Альтернативные источники энергии

     Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования "Дальневосточный Университет Путей Сообщения" 

     Кафедра "Химия и экология" 
 
 
 
 

     Реферат на тему:

     Альтернативные  источники энергии 
 
 
 
 
 

     Выполнил: студент Шманько

     Дмитрий Владимирович

     215 группа.

     Проверил: преподаватель Куренщиков

     Дмитрий Константинович 
 
 
 

Хабаровск

2011

 

     

     СОДЕРЖАНИЕ 

1. ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
2. АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГИЯ
3. ДРУГИЕ ВИДЫ ЭНЕРГИИ

 

 

     

1. ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

 

     В современном обществе человек практически  забывает о том, что ежедневно  использует энергию и, по сути, ему в обыденном пользовании все равно, каким образом эта энергии получена.

     Но  стоит отключить свет и каждый понимает, как хорошо пользоваться благами ТЭК. Без энергии не может  работать наш любимый электрический  чайник, мы не можем пользоваться ПК, в конце концов вынуждены будем просидеть весь вечер "при свечах", и к сожаления получим от этого немного удовольствия. А что случиться если на заправках не будет бензина, газа.. Можно найти плюс - не будет пробок, об этом конечно мечтает житель любого большого города, но все же не такой ценой. Во-первых, станет практически все производство, люди не смогут добраться до работы ни на общественном транспорте, ни на собственном авто. Во- вторых, за этим последуют масса социальных проблем.

     Вот так, очутившись в условиях, где нельзя пользоваться топливно-электрическими благами цивилизации люди стали задумываться о причинах проблем энергетики. На государственном уровне давно разбираются энергетические проблемы. И всем известно, что энергетический кризис принесет много бед. Но многие считают, что на наш век хватит.

     Да, действительно, доказанные запасы нефти  в мире оцениваются в 140 млрд. тонн, а ежегодная добыча составляет около 3,5 млрд. тонн. Возможно, через 40 лет глобального кризиса в связи с исчерпанием нефти в недрах Земли ожидать не стоит, ведь экономическая статистика оперирует цифрами доказанных запасов, то есть запасов, которые полностью разведаны, описаны и исчислены. За последние два десятилетия человечество вычерпало из недр более 60 млрд. тонн нефти, хотя доказанные запасы совсем не сократились на эту величину. Здесь имеет место геологический парадокс, хотя с точки зрения экономики все разумно объясняется. Чем выше спрос на нефть, газ - тем больше средств вливается в их добычу, лучшие умы внедряют новейшие технологии в разведку и разработку новых месторождений. То есть, ресурс фактически исчерпывается, но его доказанные запасы практически не уменьшаются, а порой и увеличиваются. Официально сущность использования нефти, газа, угля на данном этапе развития человеческой цивилизации, объясняется необходимостью использовать исчерпаемые ресурсы до тех пор, пока альтернативные источники энергии не смогут ее полностью заменить. Следует так же рассмотреть ряд вопросов, связанными с использованием традиционных источников энергии(топливо, гидроэнергия рек, атомная энергия):

1. какое влияние на биосферу и отдельные ее элементы оказывают основные виды современной энергетики и как будет изменяться соотношение этих видов в энергетическом балансе в ближайшей и отдаленной перспективе;
2. можно ли уменьшить отрицательное воздействие на среду современных (традиционных) методов получения и использования энергии;
3. каковы возможности производства энергии за счет альтернативных (нетрадиционных) ресурсов, таких как энергия солнца, ветра, термальных вод и других источников, которые относятся к неисчерпаемым и экологически чистым.

     Что касается влияния на окружающую среду, трудно умалить вклад в ее разрушение Теплоэнергетических станций (ТЭС). Они в наибольшей степени способствуют разрушению биосферы и природной среды Земли. ТЭС уже израсходовали десятки тонн органического топлива (угля). Для его добычи в сельском хозяйстве и других сферах экономики изымаются огромные земельные площади. В местах открытой добычи угля образуются "лунные ландшафты", а повышенное содержание золы в топливе является основной причиной выброса в воздух десятков миллионов тонн SO₂. Тепловые энергетические установки во всем мире выбрасывают в атмосферу за год до 250 млн. тонн золы и около 60 млн. тонн сернистого ангидрида. Следует отметить, что при сжигании ископаемых углей и нефти, обладающих сернистостью около 2,5 %, ежегодно образуется до 400 млн. тонн сернистого газа и окислов азота, что составляет 70 кг вредных веществ на каждого жителя Земли в год. Известна озабоченность ученых по поводу "парникового эффекта", возникающего из-за выбросов углекислого газа при сжигании органического топлива, и соответствующего глобального потепления климата на нашей планете. Проблемы загазованности воздушного бассейна, "кислых" дождей, отравления рек приблизились во многих районах к критической черте.

     Гидроэнергетика требует создания крупных водохранилищ, под которые затапливаются большие  площади плодородных земель. Вода в них застаивается и теряет свое качество, что, в свою очередь, обостряет  проблемы водоснабжения, рыбного хозяйства  и индустрии досуга.

     Техническая обеспеченность АЭС, бесспорно, являются крупнейшим достижением научно-технического прогресса (НТП). В случае их безаварийной работы не производится практически  никакого загрязнения окружающей среды, кроме теплового. Правда, в результате работы АЭС (и предприятий атомного топливного цикла) образуются радиоактивные отходы, представляющие потенциальную опасность для всего живого. Обнадеживает тот факт, что объем радиоактивных отходов довольно мал, они весьма компактны, и их можно хранить в таких условиях, которые гарантируют отсутствие утечки. АЭС много экономичнее обычных тепловых электростанций, а, самое главное, при их правильной эксплуатации – это чистые источники энергии. Кроме того, атомная энергетика не создаст особых транспортных проблем, поскольку требует минимальных транспортных расходов, что освобождает общество от бремени постоянных перевозок огромных количеств органического топлива.

     Вместе  с тем, развивая ядерную энергетику в интересах экономики, нельзя забывать и о безопасности и здоровье людей, так как ошибки могут привести к катастрофическим последствиям. Всего  с момента начала эксплуатации атомных  станций в 14 странах мира произошло  более 150 инцидентов и аварий различной  степени сложности. Наиболее характерные  из них: в 1957 г. – в Уиндскейле (Англия), в 1959 г. – в Санта-Сюзанне (США), в 1961 г. – в Айдахо-Фолсе (США), в 1979 г. – на АЭС Три-Майл-Айленд (США), в 1986 г. – на Чернобыльской АЭС (бывший СССР, сейчас Украина).

     Использование энергии атома по сей день вызывает множество противоречий во мнениях  специалистов, ученых и экологов. Сторонники и противники атомной энергетики резко расходятся в оценках ее безопасности, надежности и экономической эффективности. Кроме того, широко pаспpостpанено мнение о возможной утечке ядерного топлива из сферы выработки электpоэнеpгии и его использовании для создания ядерного оружия. 

 

     

2. АЛЬТЕРНАТИВНАЯ  ЭНЕРГИЯ

 

     Под альтернативной энергией на данном этапе  рассматривается использование  энергии возобновляемых источников энергии, которые могут составить реальную конкуренцию традиционным источникам энергии и не наносят существенный вред окружающей среде. На схеме 1, приведены все виды экологических источников энергии доступных не Земле. 

     Схема 1 – Экологические источники энергии  на Земле 

     В настоящий момент, ведутся множество исследований, по расчету эффективности от работы каждого источника и возможности полно перехода на энергию альтернативных источников. Следует подробнее остановиться на каждом из приведенных источников, а так же привести примеры других источников. 

     

     Рис 1 – Источники энергии. Энергетика 

Энергия Солнца

     Ведущим экологически чистым источником энергии  является Солнце. В настоящее время  используется лишь ничтожная часть  гелеоэнергии из-за того, что существующие солнечные батареи имеют сравнительно низкий коэффициент полезного действия и очень дороги в производстве. Однако не следует сразу отказывать от практически неистощимого источника чистой энергии: по утверждениям специалистов, гелиоэнергетика могла бы одна покрыть все мыслимые потребности человечества в энергии на тысячи лет вперед. Возможно, также повысить КПД гелиоустановок в несколько раз, а разместив их на крышах домов и рядом с ними, мы обеспечим обогрев жилья, подогрев воды и работу бытовых электроприборов даже в умеренных широтах, не говоря уже о тропиках. Для нужд промышленности, требующих больших затрат энергии, можно использовать километровые пустыри и пустыни, сплошь уставленные мощными гелиоустановками. Но перед гелиоэнергетикой встает множество трудностей с сооружением, размещением и эксплуатацией гелиоэнергоустановок на тысячах квадратных километров земной поверхности. Поэтому общий удельный вес гелиоэнергетики был и останется довольно скромным, по крайней мере, в обозримом будущем. На протяжении миллиардов лет Солнце ежесекундно излучает огромную энергию. Около трети энергии солнечного излучения, попадающего на Землю, отражается ею и рассеивается в межпланетном пространстве. Много солнечной энергии идёт на нагревание земной атмосферы, океанов и суши. В настоящее время в народном хозяйстве достаточно часто используется солнечная энергия – гелиотехнические установки (различные типы солнечных теплиц, парников, опреснителей, водонагревателей, сушилок). Солнечные лучи, собранные в фокусе вогнутого зеркала, плавят самые тугоплавкие металлы. Ведутся работы по созданию солнечных электростанций, по использованию солнечной энергии для отопления домов и т.д. Практическое применение находят солнечные полупроводниковые батареи, позволяющие непосредственно превращать солнечную энергию в электрическую.

Энергия ветра

     Потенциал энергии ветра подсчитан более  менее точно: по оценке Всемирной  метеорологической организации  ее запасы в мире составляют 170 трлн кВт·ч в год. Ветроэнергоустановки разработаны и опробованы настолько основательно, что вполне прозаической выглядит картина и сегодняшнего небольшого ветряка, снабжающего дом энергией вместе с фермой, и завтрашних тысяч гигантских сотнеметровых башен с десятиметровыми лопастями, выстроенных цепью там, где постоянно дуют сильные ветры, вносящих тоже свой немаловажный "процент" в мировой энергобаланс.

     У энергии ветра есть несколько  существенных недостатков, которые  затрудняют ее использование, но отнюдь не умаляют ее главного преимущества - экологической чистоты. Она сильно рассеяна в пространстве, поэтому  необходимы ветроэнергоустановки, способные постоянно работать с высоким КПД. Ветер очень непредсказуем - часто меняет направление, вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы, что ломает ветряки. Ветроэнергостанции не безвредны: они мешают полетам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями. Но, как мы увидим дальше эти недостатки можно уменьшить, а то и вовсе свести на нет.

     В настоящее время разработаны ветроэнергоустановки, способные эффективно работать при самом слабом ветре. Шаг лопасти винта автоматически регулируется таким образом, чтобы постоянно обеспечивалось максимально возможное использование энергии ветра, а при слишком большой скорости ветра лопасть столь же автоматически переводится во флюгерное положение, так что авария исключается.

     Разработаны и действуют так называемые циклонные  электростанции мощностью до ста  тысяч киловатт, где теплый воздух, поднимаясь в специальной 15-метровой башне и смешиваясь с циркулирующим  воздушным потоком, создает искусственный  "циклон", который вращает турбину. Такие установки намного эффективнее и солнечных батарей и обычных ветряков.

     Чтобы компенсировать изменчивость ветра, сооружают  огромные "ветряные фермы". Ветряки при этом стоят рядами на обширном пространстве, потому что их нельзя ставить слишком тесно - иначе они будут загораживать друг друга. Такие "фермы" есть в США, во Франции, в Англии, но они занимают много места; в Дании "ветряную ферму" разместили на прибрежном мелководье Северного моря, где она никому не мешает, и ветер устойчивее, чем на суше.