Класифікація основних напрямків екологічних досліджень

Житомирський державний університет імені Івана Франко

Кафедра фізичного виховання

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

з екології

На тему: «Класифікація основних напрямків екологічних досліджень»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Житомир 2014

Зміст

 

Вступ

1. Енергетична проблема в Україні

2. Альтернативні джерела енергії

2.1 Енергія води

2.2 Енергія вітру

2.3 Сонячна енергія

2.4 Біопаливо

3. Інноваційний розвиток АДЕ в Україні

Висновки та рекомендації

Перелік літературних посилань

 

Вступ

 

Енергія – не тільки одне з найчастіше обговорюваних сьогодні понять; крім свого основного фізичного (а в ширшому сенсі – природничо-наукового) змісту, вона має численні економічні, технічні, політичні і інші аспекти.

Людству потрібна енергія, причому потреби в ній збільшуються з кожним роком. Разом з тим запаси традиційного природного палива (нафти, вугілля, газу і ін.) вичерпуються. Вичерпані також і запаси ядерного палива - урану, з якого можна отримувати в реакторах плутоній. Практично невичерпні запаси термоядерного палива – водню, проте керовані термоядерні реакції поки не освоєні і невідомо, коли вони будуть використані для промислового отримання енергії в чистому вигляді, тобто без участі в цьому процесі реакторів ділення. Залишаються два шляхи: строга економія при витрачанні енергоресурсів і використання нетрадиційних поновлюваних джерел енергії.

Дана курсова робота є коротким, але оглядом сучасного стану енергоресурсів. У роботі розглянутий розвиток енергетики, як галузі народного господарства, еволюція джерел енергії, а також проблеми освоєння і використання нових ресурсів енергії (альтернативні джерела енергії). Мета роботи – перш за все ознайомитися з сучасним положенням справ в цій незвичайно широкій проблематиці, аналіз нових шляхів отримання практично корисних форм енергії, розглянути деякі питання щодо раціонального використання нетрадиційних джерел та видів енергетичної сировини для виробництва альтернативних видів з метою економії паливно-енергетичних ресурсів і зменшення залежності України від їх імпорту. Аналіз законодавчої бази України в галузі біоенергетики показав що вона потребує вдосконалення.

До нових форм первинної енергії в першу чергу відносяться: сонячна і геотермальна енергія, приливна, атомна, енергія вітру і енергія хвиль. На відміну від викопних палив ці форми енергії не обмежені геологічно накопиченими запасами (якщо атомну енергію розглядати разом з термоядерною). Це означає, що їх використання і споживання не веде до неминучого вичерпання запасів. Проблеми, пов'язані з походженням, економічністю, технічним освоєнням і способами використання різних джерел

Чому ж саме зараз, як ніколи гостро, встало питання: що чекає людство - енергетичний голод або енергетичний достаток? Із-за нафти виникають війни, розцвітають і бідніють держави, змінялися уряди. До розряду газетних сенсацій стали відносити повідомлення про запуск нових установок або про нові винаходи в області енергетики. Розробляються гігантські енергетичні програми, здійснення яких зажадає величезних зусиль і величезних матеріальних витрат.

А поки в світі все більше вчених інженерів займаються пошуками нових, нетрадиційних джерел, які могли б узяти на себе хоч би частина турбот по постачанню людства енергією. Рішення цієї задачі дослідники шукають на різних шляхах. Найпринаднішим, звичайно, є використання вічних, поновлюваних джерел енергії-енергії поточної води і вітру, океанських приливів і відливів, тепла земних надр, сонця. Багато уваги приділяється розвитку атомної енергетики, учені шукають способи відтворення на Землі процесів, що протікають в зірках і забезпечують їх колосальними запасами енергії.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Енергетична проблема в Україні

енергетичний альтернативний середовище природоохоронний

Гострота постановки проблеми енергетичної безпеки й способів її досягнення в даний момент в Україні підтверджується тим, що її економіка на сьогоднішній день вимагає щорічно:

- 35-40 млн. т нафти (обсяги власного  виробництва не перевищують 4 млн. т);

- 92 млрд. куб. м природного газу (власний  видобуток складає 19 млрд. куб.м);

- 30 млн. т імпортного коксівного вугілля.

За рахунок власних ресурсів забезпечується не більше 45 % енергетичних потреб. У зв'язку з цим імпорт енергоносіїв досягає 20 млн. т вугілля, 28 млн. т нафти, 70 млрд. куб. м газу на рік, що в грошовому еквіваленті складає 9 млрд. дол. на рік.

Головним енергоресурсом України було й залишається вугілля. Розвиток металургії, електроенергетики, інших галузей виробничої і соціальної сфери пов'язано зі стабільним попитом і на коксівне, і на енергетичне вугілля. Вітчизняна вугільна промисловість є досить серйозною проблемою для нашої держави. На сьогоднішній момент витрати на виробництво вугільної продукції значно перевищують її доходи. У Донбасі усього лише 20 % шахт - прибуткові, а інші 80 % шахт працюють збитково. Крім того, ціна продукції, що випускається, на ринку недостатньо конкурентоздатна. Створення "Укренерговугілля" у 2003 році дало можливість знизити витрати вугільних підприємств. Воно було створене на базі енергокерівництв, що входили до складу Донецьквугілля, і які лягали витратами на вугільні підприємства і збільшували собівартість вугілля. Так, за 2004-2005 р., вугільні підприємства в цілому по Донецькій області знизили свої витрати більш ніж на 2 млн. грн. за кожний рік. Також приведення до такого єдиного енергетичного підприємства дало можливість проведення єдиної політики по стримуванню й обслуговуванню мереж. У вугільних підприємств з'явилася можливість заощаджувати на виробничих витратах; у них усунута залежність від впливу регіональних особливостей формування тарифів. Також в одних руках були цілком зосереджені витрати по усіх вугільних підприємствах, і тим самим вуглярі мали можливість правильно планувати свої витрати, і розподіляти свої доходи. Тобто створення "Укренерговугілля" допомогло зменшити витрати саме на собівартість вугілля. І, звичайно, ж, за допомогою такого спеціалізованого підприємства надається можливість державного регулювання вугільної промисловості, політики роботи з вугільними підприємствами.

При цьому необхідно враховувати, що на сьогоднішній момент вугільні підприємства повинні тільки за електроенергію близько 2 млн. грн. А оскільки основною складовою в собівартості продукції шахт є енергія (у шахт крутого падіння - її частка доходить до 30 % у собівартості коксівного вугілля), то варто відноситися до даної проблеми дуже серйозно.  

Проблема екології пов'язана зі значним погіршенням екологічного стану через збільшення спалювання викопного палива, що приводить до зростання концентрації парникового газу в атмосфері. Міжнародне енергетичне Агентство і світова енергетична Рада пророкують збільшення споживання енергії у світі на 40 % до 2010 р. і на 400 % - 2050 р., що спричиняє загострення проблеми зміни клімату. У Національному повідомленні з питань зміни клімату зазначено, що одним з основних джерел антропогенного впливу на навколишнє природне середовище й клімат в Україні є викиди парникових газів, в енергетичному секторі, частка яких складає більш 90 % від усіх викидів.

У відповідність із Методикою міжурядової групи експертів по зміні клімату, енергетичний сектор характеризується наявністю наступних джерел парникових газів:

- наявністю  процесу спалювання паливно-енергетичних  ресурсів для одержання енергії;

- наявністю  викидів парникових газів при  видобутку, транспортуванні й збереженні  паливно-енергетичних ресурсів.

У Національному повідомленні з питань зміни клімату зазначено, що одним з основних джерел антропогенного впливу на навколишнє природне середовище й клімат в Україні є викиди парникових газів, в енергетичному секторі, частка яких складає більш 90 % від усіх викидів. Необхідність забезпечення енергетичної безпеки України й зниження антропогенного впливу парникових газів на навколишнє середовище викликало інтерес до найбільш перспективних проектів по заміні первинних енергоносіїв на паливо з меншим вмістом вуглецю або на біомасу, що включають:

- утилізацію  шахтного метану;

- збір  і утилізацію біогазів на полігонах  твердих біологічних відходів;

- спалювання  лузги насіння соняшника;

- спалювання  відходів деревообробки;

- використання  відходів сільського господарства.

Таким чином, у результаті антропогенного парникового ефекту наноситься незворотній збиток екології, що у свою чергу впливає на соціально-економічний розвиток багатьох країн світу, у тому числі й України. Проекти з енергоефективності, використанню альтернативних джерел енергії відповідають стійкому розвитку економіки України, є великою соціальною й екологічною проблемою. Однією з основних цілей нових енергопроектів стає скорочення викидів парникових газів. Уряд України визнає важливість значення даних проблем, що альтернативні джерела енергії можуть зіграти в боротьбі з парниковим ефектом, для забезпечення стабільності енергопостачання й створення робочих місць у секторі малих і середніх підприємств, а також у сільському господарстві. В умовах становлення ринкової економіки в Україні, основою якої є енергоємне промислове виробництво з високим рівнем викидів в атмосферу парникових газів, необхідний пошук таких економічних інструментів, що змогли б зацікавити суб'єктів господарювання в скороченні викидів парникових газів.

Низька енергетична ефективність являє значну загрозу для економічної безпеки України. Це наслідок деформованої структури виробництва й енергоспоживання, використання застарілих виробничих фондів енергетики, повільного впровадження енергозберігаючих технологій і ряду інших причин. Ігнорувати високу енергоємність української економіки вже не є можливим. Саме тому проведення енергозберігаючої політики повинне стати найважливішим державним завданням. Для рішення проблем енергозабезпечення й енергозбереження в України є ряд шляхів:

1. Підвищення  потенційних можливостей досліджень, видобутку і переробки нафти  й газу.

2. Диверсифікація  імпорту енергоносіїв.

3. Підвищення  ефективності використання альтернативних  джерел енергії.

4. Максимальне  використання вторинних енергоресурсів.

Найбільшої уваги заслуговують два останні шляхи, тому що перший шлях хоча і перспективний, але дуже витратний, а з другим потрібно бути дуже обережним, тому що імпорт завжди означає залежність від іншої держави.

 

2. Альтернативні джерела енергії

 

Використання будь-якого виду енергії і виробництво електроенергії супроводжується утворенням багатьох забруднювачів води і повітря. Перелік таких забруднювачів на диво довгий, а їхні кількості надзвичайно величезні.

Цілком природно виникає питання, чи завжди використання енергії і виробництво електроенергії повинне супроводжуватися руйнуванням навколишнього середовища. І якщо правда, що будь-який вид людської діяльності неминуче впливає на природу, то ступінь цієї шкоди різний. Ми не можемо не впливати на середовище, у якій живемо, оскільки для підтримки життєвих процесів як таких необхідно поглинати і використовувати енергію.

Людина, безумовно, впливає на навколишню його середовище, однак у природі існують природні механізми, що врівноважують, що підтримують середовище і спільноти, що живуть у ній, у стані рівноваги, коли всі зміни відбуваються досить повільно. Проте в багатьох випадках господарська діяльність людини порушує рівновагу, підтримувану цими механізмами, що призводить до швидких змін умов навколишнього середовища, з якими ні людина, ні природа не можуть успішно справитися. Традиційне виробництво енергії, що дає величезні кількості забруднювачів води і повітря, - один з видів такої діяльності людини. Дивно, що всього двісті років тому людство, крім енергії самої людини і тварин, володіло тільки трьома видами енергії. І джерелом цих усіх трьох видів енергії було Сонце. Енергія вітру обертала крила вітряних млинів, на яких мололи зерно чи ткали. Для того щоб можна було скористатися енергією води, необхідно, щоб вода бігла вниз до моря від вище розташованого джерела, де річка наповняється за рахунок дощів, що випадають. За останнє десятиліття інтерес до цих джерел енергії постійно зростає, оскільки в багатьох відносинах вони необмежені. У міру того як постачання палива стає менш надійним і більш дорогим, ці джерела стають усе більш привабливими і більш економічними. Підвищення цін на нафту і газ послужило головною причиною того, що ми знову звернули свою увагу на воду, вітер і Сонце.

 

2.1 Енергія води

 

Гідроенергія. Енергія припливів.

Припливи викликаються силами тяжіння Місяця і Сонця. У морських просторах приливи чергуються з відливами теоретично через 6 год. 12 хв. 30 с. Якщо Місяць, Сонце і Земля знаходяться на одній прямій, Сонце своїм тяжінням підсилює дію Місяця, і тоді наступає сильний прилив. Коли ж Сонце стоїть під прямим кутом до відрізка Земля-Місяць (квадратура), наступає слабкий прилив (квадратура, або мала вода). Сильний і слабкий приливи чергуються через сім днів.

Середня висота припливу складає усього лише 0,5 м, за винятком тих випадків, коли водяні маси переміщаються у відносно вузьких межах. У таких випадках виникає хвиля, висота якої може в 10-20 разів перевищувати нормальну висоту припливного підйому. Щороку найбільш високі припливи бувають тоді, коли Місяць і Сонце знаходяться майже на одній лінії, так що сумарний гравітаційний вплив збільшує обсяг переміщуваної океанської води.

Максимально можлива потужність в одному циклі підливши - відливши, тобто від одного приливу до іншого, виражається рівнянням: де р - щільність води, g - прискорення сили тяжіння, S - площа приливного басейну, R - різниця рівнів при приливі.

Як видно з (формули, для використання приливної енергії найбільш відповідними можна рахувати такі місця на морському побережжі, де приливи мають велику амплітуду, а контур і рельєф берега дозволяють влаштувати великі замкнуті “басейни”. Потужність електростанцій в деяких місцях могла б скласти 2-20 Мвт. Перша морська приливна електростанція потужністю 635 кВт була побудована в 1913 р. в бухті Ліверпуля.

Теплова енергія океану

Відомо, що запаси енергії в Світовому океані колосальні, адже дві третини земної поверхні (361 млн. км2) займають моря і океани - акваторія Тихого океану складає 180 млн. км2. Атлантичного - 93 млн. км2, Індійського, - 75 млн. км2.

Останні десятиліття характеризується певними успіхами у використанні теплової енергії океану. Так, створені установки міні-ОТЕС і ОТЕС-1 (ОТЕС - початкові букви англійських слів Осеаn Тhеrmal Energy Conversion, тобто перетворення теплової енергії океану - мова йде про перетворенні в електричну енергію). У серпні 1979 р. поблизу Гавайських островів почала працювати теплоенергетична установка міні-ОТЕС. Пробна експлуатація установки протягом трьох з половиною місяців показала її достатню надійність. При безперервній цілодобовій роботі не було зривів, якщо але вважати дрібних технічних неполадок, що зазвичай виникають при випробуваннях будь-яких нових установок. Її повна потужність складала в середньому 48,7 кВт, максимальна -53 кВт; 12 кВт (максимум 15) установка віддавала в зовнішню мережу на корисне навантаження, точніше - на зарядку акумуляторів.