Альтернативные источники энергии

Содержание

 

Введение

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

2. Альтернативные источники энергии…………………………………………..7

2.1. Понятие и классификация альтернативных  источников энергии……….…7

2.2. Виды альтернативных источников  энергии и их применение………….….8

2.2.1. Энергия солнечного ветра………………………………………………….8

2.2.2. Энергия ветра………………………………………………………..……..11

2.2.3. Геотермальная энергетика……………………………………….………..14

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

2.2.5. Биоэнергия………………………………………………………………….22

Заключение…………………………………………………………………..……24

Список использованной литературы……………………………………………26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Использование любого вида энергии и производство электроэнергии сопровождается образованием многих загрязнителей воды и воздуха. Перечень таких загрязнителей удивительно длинен, а их количества чрезвычайно огромны. Вполне естественно возникает вопрос, всегда ли использование энергии и производство электроэнергии должно сопровождаться разрушением окружающей среды. И если правда, что любой вид человеческой деятельности неизбежно оказывает вредное воздействие на природу, то степень этого вреда различна. Мы не можем не влиять на среду, в которой живем, поскольку для поддержания жизненных процессов как таковых необходимо поглощать и использовать энергию.

Человек, безусловно, оказывает  влияние на окружающую его среду, однако в природе существуют естественные уравновешивающие механизмы, которые  поддерживают среду и обитающие  в ней сообщества в состоянии  равновесия, когда все изменения происходят достаточно медленно. Тем не менее во многих случаях хозяйственная деятельность человека нарушает равновесие, создаваемое этими механизмами, что приводит к быстрым изменениям условий окружающей среды, с которыми ни человек, ни природа не могут успешно справиться.      

Традиционное производство энергии, дающее огромные количества загрязнителей  воды и воздуха, - один из видов такой  деятельности человека.

 

 

1.  Источники энергии сегодня  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.

 Большую роль в  общем балансе энергий играет  также электроэнергия, получаемая  на гидроэлектростанциях, а в последние 50 лет атомная энергетика.

Одной из основных причин роста энергопотребления является рост населения. В 2000 году население  планеты составляло около 6 млрд. человек. По оценкам экспертов ООН к 2025 году мировое население достигнет почти 8 млрд. человек, однако ближе к 2100 году стабилизируется на уровне 10-12 млрд. человек. Основной прирост населения придется на менее развитые страны.

        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 (альтернативных) видов топлива и энергоносителей.  
         К альтернативным 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

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Альтернативные источники  энергии

 

2.1. Понятие и классификация  альтернативных источников энергии 

 

Альтернативный  источник энергии — способ, устройство или сооружение, позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле.  Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений.            

        К альтернативным 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 и другие "новые" виды возобновляемой энергии.

Классификация источников.

тип источников	преобразуют в энергию
Ветряные	движение воздушных  масс
Геотермальные	тепло планеты
Солнечные	электромагнитное излучение  солнца
Гидроэнергетические	падение воды
Биотопливные	теплоту сгорания возобновляемого топлива (например, спирта)

 

Принято условно разделять  ВИЭ на две группы:

      Традиционные: гидравлическая энергия, преобразуемая в используемый вид энергии ГЭС мощностью более 30 МВт; энергия биомассы, используемая для получения тепла традиционными способами сжигания (дрова, торф и некоторые другие виды печного топлива); геотермальная энергия.

      Нетрадиционные: солнечная, ветровая, энергия морских волн, течений, приливов и океана, гидравлическая энергия, преобразуемая в используемый вид энергии малыми и микроГЭС, энергия биомассы, не используемая для получения тепла традиционными методами, низкопотенциальная тепловая энергия и другие "новые" виды возобновляемой энергии.

 

2.2.Виды альтернативных источников энергии и их применение 

   

2.2.1. 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 электростанции.       

 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.

Выше говорилось о  средних величинах. Доказано, что  в высоких широтах плотность  солнечной энергии составляет 80 – 130 Вт/м², в умеренном поясе – 130 – 210, а в пустынях тропического пояса 210 – 250 Вт /м². Это означает, что наиболее благоприятные условия для использования солнечной энергии существуют в развивающихся странах Африки, Южной Америки, в Японии, Израиле, Австралии, в отдельных районах США (Флорида, Калифорния). В СНГ в районах, благоприятных для этого, живет примерно 130 млн. человек, в том числе 60 млн. в сельской местности.

Однако даже при наилучших  атмосферных условиях (южные широты, чистое небо) плотность потока солнечного излучения составляет не более 250 Вт /м². Поэтому, чтобы коллекторы солнечного излучения «собирали» за год энергию, необходимую для удовлетворения всех потребностей человечества, нужно разместить их на территории 130000 км². Необходимость использовать коллекторы огромных размеров, кроме того, влечет за собой значительные материальные затраты, Простейший коллектор солнечного излучения представляет собой зачерненный металлический (как правило, алюминиевый) лист, внутри которого располагаются трубы с циркулирующей в ней жидкостью. Нагретая за счет солнечной энергии, поглощенной коллектором, жидкость поступает для непосредственного использования. Согласно расчетам изготовление коллекторов солнечного излучения площадью  1 км², требует примерно 10000 тонн алюминия. Доказанные же на сегодня мировые запасы этого металла оцениваются в 1170000 000 тонн. 

Из выше изложенного  ясно, что существуют разные факторы, ограничивающие мощность солнечной  энергетики.

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.