Реферати українською » Наука и техника » Нетрадиційні джерела


Реферат Нетрадиційні джерела

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Реферат учениці 10 класу школи при Посольстві РФ у Великій Британії

Баженовой Ксенії

р. Лондон, 2000 р.

Запровадження

Энерговооруженность суспільства – основа його науково-технічного прогресу, база розвитку продуктивних сил. Її відповідність громадським потребам – важливий чинник економічного зростання. Развивающееся світового господарства вимагає постійної нарощування енергоозброєності виробництва. Вона має бути надійна і в розрахунку на віддалену перспективу. Енергетичний криза 1973-1974 рр. в капіталістичних країнах продемонстрував, що цього важко тепер досягти, лише грунтуючись на традиційних джерелах енергії (нафти, вугіллі, газі). Не треба лише змінити структуру їх споживання, а й ширше впроваджувати нетрадиційні, натомість альтернативні джерела енергії. До них відносять сонячну, геотермальную і вітрову енергію, і навіть енергію біомаси, океану та ін. Относят до них зазвичай і атомну енергію. Проте за нинішньому етапі розвитку атомному енергетики це умовним.

На відміну від викопних палив нетрадиційні форми енергії необмежені геологічно нагромадженими запасами. Це означає, що використання і споживання не веде до неминучого вичерпаності запасів.

Основний чинник в оцінці доцільності використання нетрадиційних відновлювальних джерел енергії – вартість виробленої енергії порівняно зі енергією, одержуваної під час використання традиційних джерел. Особливого значення набувають нетрадиційні джерела задоволення локальних споживачів енергії.

Розглянуті у роботі нові схеми перетворення можна поєднати єдиним термінів «экоэнергетика», під яким маються на увазі будь-які методи отримання чистої енергії, які викликають забруднення довкілля.

Сонячна енергія

Усього три дні Сонце посилає на Землю стільки енергії, скільки її міститься переважають у всіх розвіданих запасах викопних палив, а й за 1 сек. – 170 млрд. Дж. Більша частина цієї енергії розсіює чи поглинає атмосфера, особливо хмари, і лише третина її сягає земної поверхні. Усю енергію, испускаемая Сонцем, більша за ту її частини, яку Земля, в розмірі 5 млрд. раз. Але така «незначна» величина в 1600 разів більше енергії, яку дають всі інші джерела, разом узяті. Сонячна енергія, падаюча на поверхню одного озера, еквівалентна потужності великої електростанції.

Сонячна енергія - найбільш грандіозний, дешевий, а й, мабуть, найменш використовуваний людиною генератор.

Останнім часом інтерес до проблеми використання сонячної енергії різко зріс. Потенційні можливості енергетики, засновані на використанні безпосереднього сонячного випромінювання, надзвичайно великі.

Використання лише 0,0125% енергії Сонця міг би забезпечити все сьогоднішніх потреб світової енергетики, а використання 0,5% повністю покрити потреби з перспективи. На жаль, навряд чи коли ці велетенські потенційні ресурси вдасться реалізовувати великих масштабах. Тільки дуже невелика частину цієї енергії то, можливо практично використана. Майже таки головною причиною цій ситуації – слабка щільність сонячної енергії. Простий розрахунок показує, що й снимаемая із першого м 2 освітленої сонцем поверхні потужність становить 160 Вт, то тут для генерування 100 тис. кВт потрібно знімати енергію з 1,6 км 2. Жоден з відомих у час способів перетворення може забезпечити економічну ефективність такий трансформації.

Ми вже наголошували про середніх величинах. Доведено, що у високих широтах щільність сонячної енергії становить 80 – 130 Вт/м2, в помірному поясі – 130 – 210, а пустелях тропічного пояса 210 – 250 Вт /м 2. Це означає, що сприятливі умови від використання сонячної енергії перебувають у країнах Африки, Південної Америки, у Японії, Ізраїлі, Австралії, окремими районах США (Флорида, Каліфорнія). У СНД на районах, сприятливих при цьому, живе приблизно 130 млн. людина, зокрема 60 млн. у сільській місцевості.

Однак навіть за найкращих атмосферних умовах (південні широти, чисте небо) щільність потоку сонячного випромінювання не перевищує 250 Вт /м 2. Тому, щоб колектори сонячного випромінювання «збирали» протягом року енергію, необхідну задоволення всіх потреб людства, треба розміщувати їх у території 130 000 км 2. Необхідність використовувати колектори розмірів, ще, тягне у себе значні матеріальні витрати, Найпростіший колектор сонячного випромінювання є зачернений металевий (зазвичай, алюмінієвий) лист, у якому розташовуються труби з що циркулювала у ній рідиною. Нагретая з допомогою сонячної енергії, поглинутою колектором, рідина надходить для прямого використання. За розрахунками виготовлення колекторів сонячного випромінювання площею 1 км 2, вимагає приблизно 10000 тонн алюмінію. Доведені на сьогодні світові запаси цього металу оцінюються 1170000 000 тонн.

З вищевикладеного ясно, існують різні чинники, обмежують потужність сонячної енергетики.

Сонячна енергетика належить до найбільш материалоёмким видам виробництва енергії. Великомасштабне використання сонячної енергії тягне у себе гігантське збільшення потреби у матеріалах, отже, й у трудових ресурсах у видобуток сировини, його збагачення, отримання матеріалів, виготовлення гелиостатов, колекторів, інший апаратури, їх перевезення. Занадто електрична енергія, породжена сонячним промінням, набагато дорожче, ніж отримувана традиційними способами. Вчені сподіваються, що експерименти, які проводять на досвідчених установках і станціях, допоможуть вирішити як технічні, а й економічні проблеми.

Але, тим щонайменше, станции-преобразователи сонячної енергії будують, і вони працюють.

Сонячну радіацію з допомогою гелиоустановок перетворять в теплову чи електричну енергію, зручну для практичного застосування. У південних районах нашої країни створено десятки сонячних установок і систем. Вони здійснюють гаряче водопостачання, опалення та кондиціювання повітря житлових і громадських споруд, тваринницьких ферм і теплиць, сушіння сільськогосподарської продукції, термообробку будівельних конструкцій, підвищення і опріснення минерализованной води та ін.

З 1988 року в Керченській півострові працює Кримська сонячна електростанція. Вона невелика – потужність лише п'ять МВт. Вона без будь-яких викидів в довкілля, що особливо важливо у курортній зоні, і використання органічного палива. Працюючи 2000 годин на рік, станція виробляє 6 млн. кВт електроенергії.

З початку 50-х все років у нашій країні космічні літальні апарати використовують як основне джерело енергоживлення сонячні батареї, які безпосередньо перетворять енергію сонячної радіації у електричну. Вони є практично незамінним джерелом електричного струму в ракети, супутниках і автоматичних міжпланетних станціях.

Освоєння космічного простору дозволяє розробляти проекти солнечно-космических електростанцій для енергопостачання Землі. Ці станції, на відміну земних, як зможуть отримувати більш щільний потік теплового сонячного випромінювання, але й залежить від погодних умов і зміни дні й ночі. Адже космосі Сонце сяє з незмінною інтенсивністю.

Триває вивчення можливостей ширшого використання гелиоустановок: «сонячні» даху на будинків енерго- і теплопостачання, «сонячні» даху автомобілями для підзарядки акумуляторів, «сонячні» ферми у районах тощо.

Учені й енергетики продовжують вести роботу з пошуку нових дешевших можливостей використання сонячної енергії. Виникають нові театральні ідеї, нових проектів.

Енергія вітру

Людина використовує енергію вітру невідь-скільки років. Але його вітрильники, тисячоліттями бороздившие простори океанів, і вітряки використовували лише незначну частку з тих 2,7 трлн. кВт енергії, які мають вітри, дующие Землі. Вважають, що технічно можливо освоєння 40 млрд. кВт, але це більш ніж 10 разів перевищує гідроенергетичний потенціал планети.

Чому ж така багатий доступний і екологічно чисте джерело енергії так слабко використовується? Нині двигуни, використовують вітер, покривають всього одну тисячну світових потреб у енергії.

Ветровой енергетичний потенціал Землі 1989 року оцінено в 300 млрд. кВт * год на рік. Для технічного освоєння із цієї кількості придатне лише 1,5%. Головне перешкода йому – неуважність і мінливість вітрової енергії. Непостійність вітру вимагає споруди акумуляторів енергії, значно робить дорожчою собівартість електроенергії. Через неуважності під час спорудження рівних потужності сонячних і вітрових електростанцій для останніх потрібно на вп'ятеро площі (втім, землі можна одночасно використовувати й для сільськогосподарських потреб). На Землі і такі райони, де вітри дмухають із достатньою сталістю і силою. (Вітер, що дме зі швидкістю 5-8 м/сек., називається помірним, 14-20 м/сек. – сильний, 20-25 м/сек. – штормовим, а понад 30 м/сек. – ураганним). Прикладами подібних районів можуть бути узбережжя Північного, Балтійського, арктичних морів.

Новітні дослідження переважно отримання електричної енергії з енергії вітру. Прагнення освоїти виробництво вітроенергетичних машин призвело до появи світ безлічі таких агрегатів. Деякі їх досягають десятків метрів заввишки, і, вважають, згодом міг би утворити справжню електричну мережу. Малі ветроэлектрические агрегати призначені для постачання електроенергією окремих будинків.

Сооружаются ветроэлектрические станції переважно постійного струму. Ветряное колесо спричиняє рух динамо-машину – генератор електричного струму, який одночасно заряджає паралельно з'єднані акумулятори.

Сьогодні ветроэлектрические агрегати надійно постачають струмом нафтовиків; вони успішно працюють у важкодоступних районах, на далеких островах, в Арктиці, на тисячах сільськогосподарських ферм, де немає поблизу великих населених пунктів і електростанцій загального користування.

Основне напрям використання вітру – отримання електроенергії для автономних споживачів, і навіть механічної енергії на підйом води в посушливих районах, на пасовищах, осушення боліт та інших. У місцевостях, мають підходящі вітрові режими, вітроустановки в поєднанні з акумуляторами можна застосовувати щодо харчування автоматичних метеостанцій, сигнальних пристроїв, апаратури радіозв'язку, катодного захисту від корозії магістральних трубопроводів та інших.

За оцінками спеціалістів, енергію вітру можна змогли ефективно використати там, де без істотного господарського шкоди припустимі короткочасні перерви з подачі енергії. А використання вітроустановок з акумулюванням енергії дозволяє застосовувати їх задля постачання енергії практично будь-яких споживачів.

Потужні вітрові установки стоять зазвичай, у районах з постійно дующими вітрами (на морських узбережжях, в мілководних прибережних зони і т.д.) Такі установки вже у Росії, США, Канаді, Німеччині й інших країнах.

Широкому застосуванню ветроэлектрических агрегатів у звичайних обставинах поки перешкоджає їх висока собівартість. Навряд потрібно говорити, що з вітер не потрібно, проте машини, потрібні здобуття права запрягти їх у роботу, коштують надто дорого.

З використанням вітру виникає серйозні проблеми: надлишок енергії в вітряну погоду і брак їх у періоди затишності. Які ж нагромаджувати й зберегти про запас енергію вітру? Найпростіший спосіб у тому, що ветряное колесо рухає насос, який накопичує води розташований вище резервуар, і потім вода, стекая потім із нього, спричиняє дію водяну турбіну і генератор постійного чи змінного струму. Є й інші кошти та проекти: від, хоч і малопотужних акумуляторних батарей до розкручування гігантських маховиків чи нагнітання стиснутого повітря на підземні печери і до виробництва водню як паливо. Особливо перспективною представляється останній засіб. Електричний струм від ветроагрегата розкладає воду на кисень і водень, Водень можна зберігати в скрапленому вигляді й спалювати в топках теплових електростанцій за потребою.

Геотермальна енергія

Здавна люди знають стихійних проявах гігантської енергії, яка зачаїлася у надрах земної кулі. Пам'ять людства зберігає перекази про катастрофічних виверженнях вулканів, що забрали мільйони людей, невпізнанно змінили образ багатьох місць Землі. Потужність виверження навіть порівняно невеликого вулкана колосальна, вона набагато перевищує потужність найбільших енергетичних установок, створених руками людини. Щоправда, про безпосередньому використанні енергії вулканічних вивержень годі й казати – ще немає люди можливостей приборкати цю непокірливу стихію, та й, на щастя, виверження ці досить рідкісні події. Але це - прояви енергії, яка зачаїлася у земних надрах, коли лише крихітна частка цієї невичерпною енергії знаходить вихід через вогнедишні жерла вулканів.

Енергетика землі (геотермальная енергетика) виходить з використанні природної теплоти Землі. Надра Землі таять у собі колосальний, практично невичерпний генератор. Щорічне випромінювання внутрішнього тепла на планеті становить 2,8 * 1014 млрд. кВт * годину. Воно постійно компенсується радіоактивним розпадом деяких ізотопів в земної корі.

Джерела геотермальної енергії може бути двох типів. Перший тип – це підземні басейни природних теплоносіїв – гарячої (гидротермальные джерела), чи пара (паротермальные джерела), чи пароводяної суміші. Фактично, це безпосередньо готові для використання «підземні казани», звідки воду чи пар можна добути з допомогою звичайних свердловин. Другий тип – це тепло гарячих гірських порід. Закачивая на такі горизонти воду, можна також ознайомитися отримати пар чи перегретую воду задля її подальшого використання їх у енергетичних цілях.

Однак у обох варіантах використання недолік полягає, мабуть, на вельми слабкої концентрації геотермальної енергії. Втім, у місцях утворення своєрідних геотермических аномалій, де гарячі джерела чи породи підходять порівняно близько до і після занурення всередину на кожні 100 м температура підвищується на 30-40°С, концентрації геотермальної енергії можуть створити умови й у господарського її використання. Залежно від температури води, пара чи пароводяної суміші геотермальні джерела поділяються на низько- і среднетемпературные (з температурою до 130 – 150° З) і високотемпературні (понад 150°). Від температури великою мірою залежить характер їх використання.

Можна стверджувати, що геотермальная енергія має чотири вигідних відмітних риси.

По-перше, її запаси практично невичерпні. За оцінками кінця 1970-х років до глибини 10 км вони є таку величину, що у 3,5 тисячі разів перевищує запаси традиційних видів мінерального палива.

По-друге, геотермальная енергія доволі поширена. Концентрація її пов'язана переважно з поясами активної сейсмічної і вулканічної діяльності, на які припадає 1/10 площі Землі. У межах тих поясів можна назвати окремі найперспективніші «геотермальні райони», прикладами яких можуть бути Каліфорнія США, Новій Зеландії, Японія, Ісландія, Камчатка, Північний Кавказ у Росії. Тільки СРСР до початку 90-х було відкрито близько 50 підземних басейнів гарячої води і пара.

По-третє, використання геотермальної енергії не потребує великих витрат, т.к. у разі йдеться про вже «готові до вживання», створених самим природою джерелах енергії.

Нарешті, по-четверте, геотермальная енергія в плані цілком

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація