie sa na niekoľko desaťročí vytratila, no teraz sa opäť vracia.

Za posledných pätnásť rokov sa používanie rastlinných palív, ako je etanol a bionafta, niekoľkonásobne zvýšilo. Používajú sa ako nezávislé zdroje energie a ako prísady do benzínu. Pred časom sa nádeje vkladali do špeciálnej kultúry prosa, nazývanej „kanola“. Je úplne nevhodný pre výživu ľudí alebo hospodárskych zvierat, ale má vysoký obsah oleja. Z tohto oleja začali vyrábať „bionaftu“. Ale táto plodina zaberie príliš veľa miesta, ak sa ju pokúsite vypestovať natoľko, aby poskytla palivo aspoň časti planéty.

Teraz vedci hovoria o využití rias. Ich obsah oleja je asi 50%, čo uľahčí ťažbu ropy a odpad možno premeniť na hnojivá, na základe ktorých sa budú pestovať nové riasy. Myšlienka sa považuje za zaujímavú, ale jej životaschopnosť zatiaľ nebola preukázaná: publikácia úspešných experimentov v tejto oblasti ešte nebola publikovaná.

Termonukleárna fúzia

Budúca energia sveta je podľa moderných vedcov nemožná bez technológie. Toto je momentálne najsľubnejší vývoj, do ktorého sa už investujú miliardy dolárov.

Pri štiepení sa využíva energia. Je to nebezpečné, pretože hrozí nekontrolovaná reakcia, ktorá zničí reaktor a povedie k úniku obrovského množstva rádioaktívnych látok: azda každý si pamätá haváriu v jadrovej elektrárni v Černobyle.

Fúzne reakcie, ako už názov napovedá, využívajú energiu uvoľnenú pri splynutí atómov. Výsledkom je, že na rozdiel od atómového štiepenia nevzniká žiadny rádioaktívny odpad.

Hlavným problémom je, že v dôsledku termonukleárnej fúzie vzniká látka, ktorá má takú vysokú teplotu, že môže zničiť celý reaktor.

Budúcnosť je realita. A tu sú fantázie nevhodné, momentálne sa už vo Francúzsku začalo s výstavbou reaktora. Do pilotného projektu financovaného mnohými krajinami, medzi ktoré okrem EÚ patrí Čína a Japonsko, USA, Rusko a ďalšie, sa investovalo niekoľko miliárd dolárov. Pôvodne sa prvé experimenty plánovali spustiť už v roku 2016, no výpočty ukázali, že rozpočet bol príliš malý (namiesto 5 miliárd to bolo 19) a spustenie sa odložilo o ďalších 9 rokov. Snáď o pár rokov uvidíme, čoho je schopná termonukleárna energia.

Problémy súčasnosti a príležitosti do budúcnosti

Nielen vedci, ale aj spisovatelia sci-fi dávajú veľa nápadov na implementáciu technológie budúcnosti v energetickom sektore, ale všetci sa zhodujú na tom, že zatiaľ žiadna z navrhovaných možností nemôže plne uspokojiť všetky potreby našej civilizácie. Ak by napríklad všetky autá v Spojených štátoch jazdili na biopalivá, polia repky by museli pokrývať plochu rovnajúcu sa polovici celej krajiny, bez ohľadu na to, že v štátoch nie je toľko pôdy vhodnej na poľnohospodárstvo. Okrem toho sú doteraz všetky spôsoby výroby alternatívnej energie drahé. Snáď každý bežný obyvateľ mesta súhlasí s tým, že je dôležité využívať obnoviteľné zdroje šetrné k životnému prostrediu, no nie vtedy, keď mu v súčasnosti povedia cenu takéhoto prechodu. Vedci majú v tejto oblasti ešte veľa práce. Nové objavy, nové materiály, nové nápady – to všetko pomôže ľudstvu úspešne sa vyrovnať s hroziacou krízou zdrojov. Planéty je možné vyriešiť iba zložitými opatreniami. V niektorých oblastiach je vhodnejšie použiť výrobu veternej energie, niekde - solárne panely atď. Ale možno hlavným faktorom bude znižovanie spotreby energie vo všeobecnosti a vytváranie technológií šetriacich energiu. Každý človek musí pochopiť, že je zodpovedný za planétu a každý si musí položiť otázku: "Aký druh energie si vyberiem pre budúcnosť?" Pred prechodom na iné zdroje by si mal každý uvedomiť, že je to naozaj potrebné. Problém spotreby energie bude možné vyriešiť iba integrovaným prístupom.