Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Января 2014 в 04:10, реферат
На данный момент человечество использует три типа источника электроэнергии: вода, уголь-нефть и мирный атом. Все они используют один и тот же принцип: турбина, которую крутит что-либо. Это может быть река, тепло от радиоактивных стержней или сжигаемого топлива. Рассмотрим электростанции, а потом альтернативные источники энергии. Гидроэлектростанция (ГЭС) берёт свою историю ещё во времена Римской Империи. Если быть точнее тогда появился её далёкий предок – водяная мельница. Тогда вода крутила колесо, которое запускало механизм вращения жернов, точильных камней или ещё чего-нибудь.
Вступление. 3
Гидроэлектростанция 3
Тепловая электростанция 4
Атомная электростанция 4
Альтернативные источники электроэнергии 5
Альтернативные ГЭС 6
Приливные электростанции. 6
Волновые электростанции 6
Солнечная электростанция 7
Башенного и тарельчатого типа 7
Использующие параболоцилиндрические концентраторы и использующие двигатель Стирлинга. 7
На солнечных батареях 8
Ветряные электростанции 8
Геотермальная электростанция 9
Вывод 9
Очно-Заочное отделение
РЕФЕРАТ
Дисциплина: Экология
Тема: Альтернативная энергетика
студент: Арустамова М.М.
II курс.
Москва, 2014.
Оглавление
На данный момент человечество использует три типа источника электроэнергии: вода, уголь-нефть и мирный атом. Все они используют один и тот же принцип: турбина, которую крутит что-либо. Это может быть река, тепло от радиоактивных стержней или сжигаемого топлива. Рассмотрим электростанции, а потом альтернативные (менее вредящие природе) источники энергии.
Гидроэлектростанция (ГЭС) берёт свою историю ещё во времена Римской Империи (примерно II век до н.э.). Если быть точнее тогда появился её далёкий предок – водяная мельница. Тогда вода крутила колесо, которое запускало механизм вращения жернов, точильных камней или ещё чего-нибудь. Сейчас вода крутит турбину, которая заставляет генератор вырабатывать электроэнергию. Если в прошлом для мельницы делали запруду, то для ГЭС создают плотины и водохранилища. Если в не больших масштабах это не так страшно, то в крупных, это приводит к затоплению плодородных земель, уничтожению некоторого количества рыбы, нарушению миграционных путей птиц, нарушению экосистем. Можно прочесть огромное количество докладов на эту тему.
«Гидроэлектростанции, при всей соблазнительности идеи использования возобновляемого энергоресурса - воды - всё же чрезвычайно неэффективны как с экономической, так и с экологической точки зрения. Под ГЭС затопляются огромные территории по берегам рек, как правило, наиболее плодородные и экономически перспективные. Кроме того, если уж говорить об опасности, то авария на ГЭС способна затмить по своим последствиям любую катастрофу на атомной станции. Вспомним хотя бы катастрофу на дамбе Бандзяо в Китае в 1975 году. По очень приблизительным данным, разрыв плотины стоил тогда жизни не менее чем двадцати шести тысячам человек», – сказал в интервью «Свободной прессе» профессор Высшей школы экономики Александр Гусев. Конечно у ГЭС есть преимущества: возобнавляемость ресурса, низкая стоимость электричества и быстрая окупаемость затрат на постройку.
Тепловая электростанции
(ТЭС) не имеет такой древней
Атомная электростанция (АЭС) самое последнее достижение в области массового производства электричества, куда более экономно, экологично и эффективно чем ГЭС и ТЭС. Основной принцип всё тот же, что и у ТЭС, только в качестве топлива используются не газ или уголь, а урановые ломы. Это если грубо, а точнее используется ядерный энергетический реактор, который использует энергию цепного управляемого ядерного распада для вращения турбины, которая запускает генератор, который вырабатывает электричество. На данный момент созданы куда более сложные схемы, но… Они все не сильно отличаются от приведённой. Главным преимуществом АЭС перед ТЭС или ГЭС во много раз превосходящие КПД и количество и дешевизна производимого электричества, наименьшее загрязнение атмо-, гидро- и литосфер. Есть конечно и недостатки: проблемы с утилизацией отходов, дорогое строительство и тяжелейшие последствия в результате аварии (Чернобыльская АЭС, Фукусима-1). Из классических источников электроэнергии атомные станции имеют наивысший потенциал и наименьший вред для окружающей среды, кроме случаев чрезвычайных происшествий, последствия которых могут оставаться на протяжении десятков лет.
Рано или поздно человечество задумалось бы об альтернативах, не так вредящих экологии, как ГЭС и ТЭС, и не таких опасных, как АЭС. Было придумано несколько решений: ветряные, геотермальные, солнечные, гидроэнергетические, биотопливные, грозовая.
Сначала коротко расскажу о биотопливной альтернативе. Принцип тот же, что у обычных тепловых электростанций, только в качестве топлива используется возобновляемый ресурс: спирт, древесина, водород. Ничего интересного и особо оригинального, кроме использования в литературе («Пасынки вселенной», где в качестве биотоплива использовали людей, и других антиутопических вещей).
Грозовые электростанции. Они есть только в виде экспериментов, суть которых заключается в получении электричества из грозы. Плюсы: фактически нулевое загрязнение атмосферы. Недостатки: невозможность точного прогноза грозы, недостаток технологий, способных запасти энергию из молний.
Альтернативные
Приливные электростанции (ПЭС), как видно из названия, используют энергию приливов. Или, если быть точнее, используют кинетическую энергию вращения Земли вокруг Солнца и Луны вокруг нашей планеты. Это даёт систематическое изменение уровня воды, которое и вращает турбины, которые заставляют работать генераторы. Как и во всех предыдущих случаях. Из преимуществ можно выделить: отсутствие необходимости в создании крупных водохранилищ, меньший урон окружающей среде, не тратящийся ресурс. Недостатков на данный момент гораздо больше: неравномерность работы, высокая стоимость строительства, возможность использования только рядом с океанами.
Океаны, моря, озёра дают
нам волны. Основная задача получения
электроэнергии из морских волн —
преобразование движения вверх-вниз во
вращательное для передачи непосредственно
на вал электрогенератора с минима
Солнечные электростанции (СЭС) используют энергию солнца, на мой взгляд, один из самых перспективных вариантов развития экологически чистого неистощаемого источника энергии. Бывают нескольких типов, о каждом из которых сейчас коротко расскажу.
Используют солнечную энергию для нагрева резервуара с водой, которая превращаясь в пар будет крутить турбину, и так далее по схеме ГЭС, ТЭС и других. Выглядит такая СЭС как башня высотой от 18 до 24 метров (размеры могут быть больше или меньше, в зависимости от необходимых мощностей), наверху расположен резервуар с водой, покрашенный в чёрный цвет, для более эффективного поглощения тепла. Тут башне находится насосная группа, передающая пар на турбогенератор (турбину) вне башни. Вокруг располагаются гелиостаты, которые направляют солнечные лучи на резервуар для нагрева. Примерно так же действуют СЭС тарельчатого типа, но есть различия в конструкции. К примеру вместо гелиостатов используются отражатели в виде тарелок, что уменьшает КПД, но упрощает работу техникам, тем что не требуется постоянно следить за зеркалами.
Принцип всё тот же, Солнце нагревает теплоноситель, который нагревает воду, которая заставляет работать турбину. Различие с предыдущими вариантами в параболическом зеркале, оно же концентратор, который расположен в фокусе параболы.
В случае с двигателем
Стирлинга, он заменяет теплоноситель
и сам производит энергию. Что
это такое? Двигатель Стирлинга
это разновидность двигателя вн
Такие СЭС пока нельзя отнести к промышленным. Их главное достоинство это доступность и довольно быстрые темпы развития (за последние 2 года КПД образцов на продажу выросло с 24% до 39%). В настоящее время при помощи солнечных батарей можно вполне спокойно запитать свой дом или небольшой посёлок. Главное что бы погода была солнечной, что является главным недостатком всех солнечных электростанций. Такие источники энергии использовались раньше на станции МИР, а теперь обеспечивают энергией МКС.
Помимо прочего есть комбинированные СЭС, которые совмещают принципы получения энергии из всех вышеперечисленных.
Какие плюсы у данного вида электростанций? Полностью отсутствует загрязнение окружающей среды, довольно низкая стоимость энергии. Минусов, к сожалению, больше: на данный момент низкий КПД, малый ореол использования, это возможно там где количество солнечных дней во много раз превышает количество пасмурных, более-менее равная продолжительность дня и ночи.
В основу ветряных электростанций легли старые добрые мельницы. Ветер крутит ветряки, которые крутят турбины, которые заставляют генераторы вырабатывать ток. Ещё один абсолютно экологически чистый способ добычи электроэнергии. В некотором роде такие электростанции близки к ГЭС, без негативных последствий и с куда более низким КПД на данный момент. Как правило, в поле устанавливается несколько десятков ветряков. Это приводит ещё к двум недостаткам: шум и низкочастотные колебания. Если первый можно потерпеть, ведь он чуть больше шумового фона в деревне ночью (хотя возле оси ветрогенератора уровень шума может превышать 100 децибел). Со второй проблемой чуть похуже. Низкочастотные вибрации по почве распространяются на расстояние более 300 метров. До 400 может быть ощутимо, за счёт постоянного дребезжания окон и стекла. С другой стороны при это один из самых экологически чистых источников, урон экологии пока есть только в неподтверждённых теориях: снижение скорости движения воздушных масс, что приведёт к превращению климата более континентальный. Другие недостатки: необходимость стабильной ветреной погоды, что ограничивает ореол использования.
Геотермальная электростанция (ГеоТЭС) получают электроэнергию из тепла земли, используя гейзеры, вулканы и разницы температур в сейсмически активных районах. Схема этих станций схожа с ГЭС, только турбины тут крутит не сжигаемое топливо, а тепло идущее из недр. Единственный крупный недостаток, известный на данный момент, это привязка к районам с повышенной сейсмоактивностью.
На данный момент почти все типы электростанций используют один и тот же принцип: что-либо заставляет двигаться турбину, которая запускает генератор, который вырабатывает электричество, исключением являются солнечные батареи, но их не везде можно использовать. Возможно ли заменить устаревшие ТЭС, ГЭС и опасные АЭС? Пока что нет. С развитием технологий, когда люди научатся эффективнее использовать энергию Солнца, а именно она заставляет ветер дуть, из-за него происходят приливы и отливы, тогда альтернативная энергетика вытеснит устаревшие и вредные источники энергии современности. А пока, стоит переходить на ядерную энергию, разбираясь параллельно с проблемой отходов.
Список литературы: