Альтернативные источники энергии

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ  ОБРАЗОВАНИЯ

 «МОГИЛЕВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ                       

 им. А.А.КУЛЕШОВА» 
 

Кафедра ЭТФ 

Альтернативные  источники энергии 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Могилев 2012 

СОДЕРЖАНИЕ: 

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

Глава 1. Проблемы энергетики………………………………………………...5

1.1. Атомная энергетика………………………………………………………...6

1.2. Нефть  и уголь……………………………………………………………….9

1.3. Проблемы  развития…………………………………………………………12

Глава 2. Альтернативные источники энергии………………………………..15

2.1.   Основные причины перехода к АИЭ……………………………………16

2.2. Основные альтернативные источники энергии…………………………17

Глава 3. Перспективы развития альтернативных источников энергии……..27

3.1. Перспективы  развития АИС в мире………………………………….….27

3.2. Развитие  альтернативных источников энергии  в Республике Беларусь...31

Заключение………………………………………………………………………33

Список  использованных источников…………………………………………..36 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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 свое внимание заостряет 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 восстала глобальная проблема – это загрязнение окружающей среды продуктами сгорания органического  топлива.

     Существуют  «традиционные» виды альтернативной энергии: энергия Солнца и ветра, морских  волн и горячих источников, приливов и отливов. На основе этих природных  ресурсов были созданы электростанции: ветряные, приливные, геотермальные, солнечные.

     Основным  преимуществом возобновляемых источников является их экологическая чистота  и неограниченность. Энергия солнца, ветра, геотермальная, приливная неограниченны, в отличии от запасов нефти и газа. Поэтому рано или поздно система энергоснабжения всех стран будет вынуждена переходить на возобновляемые источники. Но современная, уже сложившаяся система экономических отношений и энергосистема, а так же стоимость мощных установок, использующих альтернативные источники энергии, делает этот переход очень дорогим. К тому же генераторы, использующие определенные виды возобновляемой энергии (ветра, приливные, геотермальные) привязаны к определенным территориям, что сильно затрудняет их повсеместное использование. Еще очень важным является то, что электростанции, использующие альтернативные источники энергии, обладают сравнительно малой мощностью и не могут обеспечивать потребности промышленности, потребляющей большую часть производимой электроэнергии. Вложения в них окупаются далеко не сразу, поэтому без государственных программ массовое внедрение альтернативных источников энергии в нашей стране практически невозможно. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ 

     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. [1, с.35]

     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, с. 48-49] 

1.1.Атомная энергетика 

     Энергия - это основа основ. Все блага цивилизации, все материальные сферы деятельности человека - от стирки белья до исследования Луны и Марса - требуют расхода  энергии. И чем дальше, тем больше.

       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. Они уже  израсходовали  десятки тонн органического  топлива (угля). Для его добычи в  сельском хозяйстве и других сферах экономики изымаются огромные земельные  площади. В местах открытой добычи угля образуются «лунные ландшафты», а  повышенное содержание золы в топливе  является основной причиной выброса  в воздух десятков миллионов тонн SO₂.  Тепловые энергетические установки во всем мире выбрасывают в атмосферу за год до 250 млн. тонн золы и около 60 млн. тонн сернистого ангидрида. [1, с. 89]

     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, 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), в 2011 на атомной электроподстанции Fukushima Daiichi (Фукусима Дайти) в префектуре Фукусима, Япония. [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.

1.2.  Нефть и уголь 

     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, а сколько месторождений  ещё ждёт своих открывателей.

     За  последние два десятилетия человечество вычерпало из недр более 60 млрд. тонн нефти. Вы думаете, доказанные запасы при  этом сократились на такую же величину? Ничуть нет. Ситуация парадоксальна: чем больше добываем, тем больше остаётся. Между тем этот геологический парадокс вовсе не кажется парадоксом экономическим. Ведь чем выше спрос на нефть, чем больше её добывают, тем большие капиталы вливаются в отрасль, тем активнее идёт разведка на нефть, тем больше людей, техники, мозгов вовлекается в разведку и тем быстрее открываются и описываются новые месторождения. Кроме того, совершенствование техники добычи нефти позволяет включать в состав запасов ту нефть, наличие (и количество) которой было ранее известно, но достать которую было нельзя при техническом уровне прошлых лет. Конечно, это не означает, что запасы нефти безграничны, но очевидно, что у человечества есть ещё не одно сорокалетие, чтобы совершенствовать энергосберегательные технологии и вводить в оборот альтернативные источники энергии.

     Наиболее  яркой особенностью размещения запасов  нефти является и сверхконцентрация  в одном сравнительно небольшом  регионе – бассейне Персидского  залива. Здесь, в арабских монархиях  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.