Альтернативные источники энергии

Содержание

1. Источники энергии сегодня их значение	5
2. Альтернативные источники энергии
2.1. Понятие и классификация альтернативных источников энергии	8
2.2. Виды альтернативных источников энергии и их применение
2.2.1. Энергия солнечного света	9
2.2.2. Энергия ветра	12
2.2.3. Геотермальная энергия (энергия земли)	14
2.2.4. Энергия приливов и отливов морей	16
2.2.5. Биоэнергия	20
3. Экологические перспективы и проблемы использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии	22
Заключение	25
Список использованной литературы	27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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.

Удивительно, что всего  двести лет назад человечество помимо энергии самого человека и животных располагало только тремя видами энергии. И источником этих всех трех видов энергии было Солнце. Энергия ветра вращала крылья ветряных мельниц, на которых мололи зерно или ткали. Для того чтобы можно было воспользоваться энергией воды, необходимо, чтобы вода бежала вниз к морю от вышерасположенного истока, где река наполняется за счет выпадающих дождей.

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 их значение

 

Становление и развитие человеческой цивилизации всегда было связано с развитием и совершенствованием энергетики и зависело от нее. Практически электротеплоэнергетика 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.

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.

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.

Согласно официальному прогнозу, подготовленному Международным  энергетическим агентством (IEA) "Мировой  энергетический обзор - 2004", рост объемов  энергопотребления в мире будет  наблюдаться в течение ближайших  двух десятилетий, и, в первую очередь, за счет увеличения энергопотребления в Азии. Ожидается, что объем мирового энергопотребления в 2020 году составит почти 600 000 ПДж (14 400 млн. т. н.э.).

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.

Согласно Международному энергетическому обзору, подготовленному IEA, потребление нефти превысит 5000 млн. т н.э. в 2020 году, а норма потребления увеличиться практически на 50% по сравнению с 1995 годом. По подсчетам специалистов мировое потребление угля к 2020 году составит 3200 млн. т н.э., что на 50% превышает показатель за 1995 год. Природный газ, по оценкам экспертов, будет демонстрировать наивысшие темпы роста среди всех ископаемых энергоносителей - на уровне 2,3% в год. В результате, доля природного газа в общем объеме потребления энергоносителей максимально приблизится к показателям по нефти и углю. К 2015 году потребление природного газа превысит суммарное потребление нефти, зафиксированное в 1995 году, то есть составит две трети от объема потребления нефти, ожидаемое в 2015 году. Для сравнения, в 1995 году объемы потребления природного газа составлял лишь 55% от объемов потребления нефти. Ожидается, что выработка энергии на атомных станциях останется стабильной, что приведет к уменьшению доли атомной энергетики в общем балансе энергообеспечения.

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.

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.