Ветроэнергетическая установка (ВЭУ)

ВВЕДЕНИЕ

   Производство энергии,  являющееся необходимым средством  для существования и развития  человечества, оказывает воздействие  на природу и окружающую человека  среду. С одной стороны в  быт и производственную деятельность  человека настолько твердо вошла  тепло- и электроэнергия, что человек  даже и не мыслит своего  существования без нее и потребляет  само собой разумеющиеся неисчерпаемые  ресурсы. С другой стороны,  человек все больше и больше заостряет свое внимание на экономическом аспекте энергетики и требует экологически чистых энергетических производств. Это говорит о необходимости решения комплекса вопросов, среди которых перераспределение средств на покрытие нужд человечества, практическое использование в народном хозяйстве достижений, поиск и разработка новых альтернативных технологий для выработки тепла и электроэнергии и т.д.

   Во второй половине  ХХ столетия перед человечеством встала глобальная проблема - это загрязнение окружающей среды продуктами сгорания органического топлива. Даже если рассматривать отдельно каждую отрасль этой проблемы, то картина будет складываться ужасная. К примеру, приведем данные статистики по выбросам в окружающую среду вредных веществ автомобилями: с выхлопными газами автомобилей в атмосферу попало 14,7 миллиона тонн оксида углерода, 3,4 миллиона тонн углеводородов, около одного миллиона тонн оксидов азота, более 5,5 тысячи тонн высокотоксичных соединений свинца. И это данные на далекий 1993 год. Если учесть, что каждый год с конвейеров автомобильных заводов сходит свыше 40 миллионов машин, и темпы производства растут, то можно сказать, что уже через десять лет все крупные города мира увязнут в смоге. К этому еще необходимо добавить продукты сгорания топлива на тепловых электростанциях, затопление огромных территорий гидроэлектростанциями и постоянная опасность в районах АЭС. Но у этой проблемы есть и вторая сторона медали: все ныне используемые источники энергии являются исчерпаемыми ресурсами. То есть через столетие при таких темпах потребления угля, нефти и газа население Земли увязнет в энергетическом кризисе.

   Таким образом, на сегодняшний день перед всеми учеными мира стоит проблема нахождения и разработки новых альтернативных источников энергии. В данной работе будут рассмотрены проблемы обнаружения новых видов топлива, которые можно было бы назвать безотходными и неисчерпаемыми.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ

 

   Современный период  развития человечества иногда характеризуют через энергетику, экономику, экологию. Энергетика в этом ряду занимает особое место. Она является определяющей и для экономики, и для экологии. От нее в решающей мере зависит экономический потенциал государств и благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом. Самые острые экологические проблемы (изменение климата, кислотные осадки, всеобщее загрязнение среды и другие) прямо или косвенно связаны с производством, либо с использованием энергии. Энергетике принадлежит первенство не только в химическом, но и в других видах загрязнения: тепловом, аэрозольном, электромагнитном, радиоактивном. Поэтому не будет преувеличением сказать, что от решения энергетических проблем зависит возможность решения основных экологических проблем.

  Энергетика - это та отрасль производства, которая развивается невиданно быстрыми темпами. Если численность населения в условиях современного демографического взрыва удваивается за 40-50 лет, то в производстве и потреблении энергии это происходит через каждые 12-15 лет. При таком соотношении темпов роста населения и энергетики, энерговооруженность лавинообразно увеличивается не только в суммарном выражении, но и в расчете на душу населения.

     Нет основания ожидать, что темпы производства и потребления энергии в ближайшей перспективе существенно изменятся (некоторое замедление их в промышленно развитых странах компенсируется ростом энерговооруженности стран третьего мира), поэтому важно получить ответы на следующие вопросы:

- какое влияние на биосферу  и отдельные ее элементы оказывают  основные виды современной (тепловой, водной, атомной) энергетики и  как будет изменяться соотношение этих видов в энергетическом балансе в ближайшей и отдаленной перспективе;

- можно ли уменьшить  отрицательное воздействие на  среду современных (традиционных) методов получения и использования энергии;

- 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.

   В настоящее время  энергетические потребности обеспечиваются  в основном за счет трех  видов энергоресурсов: органического  топлива, воды и атомного ядра. Энергия воды и атомная энергия  используются человеком после  превращения ее в электрическую  энергию. В то же время значительное  количество энергии, заключенной  в органическом топливе, используется  в виде тепловой, и только часть  ее превращается в электрическую.  Однако и в том и в другом  случае высвобождение энергии  из органического топлива связано  с его сжиганием, а, следовательно,  и с поступлением продуктов  горения в окружающую среду.  Познакомимся с основными экологическими  последствиями современных способов  получения и использования энергии.

 

1. Атомная энергетика

 

   На сегодняшний день энергия атома широко используется во многих отраслях экономики. Строятся мощные подводные лодки и надводные корабли с ядерными энергетическими установками. С помощью мирного атома осуществляется поиск полезных ископаемых. Массовое применение в биологии, сельском хозяйстве, медицине, в освоении космоса нашли радиоактивные изотопы.

   Значение атомных  электростанций в энергобалансе  любой страны трудно переоценить.  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.

   Теплоэнергетические  станции в наибольшей степени  способствуют разрушению биосферы  и природной среды Земли. Тепловые  энергетические установки во  всем мире выбрасывают в атмосферу  за год до 250 млн. тонн золы  и около 60 млн. тонн сернистого  ангидрида.

   Атомные электростанции (АЭС) - это третий «кит» в системе  современной мировой энергетики. 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.

   В 1990 году атомными  электростанциями мира производилось  16% всей электроэнергии. Такие электростанции  работали в 31 стране и строились  еще в 6 странах. Ядерный сектор  энергетики наиболее значителен  во Франции, Бельгии, Финляндии,  Швеции, Болгарии и Швейцарии, Японии т.е. в тех промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов. Эти страны производят от четверти до половины своей электроэнергии на АЭС. США производят на АЭС только восьмую часть своей электpоэнеpгии, но это составляет около одной пятой ее мирового производства.

   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) [5; стр. 15].

   Атомная энергетика  по-прежнему остается предметом  острых дебатов. 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. Нефть

 

   Доказанные запасы  нефти в мире оцениваются в  140 млрд. тонн, а ежегодная добыча  составляет около 3,5 млрд. тонн. Однако  вряд ли стоит предрекать наступление  через 40 лет глобального кризиса  в связи с исчерпанием нефти  в недрах Земли, ведь экономическая  статистика оперирует цифрами  доказанных запасов, то есть  запасов, которые полностью разведаны,  описаны и исчислены. А это  далеко не все запасы планеты.  Даже в пределах многих разведанных  месторождений сохраняются неучтённые  или не вполне учтённые нефтеносные секторы. 

   Наиболее яркой  особенностью размещения запасов  нефти является и сверхконцентрация  в одном сравнительно небольшом  регионе - бассейне Персидского залива. Здесь, в Иране и Ираке, сосредоточено 2/3 доказанных запасов, причём большая их часть (более 2/5 мировых запасов) приходится на три аравийские страны с немногочисленным коренным населением - Саудовскую Аравию, Кувейт и Объединённые Арабские Эмираты. Даже с учётом огромного количества иностранных рабочих, наводнивших эти страны во второй половине 20 века, здесь насчитывается немногим больше 20 млн. человек - около 0,3% мирового населения.

   В Европе исчерпание  запасов связано со сравнительно  небольшой природной нефтеносностью  региона и очень интенсивной  добычей в последние десятилетия:  форсируя добычу, страны Западной  Европы стремятся разрушить монополию  ближневосточных экспортёров. Однако  шельф Северного моря - главная  нефтяная бочка Европы - не бесконечно  нефтеносен.

   Что же касается  заметного уменьшения доказанных  запасов на территории Российской  Федерации, то это связано не  только с физическим исчерпанием  недр, как в Западной Европе, и  несколько с желанием попридержать  свою нефть, как в США, сколько  с кризисом отечественной геологоразведочной  отрасли. Темпы разведки новых  запасов отстают от темпа других  стран.

 

1.3 Уголь

 

   Единой системы  учёта запасов угля и его  классификации не существует. Оценки  запасов пересматриваются как  отдельными специалистами, так  и специализированными организациями.  На 10 сессии Мировой энергетической  конференции (МИРЭК) в 1983г. достоверные  запасы углей всех видов были  определены в 1520 млрд. тонн. Извлекаемыми  с технико-экономической точки  зрения признаются лишь 2/3 достоверных запасов. На начало 90-х годов, по оценке МИРЭК, около 1040 млрд. тонн.

   Наибольшими за пределами территории Российской Федерации достоверными запасами располагают США (1/4 мировых запасов), КНР (1/6), Польша, ЮАР и Австралия (по 5-9% мировых запасов), более 9/10 достоверных запасов каменного угля, извлекаемых с использованием существующих в настоящее время технологий (оцениваемых в целом по миру примерно 515 млрд. тонн) сосредоточено, по оценке МИРЕК 1983г., в США (1/4), на территории Российской Федерации (более 1/5), КНР (около 1/5), ЮАР (более 1/10), ФРГ, Великобритании, Австралии и Польши. Из других промышленно развитых стран значительными запасами каменного угля располагают Канада и Япония, из развивающихся - в Азии - Индия и Индонезия, в Африке - Ботсвана, Свазиленд, Зимбабве и Мозамбик, в Латинской Америке - Колумбия и Венесуэла.

   Наиболее экономична  разработка месторождений каменного  угля открытым способом - карьерами.  В Канаде, Мозамбике и Венесуэле  этим способом могут разрабатываться  до 4/5 всех запасов, в Индии  - 2/3, в Австралии - около 1/3, в  США - более 1/5, в Китае - 1/10. Эти  запасы используются более интенсивно, и доля угля, разрабатываемого  открытым способом, составляет, например, в Австралии более 1/2, в США  более 3/5.

   Подавляющая часть  разведанных запасов бурого угля  и его добычи сосредоточена  в промышленно развитых странах.  Размерами запасов выделяются  США, Германия и Австралия,  а наибольшее значение добычи  и использование бурого угля  имеют в энергетике Германии  и Греции. Большая часть бурого  угля (более 4/5) потребляется на  ТЭС, расположенных вблизи разработок. Дешевизна этого угля, добываемого  почти исключительно открытым  способом, обеспечивает, несмотря на  его низкую теплотворную способность,  производство дешёвой электроэнергии, что привлекает к районам крупных  буроугольных разработок электроёмкие  производства. В капитале, инвестируемом  в буроугольную отрасль, велика доля средств электроэнергетических компаний.