Сочинение на тему энергетика будущего фантазия и реальность
Обновлено: 07.07.2024
Не секрет, что в нашем мире заканчивается ископаемое топливо. Пик нефти, беспорядки на Ближнем Востоке и враждебные страны в других местах ставят под угрозу наше энергетическое будущее. Вот почему поиск и использование будущей энергии так важно.
Однако многие люди не могут понять, что источники энергии окружают нас на Земле и во всей вселенной. Фактически, энергия, которую сейчас предоставляет нам Мать-Природа, ошеломляет, и в настоящее время мы не можем использовать 1/1000 от того, что нам дают ежедневно.
Энергия будущего имеется вокруг всех нас прямо сейчас. Например, солнце является очевидным источником энергии сейчас и в будущем, и мы лишь принимаем небольшую долю этого ресурса. То же самое касается энергии ветра, океана, приливов, гидро и геотермальной энергии. Эти возобновляемые ресурсы будут важными источниками будущей энергии, если мы хотим выжить как вид.
В течение следующих 30 лет ученые, исследователи и инженеры выяснят, как использовать энергию и обеспечивать будущую энергию, генерируемую торнадо, вулканами, ураганами, мошенническими волнами, проливом, реактивным потоком, землетрясениями, толчками и ударами молний.
Исследователи уже работают над надежными ветряными турбинами, которые могут работать при скорости ветра более 100 миль в час для использования вокруг побережья Мексиканского залива во время сезона ураганов. Компания под названием Wind Hunter строит корабль, заполненный ветряными турбинами, чтобы преследовать порывы в море и превращать энергию ветра в электричество, электролизовать морскую воду для производства водорода для топливных элементов.
Все, что я упомянул, - это то, над чем в настоящее время работают ученые и исследователи, чтобы производить энергию в будущем. Но для этого нужно несколько прорывов в технологиях.
Тем не менее, я не хочу ограничивать этот список тем, над чем сейчас работают исследователи. Будущая энергия будет включать в себя множество различных методов и устройств из разных источников.
Вот лишь несколько дополнительных источников будущей энергии:
• Гравитация
• Антигравитация
• Магнетизм
• Электромагнетизм
• Газ Брауна / HHO (водород плюс кислород)
• Холодный синтез
• Плазма
• Ядерное
• Альтернативные виды топлива
• Отходы к энергии
• Неизвестные будущие источники энергии
Теперь, возможно, никогда не будут построены настоящие вечные двигатели, не в нашей жизни. Однако то, что будет построено, - это почти вечные энергетические машины, которые после запуска будут очень долго производить будущую энергию, прежде чем исчезнут.
Обещание холодного синтеза - один из таких источников будущей энергии, на который мы будем больше полагаться в течение десятилетий после нескольких прорывов и прорывных технологий. Итальянский инженер Андреа Росси уже провел успешное испытание аппарата для холодного синтеза. Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса использует самую большую в мире лазерную систему для запуска реакции холодного синтеза. Фактически, каждая первая нация мира (и некоторые другие страны, такие как Северная Корея) работают над технологией холодного синтеза в качестве ресурса для будущей энергии.
Но есть еще один вид ядерной энергии, который безопаснее, чище и может производить устойчивую энергию в течение десятилетий. Это называется ядерным восстановлением (реактор с бегущей волной), и за этим стоит основатель Microsoft Билл Гейтс. В основном, будущий реактор с бегущей волной будет использовать отработавшие ядерные стержни и другие материалы и поглощать отходы для производства энергии.
Прелесть этой системы двояка. Во-первых, он менее подвержен бедствиям, чем нынешние ядерные реакторы. Во-вторых, он поглощает ядерные отходы существующих реакторов, что делает его гораздо менее опасным, чем современные методы хранения отработанных ядерных отходов.
Плазменные реакторы также будут источником будущей энергии. Существует слишком много видов плазмы и слишком много областей применения, но достаточно сказать, что исследователи только сейчас имеют поверхностный потенциал, который имеет плазма для будущего использования энергии. Кроме того, другое интригующее использование - для плазменных ракет, которые НАСА в настоящее время разрабатывает для будущих экспедиций на Марс.
Многие критики не согласны с этим, но я буду утверждать, что наука в целом все еще находится в незрелом состоянии в отношении нашего мира. Чуть более века назад братья Райт совершали свой первый полет на самолете и автопроизводители начали производить автомобили для замены лошадей и поездов.
Как пример, недавно рентгеновская обсерватория Чандра НАСА обнаружила сверхтекучую жидкость внутри нейтронной звезды, которая озадачила ученых. Когда наука и техника станут более зрелыми, таких постоянных сюрпризов не будет. Но, с другой стороны, такая незрелость приводит к любопытству, волнению и быстрому росту. Передовая наука не скучна и поиск будущей энергии будет захватывающим приключением на протяжении веков.
Итак, напомним, закон сохранения энергии гласит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена.Наша работа здесь, на Земле, заключается в том, чтобы использовать огромные ресурсы, которые у нас уже есть, разрабатывать новые методы использования наших ресурсов, чтобы наши потребности в будущей энергии постоянно удовлетворялись. Время от времени этот квест будет походить на катание на американских горках, поскольку спрос и предложение не всегда будут идеально согласовываться друг с другом.
Это сочинение о том, что с каждым днем растет прогресс. Часто мы не задумываемся, а кто движет этот прогресс? Конечно же - ученые, альтруисты соего дела. Так, почему же нам не помечтать.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| Какой я вижу энергетику будущегоazovatelnoe_uchrezhdenie.doc | 32.5 КБ |
Предварительный просмотр:
Муниципальное общеобразовательное учреждение
Какой я вижу энергетику будущего
Кл.рук.: Ганжала Л.А.,
учитель начальных классов.
Хочу рассказать Вам об интересных фактах, которые сама недавно узнала. Оказывается, благополучие нашего государства во многом зависит от энергетики.
Человечество идёт по пути смены энергетических источников. В 19 веке люди освоили уголь. Позже появились источники на нефти и газе. Ещё в 20 веке считалось, что подземные богатства неисчерпаемы. Но, оказывается, в будущем разведанные запасы угля, нефти и газа будут исчерпаны.
Во всем мире теперь стараются использовать экологически чистое производство электроэнергии из возобновляемых ресурсов: энергии солнца, ветра, малых рек, приливов, волн, разностью температур по глубине океана. Я даже узнала, что для производства энергии используют биомассу (различные отходы). Конечно, при этом происходят выбросы большого количества углекислого газа, которые необходимо сокращать.
Солнце – первичный и основной источник энергии для нашей планеты. Оно греет всю Землю, приводит в движение реки. Под его лучами вырастает множество растений, которые питают животных и бактерий. За многие миллионы лет, пока светит Солнце, накоплены запасы полезных ископаемых - нефти, угля, торфа. Эти запасы нещадно сжигаются. Много энергии тратится впустую. А ведь можно энергию Солнца использовать для источника энергии транспортных средств. Тогда машины не будут выделять такого количества выхлопных газов, в городах очистится воздух. На Земле уже построено несколько солнечных электростанций.
Конечно, фотоэлектрические станции, использующие энергию солнца сейчас самые дорогие. Поэтому энергию необходимо не только производить, но и эффективно, с минимальными потерями, распределять и экономить.
Второй источник мощной невостребованной энергии – океан. В настоящее время существует несколько станций, работающих на энергии приливов. Приливы могут достигать в высоту 10 метров. Чтобы они не приносили вред людям, живущим на побережьях, в морских и океанических заливах строят электростанции. В нашей стране тоже построены приливные электростанции, одна из них - Кислогубская.
Мало используется энергия ветра. Я думаю, что ученые уже работают над тем, как можно использовать этот природный ресурс на пользу человека. А в нашей местности, где ветры дуют большую часть года, эти ветряные электростанции были бы очень кстати.
На Камчатском полуострове и острове Сахалин для выработки электроэнергии используют геотермальные источники.
Я узнала, что приливные, ветровые и геотермальные возобновляемые ресурсы дешевле солнечных установок.
В 20 веке появились и атомные электростанции: Билибинская, Томская, Кольская и другие. Одно время даже было мнение, что в будущем энергию нам будут поставлять именно они. Но когда случилась авария на Чернобыльской АЭС, люди поняли, какой вред они могут нанести. На существующих атомных станциях теперь ведется постоянный контроль за порядком, а новые пока не строят.
А ещё я прочитала, что существует генная инженерия. Специалисты этой области работают над созданием синтетической формы жизни, которая позволит выращивать энергию, как сейчас выращиваются продукты питания.
В нашей стране есть все необходимые условия для разработки и внедрения новых энергетических технологий.
По моему мнению, чтобы энергетика с каждым днем совершенствовалась, а в будущем стала дешёвой и доступной всем нужно, чтобы было много грамотных специалистов – энергетиков. Сейчас я учусь во втором классе. После школы я, возможно, тоже буду работать в этой области экономики. Но я хочу, чтобы эта работа доставляла мне удовольствие. Я представляю себе высокое красивое здание солнечной электростанции. Все ходят в белых халатах. Я сижу за пультом управления. По всему зданию видеокамеры. А у меня на пульте множество мониторов, на которых просматриваются все блоки электростанции. Я нажимаю управляющие кнопки и электричество по невидимым проводам поступает на все объекты.
Благодаря нашему правительству, которое возглавляет Д.А.Медведев, мои мечты должны осуществиться.
Ни для кого не секрет, что используемые сегодня человечеством ресурсы конечны, более того, их дальнейшая добыча и использование может привести не только к энергетической, но и к экологической катастрофе. Традиционно используемые человечеством ресурсы — уголь, газ и нефть — закончатся уже спустя несколько десятилетий, и меры нужно принимать уже сейчас, в наше время. Конечно, можно надеяться, что мы вновь найдем какое-либо богатое месторождение, так же как было в первой половине прошлого века, однако ученые уверены, что таких крупных залежей уже нет. Но в любом случае даже открытие новых месторождений только отсрочит неизбежное, необходимо найти способы производства альтернативной энергии, и переходить на возобновляемые ресурсы, такие как ветер, солнце, геотермальная энергия, энергия водных потоков и другие, а наряду с этим нужно продолжать разработки энергосберегающих технологий.
В этой статье мы рассмотрим несколько самых перспективных, на взгляд современных ученых, идей, на которых будет строиться энергетика будущего.
Солнечные станции
Люди издавна задумывались над тем, возможно ли использование энергии солнца на земле. Под солнечными лучами нагревали воду, сушили одежду и глиняную посуду перед ее отправкой в печь, однако эти способы нельзя назвать эффективными. Первые технические средства, преобразующие солнечную энергию, появились еще в 18 веке. Французский ученый Ж. Бюффон показал опыт, в котором ему удалось с помощью большого вогнутого зеркала в ясную погоду воспламенить сухое дерево с расстояния около 70 метров. Его соотечественник, известный ученый А. Лавуазье, применял линзы, чтобы концентрировать энергию солнца, а в Англии создали двояковыпуклое стекло, которое, фокусируя солнечные лучи, расплавляло чугун всего за несколько минут.
Естествоиспытатели проводили множество опытов, которые доказывали, что использование энергии солнца на земле возможно. Однако солнечная батарея, которая превращала бы солнечную энергию в механическую, появилась сравнительно недавно, в 1953 году. Ее создали ученые из Национального аэрокосмического агентства США. Уже в 1959 году солнечную батарею впервые применили для оснащения космического спутника.
Возможно уже тогда, осознав, что в космосе такие батареи гораздо эффективнее, ученым пришла идея о создании космических солнечных станций, ведь за час солнце вырабатывать столько энергии, сколько все человечество не потребляет и за год, так почему же не использовать это? Какой будет солнечная энергетика будущего?
С одной стороны кажется, что использование солнечной энергии идеальный вариант. Однако себестоимость огромной космической солнечной станции очень высока, да и к тому же она будет дорога в эксплуатации. Со временем, когда будут введены новые технологии по доставке грузов в космос, а также новые материалы, реализация подобного проекта станет возможной, но пока мы можем пользоваться только относительно небольшими батареями на поверхности планеты. Многие скажут, что это тоже неплохо. Да, возможно в условиях частного дома, но для энергообеспечения больших городов, соответственно, необходимо либо множество солнечных батарей, либо технология, которая сделает их эффективнее.
Экономическая сторона вопроса здесь тоже присутствует: любой бюджет сильно пострадает, если на него будет возложена задача перевести целый город (или всю страну) на солнечные батареи. Казалось бы, можно обязать жителей городов выплачивать некоторые суммы на переоснащение, но в таком случае недовольны будут они, ведь если бы люди готовы были бы пойти на такие траты, они уже давно сделали бы это сами: возможность купить солнечную батарею есть у каждого.
Касательно солнечной энергии есть и еще один парадокс: затраты на производство. Перевод энергии солнца в электричество напрямую — не самая эффективная вещь. До сих пор еще не найдено способа лучше, чем использовать солнечные лучи для нагревания воды, которая, превращаясь в пар, в свою очередь вращает динамо-машину. В таком случае энергопотеря минимальна. Человечество хочет использовать "экологичные" солнечные панели и солнечные станции, чтобы сохранить ресурсы на земле, однако для подобного проекта потребуется огромное количество тех же ресурсов, и "неэкологичной" энергии. Например, во Франции недавно была построена солнечная электростанция, площадью около двух квадратных километров. Стоимость постройки составила около 110 миллионов евро, не считая затрат на эксплуатацию. При всем этом следует учитывать, что срок службы подобных механизмов составляет около 25 лет.
Ветер
Энергия ветра — также использовалась людьми еще с древности, самым простым примером можно назвать хождение под парусом и ветряные мельницы. Ветряки используются и сейчас, особенно они эффективны в областях с постоянными ветрами, например на побережье. Ученые постоянно выдвигают идеи, как модернизировать уже имеющиеся приспособления для преобразования ветряной энергии, одна из них - ветряки в виде парящих турбин. За счет постоянного вращения они могли бы "висеть" в воздухе на расстоянии нескольких сотен метров от земли, где ветер сильный и постоянный. Это помогло бы в электрификации сельской местности, где невозможно использование стандартных ветряков. К тому же такие парящие турбины могли бы быть оснащены интернет-модулями, с помощью которых осуществлялось бы обеспечение людей доступом в мировую паутину.
Приливы и волны
Бум на солнечную и ветряную энергетику постепенно проходит, и интерес исследователей привлекла другая природная энергия. Более перспективной считается использование приливов и отливов. Уже сейчас этим вопросом занимается около ста компаний по всему миру, существует и несколько проектов, доказавших эффективность данного способа добычи электричества. Преимущество перед солнечной энергетикой в том, что потери при переводе одной энергии в другую минимальны: приливная волна вращает огромную турбину, которая и вырабатывает электричество.
Проект "Устрица" — это идея установить на дне океана шарнирный клапан, который будет подавать воду на берег, тем самым вращая простую гидроэлектрическую турбину. Всего одна такая установка могла бы обеспечить электричеством небольшой микрорайон.
Уже сейчас в Австралии успешно применяют приливные волны: в городе Перте установлены опреснители, работающие на этом типе энергии. Их работа позволяет обеспечить пресной водой около полумиллиона человек. Природная энергетика и промышленность также могут сочетаться в этой отрасли производства энергии.
Использование энергии приливов и отливов несколько отличается от технологий, которые мы привыкли видеть в речных гидроэлектростанциях. Часто ГЭС наносят вред окружающей среде: затопляются прилегающие территории, разрушается экосистема, а вот станции, работающие на приливных волнах, в этом плане гораздо безопаснее.
Энергия человека
Одним из самых фантастических проектов в нашем списке можно назвать использование энергии живых людей. Звучит ошеломляюще и даже несколько ужасающе, но не все так страшно. Ученые лелеют мысль о том, как использовать механическую энергию движения. Речь в этих проектах идет о микроэлектронике и нанотехнологиях с низким энергопотреблением. Пока звучит как утопия, реальных разработок нет, но идея весьма интересная и не покидает умы ученых. Согласитесь, весьма удобны будут устройства, которые подобно часам с автоматической подзаводкой, будут заряжаться от того, что по сенсору проводят пальцем, или от того, что планшет или телефон просто болтается в сумке при ходьбе. Не говоря уж об одежде, которая, наполненная разными микроустройствами, могла бы преобразовывать в электричество энергию движения человека.
Особенно подобные технологии будут эффективны в труднодоступных местах, на полярных станциях, в горах и тайге, среди путешественников и туристов, у которых не всегда есть возможность зарядить свой гаджет, а вот оставаться на связи важно, особенно если группа попала в критическую ситуацию. Как много всего можно было бы предотвратить, если бы у людей всегда было надежное устройство связи, не зависящее "от розетки".
Топливные ячейки водорода
Пожалуй, у каждого владельца авто, глядящего на индикатор количества бензина, приближающийся к нулю, возникала мысль о том, как отлично было бы, если бы машина работала на воде. Но сейчас ее атомы попали в поле зрения ученых как настоящие объекты энергетики. Дело в том, что в частицах водорода — самого распространенного газа во вселенной — содержится громадное количество энергии. Более того, двигатель сжигает этот газ практически без побочных продуктов, то есть, мы получаем очень экологичное топливо.
Водородом заправляют некоторые модули МКС и шатлы, но на Земле он существует в основном в виде соединений, таких как вода. В восьмидесятых годах в России были разработки самолетов, использующих в качестве топлива водород, эти технологии даже применяли на практике, и экспериментальные модели доказали свою эффективность. Когда водород отделяется, он перемещается в специальную топливную ячейку, после чего возможна генерация электричества напрямую. Это не энергетика будущего, это уже реальность. Подобные автомобили уже производятся и довольно большими партиями. Компания Honda, дабы подчеркнуть универсальность источника энергии и авто в целом, провела эксперимент в результате которого машина была подключена к электрической домашней сети, однако не для того, чтобы получить подзарядку. Автомобиль может обеспечивать энергией частный дом в течение нескольких дней, или проехать без дозаправки почти пятьсот километров.
Единственный недостаток подобного источника энергии на данный момент — это относительно высокая стоимость таких экологичных машин, и, конечно, достаточно небольшое количество водородных заправок, однако во многих странах уже планируется их постройка. Например, в Германии уже стоит план об установке ста заправочных станций к 2017 году.
Тепло земли
Превращение тепловой энергии в электричество — это и есть сущность геотермальной энергетики. В некоторых странах, где затруднено использование других отраслей, она используется довольно широко. Например, на Филлипинах 27 % всего электричества приходится именно на геотермальные станции, а в Исландии этот показатель составляет около 30 %. Сущность этого способа добычи энергии довольно проста, механизм схож с простой паровой машиной. До предполагаемого "озера" магмы необходимо пробурить скважину, через которую подается вода. При контакте с раскаленной магмой вода мгновенно превращается в пар. Он поднимается, где крутит механическую турбину, тем самым вырабатывая электричество.
Будущее геотермальной энергетики состоит в том, чтобы найти большие "хранилища" магмы. Например, в вышеупомянутой Исландии это удалось: раскаленная магма за долю секунды превратила всю закачанную воду в пар температурой около 450 градусов по Цельсию, что является абсолютным рекордом. Подобный пар высокого давления способен повысить эффективность геотермальной станции в несколько раз, это может стать толчком к развитию геотермальной энергетики во всем мире, особенно в областях, насыщенных вулканами и термальными источниками.
Использование ядерных отходов
Атомная энергетика, в свое время, произвела настоящий фурор. Так было до тех пор, пока люди не осознали всю опасность этой отрасли энергетики. Аварии возможны, от подобных случаев никто не застрахован, но они весьма редки, а вот радиоактивные отходы появляются стабильно и до недавнего времени ученые не могли решить эту проблему. Дело в том, что стержни урана — традиционное "топливо" АЭС, может быть использовано только на 5 %. После выработки этой небольшой части, весь стержень отправляется на "свалку".
Ранее применялась технология, при которой стержни погружались в воду, которая замедляет нейтроны, поддерживая устойчивую реакцию. Сейчас вместо воды стали использовать жидкий натрий. Эта замена позволяет не только использовать весь объем урана, но и переработать десятки тысяч тонн радиоактивных отходов.
Избавить планету от отходов атомной энергетики важно, но в самой технологии есть одно "но". Уран относится к ресурсам, и его запасы на Земле конечны. В случае если всю планету перевести исключительно на энергию, получаемую от АЭС (к примеру, в США АЭС производят лишь 20% всего потребляемого электричества), запасы урана будут истощены довольно быстро, и это снова приведет человечество на порог энергетического кризиса, так что атомная энергетика, пусть и модернизированная, только временная мера.
Растительное топливо
Еще Генри Форд, создав свою "Модель Т", рассчитывал, что она уже будет работать на биотопливе. Однако в то время были открыты новые нефтяные месторождения, и нужда в альтернативных источниках энергии отпала еще на несколько десятков лет, но теперь снова возвращается.
За последние пятнадцать лет использование растительных видов топлива, таких как этанол и биодизель, возросло в несколько раз. Их используют как самостоятельные источники энергии, так и в качестве добавок к бензину. Некоторое время назад надежды возлагались на особую просяную культуру, получившую название "канола". Она совершенно непригодна в пищу ни для людей, ни для скота, однако обладает высокими показателями масличности. Из этого масла и стали производить "биодизель". Но эта культура займет слишком много места, если попытаться вырастить ее столько, чтобы обеспечить топливом хотя бы часть планеты.
Теперь ученые заговорили об использовании водорослей. Их масличность около 50 %, что позволит так же легко извлекать масло, а отходы можно превращать в удобрения, на основе которых будут выращиваться новые водоросли. Идея считается интересной, но свою жизнеспособность пока что не доказала: публикация об успешных экспериментах в этой области пока не опубликовано.
Термоядерный синтез
Будущая энергетика мира, по мнению современных ученых, невозможна без технологий термоядерного синтеза. Это, на данный момент, самая перспективная разработка, в которую уже вкладывают миллиарды долларов.
В атомных электростанциях используется энергия деления. Она опасна тем, что есть угроза возникновения неуправляемой реакции, которая уничтожит реактор, и приведет к выбросу огромного количества радиоактивных веществ: пожалуй, все помнят аварию на Чернобыльской АЭС.
В реакциях термоядерного синтеза, что следует из названия, используется энергия, выделяемая при слиянии атомов. В результате, в отличие от атомного деления, не образуется никаких радиоактивных отходов.
Главной проблемой является то, что в результате термоядерного синтеза образуется вещество, имеющее настолько высокую температуру, что может уничтожить весь реактор.
Эта энергетика будущего — реальность. И фантазии здесь неуместны, на данный момент на территории Франции уже началась постройка реактора. Несколько миллиардов долларов вложено в экспериментальный проект, который профинансирован многими странами, в число которых, помимо ЕС, входят Китай и Япония, США, Россия и другие. Изначально первые эксперименты планировалось запустить уже в 2016 году, однако расчеты показали, что бюджет слишком мал (вместо 5 миллиардов потребовалось 19), и запуск перенесли еще на 9 лет. Возможно, через несколько лет мы увидим, на что способна термоядерная энергетика.
Проблемы настоящего и возможности будущего
К слову, термоядерная энергия — ведь тоже фактически фантастика: мирным термоядом человечество еще не овладело. Но в фантастике это уже рутина, космические корабли с термоядерными двигателями вовсю летают в произведениях послевоенных фантастов — и у братьев Стругацких, и у Клиффорда Саймака. В наши же дни реальный космический термоядерный двигатель проектируется в Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) группой ученых во главе с доктором Сэмюэлем Коэном. Один из проектов создания термоядерной электростанции — TAE Technologies — поддерживает Группа Роснано.
Киты, пальмы и черные дыры
Человек-батарейка
Абсурд? Не все так просто. Человеческое тело действительно выделяет тепло, и электроника с низким энергопотреблением могла бы подзаряжаться от нас. Системы такой подзарядки разрабатывают в разных странах: в США похожий проект выдвинули Ананта Чандракасан и Йогеш Рамадас из МТИ, а в России над подобной технологией работают в университете МИСИС.
От солнца и к солнцу
Большая стройка на орбите потребует перемещения огромного количества грузов. Здесь возникает любимая многими фантастами и инженерами тема космического лифта как эффективного космического транспорта. Безальтернативным материалом для его построения видятся те же одностенные углеродные нанотрубки OCSiAl — по сочетанию прочности и легкости у них нет аналогов.
Автор: Константин Фрумкин
Энергия одни из ценнейших продуктов в современном обществе. Каждый раз как мы включаем свет, давим на газ мы используем энергию. Большую ее часть мы получаем от ископаемого топлива, то что производилось миллионы лет было потрачено за несколько столетий. Мы потребляем столько энергии сколько можем и как следствие раздвигаем границы того что может нам дать земля. Проблема в том, что последние несколько сотен лет большую часть энергии мы вытягивали из земли: уголь, природный газ, нефть и сжигаем мы такую энергию быстрее чем ее производит земля, но хорошая новость в том, что у нас есть выбор. Сегодня мы находим экологически чистую энергию в тех местах, о которых мы даже и мечтать не могли. Оглянитесь вокруг – энергия повсюду!
Солнечная энергия
Солнце – это энергетическая машина, гравитация постоянно соединяет в его ядре атомы водорода превращая в гелий производя огромное количество энергии, которая в конце концов попадает на землю в виде солнечного света. Земля получает около 173 000 тераватт энергии ежегодно.
Для трансформирования солнечной энергии используются солнечные батареи и коллекторы. Батарея преобразует солнечную энергию в электрическую, а коллектор вырабатывает тепловую энергию, также существуют гибридные модели, совмещающие оба вида энергии.
Существует 4 способа преобразование солнечной энергии:
- фотоэлектрический;
- гелиотермальный;
- термовоздушный;
- солнечные аэростатные электростанции.
Первый способ самый распространённый. В этом случае используются фотоэлектрические панели, которые под воздействием солнца вырабатывают электрическую энергию. Такие панели создаются из кремния. Чаще всего размешаются на крышах домов.
Гелиотермальная энергетика основывается на принципе нагрева поверхности в коллекторе.
Термовоздушный способ преобразования энергии подразумевает под собой получение энергии потока воздуха, который направляется в турбогенератор.
Аэростатные электростанции основаны на действии солнечной энергии, которая в аэростатном баллоне генерирует водяной пар.
Солнечная энергия – это наше будущее. В настоящее время человек совершает лишь первые шаги к раскрытию истинного потенциала Солнца.
Ветровая энергия
Ветреная энергетика одна из самых быстро развивающихся на земле. Именно ветроэнергетика сможет заменить угольную промышленность.
У нашей страны огромный потенциал использования ветровой энергии, связано это с расположением в различных географических и климатических зонах. Крупнейшие ветропарки России расположены в Крыму (общей мощностью около 60 МВт), в Калининградской области (5 МВт), на Чукотке и в Башкортостане (по 2,2 МВт). В различной степени готовности находятся проекты ветроэлектростанций мощностью от 30 до 70 МВт в Ленинградской, Калининградской областях, в Краснодарском крае, в Карелии, на Алтае и Камчатке.
Ветряные станции могут быть построены как на земле, так и на море, где бывают достаточно сильные ветра. Основание ветровых станций устанавливается в море на глубине около 100 метров.
Выработка электричества в таких электростанциях осуществляется за счет вращения лопастей, подключенных к генератору. Большая электростанция способна обеспечить основные нужды. Небольшие турбины и ветряки применяются в качестве автономных электрогенераторов.
Геотермальная энергетика
Геотермальные электростанции получают энергию из земли – это возобновляемый источник, вырабатывающий энергию практически бесплатно. Главное достоинство – неиссякаемость и полная независимость от окружающей среды, времени суток и года. Воду или смесь воды и пара в зависимости от температуры можно использовать как для горячего водоснабжения и теплоснабжения, так и для выработки электроэнергии или же одновременно всех этих целей.
В мире не так много геотермальных электростанций приблизительно около 100, главным примером является Исландия тут их 10 с каждым годом количество растет. В Исландии 80% жилых домов обогревается с помощью горячей воды, добытой из геотермальных скважин под городом Рейкьявик.
Почему таких электростанций так мало?
Дело в том, что расстояние от земли до магмы должно быть относительно небольшое (2-3 км от привычных 10-12 км) и такие участки земли существуют лишь в нескольких местах по всему миру.
Можно выделить 4 основные типа ресурсов геотермальной энергии:
- поверхностное тепло земли, используемое тепловыми насосами;
- энергетические ресурсы пара, горячей и теплой воды у поверхности земли, которые сейчас используются в производстве электрической энергии;
- теплота, сосредоточенная глубоко под поверхностью земли (возможно, при отсутствии воды);
- энергия магмы и теплота, которая накапливается под вулканами.
Российские геотермальные электростанции:
- Мутновская
- Паужетская
- Верхне-Мутновская
- Океанская
- Менделеевская
В Ставропольском крае на Каясулинском месторождении начато и приостановлено строительство дорогостоящей опытной Ставропольской ГеоТЭС мощностью 3 МВт. В Краснодарском крае эксплуатируется 12 геотермальных месторождений.
Cуществует три схемы производства электроэнергии с использованием гидротермальных ресурсов: прямая с использованием сухого пара, непрямая с использованием водяного пара и смешанная схема производств. Тип преобразования зависит от состояния среды (пар или вода) и ее температуры.
Энергия океана
Океан занимает две трети земной поверхности. Для преобразования термальной энергии океана были созданы установки мини-ОТЕС и ОТЕС-1 (ОТЕС — начальные буквы английских слов Осеаn Тhеrmal Energy Conversion).
Три насоса необходимо для функционирования системы ОТЕС: один — для подачи теплой воды из океана, второй — для подкачки холодной воды с глубины около 700 м, третий — для перекачки вторичной рабочей жидкости внутри самой системы, т. е. из конденсатора в испаритель. В качестве вторичной рабочий жидкости применяется аммиак
Океан дает нам возможность использовать не только термальную энергию, но и энергию приливов и отливов в этом нам помогают приливные электростанции. На территории России существует 3 пободные электростанции:
- Кислогубская
- Северная
- Пенжинская
Приливные электростанции — это мировой тренд они существуют во Франции, Великобритании, Канаде, Китае, Индии, США и многих других странах. Станций, вырабатывающих электроэнергию за счет силы воды, определенно большое будущее.
При использовании альтернативной энергетики не стоит отдавать предпочтение одному виду, стоит рационально оценивать климатические и географические возможности.
Читайте также: