Недорогостоящая и чистая энергия доклад

Обновлено: 30.06.2024

Энергия – это то, без чего невозможно существование не только человека, но и всего живого на земле. Поэтому вопросы, связанные с использованием различных источников энергии и их воздействия на окружающую среду будут стоять перед человечеством всегда. И если вопрос возобновляемости таких источников рано или поздно будет решен, то проблемы влияния на экологию планеты создаваемых людьми энергетических систем, будь то гидроэлектростанции, атомная энергетика или солнечные батареи вряд ли когда-нибудь потеряют свою актуальность.

Основные виды энергии, необходимой для жизни на планете и деятельности человека

Существуют разные классификации видов энергии. Одна из них - по форме, в которой она поступает на службу человеку. При этом количество энергии – величина постоянная. Происходит лишь перетекание её из одной формы в другую при помощи разного типа энергоносителей в ходе различных химических и физических процессов. Основными видами энергии на земле являются:

химическая;
лучистая (энергия света);
тепловая;
гравитационная;
кинетическая;
электрическая;
ядерная.

Каждый из известных источников энергии даёт возможность получать как один, так и несколько её видов одновременно. Например, солнце – источник тепла, света и целого спектра других видов излучения. При этом солнечная батарея производит электрическую энергию, которая затем снова трансформируется в свет и тепло. Все виды энергии тесно связаны между собой.

Типы энергии ещё принято делить на:

потенциальную (например, любое тело на земле, даже находясь в покое, обладает потенциальной энергией, источником которой является земная гравитация);
кинетическую (то есть, связанную с любым видом движения).

Энергия также может являться:

первичной (непосредственно исходящей от источника, например, солнечный свет, тепло);
вторичной (возникающей в процессе преобразования первичной энергии, например, электрическая).

Следует заметить, что преобразование одного вида энергии в другой не является изобретением человека. Такие процессы присутствовали в природе всегда, они лежат в основе существования всего живого и самой планеты. Человек лишь сумел изучить законы, по которым они развиваются, и попытался поставить их себе на службу.

Так, например, химическая энергия, возникающая в процессе потребления людьми растительной или животной пищи, в процессе обмена веществ преобразуется в тепловую, поддерживающую температуру его организма, и кинетическую, дающую возможность работать его органам, а телу двигаться, снова отдавая энергию природе в виде тепла и химических процессов.

Такое перетекание энергии происходит постоянно, и до определённой поры человек не имел возможности вмешаться в этот процесс. Всё изменилось, когда он научился сознательно использовать её источники. Например, использование энергии пара стало величайшим открытием человечества перед изобретением электричества и совершило техническую революцию в XIX веке. Тепловая энергия горящего дерева, угля или нефтепродуктов, нагревая котёл с водой, преобразовывалась в кинетическую энергию пара, приводящего в движение промышленные станки, двигатели паровозов и пароходов. Началась эра активного воздействия человека на окружающую среду, но к чему это может привести, стало понятно далеко не сразу.

Основные виды источников энергии

Таких видов существует несколько и, возможно, в ходе технического прогресса к ним добавятся новые. Их классификации могут иметь в своей основе разные принципы. Наиболее глобальным из таких принципов является конечность источника либо способность его к возобновлению. На этой основе все они делятся на две большие группы:

К возобновляемым источникам принято относить:

Солнце;
воздух (ветер);
воду;
гравитацию;
геотермальные источники (вулканы, гейзеры и другие, основанные на термических процессах внутри Земли);
биосфера планеты (как источник биологической массы растений).

Строго говоря, практически все перечисленные источники правильнее было бы назвать условно-возобновляемыми, так как не существует ничего вечного. Ядерные процессы, идущие на Солнце и в недрах Земли, которые сегодня являются мощнейшим источником энергии, безусловно конечны. Движение воды и воздуха возможно лишь при наличии таковых. О возобновляемости биомассы растений и говорить не приходится. Однако в обозримом будущем при отсутствии глобальных катастроф данные источники действительно представляются неистощимыми. По крайней мере, в результате деятельности человека.

С невозобновляемыми источниками дело обстоит совсем иначе. Их истощение в процессе эксплуатации людьми происходит на наших глазах. Основные их виды:

дерево;
уголь;
нефть;
газ;
химические элементы, являющиеся источником радиоактивного излучения.

Использование дерева давно перестало быть актуальным ввиду катастрофического оскудения его запасов. Уничтожение лесов, наверное, самый первый значимый ущерб, который был нанесён природе энергетической деятельностью человека. Ещё в XX веке стало понятно, что истощение запасов нефти, газа и угля – перспектива не только реальная, но и достаточно близкая. Некоторые учёные уже пытаются точно рассчитать, когда это произойдёт. В качестве реального источника энергии в обозримом будущем остаются процессы ядерного распада, лежащие в основе атомной энергетики, где источникам в ближайшее время истощение не грозит. К сожалению, современный уровень развития технологий и достижения ядерной физики пока не могут гарантировать полную безопасность подобных процессов.

Именно системный кризис энергетики, а также сложная экологическая обстановка заставляют сегодня человечество всё чаще задумываться о возвращении к возобновляемым природным источникам.

Влияние на окружающую среду

Вторжение человека в природную энергетическую и экологическую системы планеты не может не отражаться на состоянии окружающей среды. Где-то такое воздействие почти незаметно, но где-то оно носит катастрофический характер. Принято считать, что практически все возобновляемые источники энергии являются экологически безопасными. Это не совсем верно. Да, большинство из них действительно не наносят вреда окружающей среде, и в этом их огромное преимущество. Многие учёные считают, что само выживание человечества будет зависеть от того, сумеет ли оно полностью заменить ими виды, наносящие вред экологии.

К сожалению, всё сказанное о возобновляемых источниках не относится к гидроэлектростанциям и установкам, работающим на биологическом топливе. Влияние последних пока недостаточно изучено, однако не вызывает сомнений, что любое вторжение человека в структуру биосферы, нарушающее биобаланс в природе, может иметь самые печальные последствия. С последствиями же использования рек для строительства гидроэлектростанций человечество знакомо достаточно хорошо.

Всплеск популярности данного вида электростанций относится к первой половине XX века. Тогда казалось, что вращающая турбины вода из естественного источника (перекрытой шлюзами и, как правило, сильно изменившей русло реки) является оптимальным вариантом экологически чистого и практически вечного источника энергии. То, что при таком вольном обращении с реками разрушается экосистема целых регионов, лежащих вверх и вниз по течению, люди заметили не сразу. Тревогу забили, когда в результате обезвоживания или, наоборот, заболачивания огромных территорий началась массовая гибель сначала рыбы, затем - животных и птиц, выветривание почв из-за потери лесов, истощение сельскохозяйственных земель из-за недостатка воды в засушливых районах и многое другое. Сегодня к строительству гидросооружений подходят с гораздо большей осторожностью, стараясь грубо не нарушать сложившуюся экосистему рек. Однако полностью избежать неблагоприятных воздействий очень трудно.

Но все остальные опасности блекнут на фоне того, что происходит с окружающей средой в результате эксплуатации тепловых электростанций. Основанные на энергии, получаемой в результате сжигания того или иного вида топлива, они по сей день представляют собой главный источник электроэнергии на планете. Они действительно эффективны и неприхотливы в использовании, могут работать на нефтепродуктах, газе, угле и любых других горючих материалах, что позволяет вырабатывать максимально дешевое электричество. Однако вред, наносимый теплоэлектростанциями окружающей среде, не сопоставим с причиняемым всеми остальными их видами вместе взятыми.

Безусловно, свою долю в загрязнение вносит также применение перечисленных энергоносителей и продуктов их переработки в других областях, прежде всего на транспорте и в промышленности. Сжигание угля, нефти, газа и других видов топлива, независимо от сферы их применения, кроме прямого загрязнения атмосферы, почвы и воды, приводит к колоссальным выбросам углекислого газа, которые, по мнению специалистов, являются главной причиной так называемого парникового эффекта. В более долгосрочной перспективе запускаемые ими процессы ведут к катастрофическим изменениям климата на планете со всеми вытекающими из этого последствиями.

На атомные электростанции многие сегодня возлагают большие надежды. При правильной работе они эффективны, безопасны для людей и окружающей среды, дают относительно недорогую электроэнергию. Если учёным удастся полностью взять под контроль процесс распада атомного ядра и поставить его на службу людям, человечество будет обеспечено чистым, доступным и дешевым источником энергии на много веков вперёд. К сожалению, пока огромным минусом данного вида электростанций являются катастрофические неподвластные человеку последствия, которые может повлечь за собой любая их авария.

Маленький Майк родился в августе 2005 года. Машина, которая привезла его маму рожать, работала на бензине. Электростанция, дающая в роддом свет - на угле. Центральное отопление, обогревающее комнату, где Майк сделал первый вдох,- на природном газе. Если бы один из этих источников энергии по какой-то причине прервался, жизнь маленького Майка оказалась бы в опасности.

Зачем нужны новые источники энергии?

Из всех ископаемых видов топлива угля осталось больше всего, и его должно хватить на 1000 лет. Электростанции, работающие на угле, производят 40% электроэнергии в мире. Крупнейший экспортер угля – Австралия, на нее приходится почти треть мирового рынка угля.

Ежедневно в мире расходуется 75 миллионов баррилей нефти. Из мировых запасов нефти, объем которых оценивают в 2 триллиона баррелей, около 900 миллиардов уже

использовано. При нынешнем уровне нефтедобычи запасов нефти еще должно хватить на 40 лет.

Природный газ

Атомная энергия

Атомная энергетика завоевывает все большую популярность, даже, несмотря на возможность повторения аварии, произошедшей в 1986 году в Чернобыле. В «Нью

Какие есть новые разработки в энергетике?

Вакуумная картина мира разрешает принципиально переосмыслить подходы и методы получения энергий, которые сложились, и выйти на совсем новые технологии в области энергетики.

На основе теории Вакуума авторами разработана новая энергетическая концепция - концепцию Вакуумной энергетики. Отличием от традиционных подходов есть использования вакуумных эффектов с целью получения высоких уровней энергии, так и проблемы экологической чистоты самого процесса получения энергии.

Исследования показали, что наиэффективнее проходит возбуждение Вакуума в полевых образованиях, которые имеют цилиндрическую, коническую формы, а наиболее благоприятной средой есть жидкость.

Вещество, которое используется как среда возбуждения выполняет двойную функцию. С одного стороны она есть средой для выбора энергии, с второй стороны она создает условия для реализации процесса возбуждения.

Вакуумные эффекты открывают путь к новой энергетике иd разрешают сделать шаг за рамки традиционных подходов к способам получения энергии.

Японские учении изобрели устройство для получения тепловой энергии в водной среде, которая названа "Лазером голубой воды".

В устройстве использовано явление холодного ядерного синтеза. В водной среде создается акустическое поле и осуществляется концентрация ультрафиолетового света сферической линзой.

Устройство планируется использовать как компактный генератор энергии для нагревания естественной воды до 50?С, Именно к такой температуре сохраняются фокусуючи свойства водной сферической линзы, но для ультрафиолетового света.

При этом сохраняется высокая плотность энергии, достаточная для реализации безнейтронной реакции синтеза. В разработанном нами способе е возможность делать выбор, как тепловой энергии так и електрики.

Энергетика будущего не будет грунтоваться ни на энергетических гигантах, которые используют химическое или ядерное горючее, ни на дорого стоимостных системах транспортирования энергии. Компактные генераторы энергии, основанные на реализации вакуумных эффектов, расположенных в местах использования энергии, будут составлять основу энергетики третьего тысячелетия.

Это будет вакуумная энергетика, которая будет использовать достижения электроники для получения высоких уровней экологически чистой энергии.

Человечество уже давно использует силу ветра в мореплавании, для роботы мельниц и для перекачивания воды. В последние годы, однако, интерес к ветру снова возрождается. Изготовленные по новейшим технологиям ветроенергетические установки вырабатывают электричество для 35 миллионов человек. Ветер- это совершенно чистый, возобновляемый источник энергии. В Дании, например, уже 20% электричества вырабатывается силой ветра. Все большее распространение ветроэнергетика получает в Германии, Испании, а также Индии, которая претендует на пятое место в мире по использованию силы ветра. В США сейчас вырабатывается электричество 13 000 ветроустановок. А некоторые специалисты

считают, что если использовать все подходящие территории в США, то энергия ветра могла бы обеспечить 20% потребностей страны в электричестве.

Геотермальная энергия

Водород- это бесцветный, не имеющий запаха горючий газ, самый распространенный элемент во Вселенной. На земле водород входит в состав растительных и животных тканей, ископаемого топлива и воды. Он сгорает без выделения вредных веществ и более эффективно, чем ископаемое топливо.

В мире вырабатывается примерно 45 миллионов тонн водорода, в основном для производства удобрений и чистящихся средств. Но этот водород производят с применением ископаемого топлива, а при этом выделяется ядовитый угарный газ и углекислый газ, способствующие глобальному потеплению.

И все же многие считают водород одним из самых перспективных и многообещающих альтернативных источников энергии и полагают, что в будущем он сможет удовлетворить энергетические потребности человечества. Подобный оптимизм основан на значительных достижениях в разработке так называемого топливного элемента.

Топливный элемент

«Топливный элемент- это устройство, которое вырабатывает электричество из водорода, но не путем сжигания, а путем соединения его с кислородом в ходе управляемой химической реакции. При использовании чистого водорода, в отличии от обогащенного водородом ископаемого топлива, выделяется только тепло и вода.

В 1839 году Уильям Гров, английский судья и физик, сконструировал первый топливный элемент. Однако производить такие устройства было дорого, к тому же топливо и необходимые элементы было трудно достать. На какое-то время эта технология была забыта, пока в середине ХХ века не стали разрабатывать топливные элементы для обеспечения энергией американских космических кораблей. Сейчас такие устройства применяются как в космонавтике, так и для более земных задач.

Сегодня разрабатываются топливные элементы, которые могли бы заменить двигатель внутреннего сгорания на автомобилях, обеспечивать электроэнергией жилые и производственные здания, а также питать небольшие электрические устройства, например сотовые телефоны или компьютеры.

И все же самым дешевым и самым чистым источником энергии является солнце. Практически вся энергия на земле происходит от солнца. Уголь, нефть, по мнению ученых, не что иное, как разложившиеся остатки деревьев и др. растений, выросших благодаря энергии солнца.

Использованная литература:

3. Л.Л. Пасечкин. А.С. Попович “Энергетика: реальность и перспективы”

Обеспечение всеобщего доступа к недорогим, надёжным, устойчивым и современным источникам энергии для всех

"По определению мы должны двигаться в направлении возобновляемых источников энергии. Как люди могут возражать против этого? Спорить с этим — значить говорить, что у нас в конечном итоге закончится энергия, мы умрём или цивилизация наша рухнет".
— Илон Маск , канадско-американский инженер, предприниматель, изобретатель и миллиардер,
основатель Paypal, SpaceX и Tesla

Энергия имеет центральное значение для почти каждой из основных проблем и возможностей, с которыми сегодня сталкивается мир. Будь то рабочие места, безопасность, изменение климата, производство продуктов питания или увеличение доходов — доступ к источникам энергии для всех является определяющим фактором. Устойчивая энергетика необходима для укрепления экономики, защиты экосистем и достижения социальной справедливости.

Доступа к электричеству не имеет каждый пятый житель Земли. Наибольшая часть этих людей проживает примерно в 12 странах Африки и Азии. В таких условиях женщины и девочки вынуждены тратить много времени на то, чтобы доставить воду для бытовых нужд, в клиниках невозможно хранить вакцины, школьники не могут делать домашнюю работу в темное время суток, а предприниматели не могут вести конкурентоспособную деятельность. Более того, 2,8 млрд. человек используют древесину, древесный уголь, навоз и уголь для приготовления пищи и обогрева жилища, что ежегодно приводит более чем к 4 млн. смертей вследствие загрязнения воздуха в помещениях.

Седьмая цель направлена на решение проблем энергетической бедности, экономической доступности энергоресурсов, а также обеспечение устойчивого развития энергетики. Ископаемое топливо выделяет двуокись углерода, двуокись азота, двуокись серы и окись углерода, которые могут оказывать очень негативное воздействие на нашу окружающую среду и усиливать изменение климата. Для достижения данной цели всем странам мира необходимо в три раза увеличить ежегодный объём инвестиций в инфраструктуру устойчивой энергетики с нынешней отметки.

Россия является мировым лидером по добыче и производству большинства энергоресурсов — нефти, газа, угля, электроэнергии (2, 2, 6 и 4 места соответственно по данным МЭА за 2014 год), являясь чистым экспортером всех видов топливно-энергетических ресурсов и полностью обеспечивая свои потребности в энергии на внутреннем рынке. Поэтому в целом в России проблемы энергетической бедности не наблюдается, что обусловлено значительными запасами топливно-энергетических ресурсов, есть лишь проблемы регионального характера и физического доступа к энергоресурсам в территориях, являющихся удалёнными или энергодефицитными.

Развитие устойчивой энергетики в России является долгосрочным вызовом, так как Россия является одним из крупнейших эмитентов парниковых газов в мире, а в структуре потребления топливно-энергетических ресурсов преобладает сжигаемое топливо. Для достижения устойчивости в энергетике была выдвинула национальная цель по снижению выбросов парниковых газов, которая будет решаться за счёт модернизации оборудования и повышения его энергетической эффективности.

Тем не менее, Россия обладает значительным потенциалом развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Согласно некоторым прогнозам, уже к 2030 году доля ВИЭ в российском энергобалансе может превысить 11%. Согласно проекту Энергостратегии на период до 2035 году от 2017 года, в Российской Федерации должно появиться 8,5 ГВт генерирующих объектов ВИЭ, из которых 5,5 ГВт будет введено уже к 2024 году.

Изменение климата становится сегодня серьёзной проблемой. И хотя многие страны неохотно отказываются от ископаемых видов топлива, энергетическая революция идет полным ходом. Привычные источники энергии заменяют ветровыми, солнечными и гидроэлектростанциями, которые позволяют получить более дешевую и чистую энергию. В этом обзоре об альтернативных источниках энергии, которая поможет сохранить планету.

1. Солнце и ветер

Walmart и Microsoft вкладывают большие инвестиции в возобновляемую и чистую энергию, такую как ветровая и солнечная энергия. Не зависящая от ископаемого топлива и колебания цен энергия поможет компаниям иметь весомые преимущества в будущем.

2. Уголь под запретом

Европейский союз, за исключением Польши и Греции, заявил, что к 2020 году его члены больше не будут производить угольные электростанции. Это было довольно неожиданное заявление и ярко выраженный призыв к использованию чистых источников энергии.

3. Ветряки

Стандартная ветряная турбина может обеспечивать электричеством до 300 домов. Но недавно немецкая компания построила турбину, которая может обеспечить до 4 000 домов.

4. Солнечная энергия

Технологические достижения в области солнечной энергии становятся все более эффективными и экономически выгодными, не говоря уже о том, что они не загрязняют окружающую среду. Поэтому солнечная энергия, вероятно, станет основным источником чистой энергии в будущем.

5. Ядерная энергия уходит в прошлое

По данным природоохранной группы WWF, чистая энергия может удовлетворить 95% мировых энергетических потребностей к 2050 году. Также по мере роста популярности чистой энергии начало снижаться использование ядерной энергии из-за роста затрат и проблем безопасности. С 2006 по 2014 год выработка ядерной энергии сократилась на 14%.

6. Солнце как источник энергии

Всем известно, что Солнце вырабатывает огромное количество энергии. Если бы человечество смогло воспользоваться всей ее мощью, то всего за один час можно было бы обеспечить потребности всего мира в энергии на целый год.

7. Возобновляемые источники энергии

Чистая энергия отлично подходит для создания рабочих мест. Согласно докладу Фонда защиты окружающей среды, возобновляемые источники энергии превосходят остальные отрасли экономики США в создании рабочих мест на 12%.

8. Вода как главный ресурс планеты

Сегодня сохранение воды важнее, чем когда-либо. К счастью, чистая энергия, такая как ветровая и солнечная энергия, потребляет очень мало воды. Для производства солнечной энергии, достаточной для питания 1000 домов, нужно 100 литров воды, ветряной энергии — ноль, а энергии с ископаемого топлива — 2 600 литров воды.

9. Чистая энергия

Чистая энергия помогает устранить зависимость от ископаемого топлива, создавая экономическую стабильность. При этом удается избегать излишне высоких цен на нефть.

10. Ураганы и не только

Сегодня иногда создается впечатление, что природа мстит человечеству. Ураганы и другие разрушительные природные явления стали намного более частыми и суровыми. Чистые источники энергии является более стабильными, чем уголь, поскольку они равномерно распределены по всему миру, а устройства для ее выработки намного менее подвержены стихии.

11. Электрокары как будущее автопрома

Электрические автомобили имеют ряд преимуществ. Помимо того, что они помогают сохранять воздух более чистым, электромобили меньше зависят от ископаемых видов топлива — их можно заряжать не только на специализированных станциях, но и дома.

12. Бесконечная энергия

Все знают, что ископаемое топливо невозобновляемо, что неизбежно сделает его более дорогим. Чистая энергия ветра и солнца бесконечна, поэтому ее стоимость будет стабильной, а также не придется беспокоиться о нехватке энергии.

13. Самая большая в мире электростанция

Самая большая солнечная электростанция находится в пустыне Мохаве и принадлежит NRG Solar, Google и BrightStar Energy. Ее панели раскинулись более чем на 3500 гектаров земли.

14. Гидроэнергетика

Гидроэнергетика также является хорошим источником чистой энергии. Только в США благодаря выработке гидроэнергии каждый год в атмосферу выбрасывается меньше на 160 миллионов тонн углерода.

15. Переработка биогаза

Чистая энергия вовсе не должна быть ветровой и солнечной. Siemens начал строить первый завод по переработке биогаза. Это позволит очищать сточные воды, а также вырабатывать электричество.

Читайте также: