Цивилизация – на путях идеальной энергетики будущего

Воронежский Государственный Университет Инженерных Технологий

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине «Концепция современного естествознания»

Тема: «Цивилизация – на путях  идеальной энергетики  будущего»

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка 1 курса

заочного отделения

факультета «Экономика»

Сенькова Юлия Сергеевна

Зачётная книжка №12-824

 

 

 

 

 

 

 

Воронеж 2012г.

Оглавление

 

Оглавление………………………………………………………………………………….……2

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

Понятие энергии и энергетики………………………………………………………………….4

Стратегии использования энергии………….………………………………………….……..5-7

Альтернативные источники энергии………………………………………...………….…..7-13

Цели экологически сбалансированной модели развития………………………….......…13-15

Оценка перспектив экологически сбалансированной модели развития……...……..….15-16

Будущие источники энергии……………………………………………………………….16-18

Заключение………………………………………………………………………………….…..19

Список литературы………………………………………………………………………….….20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

     Энергия – не только одно из чаще всего обсуждаемых сегодня понятий; помимо своего основного физического (а в более широком смысле – естественнонаучного) содержания, оно имеет многочисленные экономические, технические, политические и иные аспекты.

      Человечеству нужна энергия, причем  потребности в ней увеличиваются  с каждым годом. Вместе с тем  запасы традиционных природных топлив (нефти, угля, газа и др.) конечны. Конечны также и запасы ядерного топлива - урана и тория, из которого можно получать в реакторах-размножителях плутоний. Практически неисчерпаемы запасы термоядерного топлива – водорода, однако управляемые термоядерные реакции пока не освоены и неизвестно, когда они будут использованы для промышленного получения энергии в чистом виде, т.е. без участия в этом процессе реакторов деления. Остаются два пути: строгая экономия при расходовании энергоресурсов и использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

    XXI век. Население земли около 6 миллиардов человек. Одна четверть населения земли живет в наиболее развитых странах мира, потребляющих наибольший процент земных ресурсов относительно других стран.    

Представим, что остальные три четверти населения  Земли вдруг стали потреблять такое же количество ресурсов, как и первая? На какое по продолжительности время хватит ресурсов Земли? По оценкам некоторых экспертов, около 10 лет. Если сохранить объемы и скорость потребления энергоресурсов, то человечество сможет пользоваться им еще около 100 лет.    

В последнее время все мировое  сообщество в лице ученых и докторов наук задумывается над этой глобальной проблемой, встающей перед человечеством, перед нашим будущим поколением. Как обеспечить будущее поколение необходимыми ресурсами, нужными для нормальной полноценной жизни? Несомненно, придется искать новые источники энергии, поиски которых, в общем-то, уже начались.  
  
  

 
   

 

 Понятие энергии и энергетики     

Слово «энергия» в переводе с греческого означает действие, деятельность. Согласно современным представлениям, энергия — это общая количественная мера разных форм движения материи. Различают механическую, тепловую, химическую, ядерную и другие виды энергии. Превращение энергии из одного вида в другой подчиняется фундаментальному закону сохранения, из которого следует невозможность создания вечного двигателя. В большинстве случаев полезная работа совершается только в результате определенных изменений состояния материальных систем (горения топлива, падения воды и т.п.). Работоспособность системы, т.е. способность ее совершать определенную работу при переходе из одного состояния в другое, определяется энергией. Благодаря потреблению энергии движется транспорт, улетают в космос ракеты, готовится пища, обогреваются жилища, освещаются улицы и т.д.    

В природе существует множество форм энергии: ею обладают люди и животные, камни и растения, ископаемое топливо  и деревья, реки и озера, Мировой океан, атмосфера, земные недра, Солнце, атомные ядра и т.п. Несмотря на огромное разнообразие форм энергии, для ее производства используются в основном три вида источников: ископаемое топливо (нефть, природный газ, уголь), ядерное топливо и восстанавливаемые источники: вода, ветер, Солнце.    

Развитие  экономики, уровень благосостояния людей находятся в прямой зависимости от количества потребляемой энергии. Многие виды трудовой деятельности основаны на потреблении энергии. Для добычи руды, выплавки из нее металла, для строительства дома и т.д. — везде нужна энергия. Энергетические потребности постоянно растут, потребителей энергии становится все больше — все это приводит к необходимости увеличения объемов производимой энергии.    

Природные энергоресурсы — один из основных источников процветания жизни. В качестве примера можно назвать нефть, добываемую в Арабских Эмиратах. Эту когда-то отсталую страну нефтяные энергоресурсы вывели на современный уровень развития.     

Очевидно, невозобновляемые энергоресурсы: нефть, газ, уголь — небезграничны. В естественных условиях они формировались сотни миллионов лет, а будут исчерпаны в течение десятков—сотен лет при современных темпах их потребления. Поэтому наряду с рациональным использованием энергии необходимо искать ее новые виды источников и повышать эффективность преобразования и потребления энергии. 

 

 

Стратегии

использования энергии

Энергия преумножает возможости человека. С ее помощью он готовит себе пищу, передвигается на средствах транспорта, обогревает и охлаждает жилище и заставляет работать промышленное оборудование. Энергия поддерживает нашу жизнь, сберегает здоровье, облегчает труд и экономит время. Высокий уровень жизни в США, Японии, ФРГ и других промышленно развитых странах в значительной мере обусловлен доступностью энергии: одна пятая часть населения земного шара, проживаюшая в этих странах, потребляет более 70070всей производимой в мире энергии. Вместе с тем,  удельное энергопотребление (количество энергии, расходуемой на производство единицы валового национального продукта) в промышленно развитых странах в период с 1973 пo1985 г. снизилось на 20%. Так, в США валовый национальный продукт за указанный период вырос на 40%, а энергопотребление осталось на прежнем уровне. В настоящее время наиболее быстрый рост энергопотребления происходит в развивающихся странах. Став на путь индустриализации и повышения жизненного уровня населения, а также регулирования его численности, такие страны, как Китай, Мексика и Индия, вынуждены увеличивать потребление энергии. В период с 1980 пo 1985 г. Численность населения в развивающихся странах увеличилась на 11%, а энергопотребление – на 22%; в странах с развитой экономикой увеличение этих показателей составило соответственно 3 и 5%. И все же энергопотребление в развивающихся странах пока в 4-7 раз ниже пo сравнению с промышленно развитыми странами.

 

Спрос на энергию во всем мире непрерывно увеличивается, несмотря на все более глубокое понимание того, что неконтролируемое ее потребление несет в себе глобальную угрозу окружающей среде. В странах Европы и Северной Америки сжигание угля и нефти вызывает кислотные дожди, которые уничтожают озера, леса и урожаи сельскохозяйственных культур, а также разрушают промышленные и гражданские сооружения. Ядерная энергетика производит долгоживущие радиоактивные отходы. Автомобили заражают воздух

смогом, угрожающим здоровью людей и сохранности их имущества. Вследствие потребления энергии в атмосферу ежегодно выбрасывается более 5 млрд. тонн углерода. Накопление в атмосфере диоксида углерода (углекислого газа, СО2) и некоторых других газообразных продуктов сгорания чревато  возникновением парникового эффекта, в результате чего к середине будущего столетия температура на поверхности Земли может увеличиться на несколько градусов. Это значит, что климат на планете будет изменяться со скоростью, в 10-100 раз превышающей скорость климатических изменений, имевших

место в конце последнего ледникового периода.

Техническая мысль способна резко для производства нужного количества товаров и услуг, и одновременно снизить остроту проблем, порождаемых использованием энергии. Капиталовложения в энергосберегающие технологии могут способствовать снижению потребления природного топлива без ущерба для экономического развития. Применение уже имеющихся эффективных с точки зрения энергозатрат технологий может снизить капиталовложения, высвободить время для разработки новых методов энергообеспечения и в конечном счете при том же уровне энергопотребления создать производство товаров и услуг более высокого качества. Далее в статье мы рассмотрим возможности использования нетрадиционных источников энергии и способы, обеспечивающие более экономное ее потребление.

 

 

 

Альтернативные источники энергии    

На пороге ХХI века человек все чаще и чаще стал задумываться о том, что станет основой его существования в новой эре.2 Энергия была и остается главной составляющей жизни человека. Она дает возможность создавать различные материалы, является одним из главных факторов при разработке новых технологий. Попросту говоря, без освоения различных видов энергии человек не способен полноценно существовать. Человек прошел путь от первого костра до атомных электростанций, освоил добычу основных традиционных энергетических ресурсов: угля, нефти и газа, научился использовать энергию рек, освоил “мирный атом”, но все активнее обсуждаются вопросы использования новых, нетрадиционных, альтернативных видов энергии.   

По  оценкам специалистов, мировые ресурсы  угля составляют 15, а по неофициальным  данным — 30 трлн тонн, нефти — 300 млрд тонн, газа — 220 трлн кубометров. Разведанные  запасы угля составляют 1685 млрд тонн, нефти  — 137 млрд тонн, газа — 142 трлн кубометров. Почему же наблюдается тенденция к освоению альтернативных видов энергии при таких, казалось бы, внушительных цифрах, притом, что в последние годы в шельфовых зонах морей открыты огромные запасы нефти и газа? Есть несколько ответов на этот вопрос.    

Во-первых, непрерывный рост промышленности как  основного “клиента” энергетической отрасли. Существует точка зрения, что  при нынешней ситуации запасов угля хватит примерно на 270 лет, нефти —  на 35-40 лет, газа — на 50 лет. Во-вторых, необходимость значительных финансовых затрат на разведку новых месторождений, так как часто эти работы связаны с организацией глубокого бурения (в частности, в морских условиях) и другими сложными и наукоемкими технологиями. И, в-третьих — экологические проблемы, связанные с добычей энергетических ресурсов.    

В настоящее время выдвигается  множество различных идей и предложений  по использованию всевозможных возобновляемых видов энергии. Разработка некоторых  проектов еще только начинается. Так, существуют предложения по использованию энергии разложения атомных частиц, искусственных смерчей и даже энергии молнии. Проводятся эксперименты по использованию “биоэнергетики” — например, энергии парного молока для обогрева коровников.    

Но  существуют и “традиционные” виды альтернативной энергии. Это энергия Солнца и ветра, энергия морских волн, приливов и отливов. Есть проекты преобразования в электроэнергию газа, выделяющегося на мусорных свалках, а также из навоза на звероводческих фермах. Основным видом “бесплатной” неиссякаемой энергии по справедливости считается Солнце. В Солнце сосредоточено 99, 886% всей массы Cолнечной системы. Солнце ежесекундно излучает энергию в тысячи миллиардов раз большую, чем при ядерном взрыве 1 кг U235.  
Солнце — неисчерпаемый источник энергии — ежесекундно дает Земле 80 тысяч миллиардов киловатт, то есть в несколько тысяч раз больше, чем все электростанции мира. Нужно только уметь пользоваться им. Например, Тибет — самая близкая к Солнцу часть нашей планеты — по праву считает солнечную энергию своим богатством. На сегодня в Тибетском автономном районе Китая построено уже более 50 тыс. гелиопечей. Солнечной энергией отапливаются жилые помещения площадью 150 тыс. м 2, созданы гелиотеплицы общей площадью в миллион квадратных метров.  Хотя  солнечная энергия и бесплатна, получение электричества из нее не всегда достаточно дешево. Поэтому специалисты непрерывно стремятся усовершенствовать солнечные элементы и сделать их эффективнее. Компактная передвижная электростанция при собственном весе 500 кг имеет мощность 4 кВт, иначе говоря, способна полностью обеспечить электротоком достаточной мощности загородное жилье. Это довольно хитроумный агрегат, где энергию вырабатывают сразу два устройства — ветрогенератор нового типа и комплект солнечных панелей. Первый оснащен тремя полусферами, которые (в отличие от обычного ветрового колеса) вращаются при малейшем движении воздуха, второй — автоматикой, аккуратно ориентирующей солярные элементы на светило. Добытая энергия накапливается в аккумуляторном блоке, а тот стабильно снабжает током потребителей.  
На первый взгляд ветер кажется одним из самых доступных и возобновляемых источников энергии. В отличие от Солнца, он может работать зимой и летом, днем и ночью, на севере и на юге. Но ветер — это очень рассеянный энергоресурс. Природа не создала “месторождения” ветров и не пустила их, подобно рекам, по руслам. Ветровая энергия практически всегда “размазана” по огромным территориям. Основные параметры ветра — скорость и направление — меняются подчас очень быстро и непредсказуемо, что делает его менее надежным, чем Солнце. Таким образом, встают две проблемы, которые необходимо решить для полноценного использования энергии ветра.