Нетрадиционные энергоресурсы планеты

Содержание

Введение……………………………………………………………….……....3  

1. Источники энергии сегодня и  их значение……………………….….….4

2. Нетрадиционные (альтернативные) виды  энергии…………………..…..8

2.1. Энергия солнечного  света…………………………………………….....9

2.2. Энергия ветра…………………………………………………..…….….12

2.3. Геотермальная энергетика (энергия земли)……………………...……15

2.4. Энергия приливов и отливов морей и океанов…………………....…..17

2.5. Биоэнергия……………………………………………………………....22

3. Перспективы и проблемы использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии………………………………………….…23

Заключение………………………………………………………………..….26

Список использованной литературы……………………………………….28

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    Введение 
       В нашем работающем мире основой всего  является  энергия, без нее и не будет совершаться работа. Использование любого вида энергии и производство электроэнергии сопровождается образованием многих загрязнителей воды и воздуха. И если правда, что любой вид человеческой деятельности неизбежно оказывает вредное воздействие на природу, то степень этого вреда различна. Традиционные источники энергии – уголь, газ, нефть, ядерное топливо – во все возрастающих масштабах добываются и сжигаются для получения энергии на электростанциях и на транспорте. 

Запасы энергоносителей истощаются. По разным оценкам их хватит: газа на 50-100 лет, нефти - на 60-120 лет, угля - на 500 лет. 
Предполагается, что к 2020 году добыча нефти возрастет до 8,4 млрд. т, а добыча газа- до 3600 млрд. мі.

В этих условиях особую актуальность приобрела задача поиска новых, нетрадиционных способов и источников получения энергии, в особенности возобновляемых

За последнее  десятилетие интерес к этим источникам энергии постоянно возрастает, поскольку  во многих отношениях они неограниченны. По мере того как поставки топлива становятся менее надежными и более дорогостоящими, эти источники становятся все более привлекательными и более экономичными.  
 
 

 

 

 

 

 

    

 

1.Источники энергии сегодня и их значение. 
          Становление и развитие человеческой цивилизации всегда было связано с развитием и совершенствованием энергетики и зависело от нее. Практически электро теплоэнергетика является системообразующей отраслью любой экономики, а значит и государства. От ее состояния зависят уровень и темпы социально–экономического развития любой страны.  
Энергию, которую мы используем сегодня, получают, в основном, из ископаемых видов топлива. Уголь, нефть и природный газ - ископаемые виды топлива, созданные в течение миллионов лет в процессе распада растений и животных. Месторасположение этих ресурсов - недра Земли. Под воздействием высокой температуры и давления, процесс образования ископаемых видов топлива продолжается и сегодня, однако их использование происходит намного быстрее, чем образование. 

Сегодня ископаемые виды топлива, такие как каменный уголь, нефть и природный газ составляют 90% общих первичных энергоресурсов. Разведанные запасы традиционных углеводородных ресурсов в России пока позволяют обеспечивать текущие потребности национальной экономики и получать существенные доходы от экспорта энергоносителей. В то же время с каждым годом наблюдается ухудшение горно-геологических условий добычи горючих полезных ископаемых. С начала 90-х годов прошлого века восполнение запасов углеводородных ресурсов отстает от темпов роста их добычи. Например, в 1994-2000 гг. отношение суммарного объема добычи к суммарному приросту запасов составило по нефти - 1,31 и по газу - 2,1..  
Региональное потребление энергии за 1990-2008 гг. показаны в таблице 1.

 Таблица 1.

Региональное потребление энергии (кВт·ч/душу и ПВт·ч) и рост в 1990–2008 (%)
	кВт·ч/душу			Население (млн)			Потребление энергии (ПВт·ч)
	1990	2008	Рост	1990	2008	Рост	1990	2008	Рост
США	89.021	87.216	– 2%	250	305	22%	22,3	26,6	20%
ЕС-27	40.240	40.821	1%	473	499	5%	19,0	20,4	7%
Ближний Восток	19.422	34.774	79%	132	199	51%	2,6	6,9	170%
Китай	8.839	18.608	111%	1.141	1.333	17%	10,1	24,8	146%
Латинская Америка	11.281	14.421	28%	355	462	30%	4,0	6,7	66%
Африка	7.094	7.792	10%	634	984	55%	4,5	7,7	70%
Индия	4.419	6.280	42%	850	1.140	34%	3,8	7,2	91%
Прочие*	25.217	23.871	-5%	1.430	1.766	23%	36,1	42,2	17%
Весь мир	19.422	21.283	10%	5.265	6.688	27%	102,3	142,3	39%
Источник: МЭА/ОЭСР, Население  ОЭСР/Мировой Банк Потребление энергии = кВт·ч/душу * население = ПВт·ч Прочие: Рассчитывается математически, например, включает страны в Азии и Австралию. Потребление энергии различается между прочими странами, например, в Австралии, Японии и Канаде потребление энергии на душу населения выше, чем в Бангладеш и Бирме.

 

По официальным оценкам мировые объемы энергопотребления будут расти и в будущем, также как и в предыдущие годы. Все это ведет к увеличению количества различных проблем, связанных с энергопоставками и защитой окружающей среды. Ожидаемый прирост в общем объеме энергопотребления за период с 1995 по 2020 года составит около 230 000 ПДж (5500 млн. т н.э.), что соответствует суммарному мировому энергопотреблению, отмеченному за 1971 год - как раз на кануне энергетического кризиса, разразившегося в 1973 году. Две трети роста энергопотребления придется на развитые промышленные страны, а также на страны с переходной экономикой, большая часть которых сконцентрирована в Азии. Важным отрицательным фактором производства тепла и электроэнергии, связанных с углеводородными энергоносителями, является массовое и все увеличивающееся загрязнение биосферы (воздуха, воды, почвы) опасными химическими отходами в жидкой, твердой, газообразной и аэрозольной формах. Таким образом, всей экосистеме ежедневно наносится прямой, косвенный или потенциальный ущерб, последствия которого мы уже ощущаем сейчас. Так, тепловая электростанция средней мощности (ТЭС) с коэффициентом полезного действия 33–39% более половины вырабатываемой энергии возвращает в окружающую среду, поднимая ее температуру. В течение года только одна станция дает до 43 тыс. т золы, 220 тыс. т окиси и закиси серы, около 30–40 тыс. т окислов азота, двуокись углерода и других опасных для живой природы веществ. 

Загрязнение атмосферы  химическими веществами – основной фактор неблагоприятного воздействия на экологию. Глобальное загрязнение атмосферы приводит к изменению климата, увеличению потока жесткого ультрафиолетового (УФ) излучения на поверхность Земли, увеличению числа кислотных дождей, усилению парникового эффекта, увеличению числа различных заболеваний среди людей и животных. Ученые предупреждают – над человечеством нависла угроза глобального экологического крушения, когда дальнейшее загрязнение окружающей среды чревато необратимыми последствиями для человека, подобно ядерной катастрофе. На повестку дня поставлен вопрос – как уберечь планету от грозящей катастрофы.  
Ясно, что одному государству с такой глобальной проблемой не справиться. Браться за ее решение надо сообща – всему мировому сообществу. Сюда входит поиски новых нетрадиционных (альтернативных) видов топлива и энергоносителей.  

 

 

 

 

 

 

 

 

           2. Нетрадиционные (альтернативные) виды энергии.

К нетрадиционным или как их иногда называют возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) относят солнечную, ветровую, геотермальную, энергию приливов, волновую, биоэнергетику и энергию разности температур глубин морей и океанов.

Таблица 2 . Классификация  источников энергии.

Тип источников	Преобразуют в  энергию
Ветряные	Движение воздушных  масс
Геотермальные	Тепло планеты
Солнечные	Электромагнитное излучение солнца
Гидроэнергетические	Падение воды
Биотопливные	Теплоту сгорания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1. Энергия солнечного света.

Солнечная энергетика или  гелиоэнергетика представляет собой  использование солнечного излучения  для получения энергии в каком-либо виде; солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и  в перспективе может стать экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов — производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии. Выделяют несколько способов получения электричества и тепла из солнечного излучения: получение электроэнергии с помощью фотоэлементов; преобразование солнечной энергии в электричество с помощью тепловых машин: паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны; двигатель Стирлинга и так далее; гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах); термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергию в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор); солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием); преимущество — запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду. 

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. Солнечная энергия, падающая на поверхность одного озера, эквивалентна мощности крупной электростанций.

Солнечная энергия - наиболее грандиозный, дешевый, но и, пожалуй, наименее используемый человеком источник энергии. 
В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энергии резко возрос. Потенциальные возможности энергетики, основанные на использовании непосредственного солнечного излучения, чрезвычайно велики. Использование всего лишь 0,0125% энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0,5% полностью покрыть потребности на перспективу. К сожалению, вряд ли когда-нибудь эти громадные потенциальные ресурсы удастся реализовать в больших масштабах. Только очень небольшая часть этой энергии может быть практически использована. Едва ли не главная причина подобной ситуации – слабая плотность солнечной энергии. Простой расчет показывает, что если снимаемая с 1м² освещенной солнцем поверхности мощность в среднем составляет 160 Вт, то для генерирования 100 тыс. кВт нужно снимать энергию с площади в 1,6 км². Ни один из известных в настоящее время способов преобразования энергии не может обеспечить экономическую эффективность такой трансформации. 
Солнечная энергетика относится к наиболее материалоёмким видам производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а, следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изготовление гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки. Пока ещё электрическая энергия, рожденная солнечными лучами, обходится намного дороже, чем получаемая традиционными способами. Ученые надеются, что эксперименты, которые они проводят на опытных установках и станциях, помогут решить не только технические, но и экономические проблемы. Но, тем не менее, станции-преобразователи солнечной энергии строят, и они работают.  
          В южных районах нашей страны созданы десятки солнечных установок и систем. Они осуществляют горячее водоснабжение, отопление и кондиционирование воздуха жилых и общественных зданий, животноводческих ферм и теплиц, сушку сельскохозяйственной продукции, термообработку строительных конструкций, подъем и опреснение минерализованной воды и так далее. 

С 1988 года на Керченском полуострове работает Крымская солнечная  электростанция. Она невелика –  мощность всего 5 МВт. Она работает без  каких-либо выбросов в окружающую среду, что особо важно в курортной  зоне, и без использования органического топлива. Работая 2000 часов в год, станция вырабатывает 6 млн. кВт электроэнергии. 
Ученые и энергетики продолжают вести работу по поиску новых более дешевых возможностей использования солнечной энергии. Возникают новые идеи, новые проекты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Энергия ветра.

В поисках альтернативных источников энергии во многих странах  немалое влияние уделяют ветроэнергетике. Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра —кинетичесокй энергии воздушных масс в атмосфере. Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца.  
Наибольшее распространение в мире получила конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения.

Ветровой энергетический потенциал Земли в 1989 году был оценен в 300 млрд. кВт * ч в год. Но для технического освоения из этого количества пригодно только 1,5%. Главное препятствие для него – рассеянность и непостоянство ветровой энергии. Непостоянство ветра требует сооружения аккумуляторов энергии, что значительно удорожает себестоимость электроэнергии. Из-за рассеянности при сооружении равных по мощности солнечных и ветровых электростанций для последних требуется в пять раз больше площади (впрочем, эти земли можно одновременно использовать и для сельскохозяйственных нужд). Но на Земле есть и такие районы, где ветры дуют с достаточным постоянством и силой. (Ветер, дующий со скоростью 5-8 м/сек., называется умеренным, 14-20 м/сек. – сильный, 20-25 м/сек. – штормовым, а свыше 30 м/сек. – ураганным). Примерами подобных районов могут служить побережья Северного, Балтийского, арктических морей.

Новейшие исследования направлены преимущественно на получение  электрической энергии из энергии  ветра. Стремление освоить производство ветроэнергетических машин привело к появлению на свет множества таких агрегатов. Некоторые из них достигают десятков метров в высоту, и, как полагают, со временем они могли бы образовать настоящую электрическую сеть. Малые ветроэлектрические агрегаты предназначены для снабжения электроэнергией отдельных домов.

Сооружаются ветроэлектрические станции  преимущественно постоянного тока. Ветряное колесо приводит в движение динамо-машину – генератор электрического тока, который одновременно заряжает параллельно соединенные аккумуляторы.