Альтернативные источники энергии

Содержание

Введение                                                                                                         3

1. Солнечная энергия.                  5

2. Ветровая энергия.                  6

3. Энергия рек.                        7

4. Энергия земли.                   8

5. Атомная Энергия.                  9

Заключение                                                                                                    11

Список литературы                                                                                       13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Почему же именно сейчас, как никогда остро, встал вопрос: что  ждет человечество - энергетический голод или энергетическое изобилие?  Не сходят со страниц газет и журналов статьи об энергетическом кризисе. Из-за нефти возникают войны, расцветают и беднеют государства,  сменяются правительства.  К разряду газетных сенсаций стали относить сообщения о запуске новых установок или о новых изобретениях в области энергетики.  Разрабатываются гигантские энергетические программы,  осуществление которых потребует громадных  усилий  и  огромных  материальных затрат.

Если в конце прошлого века самая распространенная сейчас энергия энергетическая - играла,  в общем, вспомогательную и незначительную в мировом балансе роль,  то уже в 1930  году  в мире  было  произведено  около  300  миллиардов киловатт-часов электроэнергии. Гигантские цифры,  небывалые темпы роста!  И все равно энергии будет мало потребности в ней растут еще быстрее.

Уровень материальной, а  в конечном счете и духовной культуры  людей находится в прямой зависимости от количества энергии, имеющейся в их распоряжении. Чтобы добыть руду, выплавить из нее металл, построить дом, сделать любую вещь, нужно израсходовать энергию.  А потребности человека все время растут, да и людей становится все больше.

Так за чем же остановка?  Ученые и изобретатели уже давно разработали  многочисленные  способы  производства энергии,  в первую очередь электрической. Давайте тогда строить все больше и больше электростанций,  и энергии будет столько, сколько по надобится! Такое, казалось бы, очевидное решение сложной задачи, оказывается, таит в себе немало подводных камней Неумолимые законы природы утверждают,  что получить энергию, пригодную для использования, можно только за счет ее преобразований из других форм. Вечные двигатели, якобы производящие энергию и ниоткуда ее не берущие, к сожалению, невозможны. А структура мирового энергохозяйства к сегодняшнему дню сложилась  таким  образом,  что четыре из каждых пяти произведенных

киловатт получаются в  принципе тем же способом,  которым пользовался  первобытный человек для согревания, то есть при сжигании топлива, или при использовании запасенной в нем химической энергии,  преобразовании ее в электрическую на тепловых электростанциях.

Конечно, способы сжигания топлива стали намного сложнее  и совершеннее.

Новые факторы - возросшие  цены на нефть, быстрое развитие атомной энергетики, возрастание требований к защите окружающей среды- потребовали нового подхода к энергетике. В разработке  Энергетической  программы  приняли  участие виднейшие  ученые  нашей страны,  специалисты различных министерств и ведомств.  С помощью новейших математических  моделей электронно-вычислительные  машины  рассчитали  несколько сотен вариантов структуры будущего энергетического  баланса  страны. Были  найдены  принципиальные решения,  определившие стратегию

развития энергетики страны на грядущие десятилетия.

Хотя в  основе энергетики ближайшего будущего по-прежнему останется теплоэнергетика на невозобновляемых ресурсах, структура ее изменится. Должно сократиться использование нефти. Существенно возрастет  производство  электроэнергии  на  атомных электростанциях.  Начнется  использование пока еще не тронутых гигантских запасов дешевых углей, например, в Кузнецком, Канско-Ачинском, Экибаcтузском бассейнах. Широко будет применяться природный газ, запасы которого в стране  намного  превосходят запасы в других странах.

Энергетическая программа  страны – основа  нашей  техники  и экономики в канун 21 века. Но ученые заглядывают и вперед,  за пределы сроков, установленных Энергетической программой. На пороге 21 века, и они трезво отдают себе отсчет в реальностях третьего  тысячелетия. К сожалению,  запасы нефти,  газа,  угля отнюдь не бесконечны. Природе, чтобы  создать  эти  запасы,  потребовались   миллионы лет, израсходованы они будут за сотни лет. Сегодня в мире стали всерьез задумываться над тем,  как не  допустить  хищнического разграбления земных богатств. Ведь лишь при этом условии запасов топлива может хватить на века.  К сожалению, многие нефтедобывающие страны живут сегодняшним днем. Они нещадно расходуют подаренные им природой нефтяные запасы.  Сейчас  многие  из этих  стран,  особенно в районе Персидского залива,  буквально купаются в золоте, не задумываясь, что через несколько десятков

лет  эти запасы иссякнут.  Что же произойдет тогда- а это  рано или поздно случится, когда месторождения нефти  и  газа  будут исчерпаны?  Происшедшее повышение цен на нефть, необходимую не только энергетике,  но и транспорту,  и химии, заставило задуматься  о  других видах топлива,  пригодных для замены нефти и газа.  Особенно призадумались тогда те страны,  где нет  собственных запасов нефти и газа и которым приходится их покупать.

А пока в мире все больше ученых инженеров занимаются  поисками  новых,  нетрадиционных  источников,  которые  могли бы взять на себя хотя бы часть забот  по  снабжению  человечества энергией. Решение этой задачи исследователи ищут на разных путях. Самым заманчивым, конечно, является использование вечных, возобновляемых  источников энергии-энергии текущей воды и ветра, океанских приливов и отливов,  тепла земных недр, солнца. Много  внимания уделяется развитию атомной энергетики,  ученые ищут способы воспроизведения на Земле процессов, протекающих в звездах и снабжающих их колоссальными запасами энергии.

Солнечная энергия.

Солнечная энергия – это  кинетическая энергия излучения (в  основном света), образующаяся в результате реакций в недрах Солнца. Поскольку её запасы

практически неистощимы (астрономы  подсчитали, что Солнце будет «гореть» еще несколько миллионов лет), ее относят к возобновляемым энергоресурсам. В

естественных экосистемах  лишь небольшая часть солнечной  энергии поглощается

хлорофиллом, содержащимся в листьях растений, и используется для фотосинтеза, т. е. образования органического вещества из углекислого газа и воды. Таким  образом, она улавливается и запасается в виде потенциальной энергии органических веществ. За счет их разложения удовлетворяются энергетические потребности всех остальных компонентов экосистем. 

Посчитано, что примерно такого же процента солнечной энергии  вполне достаточно для обеспечения нужд транспорта, промышленности и нашего быта не только сейчас, но и в обозримом будущем. Более того, вне зависимости от того, будем мы ее использовать или нет, на энергетическом балансе Земли и состоянии биосферы это никак не отразится. Однако солнечная энергия падает на всю поверхность Земли, нигде не достигая особой интенсивности. Потому ее нужно уловить на сравнительно большой площади, сконцентрировать и превратить в такую форму, которую можно использовать для промышленных, бытовых и транспортных нужд. Кроме того надо уметь запасать солнечную энергию, чтобы поддерживать энергоснабжение и ночью, и пасмурные дни. Перечисленные трудности и затраты, необходимые для преодоления, привели к мнению о непрактичности этого энергоресурса по крайней мере сегодня. Однако во многих случаях проблема преувеличивается.

 Главное – использовать солнечную энергию так, чтобы ее стоимость была минимальна или вообще равнялась нулю. По мере совершенствования технологий и дорожания традиционных энергоресурсов эта энергия будет находить все новые области применения. Световое излучение можно улавливать непосредственно, когда оно достигает Земли. Это называется прямым использованием солнечной энергии. Кроме того, она обеспечивает круговорот воды, циркуляцию воздуха и накопление органического вещества в биосфере. Значит, обращаясь к этим энергоресурсам, мы по сути дела занимаемся непрямым использованием солнечной энергии.

 

Перспективы солнечной энергетики.

Использование солнечной  энергии может быть полезно в  нескольких отношениях. Во-первых, при замене ею ископаемого топлива уменьшается загрязнение воздуха и воды. Во-вторых, замена ископаемого топлива означает сокращение импорта топлива, особенно нефти. В-третьих, заменяя атомное топливо, мы снижаем угрозу распространения атомного оружия. Наконец, солнечные источники могут обеспечить нам некоторую защиту, уменьшая нашу зависимость от бесперебойного снабжения топливом.

 

Ветровая энергия.

Огромна энергия  движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы  гидроэнергии  всех рек планеты. Постоянно и повсюду на земле дуют ветры от легкого ветерка, несущего желанную прохладу в летний зной, до могучих ураганов, приносящих неисчислимый урон и разрушения. Всегда неспокоен воздушный океан, на дне которого мы живем. Ветры, дующие на просторах нашей страны, могли бы легко удовлетворить все ее потребности  в  электроэнергии! Климатические  условия позволяют  развивать ветроэнергетику на огромной территории от наших западных границ до берегов Енисея. Богаты энергией ветра северные  районы  страны  вдоль побережья Северного Ледовитого океана,  где она особенно необходима мужественным людям, обживающим эти богатейшие края.

Почему же столь обильный, доступный да и экологически чистый источник энергии  так  слабо  используется? В наши дни двигатели, использующие ветер, покрывают всего одну тысячную мировых потребностей в энергии. Техника 20  века открыла совершенно новые возможности для ветроэнергетики,  задача которой стала другой получение электроэнергии.  В начале века Н.Е.Жуковский разработал теорию ветродвигателя, на основе которой могли быть созданы высокопроизводительные  установки,  способные  получать энергию от самого слабого ветерка. 

Появилось множество проектов ветроагрегатов, несравненно более совершенных, чем старые ветряные мельницы. В новых проектах используются достижения многих отраслей знания. В наши  дни к созданию конструкций ветроколеса-сердца любой ветроэнергетической установки привлекаются специалисты самолетостроители,  умеющие выбрать наиболее целесообразный профиль лопасти, исследовать его в аэродинамической трубе. Усилиями ученых и инженеров созданы самые разнообразные конструкции

современных ветровых установок.

 

Конструкция ветродвигателей.

Ветродвигатель вырабатывает энергию, когда ветер давит на его лопасти. Чем длиннее лопасть, тем больше ветровой энергии она может перехватить. Точно также, чем больше скорость ветра, тем больше его давление на лопасти и тем больше количество перехватываемой энергии. Выход энергии не находится в линейной зависимости от длины лопасти и от скорости ветра: он растет пропорционально квадрату длины лопасти и кубу скорости ветра. Обратим внимание на то, что при скорости ветра 33 километра в час удлинение лопасти в 4 раза (с15 до 60 м) увеличивает выработку энергии в 16 раз.

Заметим также, что при  длине лопасти 30 м ветер со скоростью 50 километров в час обеспечивает выработку электроэнергии, в 26 раз большую, чем ветер со скоростью 17 километров в час. Именно поэтому инженеры склоняются в пользу крупных ветродвигателей и стремятся перехватить ветер на большой высоте. Большинство крупных ветродвигателей, сооружаемых сейчас или уже действующих, рассчитано на работу при скоростях ветра 17 – 58 километров в час.

  Ветер со скоростью меньше 17 километров в час дает мало полезной энергии, а при скоростях более 58 километров в час возможно повреждение двигателя.

 

Энергия рек.

Многие тысячелетия верно  служит  человеку  энергия, заключенная в текущей воде. Запасы ее на Земле колоссальны. Недаром некоторые ученые считают,  что нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а Вода ведь около трех четвертей поверхности планеты покрыты водой.  Огромным аккумулятором энергии служит Мировой океан,  поглощающий большую ее часть,  поступающую от Солнца.  Здесь плещут волны,  происходят  приливы и отливы, возникают могучие океанские течения.  Рождаются могучие реки,  несущие огромные массы воды в моря и океаны. Понятно, что человечество  в поисках энергии не могло пройти мимо столь гигантских ее запасов.  Раньше всего люди научились использовать энергию рек. Но когда наступил золотой  век  электричества,  произошло возрождение  водяного колеса,  правда,  уже в другом обличье в виде водяной турбины.  Электрические генераторы,  производящие

энергию,  необходимо было вращать,  а это вполне успешно  могла делать вода, тем более что многовековой опыт у нее уже имелся.

Можно считать, что современная  гидроэнергетика родилась в 1891 году. Преимущества гидроэлектростанций  очевидны постоянно  возобновляемый самой природой запас энергии, простота эксплуатации,  отсутствие загрязнения окружающей среды. Да и опыт постройки и эксплуатации водяных колес мог бы оказать немалую  помощь гидроэнергетикам. Однако постройка плотины крупной гидроэлектростанции оказалась задачей куда более сложной, чем постройка небольшой запруды для вращения мельничного колеса. Чтобы привести во вращение мощные гидротурбины,  нужно  накопить  за плотиной огромный запас воды.  Для постройки плотины требуется уложить такое кол-во материалов, что объем гигантских египетских пирамид по сравнению с ним покажется ничтожным.  Поэтому в начале 20 века было построено всего  несколько  гидроэлектростанций.  Вблизи Пятигорска, на Северном Кавказе на горной реке

Подкумок успешно действовала  довольно крупная электростанция с

многозначительным названием "Белый уголь". Это было лишь началом.

Уже в  историческом плане ГОЭЛРО предусматривалось строительство крупных гидроэлектростанций. В 1926 году в строй вошла Волховская ГЭС, в следующем началось строительство знаменитой Днепровской. Дальновидная энергетическая политика, проводящаяся в нашей стране,  привела к тому, что у нас, как ни в одной стране мира,  развита  система  мощных  гидроэлектрических