Альтернативные источники энергии
1. АКТУАЛЬНОСТЬ
Неуклонное увеличение численности населения нашей планеты, бес-прецедентно быстрое развитие производства в период НТР, нарастающее истощение запасов привычных источников энергии (угля хватит на 600 лет, нефти – на 90 лет, газа – на 50 лет, урана – на 27 – 80 лет), наконец, требо-вания к сохранению окружающей среды заставляют людей искать новые источники энергии, прежде всего, располагающие возобновимыми или малоисчерпываемыми запасами. Человечество еще плохо использует воз-можности получения энергии из природных, практически неисчерпае-мых источников: тепла земных недр и океана, энергии океанских и речных течений, приливов и волн, ветра.
Человечество потребляет огромное количество энергии. За год мы сжигаем от 9 до 20 млрд. тонн топлива. 75% всей потребляемой энергии составляют полезные ископаемые (34% - нефть, 25% - уголь, 19% - природ-ный газ); 5% остальной потребляемой энергии – атомные ЭС; 6% - ГЭС; 11% - от других источников энергии.
В своей работе мы обратили внимание на те 17%, которые приходятся на возобновляемые источники энергии.
Энергетика служит основой любых процессов во всех отраслях народ-ного хозяйства, главным условием создания материальных благ, повышения уровня жизни людей. К традиционным источникам энергии относятся ТЭС, АЭС, ГЭС.
Если рассматривать перспективы традиционной энергетики, то угля хватит на 600 лет, нефти на 90 лет, газа на 50 лет, урана по разным прог-нозам на 27-80 лет. Поэтому мы обратились к теме нетрадиционных источ-ников энергии, к ним относятся ветроэнергетика, гидроэнергетика, прилив-но-отливная энергетика, геотермальная энергетика.
Несмотря на огромный потенциал возобновимых источников энергии их использование осложняется техническими сложностями, и потому по
самым оптимистичным прогнозам за счет нетрадиционной энергетики удовлетворено не более 30% потребностей человечества в энергии.
Сейчас в РФ за счет нетрадиционных источников получают 1% энер-гии, что конечно очень мало. Мы своей работой хотим обратить внимание на эту проблему.
2. ТЕОРИЯ
Сегодня основные источники энергии для промышленности и сель-ского хозяйства – исчерпаемые ресурсы угля, нефти, газа. Энергию полу-чают, кроме того, на атомных и гидроэлектростанциях, а также на прилив-ных, геотермальных, солнечных и других, но пока в очень небольшом коли-честве. Количество ископаемого топлива на Земле ограничено, получение атомной энергии экологически небезопасно, Так как даже если не случают-ся такие аварии, как чернобыльская, то возникает проблема отходов, тыся-челетиями сохраняющих опасную радиоактивность. Для их захоронения приходится создавать дорогостоящие наземные и специальные подземные хранилища.
ГЭС экологически менее опасны, но у них также много недостатков: создаются искусственные моря, на дне которых остаются многие тысячи гектаров плодородных земель, разрушаются экосистемы рек.
2.1. СЦЕНАРИИ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ БУДУЩЕГО
РАЗВИТИЕ ТРАДИЦИОННОЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ
Доказана принципиальная возможность получения практически эколо-гически чистой энергии от ТЭС при использовании мощных фильтров, задерживающих атмосферные загрязнители, и при подземной газификации угля. Недостаток этого варианта – это выбросы большого количества диок-сида углерода в атмосферу и, кроме того, временный характер этой страте-гии. Запасы угля в течение 100 – 150 лет также будут израсходованы.
РАЗВИТИЕ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
При повышении безопасности и появлении новых типов реакторов (в десятки раз эффективнее, чем существующие сейчас), с обеспечением безо-пасности глубокого захоронения отходов в устойчивых к разрушению гор-ных породах. Достоинство сценария – сокращение выбросов в атмосферу диоксида углерода.
НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
Это солнце, ветер, океанические приливы, тепло земных глубин. Этот вариант получения энергии как дополнительный используется при любом сценарии, тем не менее, наиболее последовательные футурологи-экологи убеждены, что к 2030 – 2050 гг. нетрадиционные источники энергии будут основными, а традиционные, напротив, потеряют свое значение.
3. НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
3.1. ГЭС
На ГЭС происходит преобразование энергии (потенциальная энергия воды превращается в энергию вращения турбины, соединенной с генера-тором, который преобразует энергию вращательного движения в элек-трическую).
Эффект действия любой ГЭС (т.е. выработка ею электроэнергии) прямопропорционален количеству воды, проходящей через турбину в единицу времени, и высоте падения воды.
ГЭС – это комплекс сложных гидротехнических сооружений и обору-дования. Его назначение – преобразовывать энергию потока воды в элек-трическую энергию. Гидроэнергия относится к числу возобновляемых источников энергии, т.е. практически неиссякаема.
ГЭС имеют свои преимущества и недостатки.
Преимущества:
1. использование возобновляемой энергии;
2. самая дешевая электроэнергия;
3. работа не сопровождается вредными выбросами.
Недостатки:
1. затопление пахотных земель;
2. строительство ведется там, где есть большие запасы энергии воды;
3. на горных реках опасны из – за высокой сейсмичности районов.
В России доля ГЭС в энергобалансе страны – 11%. Преобладают крупные ГЭС: Шушинская, Ангарская, Братская, Красноярская и другие. Наиболее перспективны в использовании малые ГЭС.
3.2. МАЛОНАПОРНЫЕ ГЭС
В Оренбурге выпущен первый образец бесплотинной внесезонной ГЭС, которая может применяться на реках с глубиной от 0,5 до 2,8 м. Главное достоинство этой ГЭС – отсутствие плотины и водохранилища, которые приводят к нарушению экологического равновесия. Предполага-ется, что первый образец мощностью 10 кВт для эксплуатационных испы-таний будет на отводном канале Ириклинского водохранилища.
3.3. ПОДВОДНАЯ ГЭС
Но самый нетрадиционный проект использования энергии рек был предложен австрийским инженером
Й. Колпером – подводная ГЭС. В этом случае турбины можно устано-вить на подводной лодке, связанной с берегом, вращать их будет течение реки, и не только летом, но и зимой, когда поверхность воды скована льдом, и весной во время паводков. По расчетам изобретателя , с десяток таких подводных ГЭС, расположенных на дне Дуная, могут дать Австрии столько же электроэнергии, сколько производят сегодня все электростанции страны.