Kuidas kasutada looduslike allikate energiat. Abstraktsed looduslikud energiaallikad ja nende kasutamine. Kuidas seda teha

Miks on just praegu, teravamalt kui kunagi varem, kerkinud üles küsimus: mis ootab inimkonda ees – energianälg või energiaküllus? Artiklid energiakriisist ei lahku ajalehtede ja ajakirjade lehekülgedelt. Nafta tõttu tekivad sõjad, riigid õitsevad ja muutuvad vaesemaks ning valitsused vahetuvad. Ajalehtede sensatsioonid hakkasid hõlmama teateid uute installatsioonide käivitamisest või uutest leiutistest energeetika valdkonnas. Arendatakse hiiglaslikke energiaprogramme, mille elluviimine nõuab tohutuid jõupingutusi ja tohutuid materiaalseid kulutusi.

Kui eelmise sajandi lõpus mängis praegu kõige levinum energia - energia - globaalses tasakaalus üldiselt abistavat ja tähtsusetut rolli, siis juba 1930. aastal toodeti maailmas umbes 300 miljardit kilovatt-tundi elektrit. Prognoos on üsna realistlik, mille kohaselt toodetakse 2000. aastal 30 tuhat miljardit kilovatt-tundi! Hiiglaslikud numbrid, enneolematud kasvumäärad! Ja ikkagi jääb energiat väheks ja vajadus selle järele kasvab veelgi kiiremini.

Inimeste materiaalse ja lõpuks vaimse kultuuri tase sõltub otseselt nende käsutuses olevast energiast. Maagi kaevandamiseks, sellest metalli sulatamiseks, maja ehitamiseks, mis tahes asjade valmistamiseks peate kulutama energiat. Kuid inimeste vajadused kasvavad kogu aeg ja inimesi tuleb aina juurde.

Miks siis peatuda? Teadlased ja leiutajad on pikka aega välja töötanud mitmeid viise energia, eelkõige elektrienergia tootmiseks. Ehitame siis elektrijaamu juurde ja energiat saab nii palju kui vaja! See näiliselt ilmne lahendus keerulisele probleemile on täis palju lõkse.

Järeleandmatud loodusseadused ütlevad, et kasutamiseks sobivat energiat on võimalik saada ainult selle muundamise teel muudest vormidest. Igiliikurid, mis väidetavalt toodavad energiat ega võta seda kuskilt, on kahjuks võimatud. Ja maailma energiamajanduse struktuur on tänapäeval kujunenud selliseks, et igast viiest toodetud kilovatist neli saadakse põhimõtteliselt samamoodi, nagu ürginimene omal ajal sooja hoidis ehk kütust põletades või selles salvestatud keemilist energiat, muutes selle soojuselektrijaamades elektriks.

Muidugi on kütuse põletamise meetodid muutunud palju keerukamaks ja arenenumaks.

Uued tegurid – naftahinna tõus, tuumaenergia kiire areng, kasvavad nõuded keskkonnakaitsele – nõudsid uut lähenemist energeetikale.

Energiaprogrammi väljatöötamisest võtsid osa meie riigi silmapaistvamad teadlased, erinevate ministeeriumide ja osakondade spetsialistid. Viimaseid matemaatilisi mudeleid kasutades on elektroonilised arvutid riigi tulevase energiabilansi struktuuri jaoks välja arvutanud mitusada varianti. Leiti põhimõttelised lahendused, mis määrasid riigi energiaarengu strateegia järgmisteks aastakümneteks.

Kuigi lähituleviku energeetikasektor tugineb endiselt taastumatutel ressurssidel põhineval soojusenergia tootmisel, muutub selle struktuur. Õli kasutamist tuleb vähendada. Elektri tootmine tuumaelektrijaamades suureneb oluliselt. Endiselt puutumatute hiiglaslike odava kivisöevarude kasutamist alustatakse näiteks Kuznetski, Kansk-Achinski ja Ekibastuzi jõgikonnas. Laialdaselt võetakse kasutusele maagaas, mille varud riigis ületavad tunduvalt teiste riikide omasid.

Riigi energiaprogramm on meie tehnoloogia ja majanduse aluseks 21. sajandi eelõhtul.

Kuid teadlased vaatavad ka ettepoole, energiaprogrammis kehtestatud tähtaegadest kaugemale. 21. sajandi lävel ja nad on kainelt teadlikud kolmanda aastatuhande tegelikkusest. Kahjuks pole nafta-, gaasi- ja kivisöe varud sugugi lõputud. Loodusel kulus nende varude loomiseks miljoneid aastaid, need kuluvad ära sadade aastate pärast. Tänapäeval on maailmas hakatud tõsiselt mõtlema, kuidas vältida maise rikkuse röövellikku röövimist. Lõppude lõpuks võivad kütusevarud kesta sajandeid ainult sellisel tingimusel. Kahjuks elavad paljud naftat tootvad riigid tänapäeva. Nad tarbivad halastamatult looduse poolt neile antud naftavarusid. Nüüd ujuvad paljud neist riikidest, eriti Pärsia lahe piirkonnas, sõna otseses mõttes kullas, mõtlemata sellele, et mõne aastakümne pärast need varud kokku kuivavad. Mis saab siis – ja see juhtub varem või hiljem – kui nafta- ja gaasimaardlad on ammendatud? Nafta hinnatõus, mis on vajalik mitte ainult energeetikale, vaid ka transpordile ja keemiale, on sundinud mõtlema ka muudele nafta ja gaasi asendamiseks sobivatele kütuseliikidele. Eriti mõtlikuks muutusid siis need riigid, kellel polnud oma nafta- ja gaasivarusid ning kes pidid need ostma.

Vahepeal otsivad üha rohkem teadusinsenere üle maailma uusi, ebatavalisi allikaid, mis võiksid võtta enda kanda vähemalt osa inimkonna energiaga varustamise koormast. Teadlased otsivad sellele probleemile lahendust erinevatel viisidel. Kõige ahvatlevam on muidugi igaveste, taastuvate energiaallikate kasutamine – voolava vee ja tuule energia, ookeani looded, maakera sisemuse soojus, päike. Suurt tähelepanu pööratakse tuumaenergia arendamisele. Teadlased otsivad võimalusi tähtedes toimuvate protsesside taastoomiseks ja nende varumiseks kolossaalsete energiavarudega.

Energia – kust see kõik alguse sai

Tänapäeval võib meile tunduda, et inimese areng ja paranemine oli kujuteldamatult aeglane. Ta pidi sõna otseses mõttes ootama looduse teeneid. Ta oli külma vastu praktiliselt kaitsetu, teda ähvardasid pidevalt metsloomad, tema elu rippus pidevalt kaalul. Kuid järk-järgult arenes inimene nii palju, et ta suutis leida relva, mis koos mõtlemis- ja loomisvõimega tõstis ta lõpuks kõrgemale kogu elukeskkonnast. Algul tekkis tuld juhuslikult - näiteks puude põlemisest, millesse pikselöök sai, siis hakati neid tekitama sihilikult: kahte sobivat puutükki üksteise vastu hõõrudes süütas inimene esmalt 80-150 tuhat aastat tuld. tagasi. Elu andev, salapärane, sisendav enesekindlust ja uhkust.

Pärast seda ei keeldunud inimesed enam võimalusest kasutada tuld võitluses tugevate külmade ja röövloomade vastu, raskelt teenitud toidu valmistamiseks. Kui palju osavust, visadust, kogemust ja lihtsalt õnne see nõudis! Kujutagem ette inimest, kes on ümbritsetud puutumatust loodusest – ilma teda kaitsvate ehitisteta, isegi elementaarsete füüsikaseaduste tundmiseta, sõnavaraga, mis ei ületa mitukümmend. (Muide, kui paljud meist, isegi tugeva teadusliku ettevalmistusega, suudaksid lõket teha ilma tehnilisi vahendeid kasutamata - vähemalt tikke?) Inimene kõndis selle avastuseni väga kaua ja see levis aeglaselt, kuid tähistas üht olulisemat pöördepunkti tsivilisatsiooni ajaloos.

Aeg möödus. Inimesed õppisid soojust saama, kuid vanadel inimestel polnud muud jõudu kui oma lihased, mis aitaksid neil loodust allutada. Ja ometi hakkasid nad tasapisi, vähehaaval kasutama taltsutatud loomade, tuule ja vee jõudu. Ajaloolaste sõnul rakendati esimesed veoloomad adrale umbes 5000 aastat tagasi. Veeenergia esmakasutuse mainimine – esimese veejoaga käitatava rattaga veski käivitamine – pärineb meie kronoloogia algusest. Kuid selle leiutise laialdaseks levikuks kulus veel tuhat aastat. Ja vanimad praegu teadaolevad tuulikud Euroopas ehitati 11. sajandil.

Sajandeid on uute energiaallikate – lemmikloomade, tuule ja vee – kasutamine olnud väga madal. Peamine energiaallikas, millega inimene elamispinda ehitas, põldu haris, "rändas", kaitses ja ründas, oli tema enda käte ja jalgade tugevus. Ja see kestis umbes meie aastatuhande keskpaigani. Tõsi, juba 1470. aastal lasti vette esimene suur neljamastiline laev; 1500. aasta paiku pakkus geniaalne Leonardo da Vinci välja mitte ainult väga geniaalse kangastelje mudeli, vaid ka lendava masina ehitamise projekti. Talle kuulus ka palju muid tolle aja lihtsalt fantastilisi ideid ja plaane, mille elluviimine pidi kaasa aitama teadmiste ja tootlike jõudude avardumisele. Kuid tõeline pöördepunkt inimkonna tehnilises mõttes saabus suhteliselt hiljuti, veidi rohkem kui kolm sajandit tagasi.

Üks esimesi hiiglasi inimkonna teaduse arenguteel oli kahtlemata Isaac Newton. See silmapaistev inglise loodusteadlane pühendas kogu oma pika eluea ja erakordse ande teadusele: füüsikale, astronoomiale ja matemaatikale. Ta sõnastas klassikalise mehaanika põhiseadused, töötas välja gravitatsiooniteooria, pani aluse hüdrodünaamikale ja akustikale, aitas oluliselt kaasa optika arengule ning lõi koos Leibitziga põhimõtted. teooriad lõpmatute väikeste arvude arvutus ja sümmeetriliste funktsioonide teooria. 18. ja 19. sajandi füüsikat nimetatakse õigustatult newtonilikuks. Isaac Newtoni teosed aitasid oluliselt suurendada inimese lihaste tugevust ja inimaju loomingulisi võimeid.

Hüdroelektrijaamade eelised on ilmsed - looduse enda poolt pidevalt uuendatav energiavarustus, töö lihtsus ja keskkonnareostuse puudumine. Vesirataste ehitamise ja käitamise kogemus võib hüdroenergeetikainseneridele märkimisväärset abi pakkuda. Suure hüdroelektrijaama tammi ehitamine osutus aga palju keerulisemaks ülesandeks kui väikese tammi ehitamine veskiratta keeramiseks. Võimsate hüdroturbiinide käitamiseks tuleb tammi taha koguda tohutult palju vett. Tammi ehitamiseks on vaja maha panna nii palju materjali, et Egiptuse hiiglaslike püramiidide maht tundub sellega võrreldes tühine.

Seetõttu ehitati 20. sajandi alguses vaid üksikud hüdroelektrijaamad. Pjatigorski lähedal Põhja-Kaukaasias Podkumoki mägijõe ääres töötas edukalt üsna suur elektrijaam märgilise nimega “Valge kivisüsi”. See oli alles algus.

Juba ajaloolises plaanis nägi GOELRO ette suurte hüdroelektrijaamade rajamist. 1926. aastal alustas tööd Volhovi hüdroelektrijaam ja järgmisel aastal alustati kuulsa Dnepri hüdroelektrijaama ehitamist. Meie riigis aetav ettenägelik energiapoliitika on viinud selleni, et nagu ükski teine ​​riik maailmas, oleme välja töötanud võimsate hüdroelektrijaamade süsteemi. Ükski riik ei saa kiidelda selliste energiahiiglastega nagu Volga, Krasnojarski ja Bratski, Sajano-Šušenskaja hüdroelektrijaamad. Need jaamad, mis pakkusid sõna otseses mõttes energiaookeane, said keskusteks, mille ümber arenesid võimsad tööstuskompleksid.

Kuid seni teenib inimesi vaid väike osa maakera hüdroelektrienergia potentsiaalist. Igal aastal voolavad meredesse kasutamata tohutud veejoad, mis on tekkinud vihma ja lume sulamise tõttu. Kui oleks võimalik neid tammide abil edasi lükata, saaks inimkond täiendava kolossaalse koguse energiat.

Geotermiline energia

Maa, see väike roheline planeet, on meie ühine kodu, kust me veel ei saa ega tahagi lahkuda. Võrreldes müriaadidega teiste planeetidega on Maa tõesti väike: suurem osa sellest on kaetud hubase ja elu andva rohelusega. Kuid see kaunis ja rahulik planeet saab vahel raevu ning siis ei tasu sellega pisiasja teha – ta on võimeline hävitama kõik, mida ta on meile ammusest ajast lahkelt andnud. Kohutavad tornaadod ja taifuunid nõuavad tuhandeid inimelusid, jõgede ja merede alistamatud veed hävitavad kõik, mis nende teel on, metsatulekahjud laastavad mõne tunniga tohutuid territooriume koos hoonete ja põllukultuuridega.

Kuid kõik need on väikesed asjad võrreldes ärganud vulkaani purskega. Vaevalt leiate Maalt teisi näiteid loodusliku energia spontaansest vabanemisest, mis võiks võimsuses mõne vulkaaniga konkureerida.

Inimesed on ammu teadnud maakera sügavustes peidetud hiiglasliku energia spontaansetest ilmingutest. Inimkonna mälu sisaldab legende katastroofiliste vulkaanipursete kohta, mis nõudsid miljoneid inimelusid ja muutsid tundmatuseni paljude paikade välimust Maal. Isegi suhteliselt väikese vulkaani purske võimsus on kordades suurem kui inimkätega loodud suurimate elektrijaamade võimsus. Tõsi, vulkaanipursete energia otsesest kasutamisest ei maksa rääkidagi – inimestel puudub veel võime seda mässulist elementi ohjeldada ja õnneks on need pursked üsna haruldased sündmused. Kuid need on maa sisikonda peidetud energia ilmingud, kui ainult väike osa sellest ammendamatust energiast leiab vabanemist vulkaanide tuld hingavate õhuavade kaudu.

Maaenergia – maasoojusenergia põhineb Maa loodusliku soojuse kasutamisel. Maakoore ülemise osa termiline gradient on 20–30 °C 1 km sügavuse kohta ja White'i (1965) järgi maakoores sisalduv soojushulk kuni 10 km sügavuseni (pinda eirates). temperatuur) võrdub ligikaudu 12,6-10^26 J. Need ressursid on võrdväärsed 4,6 10 16 tonni kivisöe soojussisaldusega (võetuna kivisöe keskmiseks põlemissoojuseks 27,6-10 9 J/t), mis on rohkem kui 70 tuhat korda suurem soojussisaldus kõigist tehniliselt ja majanduslikult taastatavatest globaalsetest söeressurssidest. Maakoore ülemises osas (kuni 10 km sügavuseni) olev geotermiline soojus on aga liiga hajus, et seda kasutada maailma energiaprobleemide lahendamiseks. Tööstuslikuks kasutamiseks sobivad ressursid on geotermilise energia üksikud maardlad, mis on koondunud arendamiseks ligipääsetavale sügavusele, mille teatud mahud ja temperatuur on piisavad, et neid kasutada elektrienergia või soojuse tootmiseks.

Geoloogilisest vaatenurgast võib geotermilised energiaallikad jagada hüdrotermilisteks konvektiivsüsteemideks, kuuma kuivvulkaanilisteks süsteemideks ja suure soojusvooluga süsteemideks.

Hüdrotermilised süsteemid

Hüdrotermiliste konvektiivsüsteemide kategooriasse kuuluvad maa-alused auru- või aurubasseinid kuum vesi, mis tulevad maapinnale, moodustades geisreid, väävlilisi mudajärvi ja fumaroole. Selliste süsteemide teket seostatakse soojusallika, kuuma või sula kivimi olemasoluga, mis asub maapinnale suhteliselt lähedal. Selle kõrge temperatuuriga kivimite tsooni kohal on vett sisaldav läbilaskev kivim, mis tõuseb selle all oleva kuuma kivimi mõjul üles. Läbilaskev kivim on omakorda kaetud pealt mitteläbilaskva kivimiga, moodustades ülekuumenenud veele “lõksu”. Kuid pragude või pooride olemasolu selles kivimis võimaldab kuumal veel või auru-vee segul maapinnale tõusta. Hüdrotermilised konvektiivsüsteemid paiknevad tavaliselt maakoore tektooniliste plaatide piiridel, mida iseloomustab vulkaaniline aktiivsus.

Põhimõtteliselt põhineb kuumaveeväljadel elektri tootmiseks kasutatav meetod kuuma vedeliku pinnal aurustumisel tekkiva auru kasutamisel. See meetod kasutab nähtust, et kui kuum vesi (kõrge rõhu all) läheneb kaevudele basseinist pinnale, siis rõhk langeb ja umbes 20% vedelikust keeb ja muutub auruks. See aur eraldatakse veest separaatori abil ja suunatakse turbiini. Separaatorist väljuvat vett võib selle mineraalse koostise järgi täiendavalt töödelda. Selle vee saab kohe kivimisse tagasi pumbata või, kui see on majanduslikult otstarbekas, siis sealt esmalt kaevandatavate mineraalidega. Kuuma veega geotermilised väljad on näiteks Wairakei ja Broadlands Uus-Meremaal, Cerro Prieto Mehhikos, Salton Sea Californias, Otake Jaapanis.

Teine meetod kõrge või keskmise temperatuuriga geotermilisest veest elektri tootmiseks on kaheahelalise (binaartsükli) protsessi kasutamine. Selles protsessis kasutatakse basseinist saadud vett madala keemistemperatuuriga sekundaarse jahutusvedeliku (freooni või isobutaani) soojendamiseks. Selle vedeliku keetmisel tekkivat auru kasutatakse turbiini käitamiseks. Heitgaasi aur kondenseeritakse ja juhitakse uuesti läbi soojusvaheti, luues seeläbi suletud tsükli. Sekundaarse jahutusvedelikuna freooni kasutavad paigaldised on praegu ette valmistatud tööstuslikuks arendamiseks temperatuurivahemikus 75–150 °C ja ühikulise elektrivõimsusega vahemikus 10–100 kW. Selliseid seadmeid saab kasutada elektri tootmiseks sobivates kohtades, eriti kaugemates maapiirkondades.

Vulkaanilise päritoluga kuumad süsteemid

Teist tüüpi geotermilised ressursid (vulkaanilise päritoluga kuumad süsteemid) hõlmavad magmat ja läbitungimatut kuuma kuiva kivimit (magma ja katva kivimi ümber olevad tahkunud kivimi tsoonid). Geotermilise energia tootmine otse magmast ei ole veel tehniliselt teostatav. Kuumade kuivade kivimite energia kasutamiseks vajalikku tehnoloogiat alles hakatakse välja töötama. Nende energiaressursside kasutamise meetodite esialgsed tehnilised arendused hõlmavad suletud ahela ehitamist, mille kaudu tsirkuleerib vedelik, mis läbib kuuma kivi. riis. 5). Esiteks puuritakse kaev, et jõuda piirkonda, kus kuum kivi esineb; seejärel pumbatakse selle kaudu kõrge rõhu all kivisse külm vesi, mis viib sellesse pragude tekkeni. Pärast seda puuritakse teine ​​kaev läbi selliselt moodustunud murdunud kivimi tsooni. Lõpuks pumbatakse esimesse kaevu pinnalt külm vesi. Kuuma kivimi läbimisel soojendatakse seda ja ekstraheeritakse läbi teise kaevu auru või kuuma vee kujul, mida saab seejärel kasutada elektri tootmiseks, kasutades mõnda varem käsitletud meetoditest.

Kõrge soojusvoo süsteemid

Kolmandat tüüpi geotermilised süsteemid eksisteerivad nendes piirkondades, kus sügav settebassein asub kõrge soojusvoo väärtustega tsoonis. Sellistes piirkondades nagu Pariis või Ungari basseinid, võib kaevudest tuleva vee temperatuur ulatuda 100 °C-ni.

Seda tüüpi maardlate erikategooria leidub piirkondades, kus tavaline maapinda läbiv soojusvool on kinni isoleerivates, vett mitteläbilaskvates savikihtides, mis on moodustunud kiiresti vajuvatesse geosünklinaalsetesse tsoonidesse või maakoore vajumise aladesse. Georõhuvööndites võib maasoojusmaardlatest tuleva vee temperatuur ulatuda 150–180 °C-ni ja rõhk kaevupeas on 28–56 MPa. Päevane tootlikkus ühe kaevu kohta võib olla mitu miljonit kuupmeetrit vedelikku. Kõrge georõhuga piirkondades asuvaid geotermilisi basseine on nafta- ja gaasiuuringute käigus leitud paljudes piirkondades, näiteks Põhja- ja Lõuna-Ameerikas, Kaug- ja Lähis-Idas, Aafrikas ja Euroopas. Võimalust kasutada selliseid maardlaid energia otstarbel ei ole veel tõestatud.

Maailma ookeanide energia

Kütusehindade järsk tõus, raskused selle hankimisel, teated kütusevarude ammendumise kohta – kõik need energiakriisi nähtavad märgid on viimastel aastatel paljudes riikides äratanud märkimisväärset huvi uute energiaallikate, sealhulgas ookeanienergia vastu.

Ookeani soojusenergia

On teada, et maailma ookeani energiavarud on kolossaalsed, sest kaks kolmandikku maakera pinnast (361 miljonit km 2) on hõivatud merede ja ookeanidega - Vaikse ookeani pindala on 180 miljonit km 2 . Atlandi ookean - 93 miljonit km 2, India - 75 miljonit km 2. Seega on ookeani pinnavee ülekuumenemisele vastav soojus- (sise)energia võrreldes põhjaveega, näiteks 20 kraadi võrra, suurusjärgus 10 26 J. Kineetiline energia ookeanihoovused on hinnanguliselt suurusjärgus 10 18 J. Kuid siiani on inimesed saanud kasutada vaid tillukesi murdosasid sellest energiast ja sedagi suurte ja aeglaselt tasuvate investeeringute hinnaga, nii et selline energia siiani tundus vähetõotav.

Viimast kümnendit on iseloomustanud teatud edu ookeanide soojusenergia kasutamisel. Nii loodi mini-OTEC ja OTEC-1 installatsioonid (OTEC - ingliskeelsete sõnade Ocean Thermal Energy Conversion algustähed, st. ookeani soojusenergia muundamine - me räägime muundamisest elektrienergiaks). 1979. aasta augustis alustas Hawaii saarte lähedal tööd mini-OTECi soojuselektrijaam. Paigalduse proovitöö kolm ja pool kuud näitas selle piisavat töökindlust. Pideva ööpäevaringse töö käigus rikkeid ei esinenud, kui arvestada väiksemaid tehnilisi probleeme, mis tavaliselt ilmnevad uute installatsioonide testimisel. Selle koguvõimsus oli keskmiselt 48,7 kW, maksimaalne -53 kW; Installatsioon saatis välisvõrku kandevõimeks ehk täpsemalt akude laadimiseks 12 kW (maksimaalselt 15). Ülejäänud toodetud võimsus kulus käitise enda vajadustele. Nende hulka kuuluvad energiakulud kolme pumba tööks, kaod kahes soojusvahetis, turbiinis ja elektrienergia generaatoris.

Vaja oli kolme pumpa järgmise arvutuse põhjal: üks ookeanist sooja vee varustamiseks, teine ​​külma vee pumpamiseks umbes 700 m sügavuselt, kolmas sekundaarse töövedeliku pumpamiseks süsteemi enda sees, s.o kondensaatorist aurusti. Ammoniaaki kasutatakse sekundaarse töövedelikuna.

Mini-OTEC seade on paigaldatud praamile. Selle põhja all on pikk torustik külma vee kogumiseks. Torustik on 700 m pikkune polüetüleentoru siseläbimõõduga 50 cm Torujuhe kinnitatakse spetsiaalse luku abil anuma põhja, võimaldades vajadusel kiiret lahtiühendamist. Polüetüleentoru kasutatakse ka toru-anuma süsteemi ankurdamiseks. Sellise lahenduse originaalsus on väljaspool kahtlust, kuna praegu arendatavate võimsamate OTEC-süsteemide ankurdusseaded on väga tõsine probleem.

Esimest korda tehnoloogia ajaloos suutis mini-OTEC-installatsioon anda kasulikku voolu välisele koormusele, kattes samal ajal oma vajadused. Mini-OTECide käitamisest saadud kogemused võimaldasid kiiresti ehitada võimsama soojuselektrijaama OTEC-1 ja alustada veelgi võimsamate seda tüüpi süsteemide projekteerimist.

Uued OTEC-jaamad, mille võimsus on mitukümmend ja sadu megavatt projekt viiakse läbi ilma laevata. See on üks suur toru, mille ülemises osas on ümmargune masinaruum, kus asuvad kõik energia muundamiseks vajalikud seadmed ( riis. 6). Veetorustiku ülemine ots hakkab paiknema ookeanis 25–0 sügavusel m. Turbiiniruum on projekteeritud umbes 100 m sügavusele toru ümber, sinna paigaldatakse ammoniaagiaurudel töötavad turbiiniagregaadid, samuti kõik muud seadmed. Konstruktsiooni kogukaal ületab 300 tuhat tonni Toru on koletis, mis läheb peaaegu kilomeetri kaugusele ookeani külma sügavusse ja selle ülemises osas on midagi väikese saare taolist. Ja mitte ühtegi alust, välja arvatud muidugi tavalised alused, mis on vajalikud süsteemi hooldamiseks ja kaldaga suhtlemiseks.

Mõõnade ja voolude energia.

Sajandeid on inimesed spekuleerinud meretõusu põhjuste üle. Tänapäeval teame kindlalt, et võimas loodusnähtus – merevee rütmiline liikumine on põhjustatud Kuu ja Päikese gravitatsioonijõududest. Kuna Päike on Maast 400 korda kaugemal, mõjub Kuu palju väiksem mass Maa pinnale kaks korda tugevamini kui Päikese mass. Seetõttu mängib otsustavat rolli Kuu põhjustatud mõõn (kuu tõusulaine). Avamerel vahelduvad tõusud mõõnadega teoreetiliselt iga 6 tunni 12 minuti 30 sekundi järel. Kui Kuu, Päike ja Maa asuvad samal joonel (nn syzygy), suurendab Päike oma külgetõmbejõuga Kuu mõju ja siis tekib tugev mõõn (syzygy hood ehk suurvesi). Kui Päike on Maa-Kuu lõiguga täisnurga all (kvadratuur), tekib nõrk mõõn (kvadratuur ehk madalvesi). Tugevad ja nõrgad looded vahelduvad iga seitsme päeva tagant.

Mõõna ja mõõna tegelik kulg on aga väga keeruline. Seda mõjutavad taevakehade liikumise iseärasused, rannajoone iseloom, vee sügavus, merehoovused ja tuul.

Kõrgeimad ja tugevaimad tõusulained esinevad väikestes ja kitsastes lahtedes või jõesuudmetes, mis suubuvad meredesse ja ookeanidesse. India ookeani tõusulaine veereb vastu Gangese hoovust 250 km kaugusel selle suudmest. Atlandi ookeanist lähtuv hiidlaine ulatub 900 km kaugusele Amazonasest. Suletud meredes, näiteks Mustas või Vahemeres, esinevad väikesed tõusulained kõrgusega 50–70 cm.

Maksimaalne võimalik võimsus ühes tõusulaine tsüklis, st ühest tõusust teiseni, väljendatakse võrrandiga

Kus R – vee tihedus, g- gravitatsiooni kiirendus, S– loodete basseini pindala, R– taseme erinevus tõusulaine ajal.

Nagu valemist nähtub, võib loodete energia kasutamiseks kõige sobivamateks kohtadeks pidada neid kohti mererannikul, kus looded on suure amplituudiga ning ranniku kontuur ja topograafia võimaldavad rajada suuri suletud “ basseinid”.

Elektrijaamade võimsus võiks kohati olla 2–20 MW.

Kuna päikesekiirguse energia jaotub suurele alale (teisisõnu on see väikese tihedusega), peab igal päikeseenergia vahetuks kasutamiseks mõeldud paigaldisel olema piisava pindalaga kogumisseade (kollektor).

Lihtsaim seda tüüpi seade on madalpingelamp; põhimõtteliselt on see must plaat, mis on altpoolt hästi isoleeritud. See on kaetud klaasi või plastikuga, mis laseb läbi valgust, kuid ei tuvasta infrapunast soojuskiirgust. Kõige sagedamini asetatakse lehe ja klaasi vahele jäävasse ruumi mustad torud, millest voolab läbi vesi, õli, elavhõbe, õhk, väävelanhüdriid jne. P. Päikesekiirgus, pronkaya läbi klaasist või plastikust kollektorisse, neelavad mustad torud ja plaat ning soojendavad tööpinda teda torudes. Soojuskiirgus kollektorist välja ei pääse, mistõttu on temperatuur selles oluliselt kõrgem (200–500°C) kui välisõhu temperatuur. Siin avaldub nn kasvuhooneefekt. Tavalised aiakasvuhooned on tegelikult lihtsad päikesekiirguse kogujad. Aga mida kaugemal troopikast, seda vähem eff See on horisontaalne kollektor ja selle keeramine pärast Päikest on liiga keeruline ja kulukas. Seetõttu paigaldatakse sellised kollektorid reeglina teatud optimaalse nurga all lõuna poole.

Keerulisem ja kallim kollektor on nõguspeegel, mis koondab langeva kiirguse väikeses mahus teatud geomeetrilise punkti – fookuse – ümber. Peegli peegeldav pind on valmistatud metalliseeritud plastikust või koosneb paljudest väikestest lamepeeglitest, mis on kinnitatud suurele paraboolsele alusele. Tänu spetsiaalsetele mehhanismidele pööratakse seda tüüpi kollektoreid pidevalt Päikese poole, mis võimaldab neil koguda võimalikult palju päikesekiirgust. Temperatuur peeglikollektorite tööruumis ulatub 3000°C ja üle selle.

Päikeseenergia on üks materjalimahukamaid energiatootmise liike. Päikeseenergia laiaulatuslik kasutamine toob kaasa materjalide vajaduse ja sellest tulenevalt ka tööjõuressursside hiiglasliku suurenemise tooraine kaevandamiseks, nende rikastamiseks, materjalide hankimiseks, heliostaatide, kollektorite, muude seadmete tootmiseks ja nende transportimiseks. Arvutused näitavad, et päikeseenergia abil 1 MW* aasta elektrienergia tootmiseks kulub 10 000 kuni 40 000 inimtundi. Traditsioonilises fossiilkütuseid kasutavas energiatootmises on see näitaja 200-500 töötundi.

Seni on päikesekiirte abil toodetud elektrienergia palju kallim kui traditsiooniliste meetoditega saadav energia. Teadlased loodavad, et katsed, mida nad katseseadmetes ja jaamades teevad, aitavad lahendada mitte ainult tehnilisi, vaid ka majanduslikke probleeme. Kuid sellest hoolimata ehitatakse päikeseenergia muundurjaamu ja need töötavad.

Alates 1988. aastast on Kertši poolsaarel töötanud Krimmi päikeseelektrijaam. Tundub, et terve mõistus ise on oma koha määranud. Kui selliseid jaamu kuhugi rajada, siis eelkõige kuurortide, sanatooriumide, puhkemajade ja turismimarsruutide piirkonda; piirkonnas, kus on vaja palju energiat, kuid veelgi olulisem on hoida puhtana keskkonda, mille heaolu ja eelkõige õhu puhtus on inimesele tervistav.

Krimmi SPP on väike - võimsus on ainult 5 MW. Teatud mõttes on ta jõuproov. Kuigi näib, mida veel tuleks proovida, kui on teada teiste riikide päikesejaamade ehitamise kogemus.

Sitsiilia saarel tootis veel 80ndate alguses elektrit 1 MW võimsusega päikeseelektrijaam. Selle tööpõhimõte on samuti torni põhimõte. Peeglid fokuseerivad päikesekiired 50 meetri kõrgusel asuvale vastuvõtjale. Seal tekib aur, mille temperatuur on üle 600 ° C, mis käitab traditsioonilist turbiini, mille külge on ühendatud voolugeneraator. Vaieldamatult on tõestatud, et sellel põhimõttel saavad töötada 10–20 MW võimsusega elektrijaamad, aga ka palju rohkem, kui sarnased moodulid grupeerida ja omavahel ühendada.

Veidi teist tüüpi elektrijaam asub Lõuna-Hispaanias Alquerias. Selle erinevus seisneb selles, et torni tippu keskendunud päikesesoojus paneb käima naatriumitsükli, mis juba soojendab vett auru moodustamiseks. Sellel valikul on mitmeid eeliseid. Naatriumsoojusakumulaator ei taga mitte ainult elektrijaama pidevat töötamist, vaid võimaldab ka osaliselt koguda üleliigset energiat tööks pilvise ilmaga ja öösel. Hispaania jaama võimsus on vaid 0,5 MW. Aga selle põhimõttest lähtuvalt saab luua palju suuremaid - kuni 300 MW. Seda tüüpi paigaldistes on päikeseenergia kontsentratsioon nii kõrge, et siin ei ole auruturbiini protsessi efektiivsus halvem kui traditsioonilistes soojuselektrijaamades.

Asjatundjate sõnul on päikeseenergia muundamiseks kõige atraktiivsem idee fotoelektrilise efekti kasutamine pooljuhtides.

Aga näiteks päikeseelektrijaam ekvaatori lähedal päevase võimsusega 500 MWh (umbes sama palju energiat toodab üsna suur hüdroelektrijaam) kasuteguriga. 10% vajaks efektiivset pinda umbes 500 000 m2. On selge, et nii suur hulk päikesepooljuhtelemente suudab. tasub end ära ainult siis, kui nende tootmine on tõesti odav. Päikeseelektrijaamade kasutegur mujal Maa peal oleks madal ebastabiilsetest atmosfääritingimustest, päikesekiirguse suhteliselt nõrgast intensiivsusest, mida atmosfäär neelab tugevamalt ka päikesepaistelistel päevadel, aga ka vaheldumisest tingitud kõikumiste tõttu. päevast ja ööst.

Sellegipoolest leiavad päikesefotoelemendid juba täna oma konkreetseid rakendusi. Need osutusid praktiliselt asendamatuteks elektrivooluallikateks rakettides, satelliitides ja automaatsetes planeetidevahelistes jaamades ning Maal - peamiselt telefonivõrkude toiteks elektrifitseerimata piirkondades või väikeste voolutarbijate jaoks (raadioseadmed, elektrilised pardlid ja tulemasinad jne). ) . Pooljuhtpäikeseelemendid paigaldati esmakordselt Nõukogude Liidu kolmandale tehissatelliidile (saatsid orbiidile 15. mail 1958).

Töö käib, hindamised käivad. Seni tuleb tunnistada, et nad ei poolda päikeseelektrijaamu: tänapäeval on need konstruktsioonid endiselt ühed keerulisemad ja kallimad päikeseenergia kasutamise tehnilised meetodid. Vajame uusi võimalusi, uusi ideid. Nendest puudust pole. Rakendamine on halvem.

Aatomienergia.

Aatomituumade lagunemist uurides selgus, et iga tuum kaalub vähem kui tema prootonite ja neutronite masside summa. Seda seletatakse asjaoluga, et kui prootonid ja neutronid ühinevad tuumaks, vabaneb palju energiat. Tuuma massi kadu 1 g kohta on võrdne soojusenergia kogusega, mis saadakse 300 vaguni kivisöe põletamisel. Seetõttu pole üllatav, et teadlased on teinud kõik endast oleneva, et leida võti, mis võimaldaks neil "avada" aatomituuma ja vabastada selle sees peidetud tohutu energia.

Alguses tundus see ülesanne ületamatu. Teadlased ei valinud neutroni oma instrumendiks juhuslikult. See osake on elektriliselt neutraalne ja seda ei mõjuta elektrilised tõukejõud. Seetõttu võib neutron kergesti tungida aatomituuma. Neutronid pommitasid üksikute elementide aatomite tuumasid. Uraani puhul avastati, et see raske element käitus teistest erinevalt. Muide, tuleb meenutada, et looduslikult esinev uraan sisaldab kolme isotoopi: uraan-238 (238 U), uraan-235 (235 U) ja uraan-234 (234 U), kusjuures number näitab massinumbrit.

Uraan-235 aatomituum osutus oluliselt vähem stabiilseks kui teiste elementide ja isotoopide tuumad. Ühe neutroni mõjul toimub uraani lõhustumine (lõhenemine), selle tuum laguneb kaheks ligikaudu identseks fragmendiks, näiteks krüptooni ja baariumi tuumadeks. Need killud lendavad tohutu kiirusega erinevates suundades.

Kuid selle protsessi juures on peamine see, et ühe uraanituuma lagunemise käigus tekib kaks-kolm uut vaba neutronit. Põhjus on selles raske südamik uraan sisaldab rohkem neutroneid, kui on vaja kahe väiksema aatomituuma moodustamiseks. "Ehitusmaterjali" on liiga palju ja aatomituum peab sellest vabanema.

Iga uus neutron suudab teha sama, mida esimene, kui ta ühe tuuma lõhestas. Tõepoolest, see on tulus arvutus: ühe neutroni asemel saame kaks või kolm, millel on sama võime jagada järgmised kaks või kolm uraan-235 tuuma. Ja nii see jätkub: toimub ahelreaktsioon ja kui seda ei kontrollita, omandab see laviini iseloomu ja lõpeb võimsa plahvatusega – aatomipommi plahvatusega. Olles õppinud seda protsessi reguleerima, suutsid inimesed peaaegu pidevalt saada energiat uraani aatomituumadest. Seda protsessi juhitakse tuumareaktorites.

Tuumareaktor on seade, milles toimub kontrollitud ahelreaktsioon. Sel juhul toimib aatomituumade lagunemine nii soojuse kui ka neutronite kontrollitud allikana.

Esimese tuumareaktori projekti töötas 1939. aastal välja prantsuse teadlane Frederic Joliot-Curie. Kuid peagi okupeerisid natsid Prantsusmaa ja projekti ei viidud ellu.

Uraani lõhustumisahelreaktsioon viidi esmakordselt läbi 1942. aastal USA-s reaktoris, mille Itaalia teadlase Enrico Fermi juhitud teadlaste rühm Chicago ülikooli staadionile ehitas. Selle reaktori mõõtmed olid 6x6x6,7 m ja võimsus 20 kW; see töötas ilma välise jahutuseta.

NSV Liidus (ja Euroopas) ehitati akadeemiku juhtimisel esimene tuumareaktor. I. V. Kurchatov ja käivitati 1946. aastal.

Tuumaenergeetika areneb täna enneolematu kiirusega. Kolmekümne aasta jooksul on tuumaelektrijaamade koguvõimsus kasvanud 5 tuhandelt 23 miljonile kilovatile! Mõned teadlased väidavad, et 21. sajandiks toodetakse umbes pool maailma elektrienergiast tuumaelektrijaamades.

Põhimõtteliselt on tuumareaktor konstrueeritud üsna lihtsalt - selles, nagu tavalises boileris, muudetakse vesi auruks. Selleks kasutavad nad uraani või muu tuumakütuse aatomite lagunemise ahelreaktsiooni käigus vabanevat energiat. Tuumaelektrijaamas pole hiiglaslikku tuhandete kilomeetrite pikkustest terastorudest koosnevat aurukatelt, mille kaudu vesi tohutu rõhu all ringleb, muutudes auruks. See koloss asendati suhteliselt väikese tuumareaktoriga.

Termoneutroneid kasutavad tuumareaktorid erinevad üksteisest peamiselt kahel viisil: milliseid aineid kasutatakse neutronite aeglustajana ja milliseid aineid kasutatakse jahutusvedelikuna soojuse eemaldamiseks reaktori südamikust. Praegu on kõige levinumad vesijahutusega reaktorid, milles tavaline vesi toimib nii neutronite moderaatorina kui ka jahutusvedelikuna, uraan-grafiitreaktorid (moderaator - grafiit, jahutusvedelik - tavaline vesi), gaas-grafiitreaktorid (moderaator - grafiit, jahutusvedelik). - gaas, sageli süsinikdioksiid), raske vee reaktorid (moderaator - raske vesi, jahutusvedelik - kas raske või tavaline vesi).

Kumbki mitte riis. 9 Esitatakse surveveereaktori skemaatiline diagramm. Reaktori südamik on paksuseinaline anum, mis sisaldab vett ja sellesse sukeldatud kütuseelementide komplekte (kütusevardaid). Kütusevarraste poolt tekitatud soojuse võtab ära vesi, mille temperatuur tõuseb oluliselt.

Disainerid suurendasid selliste reaktorite võimsust miljoni kilovatini. Võimsad energiaplokid on paigaldatud Zaporožje, Balakovo ja teistesse tuumaelektrijaamadesse. Peagi jõuavad sellise konstruktsiooniga reaktorid ilmselt võimule rekordiomanikule – pooleteise miljonile inimesele Ignalina TEJ-st.

Kuid siiski jääb tuumaenergia tulevik ilmselt kolmandat tüüpi reaktoritele, mille tööpõhimõtte ja konstruktsiooni on välja pakkunud teadlased - kiired neutronreaktorid. Neid nimetatakse ka aretusreaktoriteks. Tavalistes reaktorites kasutatakse viivitusega neutroneid, mis põhjustavad ahelreaktsiooni üsna haruldases isotoobis - uraan-235, millest looduslikku uraani on vaid umbes üks protsent. Sellepärast on vaja ehitada tohutuid tehaseid, milles uraani aatomeid sõna otseses mõttes sõelutakse, valides neist ainult ühte tüüpi uraan-235 aatomid. Ülejäänud uraani ei saa kasutada tavalistes reaktorites. Tekib küsimus: kas sellest haruldasest uraani isotoobist jätkub veel kauaks või seisab inimkond taas silmitsi energiaressursside nappuse probleemiga?

Rohkem kui kolmkümmend aastat tagasi esitati see probleem Füüsika ja energeetika Instituudi laboritöötajatele. Otsustati. Labori juhataja Aleksander Iljitš Leipunski pakkus välja kiire neutronreaktori projekteerimise. Esimene selline installatsioon ehitati 1955. aastal. Kiirete neutronreaktorite eelised on ilmsed. Neis saab energia tootmiseks kasutada kõiki loodusliku uraani ja tooriumi varusid ja need on tohutud – ainuüksi maailma ookeanis on lahustunud üle nelja miljardi tonni uraani.

Kahtlemata on tuumaenergia võtnud tugeva koha inimkonna energiabilansis. See areneb kindlasti edasi, varustamata inimesi nii vajaliku energiaga. Tuumajaamade töökindluse ja tõrgeteta töö tagamiseks on aga vaja täiendavaid meetmeid ning teadlased ja insenerid saavad leida vajalikud lahendused.

Vesiniku energia

Paljud eksperdid on väljendanud muret üha suureneva trendi pärast majanduse ja majanduse täieliku elektrifitseerimise suunas: soojuselektrijaamades põletatakse üha rohkem keemilisi kütuseid ning sadu uusi tuumaelektrijaamu, aga ka tärkavaid päikese-, tuule- ja maasoojuselektrijaamasid, on elektrienergia tootmiseks üha suuremas mahus (ja lõpuks eranditult). Seetõttu otsivad teadlased põhimõtteliselt uusi energiasüsteeme.

Tõhusus soojuselektrijaamad on suhteliselt madal, kuigi disainerid teevad kõik endast oleneva, et seda suurendada. Kaasaegsetes fossiilkütuseid kasutavates elektrijaamades on see umbes 40% ja tuumaelektrijaamades - 33%. Sel juhul läheb suur osa energiast kaotsi heitsoojuse abil (näiteks koos jahutussüsteemidest väljuva sooja veega), mis toob kaasa keskkonna nn termilise saastamise. Sellest järeldub, et soojuselektrijaamu on vaja rajada kohtadesse, kus on piisavalt jahutusvett või tuulistesse kohtadesse, kus õhkjahutus ei avalda negatiivset mõju mikrokliimale. Sellele lisanduvad ohutuse ja hügieeniga seotud probleemid. Seetõttu peaksid tulevased suured tuumajaamad asuma võimalikult kaugel tiheasustusaladest. Kuid sel viisil eemaldatakse elektrienergia allikad nende tarbijatelt, mis muudab jõuülekande probleemi oluliselt keerulisemaks.

Elektrijuhtmete kaudu elektri edastamine on väga kulukas: tarbijale kulub energiale ligikaudu kolmandiku. Kulude vähendamiseks ehitatakse elektriliine järjest kõrgema pingega – peagi jõuab see 1500 kV-ni. Kuid kõrgepinge õhuliinid nõuavad suure maa-ala võõrandamist, samuti on need tundlikud väga tugeva tuule ja muude meteoroloogiliste tegurite suhtes. Kuid maakaabelliinid on 10–20 korda kallimad ja neid rajatakse ainult erandjuhtudel (näiteks kui see on tingitud arhitektuurilistest või töökindluskaalutlustest).

Kõige tõsisem probleem on elektrienergia akumuleerimine ja salvestamine, kuna elektrijaamad töötavad kõige ökonoomsemalt püsiva võimsuse ja täiskoormusega. Samal ajal muutub elektrienergia nõudlus päeva, nädala ja aasta jooksul, mistõttu tuleb elektrijaamade võimsust sellega kohandada. Ainus võimalus suures koguses elektrienergiat edaspidiseks kasutamiseks salvestada on praegu pumpakumulatsioonielektrijaamad, kuid need on omakorda seotud paljude probleemidega.

Kõiki neid tänapäeva energeetika ees seisvaid probleeme saaks paljude ekspertide arvates lahendada vesiniku kütusena kasutamise ja nn vesinikuenergiamajanduse loomisega.

Vesinikku, mis on kõigist keemilistest elementidest kõige lihtsam ja kergem, võib pidada ideaalseks kütuseks. See on saadaval kõikjal, kus on vett. Vesiniku põletamisel tekib vesi, mis võib laguneda tagasi vesinikuks ja hapnikuks ning see protsess ei põhjusta keskkonnareostust. Vesinikuleek ei eralda atmosfääri produkte, mis paratamatult kaasnevad muude kütuseliikide põlemisega: süsinikdioksiid, süsinikmonooksiid, vääveldioksiid, süsivesinikud, tuhk, orgaanilised peroksiidid jne. Vesinikul on väga kõrge kütteväärtus: põlemisel 1 g vesinikku toodab see 120 J soojusenergiat ja 1 g bensiini põletamisel ainult 47 J.

Vesinikku saab transportida ja jaotada torujuhtmete nagu maagaasi kaudu. Torustikkütuse transport on odavaim viis energia ülekandmiseks kaugetel vahemaadel. Lisaks on torustikud maa all, mis ei häiri maastikku. Gaasitorud võtavad vähem maa-ala kui elektriõhuliinid. Energia edastamine gaasilise vesiniku kujul 750 mm läbimõõduga torujuhtme kaudu üle 80 km kaugusele läheb maksma vähem kui sama energiahulga vahelduvvooluna edastamine maakaabli kaudu. Üle 450 km kaugusel on vesiniku torutransport odavam kui 40 kV pingega alalisvoolu õhuliini kasutamine ja üle 900 km kaugusel on odavam kui vahelduvvoolu õhuliini kasutamine pingega 40 kV. 500 kV.

Vesinik on sünteetiline kütus. Seda võib saada kivisöest, naftast, maagaasist või vee lagunemisel. Hinnanguliselt toodetakse ja tarbitakse maailmas praegu umbes 20 miljonit tonni vesinikku aastas. Pool sellest kogusest kulub ammoniaagi ja väetiste tootmiseks ning ülejäänu kasutatakse väävli eemaldamiseks gaaskütustest, metallurgias, kivisöe ja muude kütuste hüdrogeenimiseks. Kaasaegses majanduses jääb vesinik pigem keemiliseks kui energiatooraineks.

Kaasaegsed ja paljutõotavad vesiniku tootmise meetodid

Praegu toodetakse vesinikku peamiselt (umbes 80%) naftast. Kuid see on energia jaoks ebaökonoomne protsess, sest sellisest vesinikust saadav energia maksab 3,5 korda rohkem kui bensiini põletamisel saadav energia. Lisaks tõuseb sellise vesiniku hind naftahinna tõustes pidevalt.

Väike kogus vesinikku toodetakse elektrolüüsi teel. Vesiniku tootmine vee elektrolüüsi teel on kallim kui naftast tootmine, kuid tuumaenergia arenedes see laieneb ja muutub odavamaks. Tuumaelektrijaamade lähedusse on võimalik paigutada vee elektrolüüsi jaamad, kus kogu elektrijaamas toodetav energia läheb vee lagundamiseks vesiniku moodustamiseks. Tõsi, elektrolüütilise vesiniku hind jääb elektrivoolu hinnast kõrgemaks, kuid vesiniku transportimise ja jaotamise kulud on nii madalad, et tarbija jaoks kujuneb lõpphind elektrihinnaga võrreldes üsna vastuvõetavaks.

Tänapäeval tegelevad teadlased intensiivselt selle nimel, et vähendada vesiniku suuremahulise tootmise tehnoloogiliste protsesside maksumust vee tõhusama lagundamise, veeauru kõrgtemperatuurse elektrolüüsi, katalüsaatorite, poolläbilaskvate membraanide jms abil.

Suurt tähelepanu pööratakse termolüütilisele meetodile, mis (edaspidi) seisneb vee lagunemises vesinikuks ja hapnikuks temperatuuril 2500 °C. Kuid suurtes tehnoloogilistes üksustes, sealhulgas tuumaenergial töötavates üksustes, pole insenerid veel sellist temperatuuripiirangut omandanud (kõrgtemperatuurilistes reaktorites arvestavad nad ikkagi ainult umbes 1000 °C temperatuuridega). Seetõttu püüavad teadlased välja töötada mitmeastmelisi protsesse, mis võimaldaksid toota vesinikku temperatuuril alla 1000 °C.

1969. aastal pani Euratomi Itaalia filiaal tööle tõhusa vesiniku termolüütilise tootmise tehase. 55% temperatuuril 730 °C. Kasutati kaltsiumbromiidi, vett ja elavhõbedat. Käitises olev vesi laguneb vesinikuks ja hapnikuks ning ülejäänud reagendid ringlevad korduvate tsüklitena. Muud projekteeritud paigaldised töötasid temperatuuridel 700–800°C. Arvatakse, et kõrge temperatuuriga reaktorid parandavad efektiivsust. kuni 85% sellistest protsessidest. Täna ei saa me täpselt ennustada, kui palju vesinik maksab. Kuid kui arvestada, et kõigi kaasaegsete energialiikide hinnad on tõusutrendis, võib eeldada, et pikemas perspektiivis on vesiniku kujul saadav energia odavam kui maagaasi ja võib-olla ka elektrienergia kujul. praegune.

Vesiniku kasutamine

Kui vesinik muutub sama kättesaadavaks kütuseks kui praegu on maagaas, suudab see seda kõikjal asendada. Vesinikku saab põletada pliitides, veesoojendites ja ahjudes, mis on varustatud põletitega, mis ei erine vähe või üldse mitte tänapäevastest maagaasi põletamiseks kasutatavatest põletitest.

Nagu me juba ütlesime, vesiniku põletamisel ei kahjulikud tooted põlemine. Seetõttu puudub vajadus nende toodete eemaldamiseks vesinikul töötavate kütteseadmete jaoks. Lisaks võib arvesse võtta põlemisel tekkivat veeauru kasulik toode- niisutab õhku (teatavasti on tänapäevastes keskküttega korterites õhk liiga kuiv). Ja korstnate puudumine ei aita mitte ainult ehituskulusid kokku hoida, vaid suurendab ka kütte efektiivsust 30%.

Vesinik võib olla ka keemilise toorainena paljudes tööstusharudes, näiteks väetiste ja toiduainete tootmisel, metallurgias ja naftakeemiatööstuses. Seda saab kasutada ka elektri tootmiseks kohalikes soojuselektrijaamades.

Järeldus.

Energia roll tsivilisatsiooni säilitamisel ja edasisel arengul on vaieldamatu. IN kaasaegne ühiskond Raske on leida vähemalt ühte inimtegevuse valdkonda, mis ei nõuaks – otseselt või kaudselt – rohkem energiat, kui inimese lihased suudavad pakkuda.

Energiatarbimine on oluline elatustaseme näitaja. Neil päevil, kui inimene hankis toitu metsavilju korjates ja loomi küttides, vajas ta päevas umbes 8 MJ energiat. Pärast tule valdamist tõusis see väärtus 16 MJ-ni: primitiivses põllumajandusühiskonnas oli see 50 MJ ja arenenumas - 100 MJ.

Meie tsivilisatsiooni eksisteerimise jooksul on traditsioonilisi energiaallikaid korduvalt asendatud uute, arenenumatega. Ja mitte sellepärast, et vana allikas oleks ammendatud.

Päike paistis alati ja soojendas inimest: ja ometi taltsutasid inimesed ühel päeval tuld ja hakkasid puid põletama. Siis andis puit teed kivisöele. Puiduvarud tundusid piiramatud, kuid aurumasinate jaoks oli vaja rohkem kõrge kalorsusega "sööta".

Kuid see oli vaid etapp. Kivisüsi kaotab peagi oma juhtpositsiooni energiaturul nafta tõttu.

Ja siin on uus ring: nafta ja gaas on tänapäeval endiselt juhtivad kütuseliigid. Aga iga uue kuupmeetri gaasi või tonni nafta jaoks tuleb minna kaugemale põhja või itta, matta end sügavamale maasse. Pole ime, et nafta ja gaas lähevad meile iga aastaga aina rohkem maksma.

Asendamine? Vajame uut energiajuhti. Need on kahtlemata tuumaallikad.

Uraanivarud, kui võrrelda neid näiteks kivisöevarudega, ei tundu nii suured olevat. Kuid kaaluühiku kohta sisaldab see miljoneid kordi rohkem energiat kui kivisüsi.

Ja tulemus on selline: tuumajaamas elektrit tootmisel arvatakse, et kulub sada tuhat korda vähem raha ja tööjõudu kui kivisöest energiat ammutades. Ja tuumakütus asendab naftat ja kivisütt... See on alati nii olnud: järgmine energiaallikas oli ka võimsam. See oli nii-öelda "sõjakas" energialiin.

Üleliigset energiat taga ajades sukeldus inimene üha sügavamale loodusnähtuste spontaansesse maailma ega mõelnud veel mõnda aega oma tegude ja tegude tagajärgedele.

Aga ajad on muutunud. Nüüd, 20. sajandi lõpus, algab maises energias uus, märkimisväärne etapp. Ilmus "õrn" energia. Ehitatud nii, et inimene ei haki oksa, millel ta istub. Ta hoolitses niigi tugevalt kahjustatud biosfääri kaitse eest.

Kahtlemata saab ekstensiivne liin tulevikus paralleelselt intensiivse energeetikaarenduse liiniga ka laialdased kodanikuõigused: hajutatud energiaallikad, mis ei ole liiga suure võimsusega, kuid tõhusad, keskkonnasõbralikud ja hõlpsasti kasutatavad.

Selle ilmekaks näiteks on elektrokeemilise energia kiire algus, millele hiljem ilmselt lisandub päikeseenergia. Energia koguneb väga kiiresti, assimileerub, neelab kõige rohkem uusimad ideed, leiutised, teadussaavutused. See on arusaadav: energia on sõna otseses mõttes kõigega seotud ja Kõik tõmbab energiat ja sõltub sellest.

Seetõttu on energiakeemia, vesinikuenergia, kosmoseelektrijaamad, antiainesse suletud energia, kvargid, “mustad augud”, vaakum – need on vaid meie silme all kirjutatava stsenaariumi eredamad verstapostid, löögid, üksikud read. nimetatakse Tomorrow Energyks.

Energia labürindid. Salapärased käigud, kitsad, käänulised rajad. Täis saladusi, takistusi, ootamatuid taipamisi, kurbuse- ja kaotushüüdeid, rõõmuhüüdeid ja võite. Inimkonna energiatee on okkaline, raske ja kaudne. Kuid me usume, et oleme teel energiakülluse ajastusse ja kõik takistused, takistused ja raskused ületatakse.

Lugu energiast võib olla lõputu ja selle kasutusvõimaluste hulgas on lugematuid alternatiivseid vorme, eeldusel, et peame selleks välja töötama tõhusad ja säästlikud meetodid. Pole nii oluline, milline on teie arvamus energiavajaduse, energiaallikate, selle kvaliteedi ja maksumuse kohta. Meile ilmselt. Tuleb vaid nõustuda sellega, mida ütles tundmatuks jäänud õppinud tark: "Ei ole lihtsaid lahendusi, on vaid mõistlikud valikud."

Bibliograafia

1. 1. Augusta Goldin. Energia ookeanid. – Per. inglise keelest – M.: Teadmised, 1983. – 144 lk.

2. 2. Balanchevadze V.I., Baranovsky A.I. jne; Ed. A. F. Djakova. Energiat täna ja homme. – M.: Energoatomizdat, 1990. – 344 lk.

3. 3. Enam kui küll. Optimistlik vaade maailma energeetika tulevikule / Toim. R. Clark: Trans. inglise keelest – M.: Energoatomizdat, 1984. – 215 lk.

4. 4. Burdakov V.P. Elekter kosmosest. – M.: Energoatomizdat, 1991. – 152 lk.

5. 5. Vershinsky N.V. Ookeani energia. – M.: Nauka, 1986. – 152 lk.

6. 6. Gurevich Yu Külmpõlemine. //Kvant. – 1990 – nr 6. – Art. 9-15.

7. 7. Energiaallikad. Faktid, probleemid, lahendused. – M.: Teadus ja tehnika, 1997. – 110 lk.

8. 8. Kirillin V. A. Energia. Peamised probleemid: küsimustes ja vastustes. – M.: Teadmised, 1990. – 128 lk.

9. 9. Kononov Yu D. Energeetika ja majandus. Uutele energiaallikatele ülemineku probleemid. – M.: Nauka, 1981. – 190 lk.

10.10 Merkulov O. P. Tulevikuenergia otsimine. – K.: Naukova Dumka, 1991. – 123 lk.

11.11.Maailma energeetika: arenguprognoos aastani 2020/Trans. inglise keelest toim. Yu N. Starshikova. – M.: Energeetika, 1980. – 256 lk.

12.12 Mittetraditsioonilised energiaallikad. – M.: Teadmised, 1982. – 120 lk.

13.13 Podgornõi A. N. Vesiniku energia. – M.: Nauka, 1988. – 96 lk.

14.14 Sosnov A. Ya. – L.: Lenizdat, 1986. – 104 lk.

15.15 Sheidlin A. E. Uus energia. – M.: Nauka, 1987. – 463 lk.

16.16 Shulga V. G., Korobko B. P., Zhovmir M. M. Ebatraditsiooniliste ja kaasaegsete energiaallikate arendamise peamised tulemused Ukrainas // Energia ja elektrifitseerimine. – 1995 – nr 2. – Art. 39-42.

17.17.Maailma energeetika: MIREKi XI kongressi aruannete tõlked / Toim. P.S. Neporožnõi. – M.: Energoatomizdat, 1982. – 216 lk.

18.18 Maailma energiavarud / Toim. P.S. Neporožni, V.I. Popkova. – M.: Energoatomizdat, 1995. – 232 lk.

19.19.ju. Töldeši, J. Lesny. Maailm otsib energiat. – M.: Mir, 1981. – 440 lk.

20.20.Yudasin L.S.. Energia: probleemid ja lootused. – M.: Haridus, 1990. – 207 lk.

Sarnased dokumendid

Sisepõlemismootorite perspektiivsed tüübid, nende kasutegur; alternatiivsed kütused sisepõlemismootoritele. Kütuse etteande protsesside muutmine, lisandite kasutamine; heitgaasi filtrid ja katalüsaatorid. Kohalikud õhupuhastussüsteemid kiirteede kohal.

abstraktne, lisatud 05.08.2013


Loodusvarad, nende otstarbekas kasutamine ja taastootmine. Keskkonnakaitse majanduslik reguleerimine. Peamised energialiigid, mida inimesed kasutavad. Termotuumasünteesi energia, selle saamise meetodid. Alternatiivsed energiaallikad.

test, lisatud 30.04.2009


Peamised õhusaasteained. Sõidukite heitgaaside mehhanismid ja heitmete jaotus. Tehnilised ja organisatsioonilised meetmed sõidukite heitmetest tuleneva õhusaaste vähendamiseks. Alternatiivsed energiad ja kütuse võrdlused.

abstraktne, lisatud 25.06.2009


Mürgiste komponentide moodustumise põhjused sisepõlemismootorite heitgaasides. Alternatiivsete keskkonnasõbralike autokütuste kirjeldus: vesiniku ja vesinikku sisaldavate kütuste lisandid, sünteetiline vedelkütus. Vesinikmootori efektiivsuse analüüs.

abstraktne, lisatud 11.01.2010


Tuule- ja tuulegeneraatorite kasutamine. Hiiglaslike tuuleturbiinide ehitamine energia tootmiseks. Meetodid päikesevalguse muundamiseks elektrivooluks. Loodete merehoovuste energia kasutamine ja saamine.

abstraktne, lisatud 09.11.2008


Mõiste "täiesti jäätmevaba tehnoloogia". Soovitused vähese jäätme- ja ressursse säästvate tehnoloogiate loomiseks. Tulekahju puhastamise meetodid. Keemiline reostus, peamised viisid nendest tulenevate kahjude vähendamiseks. Alternatiivsed viisid energia saamiseks.

abstraktne, lisatud 16.02.2016


Looduslike veevarude omadused: nende koostis ja elemendid, üldised omadused veevarustusallikad (maapealsed ja maa-alused). Loodusveekogude kui võimalike veevarustuse allikate hindamine, nende valiku põhimõtted ja põhjendus, nõuded.

test, lisatud 26.08.2013


Atmosfääriõhu jälgimine kohtades, kus sõidukid kogunevad. Vajadus täiustada sisepõlemismootorit, et vähendada heitkoguseid. Alternatiivsed kütused. Automatiseeritud linnatranspordi juhtimissüsteemid.

lõputöö, lisatud 12.04.2010


Transpordi mõju keskkonnale. Kolb-sisepõlemismootorite konstruktsioon, nende tööpõhimõte. Sõidukite heitgaasidest tingitud õhusaaste põhjused. Alternatiivsed kütused. Keskkonnakaitse, ettevaatusabinõud.

abstraktne, lisatud 11.12.2012


Ökoloogilise süsteemi koostis ja struktuur. Ainete ja energia biootiline tsükkel ökoloogilises süsteemis. Ainete ja energia ülekanne looduslikes ökosüsteemides. Näide maismaa tammemetsa ökosüsteemist. Ökoloogiline süsteem energiavoo diagrammi kujul.

Munitsipaal haridusasutus

Rajooni teaduspäev

Loodusvarade kasutamine. Mittetraditsiooniline taastuv

energiaallikad

Teave ja abstraktsed uuringud

füüsika töö

Esitatud:

Denisova Vlada Ruslanovna,

9. klassi õpilane

Juhendaja:

Orlova Jelena Aleksandrovna, õpetaja 1

kvalifitseeruv

Ploskoe küla

2011

Sissejuhatus………………………………………………………………………………

Peatükk I. Loodusvarad ………………………………………………

1.1. Mineraalid …………………………………………………………………

1.2. Loodusvarade kasutamine Ploskoje külas

Potšinkovski rajoon…………………………………………………………

2. peatükk. Mittetraditsioonilised taastuvad energiaallikad………

2.1. Päikese energia ………………………………………………………….

2.2. Tuuleenergia ………………………………………………………….

2.3. Geotermiline energia ……………………………………………………………………

2.4. Siseveekogude energia………………………………………………

2.5. Maailma ookeani energia ……………………………………………….

2.6. Biomassi energia………………………………………………………….

Ploskoje küla, Pochinkovski rajoon ………………………………

Järeldus ……………………………………………………………………

Kasutatud kirjanduse loetelu……………………………………..

Sissejuhatus

Nüüd on rohkem kui kunagi varem kerkinud küsimus, milline saab olema planeedi tulevik energia osas. Mis ootab inimkonda – energianälg või energiaküllus? Ajalehtedes ja erinevates ajakirjades on energiakriisi käsitlevad artiklid muutumas üha tavalisemaks.

Kui möödunud sajandi lõpus mängis energia globaalses tasakaalus üldiselt abistavat ja tähtsusetut rolli, siis juba 1930. aastal toodeti maailmas umbes 300 miljardit kilovatt-tundi elektrit. Üsna realistlik on prognoos, mille kohaselt toodetakse 2010. aastal 35 tuhat miljardit kilovatt-tundi! Hiiglaslikud numbrid, tohutud kasvumäärad! Ja ikkagi jääb energiat väheks – vajadus selle järele kasvab veelgi kiiremini.

Maagi kaevandamiseks, sellest metalli sulatamiseks, maja ehitamiseks, mis tahes asjade valmistamiseks peate kulutama energiat. Kuid inimeste vajadused kasvavad kogu aeg ja inimesi tuleb aina juurde. Miks siis peatuda? Teadlased ja leiutajad on pikka aega välja töötanud mitmeid viise energia, eelkõige elektrienergia tootmiseks. Ehitame siis elektrijaamu juurde ja energiat saab nii palju kui vaja! See näiliselt ilmne lahendus keerulisele probleemile on täis palju lõkse.vääramatud loodusseadused ütlevad, et kasutamiseks sobivat energiat on võimalik saada ainult selle muundamise teel muudest vormidest. .

Igiliikurid, mis väidetavalt toodavad energiat ega võta seda kuskilt, on kahjuks võimatud. Ja maailma energiamajanduse struktuur on tänapäeval kujunenud selliseks, et igast viiest toodetud kilovatist neli saadakse põhimõtteliselt samamoodi, nagu ürginimene omal ajal sooja hoidis ehk kütust põletades või selles salvestatud keemilist energiat, muutes selle soojuselektrijaamades elektriks.

Tõsi, kütuse põletamise meetodid on muutunud palju keerukamaks ja arenenumaks.Suurenenud nõudmised keskkonnakaitsele on nõudnud uut lähenemist energiat.

Kahjuks pole nafta-, gaasi- ja kivisöe varud sugugi lõputud. Loodusel kulus nende varude loomiseks miljoneid aastaid, neid kasutatakse ära sadade kaupa.Tänapäeval on maailmas hakatud tõsiselt mõtlema, kuidas vältida maise rikkuse röövellikku röövimist. . Lõppude lõpuks võivad kütusevarud kesta sajandeid ainult sellisel tingimusel. Mis saab siis ja see juhtub varem või hiljem, kui nafta- ja gaasimaardlad on ammendatud? TõenäosusGlobaalsete kütusevarude kiire ammendumine, aga ka keskkonnaseisundi halvenemine maailmas (nafta rafineerimine ja üsna sagedased õnnetused selle transportimisel kujutavad endast reaalset ohtu keskkonnale) on sundinud meid mõtlema ka muudele kütuseliikidele, mis võivad vahetada õli ja gaas.

Tänapäeval otsivad maailmas üha enam teadusinsenere uusi, ebatavalisi allikaid, mis võiksid võtta enda kanda vähemalt osa inimkonna energiaga varustamise koormast. Mittetraditsioonilised taastuvad energiaallikad hõlmavad päikese-, tuule-, geotermilist, biomassi ja ookeanienergiat.

Selle probleemi asjakohasus tehti kindlaksuuringu eesmärk : kaaluda mittetraditsiooniliste taastuvate energiaallikate rolli ja nende mõju loodusvarade majanduslikule kasutamisele meie piirkonnas .

Ülesanded:

1. Õppematerjal mittetraditsiooniliste taastuvate energiaallikate rollist;

2. Uurida paikkonna loodusvarade kasutamist;

3. Viia läbi mõned arvutused ebatraditsiooniliste taastuvate energiaallikate efektiivse kasutamise kohta;

4. Analüüsige saadud teavet ja tehke järeldused rolli kohta ebatraditsioonilised taastuvad energiaallikad ja nende mõju loodusvarade majanduslikule kasutamisele meie piirkonnas.

Uurimismeetodid: kirjanduslike ja muude teabeallikate uurimine, arvutuste tegemine, teabe ja tulemuste analüüsimine.

Peatükk I . Loodusvarad

Loodusvarad (loodusvarad), looduse komponendid, mida tootmisjõudude antud arengutasemel kasutatakse või saab kasutada tootmisvahendite ja tarbekaupadena. Loodusvarade kasutamine kipub pidevalt laienema ja prioriteete muutma. Põhilised loodusvarade liigid võib liigitada: tekkepõhiselt - maavarad, bioloogilised ressursid (taimestik ja loomastik), maa-, kliima-, veevarud; kasutusviisi järgi - materjalitootmises (tööstuses, põllumajanduses ja muudes sektorites), mittetootmisvaldkonnas; ammenduvuse järgi - ammendav, sh taastuv (bioloogiline, maa, vesi jne) ja taastumatu (mineraal), praktiliselt ammendamatu (päikeseenergia, maasisene soojus, voolava vee energia).Kaasaegse inimtegevusega seotud tohutud loodusvarade mahud on süvendanud nende ratsionaalse kasutamise ja kaitsmise probleeme ning muutunud oma olemuselt globaalseks. .

1.1. Mineraalid

Mineraalid on mineraalsed moodustised maakoores, keemiline koostis ja mille füüsikalised omadused võimaldavad neid tõhusalt kasutada materjali tootmise valdkonnas. Need jagunevad tahketeks (söed, maagid), vedelateks (nafta, mineraalveed), gaasilisteks (looduslikult süttivad ja inertgaasid).

Meie riigi aluspinnas on rikas mitmesuguste mineraalide poolest. Mineraalide kuhjumised moodustavad maardlaid, suurtel levialadel aga vesikondi.

Mineraale saab talus tõhusalt kasutada.

Mineraalide tähistused on näidatud joonisel 1.

Riis. 1. Maavarad ja nende tähistus

Võrdleme erinevate aastate maavarade kaarte (vt joon. 2, 3).

Riis. 2. Maavarade kaart 1985. a

Riis. 3. Maavarade kaart 2008. a

Kaardiandmetest selgub, et näiteks söe tootmine 1985.–2008. võrra vähenenud131 miljonit tonni .

Riis. 4. Venemaa söetööstuse geograafia (numbrid näitavad miljonit tonni)

Samuti vähenes nafta ja gaasi tootmine, erinevat tüüpi maagid, kuld ja muud mineraalid.

1.2. Loodusvarade kasutamine Pochinkovski rajooni Ploskoje külas

Potšinkovski rajooni Ploskoje külas elab 1221 inimest.

Riis. 5. Ploskoje küla välimus

Elanikkond elab eramajades, mugavates korterites, suvilates ja möbleerimata majades. Külas on kahekorruseline kool 320 inimesele, kahekorruseline lasteaed mõeldud 120 lapsele, muusikakool, 300 istekohaga kultuurikeskus, kauplusekett, APZhS (agrotööstusliku karjaliidu) kontor, eluaseme- ja kommunaalteenuste kontor (elamu- ja kommunaalteenused) , supelmaja, postkontor, Sberbanki filiaal, maavalitsus, FAP (naiste sünnituskeskus), katlaruum ja muud asutused.

Ehitati kolm viiekorruselist maja, kaks kolmekorruselist maja, kakskümmend üks kahekorruselist maja ja neli suvilat.

Kivisüsi. Puit

Alates 1979. aastast on külas paigaldatud maagaas. Eramuid ja vaeseid kortereid köetakse puidu ja briketiga.

Joonis 6. Munitsipaalharidusasutus

Divinskaja keskkool

Joonis 7. Kultuurimaja Ploskoje külas

Joonis 8. Ploskoje küla lasteaia mänguväljakud

Mugavaid kortereid, suvilaid, koole, lasteaedu ja muid asutusi köetakse maagaasiga.

Külas köetakse kord kahe nädala tagant avalikku sauna, mille kütmiseks kasutatakse diislikütust (diislikütust).

Ahikütet (puit, brikett, kivisüsi) kasutavad vanade majade elanikud, erasektor ja oma vannide omanikud.

Vastavalt standarditele on iga ahiküttega pere kohta puidukulu 8 m 3 või 5 tonni.

Külas elab eramajades 14 peret, kelle puidukulu on 112 m 3 või 70 tonni.

Vanades, halvasti sisustatud majades elab 29 peret. Puidukulu on 232 m 3 või 145 tonni. Puidu kogukulu on344 m 3 või 215 tonni . Kütteks kasutatakse lisaks puidule kivisütt või briketti. Briketi või kivisöe kulu kütteperioodi kohta on 3 tonni.

Söe või briketi kogukulu aastas on129 tonni või 129000 kg.

Riis. 9. Hooned (erasektori majad)

Külas on 21 privaatset sauna. Vannide kütmiseks kasutatakse peamiselt haava- ja kasepuitu. Kütteperioodiks kulub keskmiselt 5 m 3 küttepuud Seega kütteperioodil põletatakse105 m 3 puit.

Riis. 10. Üksikud hooned (vannid)

Naftatooted

Ploskoje külas elab 471 perekonda. Külas on igal kolmandal perel oma auto (joon. 11). Kõikide sõidukite kütuseks on bensiin ja diislikütus. Isiklikke sõiduautosid on kokku 164. Iga auto läbib aastas keskmiselt 20 000 km. Kütusekulu iga 100 kilomeetri kohta on 10 liitrit. Siis aasta pärast kulub ära328 000 liitrit bensiin. Selgub, et keskmise maksumusega 20 rubla liitri kohta aastas6 560 000 rubla .

Joonis 11. Sõidukid

Külas on töökoda (joon. 12), kus on mitmesugune tehnika: autod, traktorid, kombainid. Talvel on sõidukite kütusekulu minimaalne. Kõige rohkem kütust kulub suvel, saagikoristuse ajal. Aasta jooksul kulub 18 tonni diislikütust (diislikütust) ja 6 tonni bensiini või18 000 kg diislikütust (diislikütus) ja 6 000 kg bensiin .

Joonis 12. Töötoad

Meie külla ehitati supelmaja kogu elanikkonna kasutuses. Supelmajja mahub ca 30 inimest. Supelmajas on saun, bassein ja puhkeruum. Kütke sauna kaks korda kuus. Diislikütuse kulu ühe vannipeatuse kohta on 200 liitrit. Kuu aega oli diislikütuse maht 400 liitrit, aasta4800 liitrit . Kulude kogukulu96 000 rubla 20 rubla liitri kohta.

Joonis 13. Banya küla Ploskoe

Gaas

Mugavaid kortereid köetakse maagaasiga. Eraldi katlamaja ehitati kolme viiekorruselise maja (180 korterit), kooli ja lasteaia kütmiseks. Kütteperioodil oktoobrist aprillini on gaasi maht590 000 m 3 , maksumus 1 475 000 rubla .

Suvilatesse, kahe- ja kolmekorruselistesse majadesse on paigaldatud gaasikatel. Keskmine gaasikulu on 400 m 3 pere kohta. Kogutarbimine on593600 m 3 .

Gaasi kulu kokku oli1 183 600 m 3 .

Joonis 14. Boileri ruum

Elekter

Meie elektriülekandeliin (elektriliin) pärineb Desnogorski linnast. Kuu keskmise 150 kW elektritarbimise juures tarbib 471 perekonda aastas 847 800 kW elektrit. Kool kulutab aastas 24 000 kW elektrit 107 520 rubla ulatuses, lasteaed 23 990 kW elektrit 107 475,2 rubla, arvestades kuluga 4,48 rubla 1 kW kohta.

Kogu kulutatud energia kogus895790 kW .

Joonis 15. Elektriliin

Seega, mis puudutab loodusvarade kasutamist Ploskoje külas ja

Diagrammide 1 ja 2 põhjal saab teha järgmised järeldused:

Diagramm 1. Loodusvarade tarbimine Ploskoje külas

Diagramm 2. Loodusvarade tarbimine Ploskoje külas

Loodusvarad on meie rikkus. Nende kasutamisel peame meeles pidama, et nende pakkumine pole lõputu. Diagrammidelt 1 ja 2 on näha, et Ploskoe küla elanikkond kasutab tõhusalt kõigi loodusvarade mitmekesisust, kasutamise hulk pole väike. Neid põletades saame energiat (palju energiat), saastades sellega keskkonda. Elanikkonna vajadused kasvavad iga aastaga. Meie Maad on vaja kaitsta loodusvarade röövelliku kasutamise eest ja minna üle keskkonnasõbralikele energiaallikatele.

Peatükk II . Mittetraditsioonilised taastuvad energiaallikad

2.1. Päikese energia

Viimasel ajal on järsult kasvanud huvi päikeseenergia kasutamise probleemi vastu ja kuigi see allikas on ka taastuv allikas, sunnib maailmas sellele pööratud tähelepanu selle võimalusi eraldi kaaluma. Otsese päikesekiirguse kasutamisel põhineva energia potentsiaal on äärmiselt suur. Pange tähele, et ainult 0,0125% sellest päikeseenergia kogusest võib rahuldada kogu tänapäeva maailma energiavajaduse ja 0,5% kasutamine võib katta täielikult tulevased vajadused . Kahjuks on ebatõenäoline, et neid tohutuid potentsiaalseid ressursse kunagi suures ulatuses realiseeritakse. Üks tõsisemaid takistusi sellisel rakendamisel on päikesekiirguse madal intensiivsus.

Isegi parimates atmosfääritingimustes (lõunalaiuskraadid, selge taevas) ei ületa päikesekiirguse voo tihedus 250 W/m 2 ,

Joonis 17. Seetõttu tuleb selleks, et päikesekiirguse kollektorid saaksid aastas inimkonna kõigi vajaduste rahuldamiseks vajaliku energia "koguda", need tuleb paigutada 130 000 km suurusele alale. 2 !

Riis. 16. Aasta keskmine päikeseenergia voo tihedus (numbrid noolte kohal, W/m 2 ) ja Maa pindala (numbrid raamides, 10 3 km 2 ) , millele päikeseenergia voog langeb igal aastal erinevatel laiuskraadidel puhta atmosfääri saavutamiseks

Suurte kollektorite kasutamise vajadus toob kaasa ka märkimisväärsed materjalikulud. Lihtsaim päikesekiirguse kollektor on mustaks muutunud metallist (tavaliselt alumiiniumist) leht, mille sees on torud, milles ringleb vedelik. Kollektoris neelatud päikeseenergiaga soojendatuna tarnitakse vedelik otsekasutuseks. Arvutuste kohaselt toodetakse päikesekiirguse kollektoreid pindalaga 1 km 2 , nõuab umbes 10 4 tonni alumiiniumi. Selle metalli tõestatud varud maailmas on täna hinnanguliselt 1,17 10 9 tonni

2.2. Tuuleenergia

Liikuvate õhumasside energia on tohutu. Tuuleenergia varud on enam kui sada korda suuremad kui kõigi planeedi jõgede hüdroenergia varud. Tuuled puhuvad pidevalt ja kõikjal maa peal – alates kergest tuulest, mis toob suvekuumuses teretulnud jaheduse kuni võimsate orkaanideni, mis põhjustavad hindamatut kahju ja hävingut. Õhuookean, mille põhjas me elame, on alati rahutu. Meie riigi avarustel puhuvad tuuled suudavad hõlpsalt rahuldada kogu selle elektrivajaduse!

Tuuleenergia oluliseks miinuseks on selle muutlikkus ajas, kuid seda saab kompenseerida tuulikute asukohaga. Kui täieliku autonoomia tingimustes kombineeritakse mitukümmend suurt tuuleturbiini, on nende keskmine võimsus konstantne. Kui on olemas muud energiaallikad, võib seda täiendada tuulegeneraatoriga

olemasolevaid. Ja lõpuks, mehaanilist energiat saab otse tuuleturbiinist.

2.3. Geotermiline energia

Inimesed on ammu teadnud maakera sügavustes peidetud hiiglasliku energia spontaansetest ilmingutest. Isegi suhteliselt väikese vulkaani purske võimsus on kordades suurem kui inimkätega loodud suurimate elektrijaamade võimsus. Tõsi, vulkaanipursete energia otsesest kasutamisest ei maksa rääkidagi – inimestel puudub veel võime seda mässulist elementi ohjeldada ja õnneks on need pursked üsna haruldased sündmused. Kuid need on maa sisikonda peidetud energia ilmingud, kui ainult väike osa sellest ammendamatust energiast leiab vabanemist vulkaanide tuld hingavate õhuavade kaudu.

2.4. Siseveeenergia

Voolavas vees on peidus tohutud energiavarud, seda nii maailmameres kui ka siseveekogudes. Esiteks õppisid inimesed kasutama jõgede energiat. Kui aga kätte jõudis elektri kuldaeg, äratati vesiratas taas ellu, küll teises rüpes – veeturbiini näol. Energiat tootvaid elektrigeneraatoreid tuli pöörata ja vesi sai sellega üsna edukalt hakkama, seda enam, et sellel oli juba sajandeid kogemusi. Hüdroelektrijaamade eelised on ilmsed - looduse enda poolt pidevalt uuendatav energiavarustus, töö lihtsus ja keskkonnareostuse puudumine.

2.5. Maailma ookeani energia

Maailma ookeanis on peidus kolossaalsed energiavarud. Seega on ookeani pinnavee ülekuumenemisele, näiteks 20 kraadi võrra põhjaveega võrreldes vastava soojus- (sise)energia väärtus suurusjärgus 10 26 J. Ookeani hoovuste kineetiline energia on hinnanguliselt suurusjärgus 10 18 J. Kuid seni on inimesed saanud kasutada vaid tillukesi murdosasid sellest energiast ja sedagi suurte ja aeglaselt tasuvate investeeringute hinnaga, mistõttu tundus selline energia seni vähetõotav. Küll aga toimub väga kiire fossiilkütuste (peamiselt nafta ja gaasi) varude ammendumine, mille kasutamine on seotud ka olulise keskkonnareostusega (sh termiline “reostus” ja kliimat ohustav atmosfääri süsinikdioksiidi taseme tõus tagajärjed), uraanivarude järsk piiramine (mille energiakasutusel tekivad ka ohtlikud radioaktiivsed jäätmed) ning termotuumaenergia tööstusliku kasutamise ajastuse ja keskkonnamõjude ebakindlus sunnib teadlasi ja insenere pöörama üha enam tähelepanu võimalused ulatuslike ja kahjutute energiaallikate kuluefektiivseks kasutamiseks ning mitte ainult jõgede veetaseme muutustele, vaid ka päikesesoojusele, tuulele ja energiale maailma ookeanis. Üldsus ja paljud eksperdid ei tea ikka veel, et meredest ja ookeanidest energia ammutamiseks tehtavad uuringud on viimastel aastatel mitmes riigis muutunud üsna ulatuslikuks ja nende väljavaated muutuvad üha paljulubavamaks.

Ookean sisaldab mitut erinevat tüüpi energiat: loodete, ookeanihoovuste, soojusenergia jne energia.

2.6. Biomassi energia

Lisaks juba mainitud vetikatele võib biomassi hulka kuuluda ka koduloomade jääkproduktid. Nii avaldas ajaleht Peterburi Vedomosti 16. jaanuaril 1998 artikli pealkirjaga “Elekter... kana väljaheidetest”, kus väideti, et Soome Tampere linnas asuv rahvusvahelise Norra laevaehituskontserni Kvaerner tütarettevõte otsib EL-i toetust elektrijaama ehitamiseks Briti Northamptoni, mis töötab... kana väljaheidetel. Projekt on osa EL Thermie programmist, mis näeb ette uute, mittetraditsiooniliste energiaallikate ja energiaressursside säästmise meetodite väljatöötamist. EL Komisjon jagas 134 projektile 140 miljonit eküüd 13. jaanuaril.

Soome ettevõtte projekteeritud elektrijaam hakkab ahjudes põletama 120 tuhat tonni kanasõnnikut aastas, tootes 75 miljonit kilovatt-tundi energiat.

Peatükk 3. Mittetraditsiooniliste energiaallikate kasutamine aastal

Ploskoe küla, Pochinkovski rajoon

Loodusvarad ei ole lõputud. Tänapäeval otsivad maailmas üha enam teadusinsenere uusi, ebatavalisi allikaid, mis võiksid võtta enda kanda vähemalt osa inimkonna energiaga varustamise koormast. Mittetraditsioonilised taastuvad energiaallikad hõlmavad päikese-, tuule-, geotermilist, biomassi ja ookeanienergiat.

Kaardil (vt. joon. 17) on näidatud riigi piirkonnad, kus "keskkonnasõbraliku" energia tootmine on kõige perspektiivikam.

Riis. 17. Perspektiivsed tootmispiirkonnad

"roheline" energia

Mittetraditsioonilistest energiaallikatest on meie külas laialdaselt kasutusel päikeseenergia.

Kahe meetri kõrgusele on paigaldatud metallmahutid mahuga 200–300 liitrit, milles vesi soojendatakse päikeselise ilmaga temperatuurini 40–45 C. Selliseid paigaldisi kasutatakse duširuumidena, need paigaldatakse supelmajade ja eramajade juurde. (vt joonis 18 ja joon 19).

Riis. 18. Duši paigaldamine Joon. 19. Dušši paigaldus

(väljast vaade) (seestvaade)

Riis. 20. Termomeetri näidud (paremal) ja termomeetri näidud (vasakul)

Samades anumates soojendavad külaelanikud oma aedades vett, et kasta aiakultuure, parandades seeläbi nende kasvu, arengut ja küpsemist (vt joonis 21).

Riis. 21. Mahuti taimede kastmiseks aias

10 kilomeetri kaugusel Ploskoje külast asub kaunis järv, mis annab võimaluse mitte ainult selle ilu imetleda, vaid ka selle üle üllatuda. energeetiline jõud viie meetri kõrguselt langev vesi kukub alla. Seetõttu ei aja järv üle ega aja üle kallaste.

Järvele on paigaldatud tamm - ehituselt muldtammiga sarnane hüdrokonstruktsioon, mis on mõeldud madaliku kaitsmiseks üleujutuste eest.

Aastas tormab tammi viie meetri kõrguselt alla umbes 63 miljonit tonni vett. Selle vee energiast kevadel, suvel ja sügisel piisaks kindlasti järve kaldale ehitatud datšade elektriga varustamiseks.

Riis. 22. Divinskoje järv

Arvutuste tegemine:

Teades paisuplaatide aluse pindala ja langeva vee kihi paksust, saame arvutada langeva vee mahu, mis võrdub 3 m 3 . Vedelike tiheduse tabeliandmete abil saate arvutada langeva vee massi, mis on 3 tonni 1 sekundi kohta.

365 päevast 245 päeval liigub vesi pidevalt, välja arvatud 3 kuud: detsember, jaanuar ja veebruar. 245 päeva on 21 168 000 sekundit.

Eeltoodu põhjal selgub, et 63 miljonit tonni vett aastas voolab “tühja vette”, mis ei too piirkonna elanikele mingit kasu.

Järeldus

Meie tsivilisatsiooni eksisteerimise jooksul on traditsioonilisi energiaallikaid korduvalt asendatud uute, arenenumatega. Ja mitte sellepärast, et vana allikas oleks ammendatud. Päike paistis alati ja soojendas inimest: ja ometi taltsutasid inimesed ühel päeval tuld ja hakkasid puid põletama. Siis andis puit teed kivisöele. Puiduvarud tundusid piiramatud, kuid aurumasinate jaoks oli vaja rohkem kõrge kalorsusega "sööta". Kuid see oli vaid etapp. Kivisüsi kaotab peagi oma juhtpositsiooni energiaturul nafta tõttu. Ja siin on uus pööre: tänapäeval on juhtivad kütuseliigid endiselt nafta ja gaas. Aga iga uue kuupmeetri gaasi või tonni nafta jaoks tuleb minna kaugemale põhja või itta, matta end sügavamale maasse. Pole ime, et nafta ja gaas lähevad meile iga aastaga aina rohkem maksma. Asendamine? Vajame uut energiajuhti.

Need on kahtlemata tuumaallikad. Uraanivarud, kui võrrelda neid näiteks kivisöevarudega, ei tundu nii suured olevat. Kuid kaaluühiku kohta sisaldab see miljoneid kordi rohkem energiat kui kivisüsi. Ja tulemus on selline: tuumajaamas elektrit tootmisel arvatakse, et kulub sada tuhat korda vähem raha ja tööjõudu kui kivisöest energiat ammutades. Ja tuumakütus asendab naftat ja kivisütt... See on alati nii olnud: järgmine energiaallikas oli ka võimsam. See oli nii-öelda "sõjakas" energialiin. Üleliigset energiat taga ajades sukeldus inimene üha sügavamale loodusnähtuste spontaansesse maailma ega mõelnud veel mõnda aega oma tegude ja tegude tagajärgedele, kuid ajad on muutunud. Nüüd, 20. sajandi lõpus, algab maises energias uus, märkimisväärne etapp. Ilmus "õrn" energia. Ehitatud nii, et inimene ei haki oksa, millel ta istub. Ta hoolitses niigi tugevalt kahjustatud biosfääri kaitse eest.

Kahtlemata saab ekstensiivne liin tulevikus paralleelselt intensiivse energeetikaarenduse liiniga ka laialdased kodanikuõigused: hajutatud energiaallikad, mis ei ole liiga suure võimsusega, kuid tõhusad, keskkonnasõbralikud ja hõlpsasti kasutatavad. Selle ilmekaks näiteks on elektrokeemilise energia kiire algus, millele hiljem ilmselt lisandub päikeseenergia. Energia koguneb väga kiiresti, assimileerub ja neelab kõik uusimad ideed, leiutised ja teadussaavutused. See on arusaadav: energia on seotud sõna otseses mõttes kõigega ja kõik tõmbub energiasse ja sõltub sellest.

Seetõttu on energiakeemia, vesinikuenergia, kosmoseelektrijaamad, antiainesse suletud energia, kvargid, “mustad augud”, vaakum vaid kõige eredamad verstapostid, löögid, üksikud read stsenaariumist, mida meie silme all kirjutatakse ja mis võivad nimetatakse homseks energiapäevaks. Energia labürindid. Salapärased käigud, kitsad, käänulised rajad. Täis saladusi, takistusi, ootamatuid taipamisi, kurbuse- ja kaotushüüdeid, rõõmuhüüdeid ja võite. Inimkonna energiatee on okkaline, raske ja kaudne. Kuid me usume, et oleme teel energiakülluse ajastusse ja kõik takistused, takistused ja raskused ületatakse. Lugu energiast võib olla lõputu ja selle kasutusvõimaluste hulgas on lugematuid alternatiivseid vorme, eeldusel, et peame selleks välja töötama tõhusad ja säästlikud meetodid. Pole nii oluline, milline on teie arvamus energiavajaduse, energiaallikate, selle kvaliteedi ja maksumuse kohta. Peaksime ilmselt nõustuma sellega, mida ütles teadmata teadja teadja: "Ei ole lihtsaid lahendusi, on ainult targad valikud."

Sellest võib teha järgmised järeldused:

1) loodusvarad on meie omand ja me peame hoolitsema nende säästliku kasutamise eest;

2) loodusvarade kasutamisel on nad kohustatud jälgima õhu- ja keskkonnasaastet;

3) on vaja energiat ettevaatlikult kasutada, õppida energiat saama muundamise teel muudest vormidest.

Loodus seab inimestele ranged nõudmised. Inimtegevused ja teod ei tohiks mõjutada meie planeedi elu. Peame armastama oma maad, kaitsma seda, mitte elama päev korraga, vaid mõtlema oma planeedi tulevikule. Nii et meie tulevik on meie kätes.

Kasutatud kirjanduse loetelu

1. Augusta Goldin. Energia ookeanid. – Per. inglise keelest – M.:, 1983.

2. Vershinsky N.V. Ookeani energia. – M.: Nauka, 1986.

3. Volodin V. P. Khazanovski “Energia, kahekümne esimene sajand”. – M.: Nauka, 1998.

4. Voronkov V.A. Üldine, sotsiaalne, rakendusökoloogia: Proc. ülikoolide jaoks. – M.: Agar: Rendezvous-AM, 1994.

5. Goldin A. "Energia ookeanid". – M.: Teadmised, 1989.

6. Energiaallikad. Faktid, probleemid, lahendused. – M.: teadus ja tehnoloogia,

1997.

7. Revelle P., Revelle Ch. Meie elupaik: 4 raamatus. – M.: Mir,

1994.

8. Keskkonnasõbralik energia (õppejõu abiks) / Aut.-koost. A.A.

Kajumov. Gorki: VOOP Gorki piirkonnanõukogu ja piirkondlik noorte keskkonnakeskus Dront, 1990. 76 lk.

9. Yudasin L.S. "Energia: probleemid ja lootused." – M.: Mir, 1991.

Peamised energiageneraatorid on elektrijaamad: soojus- (TPP), hüdraulilised (HP), tuumaelektrijaamad (NPP), samuti transpordiüksused (autod, diiselvedurid, laevad, traktorid jne.) Energiakandjad on erinevat tüüpi kütused: nafta, kütteõli, maagaas, kivisüsi, bensiin, diislikütus, uraan, plutoonium ja veevarud. Taastuvate energiaallikate (RES) kasutamine laieneb: tuul, päike ja looded. Fossiilsed kütused jäävad siiski peamiseks energiaallikaks. IN erinevad riigid Tuumaelektrijaamades toodetakse energiat 10...20%, hüdroelektrijaamades 4...20%. Taastuvatest energiaallikatest saadakse vaid 1...2% toodetud energiast. On väga oluline, et transpordivahendid moodustaksid rohkem kui 60% kogu toodetavast energiast.

Energeetika arengu ja energiaprogrammi kujunemise hindamisel ei tuleks lähtuda ainult vajaliku energiahulga tootmise ülesandest, vaid tuleb arvestada ka olemasolevaid ressursse, majanduslikke, keskkonna- ja sotsiaalseid tegureid.

Tervikpildi saamiseks lähituleviku energiaarengu väljavaadetest ja probleemidest on soovitatav hinnata selle iga arengusuuna võimalusi, mis on määratud primaarallika tüübi järgi.

Õli. On kindlaks tehtud, et planeedi sügavustes on ligikaudu 2000 miljardit tonni naftat, millest umbes 410 miljardit tonni on usaldusväärselt uuritud. Aastane ülemaailmne naftatarbimine läheneb 3 miljardile tonnile, kusjuures selle loomulik taastootmine ei ületa 1 %. Tuleviku energeetikaarengu planeerimisel tuleb arvestada ühelt poolt piiratud looduslike naftavarudega, teisalt aga sellega, et nafta tootmine muutub ajapikku raskemaks. Juba praegu ammutatakse ligikaudu kolmandik kogu toodetavast naftast merede ja ookeanide põhja puuritud puuraukudest. Veealuste kaevude sügavus suureneb ja ulatub juba 2 km-ni. Suureneb ka maismaakaevude sügavus. Kaevude sobiv sügavuspiir naftaotsinguks on 4...8 km.

Oluline valdkond on seotud säästlike soojuselektrijaamade ja ennekõike diiselmootorite arendamisega, mis moodustavad praegu kuni 30% transpordielektrijaamade installeeritud koguvõimsusest. Kahjuks põhjustab diiselmootorite kasutamine keskkonnareostust. Ainuüksi laeva-, vedurite ja tööstuslikud diiselmootorid eraldavad aastas vähemalt 3 miljonit tonni õhku, mis on saastatud lämmastiku, väävli ja süsinikoksiidide, süsivesinike ja tahmaga.

Kivisüsi. Maailma tõestatud söevarud on märkimisväärsed, kuid kvalitatiivselt erinevad. Mitmete maardlate kivisöe madal kütteväärtus põhjustab nende kasutamisel tõsiseid raskusi. Nende söe transportimine pikkade vahemaade taha on kahjumlik, kuna suur osa sellest koosneb anorgaanilistest jäätmetest. Neid söe on võimalik kaevandamiskohas elektrienergiaks töödelda. Probleemi lahendamine eeldab aga ülipika vahemaa elektriülekandeliinide (PTL) ehitamist, mille põhiliinides läheb kaotsi kuni 10% energiast ja jaotusvõrkudes veel umbes 40%.

Küll aga kasvab lähitulevikus energiasektoris kütusena kasutatava kivisöe hulk, kuigi aeglaselt, ja ületab 9 miljardi tonni piiri.

Osa kaevandatavast kivisöest saab tooraineks sünteetilise vedelkütuse kohapealseks tootmiseks, mille tootmistehnoloogiat aktiivselt täiustatakse.

Lisaks tavalisele maagaasile on selle suured varud seotud veega igikeltsa tsoonides ja ookeanis. Samuti on maa-aluses hüdrosfääris lahustunud gaas. Sellise gaasi varud on märkimisväärsed ja asuvad kõigis planeedi piirkondades. Arendatakse tehnoloogiaid põhjavee tõstmiseks maapinnale ja seejärel pärast selles sisalduva gaasi eraldamist maa alla tagasi viimiseks.

Praktika on veenvalt näidanud, et gaasi (peamiselt metaani) kasutamine energiakütusena on efektiivne. Võib ennustada, et lähitulevikus on eelisjärjekorras maagaas. Ja seda hoolimata asjaolust, et gaasi tootmine muutub aina sügavamate kaevude vajaduse ja transpordiraskuste tõttu keerulisemaks.

Tuumaenergia . Praegu moodustab tuumaenergia umbes 6% maailma kütuse- ja energiabilansist ning 17% toodetud elektrienergiast.

Suurim tuumaelektrijaamade osakaal elektritootmises on Prantsusmaal (75%), Leedus (73%), Belgias (~57%), Bulgaarias, Slovakkias, Rootsis, Ukrainas, Korea Vabariigis (43-47). %).

Uraani kasutavad termilised reaktorid - 235 kasutavad looduslikku uraani ebaefektiivselt (alla 1%). Seetõttu saavad need olla tuumaenergia aluseks vaid piiratud aja jooksul. Seega tarbib 1 GW võimsusega termoreaktor oma eluea jooksul (50 aastat) umbes 10 tuhat tonni looduslikku uraani, mille potentsiaalne globaalne ressurss on ~ 10 miljonit tonni. Seega on ilmne, et lõhustumisproduktide ja eelkõige plutooniumi kasutamine tuumakütuse tsüklis muutub vältimatuks.

Kiire reaktor, mis võimaldab reprodutseerida rohkem kui ühe tuuma tuumakütust iga lõhustunud tuuma kohta, võimaldab järsult suurendada loodusliku uraani kasutamist (~ 200 korda). 2500 aastat töötav 4000 GW võimsusega tuumaenergia on muutumas reaalseks.

Suured õnnetused, tuumarelvade leviku tõkestamise, kiiritatud tuumakütuse ja radioaktiivsete jäätmete käitlemise probleemid viisid aga esialgsete plaanide realiseerimata.

Tööohutuse parandamiseks tehakse palju tööd. Arendatavaid kolmanda ja neljanda põlvkonna reaktoreid iseloomustab riskihinnang inimesele alla 10 kuni miinus 7 võimsusega, mis on oluliselt kõrgem kui soojuselektrijaamadel.

Kaasaegsetele ohutus- ja tasuvusnõuetele vastav tuumaenergia suudab perioodil pärast 2020. aastat tagada olulise osa globaalse energiatootmise vajaduse kasvust, mis on planeedi rahvaarvu kasvu tõttu objektiivselt vajalik. Tuumaenergia stabiliseerib tavapäraste kütuste tarbimist ja keemiliste põlemisheitmete hulka.

hüdroelektrijaam . Hüdroelektrijaamad annavad suhteliselt väikeses koguses elektrit. Soojuselektrijaamade ja tuumaelektrijaamade märkimisväärne inerts režiimide vahetamisel ja kõrgeim kasutegur ühel kindlal püsirežiimil töötamisel tingib vajaduse kasutada hüdroelektrijaamu ühtse energiasüsteemi regulaatoritena.

Suurte suurte veehoidlatega hüdroelektrijaamade loomise praktika on paratamatult seotud suurte põllumaade, niitude ja metsade kadumisega põllumajanduse jaoks ning suured tehisreservuaarid toovad lõpuks kaasa keskkonnale ebasoodsaid tagajärgi.

Samas pole kahtlust väikestest veevoogudest saadava hüdroenergia laialdasema kasutamise otstarbekuses, kasutades nn voolikuga teisaldatavaid elektrijaamu, mis koosnevad väikestest generaatoritest ja hüdroturbiinidest. Kuigi selliste paigaldiste võimsus on väike - 1...5 kW, on kilovatt-tunni maksumus madalam kui sarnase võimsusega sisepõlemismootoritel põhinevatel elektrijaamadel.

VIA kaudu. Taastuvate energiaallikate hulka kuulub tavaliselt päikeseenergia kõigis selle ilmingutes: Maale vastuvõetava päikesekiirguse soojus, tuuleenergia, looded, laineenergia, aga ka biomassi suurenemine Maal, loomsetest jäätmetest saadav biogaas jne Optimistliku hinnangul hinnanguliselt on ilma keskkonda kahjustamata võimalik tänu taastuvatele energiaallikatele põhimõtteliselt saada kordades rohkem energiat, kui maailmas praegu toodetakse.

Teadaolevalt paiskavad süsinikdioksiidi sisaldavatel kütustel töötavad elektrijaamad keskkonda süsihappegaasi, mida pole veel võimalik kinni püüda. Selle tulemusena suureneb selle kontsentratsioon, mis häirib planeedi soojuslikku tasakaalu, mis viib selle kuumenemiseni (kasvuhooneefekt).

Seda ebasoodsat väljavaadet saab vältida taastuvate energiaallikate kasutamise suurendamisega. Ekspertide hinnangul on taastuvate energiaallikate panus globaalsesse energiasektorisse 2020. aastaks 9-10%.

Päikeseenergia on Maa jaoks loomulik; Päikeseenergia tootmises ja igapäevaelus kasutamise meetodite ja vahendite arendamine on juba muutumas ülemaailmseks ülesandeks kogu inimkonna jaoks.

Geotermilised energiajaamad kasutavad Maa temperatuuri. See võib olla looduslikud maa-alused kuuma vee või auru varud, aga ka vee pumpamine sügavale maa sisse. Loomulikult on selliste seadmete kasutamine teatud piirkondades, näiteks Kamtšatkal ja Islandil, soovitatav.

Energeetikateadlaste tähelepanu köidavad kasutusvõimalused

taastuv biomass, mille aastane juurdekasv on hinnanguliselt 107 miljardit tonni. Selle biomassi energiakogus võrdub 40 miljardi tonni naftaga.

Töötlemise tulemusena saadakse rohelisest massist kõrge oktaanarvuga kütust eetrite ja alkoholide kujul.

Energiasäästu. Ülesanne varustada energiat energiapotentsiaali suurendamise kaudu ei jõua isegi kõige kõrgemalt arenenud riikidele. Selleks, et energia kättesaadavuse kasvutempo oleks realistlik, on vaja ajada aktiivset energiasäästupoliitikat kahes suunas: suurendada energiapaigaldiste endi efektiivsust ja seeläbi saada rohkem energiat ning vähendada energiakadusid ja energiaressursse kõikjal.

Ukraina energiaressursside efektiivsuse suhe on ligikaudu 40%. Seetõttu on 60% kahjud, millest ligikaudu 20% võib liigitada ennetatavateks. Energiatarbimise vähendamiseks on vajalik asjakohaste valitsuse poliitikate aktiivne rakendamine kõrgtehnoloogia ja seadmete kasutuselevõtuga. Olulist energiasäästu on võimalik saavutada ka sotsiaal- ja koduses sfääris, kui tõsta näiteks ehitatavate hoonete soojusisolatsioonivõimet. Praegu on olemas ehitusmaterjalid, mis võimaldavad säästa kuni 50% hoonete kütmiseks kuluvast soojusest. Spetsiaalsete läbipaistvate paneelidega kaetud hoonete seinad lasevad läbi päikesekiirte soojuse ega lase soojust väljapoole. Märkimisväärset kokkuhoidu annab valgustuseks üleminek luminofoorlampidele, mis tarbivad ligikaudu 8 korda vähem energiat kui hõõglambid. Energia- ja ressursisäästlike tehnoloogiate kasutuselevõtt on pikk, raske ja kulukas ettevõtmine, kuid vältimatu ja lõpuks tasub end ära.

Ökoloogia ja keskkonnakaitse. Energeetika areng on lahutamatult seotud keskkonnaprobleemide ja keskkonnakaitsega. Kivisütt kasutavad elektrijaamad paiskavad aastas õhku ca 300...350 miljonit tonni tuhka, üle 100...120 miljoni tonni väävel- ja lämmastikoksiide. Kivisöe soojuselektrijaamade tuhk sisaldab kaaliumi, raadiumi ja tooriumi radioaktiivseid isotoope, mille kogus on (kiirgusdoosi poolest) ligi 10 korda suurem kui normaalselt töötavate tuumaelektrijaamade emissioonides. Võrreldes maailma parimate jaamadega paiskavad meie jaamad välja suurusjärgu võrra rohkem tahkeid osakesi, 3 korda rohkem väävlit ja 2 korda rohkem lämmastikoksiide. Väävelgaasid sisse keskkond on eriti kahjulikud elanikkonnale, elusloodusele, pinnasele ja veekogudele. Kaasaegsed raviasutused nõuavad suuri rahasummasid. See on täiesti tõsi puhas Tasuta energiat saada on võimatu. Arenenud tööstusriigid kulutavad kuni 5% rahvamajanduse kogutoodangust.

Tõsised keskkonnaprobleemid tekivad seoses tuumaenergia arendamisega ja eelkõige seoses vajadusega selle jäätmete pikaajaliseks kõrvaldamiseks.

Tuumaenergia arengut raskendab taimestiku ja loomastiku reaktsioon pinnasesse kuhjuvatele radioaktiivsetele nukliididele. Kui maailm on arenenud kohanema looduslike nukliididega, siis nad reageerivad erinevalt tehisnukliididele, mida taimed ja loomad hästi omastavad. Need võivad koguneda 70...100 korda suurema kontsentratsioonini kui ümbritsevas pinnases, mis on väga ohtlik.

Teatud raskused tekivad Maal seoses ülesandega säilitada inimestele mageveevarusid, mida kasutatakse laialdaselt energiasüsteemide jahutusvedelikuna. Teadaolevalt moodustavad mageveevarud praegu vaid 2,8% Maa massist ja ainult 0,3% on inimeste tarbeks saadaval. Seega on magevee säästmine või selle asendamine magestatud mereveega aktuaalne juba täna.

Kõik eelnev viitab sellele, et energiaarengu probleemidele lähenemine üksnes majanduslikust aspektist on lubamatu. Majanduslikud aspektid on vaja siduda sotsiaalsete ja keskkonnaaspektidega.

Kasutatakse igapäevaelus ja tööstuses, ekstraheerime selle pinnalt või sügavusest. Näiteks paljudes vähearenenud riikides põletatakse puitu kodude kütmiseks ja valgustamiseks, samas kui arenenud riikides põletatakse elektri tootmiseks erinevaid fossiilkütuseid -,. Fossiilkütused on taastumatud energiaallikad. Nende varusid ei saa taastada. Teadlased uurivad nüüd ammendamatute energiaallikate kasutamise võimalusi.

Fossiilsed kütused

Kivisüsi ja gaas on taastumatud energiaallikad, mis tekkisid miljoneid aastaid tagasi Maal elanud iidsete taimede ja loomade jäänustest (üksikasjalikumalt artiklis ““). Need kütused ammutatakse maapinnast ja põletatakse elektri tootmiseks. Fossiilkütuste kasutamine tekitab aga tõsiseid probleeme. Praeguste tarbimismäärade juures ammenduvad teadaolevad nafta- ja gaasivarud järgmise 50 aasta jooksul. Söevarusid jätkub 250 aastaks. Seda tüüpi kütuse põletamisel tekivad gaasid, mille mõjul tekib kasvuhooneefekt ja tekivad happevihmad.

Taastuv energia

Rahvaarvu kasvades (vt artiklit ““) vajavad inimesed üha rohkem energiat ja paljud riigid lähevad üle taastuvate energiaallikate – päikese, tuule jne – kasutamisele. Idee nende kasutamiseks on laialt populaarne, kuna tegemist on keskkonnasõbralike allikatega, mille kasutamine ei kahjusta keskkonda.

Hüdroelektrijaamad

Veeenergiat on kasutatud juba mitu sajandit. Vesi keeratud vesirattad, mida kasutati erinevatel eesmärkidel. Tänapäeval ehitatakse tohutuid tamme ja veehoidlaid ning vett kasutatakse elektri tootmiseks. Jõe vool pöörab turbiinide rattaid, muutes vee energia elektriks. Turbiin on ühendatud generaatoriga, mis toodab elektrit.

Maa saab tohutult palju. Moodne tehnoloogia võimaldab teadlastel välja töötada uusi päikeseenergia kasutamise meetodeid. California kõrbesse ehitati maailma suurim päikeseelektrijaam. See katab täielikult 2000 kodu energiavajaduse. Peeglid peegeldavad päikesekiiri, suunates need tsentraalsesse veeboilerisse. Vesi keeb selles ja muutub auruks, mis paneb pöörlema ​​elektrigeneraatoriga ühendatud turbiini.

Tuuleenergiat on inimesed kasutanud tuhandeid aastaid. Tuul puhus purjed täis ja keeras veskid. Tuuleenergia kasutamiseks on loodud väga erinevaid seadmeid elektri tootmiseks ja muuks otstarbeks. Tuul paneb pöörlema ​​tuuliku labad, mis käitavad elektrigeneraatoriga ühendatud turbiini võlli.

Aatomienergia - soojusenergia, mis vabaneb aine väikseimate osakeste lagunemisel -. Peamine kütus aatomienergia tootmiseks on - sisaldub maakoores. Paljud inimesed peavad tuumaenergiat tulevikuenergiaks, kuid selle praktiline rakendamine tekitab mitmeid tõsiseid probleeme. Tuumaelektrijaamad ei eralda mürgiseid gaase, kuid need võivad tekitada palju probleeme, kuna kütus on radioaktiivne. See kiirgab kiirgust, mis tapab kõik. Kui kiirgus satub pinnasesse või vette, on sellel katastroofilised tagajärjed.

Suurt ohtu kujutavad tuumareaktorite avariid ja radioaktiivsete ainete sattumine atmosfääri. 1986. aastal Tšernobõli (Ukraina) tuumaelektrijaama avarii põhjustas paljude inimeste surma ja suure maa-ala saastumise. Radioaktiivsed jäätmed on tuhandeid aastaid ohustanud kogu elu. Tavaliselt maetakse need mere põhja, kuid levinud on ka jäätmete sügavale maa alla matmise juhtumid.

Muud taastuvad energiaallikad

Tulevikus saavad inimesed kasutada palju erinevaid looduslikke energiaallikaid. Näiteks vulkaanilistel aladel arendatakse tehnoloogiat geotermilise energia (maa sisemuse soojuse) kasutamiseks. Teine energiaallikas on mädanenud jäätmetest tekkiv biogaas. Seda saab kasutada kodude soojendamiseks ja vee soojendamiseks. Loodete elektrijaamad on juba loodud. Tammid ehitatakse sageli üle jõesuudmete (suudmealade). Erilised turbiinid, mida juhivad mõõnad ja mõõnad, toodavad elektrit.

Savonia rootori valmistamine:

Savonia rootor on mehhanism, mida Aasia ja Aafrika põllumehed kasutavad niisutusvee tarnimiseks. Oma rootori valmistamiseks vajate mõnda pöidlapuud, suurt plastpudelit, korki, kahte tihendit, 1 m pikkust, 5 mm paksust varda ja kahte metallrõngast.

Kuidas seda teha:

1. Terade valmistamiseks lõika pudelilt ülaosa ära ja lõika pikuti pooleks.

2. Kinnitage pudelipooled pöidlakangide abil korgi külge. Olge nuppude käsitsemisel ettevaatlik.

3. Liimige tihendid kaane külge ja sisestage varras sellesse.

4. Kruvige rõngad puidust alusele ja asetage rootor tuule kätte. Sisestage varras rõngastesse ja kontrollige rootori pöörlemist. Olles valinud poole pudeli optimaalse asukoha, liimige need tugeva vetthülgava liimiga korgi külge.