Энергетика будущего

Цель: формирование представления о необходимости более широкого использования альтернативных источников энергии в народном хозяйстве и быту.

Задачи:

1. Показать актуальность использования альтернативных источников энергии.
2. Выявить географию использования неисчерпаемых ресурсов Земного шара.
3. Определить перспективы применения данных ресурсов.

Сегодня в мире топливо пока добывается, электростанции работают безостановочно и мировое хозяйство работает всё в убыстряющем режиме, однако энергетическая проблема остаётся одной из наиболее острых.

Бурно развивающаяся экономика на рубеже 20 — 21 веков требует всё больших энергозатрат. Наука предупреждает, что при современных объёмах энергопотребления разведанных запасов органического топлива хватит примерно на 150 лет, в том числе нефти — на 35, газа —на 50, угля — на 425 лет. Иногда эти прогнозы, высказываемые различными учёными, несколько не совпадают, однако это не придаёт человечеству дополнительного оптимизма. Вывод напрашивается сам по себе.

Главный стержень глобальной энергетической проблемы — ограниченность природных запасов углеводородного сырья.

Впервые об энергетической проблеме заговорили в середине 70-х, когда на Западе разразился экономический кризис. В течении многих лет нефть оставалась самым дешёвым и доступным видом топлива. Благодаря её дешевизне стоимость энергии долго не изменялась, хотя её потребление нарастало очень быстро. Арабские нефтедобывающие страны воспользовались продажей нефти как «политическим оружием» в борьбе за свои права и резко повысили на неё цены. Кризис ознаменовал собой конец эпохи дешёвых источников энергии. Было поставлено под сомнение использование нефти и газа в качестве энергетических ресурсов будущего.

Одним из путей решения энергетической проблемы — переход к энергосберегающим технологиям.

Пути энергосбережения многообразны:

• выпуск более экономичных автомобилей, потребляющих 7-8 литров бензина на 100 км;
• усовершенствования в коммунальном хозяйстве;
• структурные изменения в экономике (рост доли менее энергоёмких отраслей, развитие новых технологий);
• развитие атомной энергетики и альтернативной энергетики.

Энергия ветра

Энергия ветра — это преобразованная энергия солнечного излучения, и пока светит Солнце, будут дуть и ветры. Таким образом. Ветер — это тоже возобновляемый источник энергии.
Использование энергии ветра имеет многовековую историю. Ещё в конце 19 века ветряной электродвигатель использовался Ф. Нансеном на судне «Фрам» для обеспечения участников полярной экспедиции светом и теплом во время дрейфа во льдах.

Идея преобразования энергии ветра в электрическую возникла в конце 19 века. Первая ВЭС в СССР была построена в Крыму у города Ялта в 1931г. Тогда это была крупнейшая в мире. В 1942 году она была разрушена.

Морские ВЭС.
В период энергетического кризиса 70-х годов интерес к использованию энергии ветра возрос. Началась разработка ВЭС для прибрежной зоны и для открытого океана. Океанские ВЭС способны вырабатывать энергии больше, чем на суше, так как ветры над океаном сильнее и постоянные. Так в Дании — одной из ведущих стран в области ветроэнергетики, действует уже около 2500 ветровых установок, общей мощностью — 200 МВт. На тихоокеанском побережье США в Калифорнии, работает несколько тысяч ветровых установок большой мощности. ВЭС различной мощности действуют в Норвегии, Нидерландах, Швеции, Италии, Китае, России и других странах.

Проблемы.

Ветер дует неравномерно. Значит, и, генераторы будут работать неравномерно, отдавая то большую, то меньшую мощность. Ток будет вырабатываться переменной частотой, а то и полностью прекратиться. В итоге любой ветроагрегат работает на максимальной мощности лишь малую часть времени, а в остальное время он либо работает на пониженной мощности, либо просто стоит.

Для выравнивания отдачи тока применяют аккумуляторы, но это дорого и мало эффективно.

В связи с непостоянством ветра по скорости и направлению, большое внимание уделяется созданию ветроустановок, работающих с другими
источниками энергии.. Энергию крупных океанских ВЭС предполагают использовать при производстве водорода из океанской воды или при добычи полезных ископаемых со дна океана. Существует проект прибрежной электростанции, использующей одновременно энергию ветра и морского прибоя.

Вывод: Интерес к широкому использовании ветровой энергии в мире растёт, так как это не только неисчерпаемый источник энергии, но и источник дешёвой электроэнергии.

Гелиоэнергетика

В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энергии резко возрос. Потенциальные возможности применения солнечного излучения чрезвычайно велики.

Что такое солнечная энергия? Солнечная энергия — кинетическая энергия излучения (в основном света). Образующаяся в результате реакций в недрах Солнца.

Объём солнечногого сияния по суммарной мощности, приходящей на Землю, равны всем запасам органического топлива на планете. Использование всего лишь 0, 0005% энергии Солнца могло бы обеспечить сегодняшние потребности мировой энергетики, а 0,5% — полностью покрыть потребности на перспективу. Поскольку её запасы практически не истощимы (астрономы подсчитали, что Солнце будет гореть ещё несколько млн. лет), её относят к возобновляемым ресурсам. Подсчитано, что небольшого процента солнечной энергии вполне достаточно для обеспечения нужд транспорта, промышленности и нашего быта не только сейчас, но и обозримом будущем.

Применение солнечной энергии в быту.

Солнечные батареи имеют ряд преимуществ: они могут быть помещены на крышах домов, вдоль шоссейных дорог, легко трансформируются и используются в отдалённых районах.
Поэтому возможно использование солнечной энергии для отопления жилищ.

В пустынных районах для получения и опреснения воды.

Проблемы использования солнечной энергии.

1. В настоящее время развитие гелиоэнергетики в мире идёт медленно, в основном из-за высокой стоимости солнечных элементов. Цена 1кВт/час солнечной электроэнергии в 6 раз дороже энергии, полученной путём сжигания топлива.
2. Неодинаковая освещенность солнцем в течение года и по различным регионам мира.
3. Однако по мере совершенствования технологий и удорожание традиционных энергоресурсов гелиоэнергетика будет развиваться всё более высокими темпами и находить ещё более широкие области применения.

Энергия приливов и отливов

Периодические колебания уровня воды в акваториях на Земле, которые обусловлены гравитационным притяжением Луны и Солнца, действующими на вращающуюся Землю, называются приливами и отливами.

Эти движения воды в океане чередуются в соответствии с изменяющейся астрономической, гидрологической и метеорологической обстановкой. Солнце играет существенную роль в приливно-отливных процессах, Решающим фактором их служит сила гравитационного притяжения Луны. Степень воздействия приливообразующих сил на каждую частицу воды, не зависимо от положения её на поверхности Земли, определяется силой всемирного тяготения Ньютона.

Приливы и отливы являются очень мощным источником водных потоков. Подсчитано, что потенциально они могут дать человечеству примерно 70 млрд. киловатт- часов электроэнергии в год. Образно говоря, одни только приливы и отливы могли бы обеспечить процветание на Земле 30000 современных «Америк».

Первая ПЭС была пущена в 1966г. Во Франции в устье реки Ранс, впадающей в пролив Ламанш, где средняя амплитуда приливов составляет 8,4м. Мощность станции составляет 240 МВт электроэнергии в год.

Открывая станцию, президент Франции Шарль де Голль назвал её выдающимся сооружением века. Эта ПЭС входит в энергетическую систему страны и широко используется.
В России действует экспериментальная Кислогубская ПЭС на побережье Баренцева моря. В своё время был проект строительства Пенжинской станции в Охотском море — самой мощной в мире (87 ГВт). До сих пор остаётся рабочим проект Мезенской ПЭС (11 ГВт) на побережье Белого моря. Такие виды электростанций в мире давно уже не редкость.

Их строят на берегу морей, где колебания уровня воды могут достигать 13 метров. ПЭС работают в Норвегии, Канаде, Австралии, США и десятках других стран.

Но сегодня ПЭС ещё не конкурентноспособны по сравнению с тепловой энергетикой. Их считают самыми дорогими сооружениями, капитальные затраты на создание гигантских плотин большой протяженности, трудности строительства в котловане с перемычками настолько велики, что ПЭС считают — только как потенциальный источник энергии.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия по времени использования — наиболее старый источник альтернативной энергии. В середине 90-х году в мире работало 330 таких блоков таких станций. И здесь доминировали США (168 блоков на месторождениях «Гейзерс» в долине гейзеров, Империал Вэлли и др). Второе место занимала Италия, но в последние годы её обогнали КНР и Мексика. Самая большая доля использования геотермальной энергии приходится на страны Латинской Америки, но и она составляет немного более 1%.

В России перспективными в этом смысле районами являются Камчатка и Курильские острова. С 60-х годов на Камчатке успешно работает полностью автоматизированная Паужетская ГеоТЭС мощностью 11 МВт, на Курилах — станция на острове Кунашир. Такие станции могут быть конкурентноспособны лишь в районах с высокой отпускной ценой на электроэнергию, а на Дальнем Востоке она очень высока в силу дальности перевозок топлива и отсутствия железных дорог.

Энергия вакуума

Представьте себе, что человечество не зависит от запасов угля, нефти, газа. Вместо этого использует поистине неисчерпаемый источник энергии — вакуум, который мы все привыкли считать пустотой. На самом деле это не пустота, а особым образом упакованная материя. Знаете, во сколько раз она плотнее ядерного вещества, на котором работают атомные реакторы? Это число просто не возможно представить. Единица с 81 нулём! Если сравнить потенциал энергии, которые таят в себе мировые запасы угля, нефти, газа с потенциалом энергии вакуума, то разрыв в весовой категории будет значительно больше. чем у микроба и слона. Уже сегодня учёные разрабатывают вихревые генераторы, которые производят большее количество тепла при минимальном потреблении электроэнергии. Конечно никаких нарушений закона сохранения энергии не происходит. Выигранная энергия не возникает из ничего, а берётся из вакуума. Устройства, о которых идёт речь, существуют отнюдь не в мечтах или чертежах. Уже налажено производство таких генераторов в Твери, Подольске, Сызрани и Ижевске. Сейчас уже почти все производственные помещения, расположенные вдоль Октябрьской железной дороги между Москвой и Петербургом, отапливаются без газа, угля и мазута — энергией вихревых теплоустановок. Постепенно вакуумная энергетика вытеснит АЭС, ГЭС, ТЭЦ. Будут не нужны тысячекилометровые линии электропередач, медной сетью опутавшие Землю.

Наши отечественные разработки в области бестопливной энергетики опережают западную науку. Ещё в середине 80-х годов прошлого века, выпускник физического факультета МГУ, Геннадий Шилов, описал торсионные поля как источник практически неограниченных ресурсов энергии. В 1999 и 2000 годах, Шилов выступал с докладом в Стенфордском университете. Тогда физики поняли, что начинается эра торсионных полей. Но в Российской Академии , группа учёных отрицает данную теорию. Ситуация напоминает открытие Галилеем спутника Сатурна, никто ему не верил. На Западе же работают более 50 групп учёных над развитием торсионной техники.

Тем не менее прогрессивные учёные мира, и российские в том числе, не сомневаются, что вакуумная энергетика будет востребована в недалёком будущем.

Выводы по теме:

1. С быстрым ростом численности населения на земле и развитием НТР потребление электроэнергии растёт с каждым годом.
2. Разведанных запасов нефти и газа при увеличивающем потреблении хватит только на несколько десятков лет.
3. Подорожание нефти на мировом рынке способствует повышению интереса к новым видам энергоресурсов — альтернативным источникам электроэнергии (ветровой, гелио-, геотермальной и др. видам).