الطاقة البديلة للمستقبل. مصادر الطاقة الواعدة كيف أرى طاقة المستقبل

ليس سراً أن الموارد التي تستخدمها البشرية اليوم محدودة ، علاوة على ذلك ، فإن المزيد من استخراجها واستخدامها يمكن أن يؤدي ليس فقط إلى الطاقة ، ولكن أيضًا إلى كارثة بيئية. الموارد المستخدمة تقليديا من قبل البشرية - الفحم والغاز والنفط - سوف تنفد في غضون بضعة عقود ، ويجب اتخاذ التدابير الآن ، في عصرنا. بالطبع ، يمكننا أن نأمل أن نجد مرة أخرى بعض الرواسب الغنية ، تمامًا كما كان الحال في النصف الأول من القرن الماضي ، لكن العلماء على يقين من أن هذه الرواسب الكبيرة لم تعد موجودة. لكن على أي حال ، حتى اكتشاف الرواسب الجديدة لن يؤدي إلا إلى تأخير المحتوم ، فمن الضروري إيجاد طرق لإنتاج طاقة بديلة ، والتحول إلى الموارد المتجددة مثل الرياح والشمس والطاقة الحرارية الأرضية وطاقة تدفق المياه وغيرها ، وعلى طول مع هذا ، من الضروري الاستمرار في تطوير تقنيات توفير الطاقة.

في هذه المقالة ، سننظر في بعض الأفكار الواعدة ، في رأي العلماء المعاصرين ، التي ستبنى عليها طاقة المستقبل.

محطات الطاقة الشمسية

لطالما تساءل الناس عما إذا كان من الممكن تسخين المياه تحت أشعة الشمس وتجفيف الملابس والفخار قبل إرسالها إلى الفرن ، لكن لا يمكن وصف هذه الطرق بأنها فعالة. أولاً الوسائل التقنية، تحويل الطاقة الشمسية ، ظهر في القرن الثامن عشر. أظهر العالم الفرنسي جي بوفون تجربة تمكن من خلالها من إشعال شجرة جافة بمساعدة مرآة مقعرة كبيرة في طقس صافٍ من مسافة حوالي 70 مترًا. استخدم مواطنه ، العالم الشهير A.Lavoisier ، العدسات لتركيز طاقة الشمس ، وفي إنجلترا صنعوا زجاجًا ثنائي الوجه ، يركز أشعة الشمس ، ويذوب الحديد الزهر في بضع دقائق فقط.

أجرى علماء الطبيعة العديد من التجارب التي أثبتت أن الشمس على الأرض ممكنة. ومع ذلك ، ظهرت بطارية شمسية من شأنها تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة ميكانيكية مؤخرًا نسبيًا ، في عام 1953. تم إنشاؤه من قبل علماء من وكالة الفضاء الوطنية الأمريكية. بالفعل في عام 1959 ، تم استخدام بطارية شمسية لأول مرة لتجهيز قمر فضائي.

ربما حتى ذلك الحين ، وإدراكًا منهم أن مثل هذه البطاريات أكثر كفاءة في الفضاء ، توصل العلماء إلى فكرة إنشاء محطات شمسية فضائية ، لأنه في غضون ساعة تولد الشمس قدرًا من الطاقة لا يستهلكه كل البشر في عام ، فلماذا لا تستخدمه؟ ماذا ستكون الطاقة الشمسية في المستقبل؟

من ناحية ، يبدو أن استخدام الطاقة الشمسية هو خيار مثالي. ومع ذلك ، فإن تكلفة محطة الطاقة الشمسية الفضائية الضخمة مرتفعة للغاية ، بالإضافة إلى أنها ستكون مكلفة لتشغيلها. بمرور الوقت ، عندما يتم إدخال تقنيات جديدة لنقل البضائع إلى الفضاء ، بالإضافة إلى المواد الجديدة ، سيصبح تنفيذ مثل هذا المشروع ممكنًا ، لكن في الوقت الحالي لا يمكننا استخدام سوى بطاريات صغيرة نسبيًا على سطح الكوكب. سيقول الكثير أن هذا أمر جيد أيضًا. نعم ، هذا ممكن في منزل خاص ، ولكن بالنسبة لإمدادات الطاقة للمدن الكبيرة ، على التوالي ، فأنت بحاجة إما إلى الكثير من الألواح الشمسية ، أو تقنية تجعلها أكثر كفاءة.

الجانب الاقتصادي للقضية موجود هنا أيضًا: أي ميزانية ستعاني بشكل كبير إذا تم تكليفها بمهمة تحويل مدينة بأكملها (أو دولة بأكملها) إلى ألواح شمسية. يبدو أنه من الممكن إلزام سكان المدينة بدفع بعض المبالغ لإعادة المعدات ، لكن في هذه الحالة سيكونون غير سعداء ، لأنه إذا كان الناس على استعداد لدفع مثل هذه النفقات ، لكانوا قد فعلوا ذلك بأنفسهم منذ فترة طويلة: لقد فعل الجميع ذلك. فرصة شراء بطارية شمسية.

هناك مفارقة أخرى تتعلق بالطاقة الشمسية: تكاليف الإنتاج. إن تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء مباشرة ليس أكثر الأشياء كفاءة. حتى الآن ، لم يتم العثور على طريقة أفضل من استخدام أشعة الشمس لتسخين المياه ، والتي تتحول بدورها إلى بخار وتدور دينامو. في هذه الحالة ، يكون فقدان الطاقة ضئيلًا. تريد البشرية استخدام الألواح الشمسية "الخضراء" ومحطات الطاقة الشمسية للحفاظ على الموارد على الأرض ، لكن مثل هذا المشروع يتطلب قدرًا هائلاً من نفس الموارد ، وطاقة "غير خضراء". على سبيل المثال ، في فرنسا ، تم بناء محطة للطاقة الشمسية مؤخرًا ، تغطي مساحة تبلغ حوالي كيلومترين مربعين. بلغت تكلفة البناء حوالي 110 مليون يورو ، غير شامل تكاليف التشغيل. مع كل هذا ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن عمر خدمة هذه الآليات يبلغ حوالي 25 عامًا.

رياح

كما استخدم الناس طاقة الرياح منذ العصور القديمة ، وأبسط مثال على ذلك هو الإبحار وطواحين الهواء. لا تزال طواحين الهواء قيد الاستخدام اليوم ، خاصة في المناطق ذات الرياح المستمرة ، مثل الساحل. يطرح العلماء باستمرار أفكارًا حول كيفية تحديث الأجهزة الموجودة لتحويل طاقة الرياح ، من بينها توربينات الرياح على شكل توربينات عملاقة. بسبب الدوران المستمر ، يمكن أن "تتدلى" في الهواء على مسافة عدة مئات من الأمتار من الأرض ، حيث تكون الرياح قوية وثابتة. هذا من شأنه أن يساعد في كهربة المناطق الريفية حيث لا يمكن استخدام طواحين الهواء القياسية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تجهيز مثل هذه التوربينات الشاهقة بوحدات الإنترنت ، والتي سيتم من خلالها تزويد الأشخاص بإمكانية الوصول إلى شبكة الويب العالمية.

المد والجزر والأمواج

إن الطفرة في الطاقة الشمسية وطاقة الرياح تتلاشى تدريجياً ، وقد اجتذبت الطاقة الطبيعية الأخرى اهتمام الباحثين. والأكثر وعدا هو استخدام المد والجزر. بالفعل ، هناك حوالي مائة شركة حول العالم تتعامل مع هذا الموضوع ، وهناك العديد من المشاريع التي أثبتت فاعلية هذه الطريقة في توليد الكهرباء. الميزة على الطاقة الشمسية هي أن الخسائر أثناء نقل طاقة إلى أخرى ضئيلة: تقوم موجة المد بتدوير توربين ضخم يولد الكهرباء.

مشروع أويستر هو فكرة تركيب صمام مفصلي في قاع المحيط لتزويد الشاطئ بالمياه ، وبالتالي إدارة توربينات كهرومائية بسيطة. يمكن لمثل هذه التركيبات أن توفر الكهرباء لمنطقة صغيرة صغيرة.

يتم بالفعل استخدام موجات المد والجزر بنجاح في أستراليا: في مدينة بيرث ، تم تركيب محطات تحلية تعمل على هذا النوع من الطاقة. يسمح عملهم بتزويد حوالي نصف مليون شخص بالمياه العذبة. يمكن أيضًا الجمع بين الطاقة الطبيعية والصناعة في هذا الفرع من إنتاج الطاقة.

يختلف الاستخدام إلى حد ما عن التقنيات التي اعتدنا رؤيتها في محطات الطاقة الكهرومائية النهرية. غالبًا ما تضر محطات الطاقة الكهرومائية بالبيئة: فالمناطق المجاورة تغمرها المياه ، ويدمر النظام البيئي ، لكن المحطات التي تعمل على موجات المد والجزر أكثر أمانًا في هذا الصدد.

الطاقة البشرية

أحد أكثر المشاريع الرائعة في قائمتنا هو استخدام طاقة الأشخاص الأحياء. يبدو الأمر مذهلاً وحتى مرعبًا إلى حد ما ، لكن ليس كل شيء مخيفًا جدًا. يعتز العلماء بفكرة كيفية استخدام الطاقة الميكانيكية للحركة. تدور هذه المشاريع حول الإلكترونيات الدقيقة وتقنيات النانو مع استهلاك منخفض للطاقة. على الرغم من أنها تبدو وكأنها مدينة فاضلة ، إلا أنه لا توجد تطورات حقيقية ، لكن الفكرة مثيرة جدًا للاهتمام ولا تترك أذهان العلماء. توافق ، سيتم شحن الأجهزة التي ستكون مريحة للغاية ، مثل الساعات ذات التعبئة التلقائية ، عن طريق تمرير إصبع عبر المستشعر ، أو ببساطة عن طريق تعليق جهاز لوحي أو هاتف في حقيبة عند المشي. ناهيك عن الملابس التي يمكن أن تحول طاقة حركة الإنسان إلى كهرباء ، مليئة بأجهزة ميكروية مختلفة.

في بيركلي ، في مختبر لورانس ، على سبيل المثال ، حاول العلماء تنفيذ فكرة استخدام الفيروسات لضغط الكهرباء. هناك أيضًا آليات صغيرة تعمل بالحركة ، ولكن حتى الآن لم يتم تشغيل هذه التكنولوجيا. نعم ، لا يمكن التعامل مع أزمة الطاقة العالمية بهذه الطريقة: كم عدد الأشخاص الذين سيتعين عليهم "التجوال" لجعل المصنع بأكمله يعمل؟ ولكن كواحد من التدابير المستخدمة مجتمعة ، فإن النظرية قابلة للتطبيق تمامًا.

ستكون هذه التقنيات فعالة بشكل خاص في الأماكن التي يصعب الوصول إليها ، في المحطات القطبية ، في الجبال والتايغا ، بين المسافرين والسائحين الذين لا تتاح لهم دائمًا الفرصة لشحن أجهزتهم ، ولكن البقاء على اتصال أمر مهم ، خاصة إذا كان المجموعة في وضع حرج. ما مقدار ما يمكن منعه إذا كان لدى الأشخاص دائمًا جهاز اتصال موثوق به لا يعتمد على "القابس".

خلايا وقود الهيدروجين

ربما كان كل مالك سيارة ، عند النظر إلى مؤشر كمية البنزين التي تقترب من الصفر ، يفكر في مدى روعة الأمر إذا كانت السيارة تسير على الماء. لكن ذراتها الآن لفتت انتباه العلماء كأشياء حقيقية للطاقة. الحقيقة هي أن جسيمات الهيدروجين - الغاز الأكثر شيوعًا في الكون - تحتوي على كمية هائلة من الطاقة. علاوة على ذلك ، يحرق المحرك هذا الغاز بدون أي منتجات ثانوية تقريبًا ، أي أننا نحصل على وقود صديق للبيئة للغاية.

يتم تغذية الهيدروجين بواسطة بعض الوحدات النمطية لمحطة الفضاء الدولية والمكوكات ، ولكنه موجود على الأرض بشكل أساسي في شكل مركبات مثل الماء. في الثمانينيات في روسيا ، كانت هناك تطورات في الطائرات التي تستخدم الهيدروجين كوقود ، وتم وضع هذه التقنيات موضع التنفيذ ، وأثبتت النماذج التجريبية فعاليتها. عندما يتم فصل الهيدروجين ، فإنه ينتقل إلى خلية وقود خاصة ، وبعد ذلك يمكن توليد الكهرباء مباشرة. هذه ليست طاقة المستقبل ، إنها حقيقة واقعة. يتم بالفعل إنتاج سيارات مماثلة وعلى دفعات كبيرة إلى حد ما. من أجل التأكيد على تنوع مصدر الطاقة والسيارة ككل ، أجرت هوندا تجربة نتج عنها توصيل السيارة بالشبكة الكهربائية المنزلية ، ولكن ليس من أجل إعادة شحنها. يمكن للسيارة توفير الطاقة لمنزل خاص لعدة أيام ، أو القيادة لما يقرب من خمسمائة كيلومتر دون التزود بالوقود.

العيب الوحيد لمصدر الطاقة هذا في الوقت الحالي هو التكلفة المرتفعة نسبيًا لمثل هذه السيارات الصديقة للبيئة ، وبالطبع عدد صغير نسبيًا من محطات الهيدروجين ، ولكن تم التخطيط بالفعل لبنائها في العديد من البلدان. على سبيل المثال ، لدى ألمانيا بالفعل خطة لتركيب 100 محطة تعبئة بحلول عام 2017.

دفء الأرض

إن تحويل الطاقة الحرارية إلى كهرباء هو جوهر الطاقة الحرارية الأرضية. في بعض البلدان حيث يصعب استخدام صناعات أخرى ، يتم استخدامه على نطاق واسع. على سبيل المثال ، في الفلبين ، يأتي 27٪ من إجمالي الكهرباء من محطات الطاقة الحرارية الأرضية ، بينما يصل هذا الرقم في آيسلندا إلى حوالي 30٪. إن جوهر طريقة إنتاج الطاقة هذه بسيط للغاية ، فالآلية تشبه المحرك البخاري البسيط. قبل "بحيرة" الصهارة المزعومة ، من الضروري حفر بئر يتم من خلالها توفير المياه. عند ملامسة الصهارة الساخنة ، يتحول الماء على الفور إلى بخار. يرتفع حيث يدور توربين ميكانيكي ، وبالتالي يولد الكهرباء.

مستقبل الطاقة الحرارية الأرضية هو إيجاد "مخازن" كبيرة من الصهارة. على سبيل المثال ، في أيسلندا المذكورة أعلاه ، نجحوا: في جزء من الثانية ، حولت الصهارة الساخنة كل الماء الذي تم ضخه إلى بخار عند درجة حرارة حوالي 450 درجة مئوية ، وهو رقم قياسي مطلق. يمكن أن يؤدي هذا البخار عالي الضغط إلى زيادة كفاءة محطة الطاقة الحرارية الأرضية عدة مرات ؛ يمكن أن يصبح هذا دافعًا لتطوير الطاقة الحرارية الأرضية في جميع أنحاء العالم ، خاصة في المناطق المشبعة بالبراكين والينابيع الحرارية.

استخدام النفايات النووية

كانت الطاقة النووية ، في وقت من الأوقات ، سبباً في إحداث دفقة. هكذا كان الأمر حتى أدرك الناس خطورة قطاع الطاقة هذا. الحوادث ممكنة ، لا أحد محصن من مثل هذه الحالات ، لكنها نادرة جدًا ، لكن النفايات المشعة تظهر بشكل ثابت وحتى وقت قريب ، لم يتمكن العلماء من حل هذه المشكلة. الحقيقة هي أن قضبان اليورانيوم ، "الوقود" التقليدي لمحطات الطاقة النووية ، لا يمكن استخدامها إلا بنسبة 5٪. بعد العمل على هذا الجزء الصغير ، يتم إرسال القضيب بأكمله إلى "التفريغ".

في السابق ، تم استخدام تقنية يتم فيها غمر القضبان في الماء ، مما يؤدي إلى إبطاء النيوترونات ، مما يحافظ على رد فعل ثابت. الآن تم استخدام الصوديوم السائل بدلاً من الماء. هذا الاستبدال يجعل من الممكن ليس فقط استخدام الحجم الكامل لليورانيوم ، ولكن أيضًا لمعالجة عشرات الآلاف من الأطنان من النفايات المشعة.

إن تخليص كوكب الأرض من النفايات النووية أمر مهم ، ولكن هناك واحد "لكن" في التكنولوجيا نفسها. اليورانيوم مورد ، واحتياطياته على الأرض محدودة. في حالة نقل الكوكب بأكمله حصريًا إلى الطاقة المتلقاة من محطات الطاقة النووية (على سبيل المثال ، في الولايات المتحدة ، تنتج محطات الطاقة النووية 20 ٪ فقط من إجمالي الكهرباء المستهلكة) ، سيتم استنفاد احتياطيات اليورانيوم بسرعة كبيرة ، وهذا سوف مرة أخرى تقود البشرية إلى عتبة أزمة طاقة ، لذا فإن الطاقة النووية ، وإن كانت حديثة ، إلا تدبير مؤقت.

وقود نباتي

حتى هنري فورد ، بعد أن ابتكر "الموديل T" الخاص به ، توقع أنه سيعمل بالفعل على الوقود الحيوي. ومع ذلك ، في ذلك الوقت ، تم اكتشاف حقول نفطية جديدة ، واختفت الحاجة إلى مصادر طاقة بديلة لعدة عقود ، لكنها الآن تعود مرة أخرى.

على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية ، زاد استخدام الوقود النباتي مثل الإيثانول والديزل الحيوي عدة مرات. يتم استخدامها كمصادر مستقلة للطاقة وكمضافات للبنزين. منذ بعض الوقت ، كانت الآمال معلقة على ثقافة خاصة للدخن تسمى "الكانولا". إنه غير مناسب تمامًا للأغذية البشرية أو للماشية ، ولكنه يحتوي على نسبة عالية من الزيت. من هذا النفط بدأوا في إنتاج "وقود الديزل الحيوي". لكن هذا المحصول سيشغل مساحة كبيرة إذا حاولت زراعته بما يكفي لتوفير الوقود لجزء على الأقل من الكوكب.

يتحدث العلماء الآن عن استخدام الطحالب. يبلغ محتوى الزيت حوالي 50٪ ، مما يجعل من السهل استخراج الزيت ، ويمكن تحويل النفايات إلى أسمدة ، على أساسها ستزرع الطحالب الجديدة. تعتبر الفكرة مثيرة للاهتمام ، ولكن لم يتم إثبات جدواها بعد: لم يتم نشر نشر التجارب الناجحة في هذا المجال بعد.

اندماج نووي حراري

وفقًا للعلماء المعاصرين ، فإن الطاقة المستقبلية للعالم مستحيلة بدون التكنولوجيا ، وهذا ، في الوقت الحالي ، هو أكثر التطورات الواعدة التي تُستثمر فيها مليارات الدولارات بالفعل.

في الطاقة المستخدمة للانشطار. إنه أمر خطير لأن هناك تهديدًا برد فعل غير منضبط سيدمر المفاعل ويؤدي إلى إطلاق كمية هائلة من المواد المشعة: ربما يتذكر الجميع الحادث الذي وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية.

تستخدم تفاعلات الاندماج ، كما يوحي الاسم ، الطاقة المنبعثة عندما تندمج الذرات. نتيجة لذلك ، على عكس الانشطار الذري ، لا يتم إنتاج أي نفايات مشعة.

تكمن المشكلة الرئيسية في أنه نتيجة الاندماج النووي الحراري ، يتم تكوين مادة ذات درجة حرارة عالية بحيث يمكنها تدمير المفاعل بأكمله.

المستقبل هو الواقع. والأوهام هنا غير مناسبة ، في الوقت الحالي بدأ بناء المفاعل بالفعل في فرنسا. تم استثمار عدة مليارات من الدولارات في مشروع تجريبي تم تمويله من قبل العديد من الدول ، والتي تشمل ، بالإضافة إلى الاتحاد الأوروبي ، الصين واليابان والولايات المتحدة وروسيا ودول أخرى. في البداية ، تم التخطيط لبدء التجارب الأولى في وقت مبكر من عام 2016 ، لكن الحسابات أظهرت أن الميزانية كانت صغيرة جدًا (بدلاً من 5 مليارات ، استغرق الأمر 19 عامًا) ، وتم تأجيل الإطلاق لمدة 9 سنوات أخرى. ربما في غضون سنوات قليلة سنرى ما يمكن للطاقة النووية الحرارية.

مشاكل الحاضر وفرص المستقبل

ليس فقط العلماء ، ولكن أيضًا كتاب الخيال العلمي ، يقدمون الكثير من الأفكار لتطبيق تكنولوجيا المستقبل في مجال الطاقة ، لكن الجميع يتفقون على أنه حتى الآن لا يمكن لأي من الخيارات المقترحة تلبية جميع احتياجات حضارتنا بشكل كامل. على سبيل المثال ، إذا كانت جميع السيارات في الولايات المتحدة تعمل بالوقود الحيوي ، فيجب أن تغطي حقول الكانولا مساحة تساوي نصف البلد بأكمله ، دون الأخذ في الاعتبار حقيقة أنه لا توجد الكثير من الأراضي المناسبة للزراعة في الولايات المتحدة. علاوة على ذلك ، فإن جميع طرق إنتاج الطاقة البديلة حتى الآن باهظة الثمن. ربما يوافق كل ساكن عادي في المدينة على أنه من المهم استخدام موارد صديقة للبيئة ومتجددة ، ولكن ليس عندما يتم إخبارهم بتكلفة هذا التحول في الوقت الحالي. لا يزال أمام العلماء الكثير من العمل للقيام به في هذا المجال. الاكتشافات الجديدة والمواد الجديدة والأفكار الجديدة - كل هذا سيساعد البشرية على التعامل بنجاح مع أزمة الموارد التي تلوح في الأفق. لا يمكن حل الكواكب إلا من خلال إجراءات معقدة. في بعض المناطق ، يكون استخدام توليد طاقة الرياح أكثر ملاءمة ، في مكان ما - الألواح الشمسية ، وما إلى ذلك. ولكن ربما يكون العامل الرئيسي هو تقليل استهلاك الطاقة بشكل عام وإنشاء تقنيات موفرة للطاقة. يجب أن يفهم كل شخص أنه مسؤول عن الكوكب ، ويجب على كل شخص أن يسأل نفسه السؤال: "ما نوع الطاقة التي أختارها للمستقبل؟" قبل الانتقال إلى الموارد الأخرى ، يجب أن يدرك الجميع أن هذا ضروري حقًا. فقط من خلال نهج متكامل سيكون من الممكن حل مشكلة استهلاك الطاقة.

الطاقة هي أهم مورد يحتاجه المجتمع من أجل التنمية الكاملة وتغطي مجالات مختلفة من حياة الإنسان ، مثل الاقتصاد والعلوم. نستخدم الطاقة في الحياة اليوميةعندما نضيء الضوء ، نشحن الهاتف ، إلخ. والآن نستخدم مصادر مستنفدة لإنتاج مثل هذا المورد المهم. لكن هل تساءلت يومًا ماذا تفعل إذا نفد

إذا كان هذا العمل لا يناسبك ، فهناك قائمة بالأعمال المماثلة في أسفل الصفحة. يمكنك أيضًا استخدام زر البحث

مقال

طاقة المستقبل. مشاكل محتملة

فولوغدين نيكيتا

التدريس: فوزوفيك

كراسنويارسك

2012

مقدمة ..................................................................................................... 3

الفصل 1 تحليل محطات الطاقة الموجودة…………………………………………………………. 4-9

1. هندسة الطاقة الحرارية.................................................................................... 4-5
   1. محطات الطاقة الكهرومائية………………………………………………… 5-6

1.3 محطة للطاقة النووية……………………………………………… 6-8

الفصل 2 مصادر الطاقة البديلة وآفاق تنميتها………… 9-14

2.1 استخدام طاقة الرياح…………………………………………………………………… 9

2.2 استخدام الطاقة الحرارية الأرضية………………………………………………………………… 10

2.3 طاقة أمواج البحر……………………………………………………………………. 11

2.4 محطات طاقة المد والجزر…………………………………………... 11-12

2.5 الطاقة الشمسية في قطاع الطاقة…………………………………………………………….. 12-14

الفصل 3 مشاكل الطاقة الحديثة……………………………………………………………. 15-17

خاتمة ……………………………………………………………… 18

الأدب ………………………………………………………………. 19

مقدمة.

هذا المقال مخصص لمشكلة تطوير الطاقة في المستقبل.

الهدف من بحثي هو أنواع مختلفة من محطات الطاقة الواعدة.

الطاقة هي أهم مورد يحتاجه المجتمع من أجل التنمية الكاملة وتغطي مجالات مختلفة من حياة الإنسان ، مثل الاقتصاد والعلوم. نستخدم الطاقة في الحياة اليومية عندما نضيء الضوء ونشحن الهاتف وما إلى ذلك. والآن نستخدم مصادر مستنفدة لإنتاج مثل هذا المورد المهم. لكن هل تساءلت يومًا ماذا تفعل إذا نفد؟ وفقًا لآخر التقارير ، يظل الوقود العضوي (الزيت والفحم) لمدة 300 عام فقط ، في أحسن الأحوال ، 400 عام.

وحتى لا تجرؤ صناعة الطاقة ، يجب علينا البحث عن مصادر بديلة وتحديث المصادر الموجودة.

في عملي ، بعد تحليل الأدبيات العلمية الشعبية ، سأحاول شرح مبدأ تشغيل محطات توليد الطاقة المختلفة بطريقة يسهل الوصول إليها ، والإشارة إلى المشكلات التي يجب حلها ، واقتراح محطات الطاقة التي ستستخدمها البشرية في المستقبل القريب.

منطقيا ، يمكن تقسيم عملي إلى ثلاثة أجزاء.

في البداية ، سأحاول التحدث عن الجهاز ومزايا وعيوب محطات الطاقة الحالية. في الجزء الثاني ، سوف ننتقل إلى مناقشة مصادر الطاقة البديلة. وأخيرًا ، سننظر في مشاكل الطاقة الحديثة مثل نقل الطاقة ، إلخ.

الفصل 1.

بناء وتحليل محطات الطاقة الموجودة بالفعل.

في هذا الفصل ، سننظر في هيكل محطات الطاقة الموجودة بالفعل ، وعناصرها الرئيسية ، التي تميز محطة طاقة عن أخرى ، فضلاً عن آفاق تطويرها.

1. هندسة الطاقة الحرارية

هندسة الطاقة الحرارية هي الأكثر شيوعًا في العالم الحديث ، ومع ذلك ، بالإضافة إلى المزايا التي تجعل محطات الطاقة الحرارية (TPPs) الأكثر شيوعًا في العالم ، هناك أيضًا عيوب ملحوظة يجب التعامل معها. لنفكر في جهاز TPP.

يتكون أي TPP من خمسة عناصر رئيسية:

1. سخان بخار
2. توربينات البخار
3. مكثف
4. مضخة
5. سخان مياه

يوضح الشكل 1 مخططًا لجهاز TPP.

يتم توفير الوقود الأحفوري في الجزء العلوي من المرجل (5 في الرسم التخطيطي) ، حيث يتم حرقه. بسبب الحرارة المتولدة والمياه التي يتم توفيرها للغلاية من خلال المضخة 4 ، يتم تكوين بخار مشبع.

في سخان البخار 1 ، ترتفع درجة حرارة البخار إلى القيمة المطلوبة. علاوة على ذلك ، يدخل البخار إلى التوربين البخاري 2 ، حيث يتم تحويل طاقته الحرارية إلى طاقة ميكانيكية: يقوم البخار بتدوير التوربين المتصل بعمود المولد الكهربائي (يظهر على يمين التوربين البخاري 2 في الرسم التخطيطي) الذي يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. يدخل البخار الذي يخرج من التوربين المكثف 3 ، من خلال الأنابيب التي يتم ضخ مياه التبريد فيها ، مما يؤدي إلى انتقال بخار الماء إلى الحالة السائلة ، أي في الماء. يتم تغذية الماء من المكثف في المرجل. تنتهي الدورة.

رسم بياني 1.

مخطط جهاز TPP

الآن يجدر النظر في الأسباب التي تجعل محطات الطاقة الحرارية واحدة من أكثر أنواع محطات الطاقة شيوعًا.

أولاً ، شروط إنشاء TPPs قصيرة جدًا مقارنة بأنواع محطات الطاقة الأخرى.

ثانياً ، الاستثمارات الرأسمالية لبناء محطات الطاقة الحرارية أقل بكثير من استثمارات محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة الكهرومائية.

ثالثًا ، يمكن بناء محطات الطاقة الحرارية في أي مكان. على سبيل المثال ، لبناء محطة للطاقة الكهرومائية ، من الضروري البناء على نهر ، ولأسباب تتعلق بالسلامة ، يتم بناء محطات الطاقة النووية بعيدًا عن المستوطنات. تعد TPPs أقل اعتمادًا على الموقع ، ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن TPPs تحتاج إلى "وقود" ، أي الفحم ، والنفط ، وما إلى ذلك ، وبالتالي فمن الأكثر ربحية بناء TPPs بالقرب من المكان الذي يتم فيه استخراج هذه الموارد ، وإلا سيكون هناك تكون تكاليف نقل الوقود مرتفعة للغاية.

وبالتالي ، تبدو نقاط الشراكة عبر المحيط الهادئ منافسة تمامًا على خلفية الأنواع الأخرى من محطات الطاقة.

ومع ذلك ، يجدر الانتباه إلى بعض أوجه القصور في TPP. واحد منهم هو التلوث البيئي.

على سبيل المثال ، من الصعب جدًا التعامل مع أكاسيد النيتروجين ، وخاصة الكبريت. ومع ذلك ، هناك حلول لمثل هذه المشاكل ، على سبيل المثال ، الغاز الطبيعي هو خيار الوقود الأكثر ملاءمة للبيئة لمحطات الطاقة الحرارية ، لكنه أغلى من الفحم.

مشكلة أخرى هي حقيقة أن العلم والعديد من التجارب تظهر أنه من المستحيل تحويل كل الطاقة الحرارية المتاحة إلى طاقة ميكانيكية ، مما يؤثر على كفاءة محطات الطاقة الحرارية. "هذا يرجع إلى حقيقة أن الطاقة الحرارية لها اختلاف كبير عن الأنواع الأخرى من الطاقة ، نظرًا لحقيقة أنها تعتمد على الحركة غير المنتظمة لأصغر جسيمات المادة. من السهل أن يتحول النظام إلى فوضى ، في حين أن طلب الفوضى أصعب بكثير ". 1

الآن دعونا ننظر في جهاز محطات الطاقة الكهرومائية ، أي محطات الطاقة الكهرومائية. نوع آخر من محطات الطاقة ، والذي وجد بالفعل تطبيقًا في الطاقة الحديثة.

1. محطات الطاقة الكهرومائية (HPP).

تعد المؤشرات الاقتصادية لمشاريع HPP مناسبة تمامًا: تكلفة الكهرباء التي تنتجها HPPs أقل بكثير من تلك الخاصة بـ TPPs و NPPs ، والاستثمارات الرأسمالية ، على الرغم من أنها أعلى من TPPs ، إلا أنها أقل من تلك الخاصة بـ NPPs.

دعونا نلقي نظرة على جهاز محطة الطاقة الكهرومائية (الشكل 2). تتكون محطات توليد الطاقة من هذا النوع من: خزانات موجودة على مستويات مختلفة ومضخة توربينية ، والتي يمكن أن تعمل كمضخة لصب الماء من الخزان السفلي إلى الخزان العلوي ، والعكس بالعكس ، تعمل كتربين هيدروليكي متصل بمولد كهربائي .

تستهلك محطة الطاقة الكهرومائية الطاقة "الزائدة" من الشبكة الكهربائية (خلال فترة انخفاض الطلب عليها) وبمساعدتها تضخ بعض المياه من الخزان السفلي إلى الخزان العلوي ، وبالتالي تكوين احتياطي من الطاقة الكامنة.

على العكس من ذلك ، خلال ساعات زيادة الطلب على الطاقة الكهربائية (خلال ساعات الذروة) ، يتم تجاوز المياه المخزنة في الخزان العلوي من خلال مولد المحرك ، الذي يعمل في ذلك الوقت في وضع المولد وينتج الكهرباء ، إلى الأسفل خزان.

أرز. 2 رسم تخطيطي لجهاز GSE

على الرغم من حقيقة أن الطاقة الكهرومائية تبلغ الآن حوالي 49٪ 2 لصناعة الطاقة الكهربائية بأكملها ، لا تنسى أوجه القصور.

أولاً ، كفاءة HPP منخفضة نسبيًا ، حوالي 70٪. بمعنى آخر ، يمكن لمحطة الطاقة الكهرومائية أن تمنح المستهلك 70٪ فقط من الكهرباء التي تم الحصول عليها خلال ساعات الذروة خلال ساعات الذروة.

ثانيًا ، التكلفة العالية نسبيًا للبناء.

ومع ذلك ، لا تنس الجوانب الإيجابية لهذا النوع من محطات الطاقة.

بعد التعامل مع محطات الطاقة الكهرومائية ، سننظر في نوع آخر من محطات الطاقة ، ألا وهو محطة الطاقة النووية.

1.3 محطة للطاقة النووية (NPP)

تعتمد الطاقة النووية الحديثة على حقيقة مثبتة تجريبياً تتمثل في انشطار نوى العناصر الثقيلة (اليورانيوم والبلوتونيوم والثوريوم) نتيجة دخول النيوترون إلى النواة ، ويتطور تفاعل متسلسل مع إطلاق كمية هائلة من الطاقة ، هو الحرارة.

وتجدر الإشارة إلى أن أحد هذه العناصر ، وهو البلوتونيوم ، يوجد على الأرض بكميات قليلة جدًا في خامات اليورانيوم.

هذا لم يمنع البلوتونيوم ، 239Pu المستخرج في المفاعلات النووية ، من أن يصبح ، إلى جانب اليورانيوم ، الوقود النووي الأكثر أهمية.

من المهم ملاحظة أن كتلة النواة الثقيلة (اليورانيوم أو البلوتونيوم أو الثوريوم) قبل التفاعل النووي أكبر إلى حد ما من مجموع الكتل الناتجة عن تفاعل نواتج التفاعل. أي أننا نتعامل هنا مع ما يسمى بخلل الكتلة - وهي ظاهرة مرتبطة بإطلاق ضخم للطاقة.

في الطاقة النووية ، يتعاملون مع نوعين من النيوترونات: ما يسمى بالنيوترونات السريعة ، والتي تحتوي على المزيد من الطاقة الناتجة عن تفاعل نووي ، على سبيل المثال ، أثناء انشطار نواة اليورانيوم ، والنيوترونات ، والتي تسمى النيوترونات البطيئة. ومع ذلك ، فإن طاقتها أقل بحوالي 100 مرة من طاقة النيوترونات السريعة. يمكن الحصول على نيوترونات حرارية (بطيئة) باستخدام وسيط ، يمكن أن يكون عاديًا أو ثقيلًا (ماء) وغرافيت.

يجب أن تتكون محطة الطاقة النووية الحرارية النيوترونية من:

1. وسيط.
2. المبرد.
3. قلب المفاعل
4. الحماية البيولوجية.

يحتوي القلب على الوقود وقضبان التحكم ، والتي تتمثل مهامها في التحكم في التفاعل النووي المتسلسل. إنها مصنوعة من مواد تمتص النيوترونات جيدًا ، مثل الجرافيت ، ولكن لا توجد مواد ماصة فعالة لمفاعل نيوتروني سريع ، لذلك يتم استخدام المشتتات ، مثل النيكل. وعلى عكس جهاز الامتصاص ، يوجد مثل هذا القضيب خارج القلب في بداية تشغيل المفاعل ، ثم يتم إدخاله في القلب.

يتم وضع الوقود في قلب المفاعل في عناصر الوقود (TVELs) ، ويتكون كل منها من قلب وقذيفة. اللب هو الوقود النووي.

غالبًا ما تكون كسوة عنصر الوقود مصنوعة من سبائك الألمنيوم والزركونيوم أو الجرافيت عالي القوة ، اعتمادًا على الظروف ، ولا سيما درجة الحرارة. يجب أن تكون قشرة TVEL محكمة الإغلاق وذات قوة عالية ومستقرة للغاية في تدفق عصبي مكثف. هذه المواد هي التي تلبي المتطلبات.

الحماية البيولوجية هي نوع من الحماية التي تحمي من الإشعاع. غالبًا ما تكون الحماية البيولوجية مصنوعة من الخرسانة جودة عاليةوعادة ما يحتوي على حوالي 10٪ ماء ، وهو ماص جيد للنيوترونات. غالبًا ما يضاف كربيد البورون إلى الخرسانة ، والتي تمتص النيوترونات جيدًا أيضًا. تتباطأ الجسيمات التي يتكون منها الإشعاع المشع أولاً نتيجة التصادم مع نوى ذرات المادة التي تشكل الحماية ، ثم يتم امتصاصها.

الشكل 3 مخطط المفاعل المبرد بالماء

الآن دعنا ننتقل إلى مناقشة مبدأ تشغيل محطات الطاقة النووية.

قبل بدء تشغيل المفاعل ، يتم إدخال القضبان بالكامل في منطقته النشطة (للنيوترونات الحرارية). في هذه الحالة ، يتم امتصاص معظم النيوترونات ، وبالتالي لا يحدث تفاعل الانشطار النووي ، وبالتالي ، حيث يتم إزالته من قلب المفاعل ، تتسارع العملية. بفضل الأتمتة ، يتم ضبط ارتفاع القضبان بحيث يكون عدد النيوترونات ثابتًا ، وإلا سيحدث انفجار (تفاعل نووي غير متحكم فيه). يسخن المبرد (غالبًا الماء) المتداول في قلب المفاعل ويحول الماء إلى بخار. يقوم البخار بتدوير توربين متصل بدوار مولد التيار الكهربائي. يدخل بخار العادم المكثف. تنتهي الدورة (الشكل 4).

وهكذا ، اتضح أن محطة الطاقة النووية تختلف عن محطة الطاقة الحرارية بشكل رئيسي في المفاعل فقط. وبشكل عام ، فإن مبدأ عملها مشابه جدًا.

الشكل 4 مخطط الجهازمفاعل الماء المضغوط والمبادل الحراري - مولد البخار

"عند تشغيل نوع آخر من المفاعلات ، على النيوترونات السريعة ، يُطلق عليه أيضًا المفاعل المضاعف ، فهم لا يتلقون الكهرباء فقط باستخدام 239Pu و 233 U كوقود نووي أولي ، ولكن أيضًا جزء جديد من 239Pu و 233 U كمنتج ثانوي.

ميزة أخرى مميزة لهذا النوع من المفاعلات هي أن المعدن السائل ، غالبًا الصوديوم ، يستخدم في المبادل الحراري ومولد البخار. حيث أن الماء يمكن أن يمتص النيوترونات وهو أمر غير ضروري في هذا النوع من محطات الطاقة النووية.

وبالتالي ، اتضح أن محطات الطاقة النووية لها الحق في أن تكون واحدة من أكثر أنواع محطات الطاقة شيوعًا ، لكن القضية الرئيسية تظل مسألة السلامة. أحد الخيارات المقترحة هو بناء محطة للطاقة النووية تحت الأرض ". 3

التين. 6 مخطط جهاز مفاعل مبرد بالماء ومبادل حراري - مولد بخار

في هذا الفصل ، درسنا المبادئ الأساسية لتصميم محطات الطاقة الموجودة بالفعل. والآن نحن ننتقل مباشرة إلى مصادر الطاقة البديلة.

الفصل 2

مصادر الطاقة البديلة وآفاق تنميتها.

في هذا الفصل ، سننظر في طرق إنتاج الكهرباء التي لم تنتشر بعد على نطاق واسع ، ولكنها يمكن أن تساعد في تحسين حياتنا ، حيث قيل بالفعل أن الطاقة تلعب دورًا مهمًا في حياة الإنسان الحديث.

ولنبدأ بالطريقة المرتبطة باستخدام طاقة الرياح.

2.1 استخدام طاقة الرياح.

بادئ ذي بدء ، عليك أن تفهم ماهية الريح. الرياح هي حركة الكتل الهوائية بالنسبة لسطح الأرض بسبب اختلاف الضغط الذي يحدث بسبب التسخين غير المتكافئ لسطح الأرض.

تم استخدام هذا النوع من الطاقة لفترة طويلة جدًا ، ومن الأمثلة على ذلك طاحونة الهواء. تنتمي طاقة الرياح إلى عدد المصادر المتجددة ، لكن الجدير بالذكر أن الصعوبة الكبيرة تكمن في تباين سرعة الرياح واتجاهها ، لذلك يمكن استخدام هذا النوع من الطاقة للآليات التي لا تتطلب طاقة ثابتة ، أو لنقل الكهرباء إلى نظام قوي بما فيه الكفاية حيث تكون التغييرات الصغيرة في كمية الطاقة الواردة ضئيلة. يمكنك أيضًا شحن البطاريات بهذه الطاقة ، أو تحويلها إلى طاقة ميكانيكية واستخدامها كمضخة ، وبدون وعاء إضافي. في الوقت الحالي ، توجد توربينات رياح بسعة 10 إلى 100 كيلو واط.

الشكل 7 توربينات الرياح

الآن دعونا نلقي نظرة على الطريقة المرتبطة بالطاقة "الموجودة تحت أقدامنا" ، وهي الطاقة الحرارية الأرضية.

2.2 استخدام الطاقة الحرارية الأرضية.

الطاقة الحرارية الجوفية هي الحرارة المنبعثة بسبب تحلل العناصر المشعة في الطبقات العميقة من الأرض وحركة الصفائح التكتونية.

بادئ ذي بدء ، تتميز ثلاث طبقات من الأرض:

1. سطح الأرض ، أي "الأرض الصلبة" ، التي يبلغ سمكها تحت الغلاف المائي (القشرة المائية للأرض) 7 كيلومترات فقط ، وتحت الغلاف الجوي (الغلاف الجوي للأرض) 130 كيلومترًا.
2. عباءة. يحتل الوشاح حوالي 85٪ من حجم الكوكب بأكمله وحوالي ثلثي كتلته.
3. جوهر. يمكن تقسيمها إلى طبقة خارجية ونواة فرعية. الطبقة الخارجية عبارة عن محاكاة ساخرة شبه سائلة ساخنة.

الشكل 8 هيكل الأرض

"كلما زاد عمق طبقات الأرض ، ترتفع درجة الحرارة. على عمق 50 كم حوالي 700-800 درجة مئوية ، على عمق 500 كم - حوالي 1500-2000 درجة مئوية ، على عمق 1000 كم - حوالي 1700 - 2500 درجة مئوية ، على عمق 2900 كم (الحد الفاصل بين الوشاح واللب) - حوالي 2000 - 4700 درجة مئوية ، في مركز الأرض ، أي على عمق 6371 كم ، - 2200 - 2500 درجة مئوية. " 4 هذا ، كما ذكرنا سابقًا ، يفسره حقيقة أن تحلل العناصر المشعة في الطبقات العميقة مستمر. لذلك ، هناك "تدفق للحرارة" على القشرة الأرضية ، والحرارة المتراكمة في اللب ضخمة ، لذلك تصنف الطاقة الحرارية الجوفية كمصدر للطاقة المتجددة.

قوة الطاقة الحرارية الأرضية أقل بـ 4000 مرة من طاقة الإشعاع الشمسي ، لكنها تزيد 30 مرة عن طاقة جميع محطات توليد الطاقة في العالم.

هناك نوعان من مصادر الطاقة الحرارية الأرضية: الحرارة المائية ، أي البخار والماء المسخن ، حيث تبلغ درجة حرارتهما حوالي 100 درجة مئوية ، والحرارة البترولية ، أي الصخور الصلبة المسخنة.

لقد وجدت الطاقة الحرارية المائية بالفعل تطبيقًا في العالم الحديث ، في المناطق الجيوكيميائية التي يتم استخدامها فيها نظام التدفئةونظام إمداد المياه ، ولكن لا يمكن توفير المياه من السخانات إلى نظام إمداد المياه بسبب الدرجة العالية من المحتوى المعدني ، لذلك فهي تستخدم فقط للتدفئة.

فيما يتعلق بإنتاج الطاقة الكهربائية على أساس الحرارة المائية ، فمن المقبول عمومًا أن الحد الذي لا يكون دونه غير مربح لإنشاء محطة لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية هو درجة حرارة البخار أو الماء بالقرب من 130 درجة مئوية. تطوير التقنيات ، يمكن تقليل هذا الحد. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه في عام 1967 ، تم إنشاء محطة Pauzhetskaya لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية بسعة 2.5 ميجاوات في كامتشاتكا.

حاليًا ، لا يتم استخدام النوع الثاني من الطاقة الحرارية الجوفية ، وهي الحرارة البترولية ، على الإطلاق ، حيث ترتبط به العديد من الصعوبات. أحدها ضعف القدرة على الحفاظ على جسد الصخور الجوفية ، وبالتالي تعتبر مشاريع غير مربحة.

الآن أعتقد أنه يمكننا وضع حد لمناقشة الطاقة الحرارية الأرضية والانتقال إلى استخدام موجات البحر.

2.3 طاقة أمواج البحر.

يعتقد العديد من العلماء الآن أنه يمكن استخدام مثل هذه التركيبات في أعالي البحار بقدر الإمكان عن الأمواج ، لكن قوة هذه المنشآت منخفضة جدًا.

الآن دعونا نلقي نظرة على جهاز هذه المحطات.

الشكل 9 مخطط تركيب لتحويل طاقة أمواج البحر

المنصة مقسمة إلى أقسام مفتوحة من الأسفل ، مملوءة بالهواء ، تلعب دور أسطوانات المكبس. الطائرات. تمر الأمواج تحت المنصة ، تضغط الهواء في الأقسام واحدًا تلو الآخر. وهكذا ، يلعب الماء دور المكبس. وبالتالي ، في الأقسام ، بدورها ، عندما تمر الموجات تحتها ، سيكون الضغط إما أكثر أو أقل. عندما يكون هذا القسم فوق قمة الموجة ، يتناقص حجم الهواء فيه ، وينضغط الهواء ، ويزداد ضغطه. عندما يكون المقطع بين قمتي موجتين ، ينخفض ​​ضغط الهواء. يتم تثبيت التوربينات أعلى المنصة ، وبفضلها يتم تحويل طاقة الأمواج إلى طاقة كهربائية.

أهم قضية هي الرطوبة. لذلك ، يجب استخدام معدات مقاومة الرطوبة. هناك مشكلة أخرى تتعلق بالقدرة المنخفضة لهذه الآلية ، لكنهم وجدوا التطبيق. على سبيل المثال ، تستخدم اليابان بيانات من محطة طاقة عائمة.

هناك طريقة أخرى للحصول على الطاقة مرتبطة أيضًا بالمياه.

2.4 محطات طاقة المد والجزر.

سبب المد والجزر هو تأثيرها على القشرة المائية لأرض القمر والشمس ، وكذلك قوى الطرد المركزي. يبلغ الحد الأقصى لارتفاع المياه ، المسمى بالمياه العالية ، فوق الحد الأدنى لخفض مستوى المياه - انخفاض المياه ، حوالي متر واحد في المحيط المفتوح. ولكن اعتمادًا على شكل الخط الساحلي ، وكذلك خط العرض الجغرافي ، وعمق البحر بالقرب من الأرض وبعض العوامل الأخرى ، قد يكون المد أكثر من ذلك بكثير.

"يُعتقد الآن أنه من أجل إنشاء محطة لتوليد الطاقة من المد والجزر ، يجب أن يكون الاختلاف في المستويات أثناء المد المرتفع والمنخفض 10 أمتار على الأقل. ولكن لا يوجد أكثر من 30 مكانًا من هذا القبيل حول العالم." 5 تم العثور على القيمة القصوى للاختلاف في مستويات سطح البحر أثناء المد المرتفع والمنخفض في بعض الأماكن

"الساحل الأطلسي لكندا حيث يصل طوله إلى 18 م.

ملحوظ مستويات عاليةارتفاع المد في بعض أماكن القناة الإنجليزية (حتى 15 م) ،

بحر أوخوتسك (حتى 13 م) ، البحر الأبيض (حتى 10 م) ، بحر بارنتس (حتى 10 م).

يعتمد تشغيل محطة الطاقة هذه على خصائصها في الأوعية المتصلة ، أي تحت تأثير الضغط ، تكون مستويات السوائل متساوية.

يجري بناء سد لتشكيل الحوض الضروري. يتم تركيب مولد توربيني هيدروليكي في جسم السد ، والذي (من أجل زيادة كفاءة محطة الطاقة) يجب أن يكون "قابلاً للانعكاس" ، أي يعمل للغرض المقصود منه عندما يتدفق الماء من خلاله في كلا الاتجاهين: كلاهما من من اليمين إلى اليسار ومن اليسار إلى اليمين.

الشكل 10 مخطط لمحطة طاقة المد والجزر

ومع ذلك ، فإن أداء محطة طاقة المد والجزر منخفض. ومع ذلك ، فإن المؤشرات الفنية والاقتصادية لمحطة طاقة المد والجزر ليست عالية. يمكن ملاحظة ذلك من عمل محطة لتوليد الطاقة من المد والجزر تم بناؤها عام 1966 في فرنسا على نهر الرون ، على القناة الإنجليزية ، بطاقة 240 ألف كيلوواط (في عام 1968 ، في الاتحاد السوفيتي ، على ساحل بحر بارنتس. بالقرب من مدينة مورمانسك ، تم بناء محطة طاقة المد والجزر Kislogubskaya بسعة 800 كيلو واط. تكلفة بنائه أعلى بكثير من محطة كهرومائية تقليدية بنفس السعة ، وعدد ساعات التشغيل في السنة بالقدرة المقدرة أقل بكثير بشكل مفهوم.

وفي نهاية الفصل ، أود أن أتحدث عن أكثر المشاريع الواعدة ، ألا وهو استخدام الطاقة الشمسية.

2.5 الطاقة الشمسية في قطاع الطاقة.

الشمس هي أقوى مصدر للطاقة متاح اليوم. يتم التعبير عن القوة الظاهرة بالرقم 4× 10 14 كيلوواط. لكن لسوء الحظ ، فإن معظم الطاقة ينعكس في الغلاف الجوي للأرض ، ثم لكل متر مربع من الأرض في المتوسط ​​0.35 كيلو وات ، ثم يمثل سطح الأرض بالكامل 105 مليار كيلو وات.

يمكن استخدام الطاقة الشمسية لتسخين سائل عامل ، مثل الماء في نظام إمداد المياه ، أو لتحويله إلى طاقة كهربائية. دعنا نلقي نظرة فاحصة على الثانية.

حاليًا ، يتم استخدام طريقتين لهذا:

1. باستخدام المحولات الكهروضوئية أشباه الموصلات (PVC)
2. إنشاء محطات توليد الطاقة البخارية

لكن من الجدير بالذكر أن الطريقة الأولى واعدة أكثر. لذلك سنبدأ به.

FEP هو جهاز يعتمد تشغيله على ظاهرة التأثير الكهروضوئي. "تسمى ظاهرة سحب الإلكترونات من مادة تحت تأثير الضوء بالتأثير الكهروضوئي." 6 في البداية استخدموا حقيقة أن إلكترونات الكاثود تدخل في فراغ FEP ، لكن كفاءة هذه العملية كانت منخفضة.

ثم بدأوا في استخدام FEP مع طبقة حاجزة. مبدأ عملها هو أن هناك نوعين من أشباه الموصلات ، أحدهما به إلكترونات زائدة ، والآخر به "ثقب" ، أي خرج الإلكترون ، وأصبح مكانه فارغًا. في حالة التلامس بين لوحين ، ستبدأ الإلكترونات الحرة في التحرك نحو الموصل مع "ثقب" ، وستلتقي بها "الثقوب". ولكن بناءً على هذه العملية ، من المستحيل الحصول على تيار كهربائي ، لأنه عندما تكون الدائرة مغلق ، سوف يوازن كل منهما الآخر ، شيء آخر هو إذا اصطدم الضوء بالحد ، ثم زوج من "ثقب الإلكترون" ، لذلك يتم تكوين فرق جهد إضافي ، وبالتالي ، تيار كهربائي.

الشكل 11 مخطط لمبدأ تشغيل البطارية الشمسية

يتم استخدام السيليكون والجرمانيوم مع الشوائب كأشباه موصلات ، لأن هذه المواد في شكلها النقي هي عازلة للكهرباء. لكن الجدير بالذكر أن كفاءة الخلايا الشمسية تبلغ حوالي 25٪ فقط ، وتكلفة هذه التركيبات لا تزال مرتفعة ، لكن الخلايا الشمسية وجدت تطبيقًا للمركبة الفضائية.

دعونا الآن نتناول الطريقة الثانية لتحويل الطاقة الشمسية - حول إنشاء محطات الطاقة البخارية ، حيث يتم استبدال غلاية بخار تقليدية تعمل ، على سبيل المثال ، على الفحم ، بغلاية بخارية تعمل بالطاقة الشمسية. يوضح الشكل 12 مخططًا لجهاز هذا النوع من محطات الطاقة.

مخطط تركيب البخار الشمسي واضح جدًا لدرجة أنه لا يتطلب مزيدًا من التوضيح.

الشكل 12 رسم تخطيطي لمحطة طاقة بخارية.

بعد التعرف على مصادر الطاقة البديلة ، نفهم أن استخدام هذه المصادر يتطلب معرفة وتقنيات معينة حتى يمكن أن تكون مفيدة حقًا ، لذلك كل هذا يتوقف علينا

الفصل 3

مشاكل الطاقة الحديثة.

في هذا الفصل ، سننظر في القضايا التي لا تزال بحاجة إلى معالجة من أجل تطوير الطاقة. وتشمل هذه القضايا التلوث البيئي ، والمشاكل المرتبطة بنقل الكهرباء.

أولاً ، لنلق نظرة على مشكلة نقل الكهرباء ، لأنه من خلال إيجاد حل لهذه المشكلة ، قد نجد طريقة لتقليل فقد الطاقة أثناء النقل. الحقيقة هي أن معظم أنواع محطات الطاقة تعتمد على موقعها الجغرافي ، على سبيل المثال ، يجب أن تكون محطة الطاقة الحرارية بالقرب من مواقع استخراج الوقود ، ويجب أن تكون محطة الطاقة الكهرومائية موجودة في أنهار كاملة التدفق. إن عدم حرية اختيار موقع محطة توليد الكهرباء وزيادة استهلاك الكهرباء يجعل نقل الطاقة من أهم القضايا في تطوير الطاقة الحديثة.

هناك طريقتان للخروج من هذه المشكلة:

نقل المواد الخام والوقود (لمحطات الطاقة الحرارية) ؛

نقل الكهرباء نفسها ؛

حاليًا ، يتم استخدام خط أنابيب لضخ النفط والمنتجات النفطية.

الزيت هو سائل غير قابل للضغط ، لذلك يتم تحديد استهلاك الطاقة لضخه فقط من خلال الحاجة إلى التغلب على قوى الاحتكاك في خط الأنابيب ، أي أنها صغيرة نسبيًا. كما أن نقل النفط في ناقلات كبيرة من حيث الكفاءة. يصبح الوضع أكثر صعوبة مع نقل الغاز الطبيعي. ينضغط بسهولة ، لذلك عليك استخدام ضاغط وخط أنابيب كبير القطر. سيكون نقل الغاز المسال أكثر اقتصادا ، ولكن هناك شيء واحد: للحفاظ على هذه الحالة ، يلزم الحصول على درجة حرارة تبلغ -150 درجة مئوية.

فيما يتعلق بنقل الفحم لمسافات طويلة ، في الوقت الحالي ، يتم استخدام النقل بالسكك الحديدية والمياه فقط لهذا الغرض. تم حساب ذلك عند نقل البضائع سكة حديديةبسرعة 100 كم / ساعة ، يكون استهلاك الطاقة 4 مرات أقل مقارنة بالنقل البري وأكثر من 60 مرة أقل من استهلاك الطيران.

من ناحية أخرى ، يمكننا دائمًا نقل الكهرباء نفسها. خطوط الكهرباء ، أو كما يطلق عليها بإيجاز ، خطوط الكهرباء ، هي وسيلة عالمية لنقل الطاقة. الغرض من خطوط نقل الطاقة ليس فقط نقل الطاقة في اتجاه واحد ، كما هو الحال ، على سبيل المثال ، باستخدام أنابيب النفط والغاز ، ولكن أيضًا الاتصال بين محطات الطاقة الفردية وأنظمة الطاقة بأكملها. يساعد هذا الاتصال على زيادة موثوقية نظام الطاقة ، وتقليل احتياطي الطاقة المطلوب ، وتسهيل تشغيل النظام خلال فترات الطلب الأقصى والأدنى على الكهرباء. وفقًا للمؤشرات الاقتصادية الرئيسية ، فإن خطوط نقل الطاقة أدنى ليس فقط من خطوط أنابيب النفط ، ولكن أيضًا من خطوط أنابيب الغاز. أما بالنسبة لنقل الفحم لمسافات طويلة بالسكك الحديدية ، فإن كفاءته قريبة من كفاءة خطوط نقل الطاقة.

يتم استخدام نوعين من خطوط الطاقة على نطاق واسع: التيار المباشر والتيار المتردد. كل نوع له مزاياه وعيوبه. نظرًا لارتفاع جهد التشغيل المسموح به في الخط (1.5-2 مرة أعلى من خطوط طاقة التيار المتردد) ، يمكن بناء خطوط طاقة التيار المستمر على مسافات أطول. ثانيًا ، فإن استخدام خطوط نقل التيار المستمر لربط أنظمة الطاقة يلغي الحاجة إلى مزامنة الأنظمة والتوازن الصارم لتردداتها. وبالتالي ، فإن خطوط الكهرباء بالتيار المستمر تجعل أنظمة الطاقة أكثر استدامة.

ومع ذلك ، هناك عيوب ، وهي الحاجة إلى وجود محولين ، أحدهما في نهاية الإرسال من الخط لتحويل التيار المتردد إلى التيار المستمر والآخر عند الطرف المستلم للخط لتحويل التيار المستمر إلى التيار المتردد. هذه معدات باهظة الثمن ، بالإضافة إلى ذلك ، يجدر النظر في عددها في شبكة طاقة محتملة. أيضًا ، إذا كنت تستخدم خطوط طاقة التيار المستمر لنقل الكهرباء عبر مسافات قصيرة ، فإن فقد الطاقة في المحولات نفسها سيكون أعلى من فقدها في خطوط طاقة التيار المتردد.

ومع ذلك ، يمكن لخطوط نقل التيار المباشر أن تجد تطبيقاتها لنقل الطاقة عبر مسافات طويلة بسبب ثباتها.

إن احتمالية التطوير الإضافي لنقل الكهرباء عن طريق الأسلاك مرتبطة الآن ليس فقط بالنفقات العامة ، ولكن أيضًا بخطوط طاقة الكابلات. يُفهم خط نقل طاقة الكبل على أنه طريقة لنقل الطاقة الكهربائية ، حيث يتم وضع الأسلاك الموصلة ، جنبًا إلى جنب مع العزل الكهربائي ، في غلاف محكم. عادة ما توجد كبلات الطاقة تحت الأرض. والتي لها مزايا أيضًا ، على سبيل المثال ، من أجل بناء خط علوي ، من الضروري مراعاة العوامل البيئية مثل التغيرات في درجات الحرارة والرياح ورطوبة الهواء في مكان معين ، ويمكن أن تؤدي الحسابات الخاطئة إلى خسائر كبيرة في الطاقة.

تجد خطوط الطاقة على التيار المتردد أيضًا تطبيقات في العالم الحديث. الأكثر حداثة الأجهزة الكهربائيةتعمل على التيار المتردد ، لذلك ، ستكون هناك حاجة إلى محول التيار المستمر في حالة استخدام التيار المباشر ، وبالنظر إلى أنك في مدينة كبيرة إلى حد ما ، يتم توليد الكهرباء بشكل أساسي عن طريق محطات الطاقة الحرارية الموجودة بالقرب من المدينة ، نحصل على ذلك المسافة صغيرة جدًا ، وبالتالي فإن استخدام التيار المباشر غير مربح اقتصاديًا ، حيث سيتم فقد معظم الطاقة الكهربائية بسبب تحويلها. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تكلفة هذه الطاقة نفسها ستكون أعلى ، حيث يلزم تحويل الطاقة الثابتة. هذه هي ميزة خطوط الكهرباء على التيار المتردد. ولكن هناك أيضًا صفات سلبية: يتطلب خط نقل الطاقة تزامنًا بين جميع المصادر والمستهلكين ، وتزداد فاقد الطاقة مع زيادة المسافة.

"في أحد خطوط نقل الكابلات الواعدة ، يكون العزل عبارة عن غاز تحت ضغط مرتفع نسبيًا ، وله موصلية كهربائية منخفضة. مثل هذا الغاز ، الذي وجد بالفعل تطبيقًا في التكنولوجيا ، هو ، على وجه الخصوص ، سداسي فلوريد الكبريت SF6 ، والذي يسمى SF6 بين المهندسين الكهربائيين. سداسي فلوريد الكبريت هو أحد ما يسمى بالغازات الكهربية ، ومن الخصائص المميزة لجزيئاته القدرة على ربط الإلكترونات بنفسها ، ونتيجة لذلك ، تتحول إلى أيونات سالبة. وهذا يؤدي إلى انخفاض في تركيز الإلكترونات الحرة في الغاز ، وبالتالي انخفاض في توصيله. في الوقت الحاضر ، من الصعب استخلاص استنتاج حول النطاق المحتمل لاستخدام سداسي فلوريد الكبريت ، ولكن هذا الاتجاه في تطوير خطوط نقل الطاقة أمر مهم ". 7

التطور الواعد الآخر هو خطوط الطاقة المبردة وفائقة التوصيل. تعتمد فكرة خطوط النقل المبردة على حقيقة معروفة وهي أن المقاومة الكهربائية للمعادن (خاصة النقية منها) تتناقص مع انخفاض درجة الحرارة. على سبيل المثال ، إذا تم تبريد الألومنيوم النقي إلى درجة حرارة -253 درجة مئوية (درجة حرارة الهيدروجين السائل) ، فإن مقاومته الكهربائية ستنخفض بنحو 500 مرة.

مزايا خطوط النقل هذه واضحة ، لكن المعدات اللازمة للحفاظ على الظروف المناسبة لتشغيل خطوط النقل هذه باهظة الثمن ، وهو أمر غير مؤات ، ولهذا السبب ، ستصبح الكهرباء باهظة الثمن.

وقبل الانتهاء من موضوع نقل الكهرباء ، أود أن أفكر في نوع آخر من نقل الطاقة ، وهو شعاع موجه من الإشعاع الكهرومغناطيسي ، في الواقع يمكن تسميته كهرومغناطيسي ، لكن من الصعب تقييم فعاليته.

يمكن أن يكون هذا النوع من الإرسال مفيدًا في حالة إنشاء محطات طاقة شمسية قوية في مدار قريب من الأرض. وبالنسبة للإرسال ، من الممكن تحويل الكهرباء إلى إشعاع كهرومغناطيسي بواسطة شعاع موجه ، وعلى الأرض للتركيز والتحويل مرة أخرى.

الآن دعونا ننظر في مشكلة مثل تخزين الطاقة.

النوع الأول من البطاريات هو دولاب الموازنة.

إنها بطارية ميكانيكية ، حيث إنها قادرة على تجميع طاقة ميكانيكية ، وليست كهربائية. الطاقة المخزنة بها هي الطاقة الحركية للحدافة نفسها

لزيادة الطاقة الحركية للحدافة ، من الضروري زيادة كتلتها وعدد الثورات. لكن مع زيادة عدد الثورات قوة الطرد المركزي، مما قد يؤدي إلى تمزق دولاب الموازنة. لذلك ، يتم استخدام المواد الأكثر متانة في الحذافات. على سبيل المثال ، الصلب والألياف الزجاجية. لقد تم بالفعل تصنيع الحذافات ، والتي تقاس كتلتها بعدة عشرات من الكيلوجرامات ، وتصل سرعة الدوران إلى 200 ألف دورة في الدقيقة.

تنتج خسائر الطاقة أثناء دوران دولاب الموازنة عن الاحتكاك بين سطح دولاب الموازنة والهواء والاحتكاك في المحامل. لتقليل الخسائر ، يتم وضع دولاب الموازنة في غلاف يتم ضخ الهواء منه ، أي يتم إنشاء فراغ داخل الغلاف. يتم استخدام تصاميم المحامل الأكثر تقدمًا. في ظل هذه الظروف ، يمكن أن يكون الفقد السنوي للطاقة في دولاب الموازنة أقل من 20٪.

لفترة طويلة ، تم استخدام مثل هذا النوع من البطاريات كبطارية كهروكيميائية.

تعد البطاريات الكهروكيميائية واحدة من أكثر البطاريات شيوعًا ، ولكن لها تطبيق ضيق في العالم الحديث.

يحتوي هذا النوع من البطاريات على قطبين - موجب وسالب ، مغمور في محلول - إلكتروليت. يحدث تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية من خلال تفاعل كيميائي. لبدء رد فعل ، يكفي إغلاق الجزء الخارجي دائرة كهربائيةبطارية. على القطب السالب الذي يحتوي على عامل الاختزال ، نتيجة لتفاعل كيميائي ، تحدث عملية الأكسدة. تمر الإلكترونات الحرة المتكونة في هذه الحالة على طول الجزء الخارجي للدائرة الكهربائية من القطب السالب إلى القطب الموجب. بمعنى آخر ، ينشأ اختلاف في الجهد بين الأقطاب الكهربائية ، مما ينتج عنه تيار كهربائي. هذه هي عملية تفريغ البطارية عندما تعمل كمصدر حالي. عندما يتم شحن البطارية ، يستمر التفاعل الكيميائي في الاتجاه المعاكس. العيب الرئيسي لهذه البطارية هو "حجمها" ، أي انخفاض الطاقة النوعية (أي نسبة الطاقة إلى الكتلة J / كجم).

هناك أيضًا مراكم حرارية ، أي استخدام الطاقة الشمسية لتسخين مائع العمل أو نقل مائع العمل من حالة تجميع إلى أخرى.

وبالتالي ، على الرغم من حقيقة أن قطاع الطاقة الآن متطور بشكل جيد ، لا يزال هناك عمل يتعين القيام به ، لأن العمل في هذا الاتجاه يمكن أن يقلل من فاقد الطاقة ، وبالتالي يقلل من تكلفة الكهرباء.

لذلك ، إذا أردنا تحسين جودة حياتنا ، فإن الأمر يستحق الاهتمام بمشكلة نقل الطاقة ، وهذا ينطبق بشكل خاص على بلد كبير مثل روسيا ، حيث يعتمد حوالي 70 ٪ من اقتصادنا على سوق السلع. . تم العثور على معظم المعادن في سيبيريا ، وهناك حاجة إلى كمية كبيرة من الكهرباء لزيادة كمية المواد الخام المستخرجة.

خاتمة.

في الختام ، أود أن أقول إنه بالنظر إلى التوقعات الخاصة باستنفاد الوقود الأحفوري ، أي احتياطيات الغاز والنفط ، مع مراعاة الاستهلاك الحديث ، يجب أن تكون كافية لمدة 100 عام ، فإن احتياطيات الفحم تزيد قليلاً عن 300 عام ، نووي وقود لمدة 1000 عام على الأقل ، يمكننا القول أن مصادر الطاقة التقليدية ستسود لفترة طويلة. أولاً ، سيتوقفون عن استخدام TPPs على النفط والغاز ، حيث ستصبح باهظة الثمن وغير مربحة ، في المقابل ، ستنتشر TPPs على الفحم ، ولكن بالقرب من 2100 ، سيبدأ الفحم في الارتفاع ، وبالتالي ، فإن محطات الطاقة النووية هي النوع الرائد من محطات توليد الطاقة "الكلاسيكية". على الرغم من حقيقة أن احتياطيات الوقود النووي ليست كبيرة مثل تلك الموجودة في الفحم ، يمكن الحصول على طاقة من الوقود النووي أكثر من الفحم بمئة مرة. لكن هناك مشكلة تمنع الطاقة النووية من أن تصبح رائدة - هذا هو التخلص من الوقود المستهلك ، وبالطبع مسألة السلامة. على سبيل المثال ، يريدون الآن في أوروبا حظر استخدام محطات الطاقة النووية ، وهو بالطبع غير مناسب نظرًا لحاجة المجتمع إلى الطاقة.

أما بالنسبة للطاقة البديلة ، فهي تتطور فقط ومن غير المعقول توقع الكثير منها في الوقت الحالي. يعتمد تطويرها بشكل مباشر على تطور المجتمع البشري ، نظرًا لأنه من الضروري تطوير محطات الطاقة هذه لحل عدد من المشكلات الفنية ، ولكنها وجدت بالفعل تطبيقًا جزئيًا وجذبت بالفعل المستثمرين ، مما سيسرع من تطورها. على سبيل المثال ، في عام 2008 ، وللمرة الأولى ، تم ضخ المزيد من الاستثمارات في مجال الطاقة البديلة أكثر من الاستثمارات "الكلاسيكية" ، مما يبرر ذلك بحقيقة أن الطاقة البديلة يمكن أن تحقق ربحًا جيدًا على المدى الطويل ، مع الاستثمار في الطاقة البديلة - 140 مليار دولار ، و "الكلاسيكية" - 110 مليار دولار 8 .

وبالتالي ، من أجل التطور المتناغم والسريع ، ليس من الضروري التركيز على نوع واحد فقط من الطاقة الكلاسيكية أو البديلة ، فمن الضروري تحديث ما لدينا بالفعل وتطوير ما يجب أن نكتشفه.

2 أعني في عالم الطاقة

لطالما كانت الطاقة أهم عامل في وجود الحضارة الإنسانية وتقدمها. بدونها ، لا يمكن التفكير في أي نشاط للناس ؛ تعتمد اقتصادات البلدان ، وفي النهاية رفاهية الإنسان ، على ذلك بشكل حاسم. الشخص العادي معتاد جدًا على مظاهره المختلفة ويتكيف معها لدرجة أنه ببساطة لا يلاحظ المشكلة ، ويستهلك موارد لا نهاية لها على ما يبدو.

ومع ذلك ، فإن حدود وإمكانيات مصادر الطاقة التقليدية لا تنضب. يتضح هذا ببلاغة من خلال سياسة الطاقة لمعظم الدول المتقدمة اقتصاديًا في العالم ، والأمم المتحدة والمنظمات العالمية الرائدة الأخرى. لأكثر من نصف قرن ، كانت جميع الأطراف المعنية تبحث بنشاط عن طرق بديلة أخرى لتوليد الكهرباء والتدفئة وتطورها.

يرتبط تطوير الطاقة البديلة ارتباطًا وثيقًا بالمشكلات البيئية واسعة النطاق. التلوث العالمي للبيئة ، ومحيطات العالم ، والإحصاءات المروعة عن انبعاثات المركبات الضارة في الغلاف الجوي - كل هذا يشير بوضوح إلى أنه في القرن الحادي والعشرين ، سترتبط الطاقة البديلة والبيئة ارتباطًا وثيقًا.

يعد تطوير مصادر الطاقة غير التقليدية والبحث عنها من أهم المهام التي تواجه المجتمع العلمي العالمي. إيكولوجيا الكوكب ، والوضع مع أزمة الطاقة الكلية الوشيكة ، والمزيد من التنمية الاقتصادية للبلدان ، ونتيجة لذلك ، يعتمد مستوى معيشة سكانها على حلها.

لقد أدركت البشرية منذ فترة طويلة الحاجة إلى الحصول على الطاقة وتعلمت كيفية استخدامها ، واكتسبت فوائد ملموسة.

أدى استخدام طاقة الرياح إلى ظهور الأشرعة والسفن الحربية والسفن التجارية. نشأت الأساطيل العسكرية ، وبدأت التجارة البحرية في التطور.

اعتمد اختراع المطاحن لإنتاج الخبز على استخدام الطاقة المائية التي يتم الحصول عليها من خلال حركة عجلة مائية. كان لظهورهم تأثير إيجابي على الوضع الديموغرافي لبلدان العالم القديم ، فقد زاد متوسط ​​العمر المتوقع للناس بشكل حاد.

ساعد استخدام النفايات المنزلية وبقايا النباتات المنقرضة كوقود من زمن سحيق في طهي الطعام ، وكان بمثابة الأساس لظهور علم المعادن في وقت مبكر.

ثم جاءت الاكتشافات الجيولوجية الهامة لمساعدة البشرية. أدى التقدم العلمي والتكنولوجي والثورة الصناعية إلى حقيقة أنه في نهاية القرن التاسع عشر ، أصبحت المواد الخام الهيدروكربونية المصدر الرئيسي للطاقة. تم استبدال الشراع والمجاديف والقوة العضلية للخيول والحيوانات الأخرى بمحركات رخيصة تعمل بحرق الوقود الأحفوري.

أعيد تنظيم اقتصادات الغالبية العظمى من الدول على ناقلات الهيدروكربونات ، وتطورت الطاقة الكهرومائية على طول الطريق ، ومنذ منتصف القرن العشرين ، ظهرت الطاقة النووية على الساحة.

كان من الممكن أن يستمر هذا التطور التدريجي أكثر إذا لم تواجه الحضارة بحلول الستينيات والسبعينيات مشكلة التلوث العالمي للأرض ، المرتبط ارتباطًا وثيقًا بتغير المناخ البشري المنشأ.

الطاقة الحديثة تحمل راحة اليد بثقة في المواد الكيميائية والمشعة والهباء الجوي وأنواع أخرى من التلوث البيئي. سيؤثر حل مشاكلها بشكل مباشر على الإمكانية الإيجابية للقضاء على المشاكل البيئية.

تكمن الصعوبة الرئيسية لمشكلة الطاقة الحديثة في حقيقة أن هذه الصناعة تتوسع بسرعة كبيرة. للمقارنة ، إذا تضاعف عدد سكان الأرض في المتوسط ​​خلال نصف قرن ، فإن مضاعفة استهلاك الطاقة من قبل الجنس البشري يحدث كل 15 عامًا.

وبالتالي ، فإن تراكب معدلات النمو السكاني ونمو قطاع الطاقة يؤدي إلى تأثير الانهيار الجليدي: فالاحتياجات والمتطلبات من الطاقة من حيث نصيب الفرد تتزايد باستمرار.

في الوقت الحالي ، لا توجد علامات على انخفاض استهلاكها. من أجل تلبية هذه المتطلبات باستمرار في المستقبل القريب ، يجب على الإنسانية الإجابة على العديد من الأسئلة المهمة بنفسها في أسرع وقت ممكن:

• ما هو التأثير الحقيقي على أنواع الطاقة الرئيسية في مجال نووسفير (مجال النشاط البشري) ، وكيف ستتغير مساهمتها في توازن الطاقة في المستقبل القريب والبعيد ؛
• كيفية تحييد التأثير السلبي لاستخدام الأساليب التقليدية لإنتاج الطاقة وتشغيلها ؛
• ما هي الفرص المتاحة ، هل هناك تقنيات متاحة للحصول على طاقة بديلة ، وما هي الموارد التي يمكن استخدامها لهذا الغرض ، وهل هناك مستقبل لمصادر الطاقة البديلة.

الطاقة البديلة كمستقبل غير بديل للبشرية

ما هي الطاقة البديلة؟ يخفي هذا المفهوم صناعة جديدة تمامًا تجمع بين جميع أنواع التطورات الواعدة التي تهدف إلى إيجاد واستخدام مصادر الطاقة البديلة.

يعد الانتقال الأسرع إلى مصادر الطاقة البديلة ضروريًا بسبب العوامل التالية:

ستحصل الدول التي تستخدم أشكالًا بديلة من الطاقة على مكافأة لا تقدر بثمن - في الواقع ، إمدادات لا تنضب وغير محدودة منها ، لأن حصة الأسد من هذه المصادر قابلة للتجديد.

الأنواع الرئيسية لمصادر الطاقة البديلة

في الآونة الأخيرة ، تمت تجربة العديد من الخيارات غير التقليدية للحصول على الطاقة بشكل عملي. تقول الإحصائيات أننا ما زلنا نتحدث عن جزء من الألف في المائة من الاستخدام المحتمل.

الصعوبات النموذجية التي يواجهها تطوير مصادر الطاقة البديلة حتمًا في طريقه هي فجوات كاملة في قوانين معظم البلدان فيما يتعلق باستغلال الموارد الطبيعية كملكية للدولة. ترتبط مشكلة الضرائب الحتمية على الطاقة البديلة ارتباطًا وثيقًا بعدم وجود صياغة قانونية.

فكر في أكثر 10 مصادر طاقة بديلة استخدامًا.

رياح

لطالما استخدم الإنسان طاقة الرياح. يسمح لنا مستوى تطور التقنيات الحديثة بجعلها دون انقطاع تقريبًا.

في الوقت نفسه ، يتم توليد الكهرباء باستخدام طواحين الهواء ، على غرار المطاحن والأجهزة الخاصة. تقوم مروحة الطاحونة الهوائية بتوصيل الطاقة الحركية للرياح إلى مولد ينتج تيارًا بواسطة شفرات دوارة.

مزارع الرياح هذه شائعة بشكل خاص في الصين والهند والولايات المتحدة ودول أوروبا الغربية. القائد الذي لا شك فيه في هذا المجال هو الدنمارك ، والتي ، بالمناسبة ، رائدة في مجال طاقة الرياح: ظهرت المنشآت الأولى هنا في نهاية القرن التاسع عشر. تغلق الدنمارك بهذه الطريقة ما يصل إلى 25٪ من إجمالي الطلب على الكهرباء.

في نهاية القرن العشرين ، كانت الصين قادرة على توفير الكهرباء للمناطق الجبلية والصحراوية فقط بمساعدة توربينات الرياح.

ربما يكون استخدام طاقة الرياح هو الطريقة الأكثر تقدمًا لإنتاج الطاقة. هذا هو البديل المثالي للتوليف ، حيث يتم الجمع بين الطاقة البديلة والبيئة. تعمل العديد من البلدان المتقدمة في العالم باستمرار على زيادة حصة الكهرباء المولدة بهذه الطريقة في إجمالي ميزان الطاقة لديها.

شمس

كما تم بذل محاولات لاستخدام الإشعاع الشمسي لتوليد الطاقة لفترة طويلة ، وهي في الوقت الحالي واحدة من أكثر الطرق الواعدة لتطوير الطاقة البديلة. حقيقة أن الشمس في العديد من خطوط العرض للكوكب تشرق على مدار السنة ، وتنقل إلى الأرض عشرات الآلاف من المرات من الطاقة التي تستهلكها البشرية جمعاء في عام واحد ، تلهم الاستخدام النشط للمحطات الشمسية.

تقع معظم أكبر المحطات في الولايات المتحدة ، في المجموع ، يتم توزيع الطاقة الشمسية في ما يقرب من مائة دولة. تؤخذ الخلايا الضوئية (محولات الإشعاع الشمسي) كأساس ، والتي يتم دمجها في ألواح شمسية واسعة النطاق.

حرارة الأرض

يتم تحويل حرارة أعماق الأرض إلى طاقة واستخدامها لتلبية احتياجات الإنسان في العديد من دول العالم. تعتبر الطاقة الحرارية فعالة للغاية في مناطق النشاط البركاني ، حيث يوجد العديد من السخانات.

القادة في هذا المجال هم أيسلندا (عاصمة البلاد ، ريكيافيك ، مزودة بالكامل بالطاقة الحرارية الأرضية) ، والفلبين (الحصة من إجمالي الرصيد 20٪) ، والمكسيك (4٪) ، والولايات المتحدة الأمريكية (1٪).

يرجع تقييد استخدام هذا النوع من المصادر إلى استحالة نقل الطاقة الحرارية الأرضية عبر مسافات (مصدر محلي نموذجي للطاقة).

في روسيا ، لا تزال هناك محطة واحدة (بسعة 11 ميجاوات) في كامتشاتكا. محطة جديدة قيد الإنشاء في نفس المكان (قدرة - 200 ميغاواط).

تشمل أكثر عشرة مصادر واعدة للطاقة في المستقبل القريب ما يلي:

• محطات الطاقة الشمسية الموجودة في الفضاء (العيب الرئيسي للمشروع هو التكاليف المالية الباهظة) ؛
• القوة العضلية للشخص (الطلب ، أولاً وقبل كل شيء - الإلكترونيات الدقيقة) ؛
• إمكانات الطاقة من المد والجزر (العيب هو التكلفة العالية للبناء ، تقلبات الطاقة الهائلة في اليوم) ؛
• حاويات الوقود (الهيدروجين) (الحاجة إلى بناء محطات وقود جديدة ، التكلفة العالية للسيارات التي ستزودها بالوقود) ؛
• المفاعلات النووية السريعة (قضبان الوقود مغمورة في سائل Na) - التكنولوجيا واعدة للغاية (إمكانية إعادة استخدام النفايات المستهلكة) ؛
• الوقود الحيوي - يستخدم بالفعل على نطاق واسع من قبل البلدان النامية (الهند ، الصين) ، المزايا - التجديد ، الصداقة البيئية ، الحرمان - استخدام الموارد ، الأراضي المخصصة لإنتاج المحاصيل ، سير الماشية (ارتفاع الأسعار ، نقص الغذاء) ؛
• كهرباء الغلاف الجوي (تراكم الطاقة الكامنة للصواعق) ، العيب الرئيسي هو تنقل الجبهات الجوية ، وسرعة التصريف (تعقيد التراكم).

يتسابق العلماء لإيجاد مصادر طاقة مستقبلية لتحسين البيئة وتقليل الاعتماد على النفط وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى.

يتوقع البعض أن طاقة المستقبل. يقول آخرون أن الشمس هي الطريق. تتضمن مخططات وايلدر توربينات هوائية عالية في الهواء أو محرك مادة مضادة.

فكر في الشكل الذي ستكون عليه طاقة المستقبل في القرن الحادي والعشرين وما بعده.

طاقة المادة المضادة

المادة المضادة هي نظير المادة ، وتتكون من جسيمات مضادة لها نفس كتلة المادة العادية ، ولكن لها خصائص ذرية معاكسة تُعرف باسم الدوران والشحنة.

عندما تلتقي الجسيمات المتقابلة ، فإنها تبيد بعضها البعض وتطلق كمية هائلة من الطاقة وفقًا لمعادلة أينشتاين الشهيرة E = mc2.

إن طاقة المستقبل ، على شكل نموذج أولي من المادة المضادة ، تُستخدم بالفعل في تقنية التصوير الطبي المعروفة باسم التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) ، لكن استخدامها كمصدر محتمل للوقود يظل في عالم الخيال العلمي.

مشكلة المادة المضادة هي أن هناك القليل جدًا منها في الكون. يمكن إنتاج المادة المضادة في المختبرات ، ولكن في الوقت الحاضر بكميات صغيرة جدًا وبأسعار باهظة. وحتى إذا كان بالإمكان حل مشكلة الإنتاج ، يبقى السؤال الرئيسي هو كيفية تخزين شيء يميل إلى تدمير نفسه عند ملامسته للمادة العادية ، وكذلك كيفية استخدام طاقة المادة المضادة هذه بمجرد إنشائها.

يُجري العلماء أبحاثًا لإنشاء مادة مضادة يمكنها يومًا ما أن تنقل البشرية إلى النجوم ، لكن أحلام المركبات الفضائية التي تعمل بالمادة المضادة لا تزال بعيدة المنال ، كما يتفق الخبراء جميعًا.

خلايا وقود الهيدروجين

للوهلة الأولى ، قد تبدو خلايا وقود الهيدروجين بديلاً مثاليًا للوقود الأحفوري. يمكنهم إنتاج الكهرباء باستخدام الهيدروجين والأكسجين فقط دون الكثير من التلوث.

السيارة التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين لن تكون فقط أكثر كفاءة من السيارة التي تعمل بمحرك احتراق داخلي ، ولكن الانبعاث الوحيد سيكون الماء.

لسوء الحظ ، في حين أن الهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الكون ، فإن معظمه يرتبط بجزيئات مثل الماء. وهذا يعني أنه يجب إنتاج الهيدروجين النقي غير المشترك باستخدام موارد أخرى ، والتي ترتبط في كثير من الحالات بالوقود الأحفوري. إذا كان هذا هو الحال ، فإن العديد من الفوائد البيئية للهيدروجين كوقود لا تكاد تذكر. مشكلة أخرى مع الهيدروجين هي أنه لا يمكن ضغطه بسهولة أو بأمان ويتطلب صهاريج تخزين خاصة. أيضًا ، لأسباب غير مفهومة تمامًا ، تميل ذرات الهيدروجين الصغيرة إلى التخلل عبر مواد الخزان.

نووي

أخبرنا ألبرت أينشتاين أن الخط الفاصل بين المادة والطاقة غير واضح. يمكن إنتاج طاقة المستقبل من خلال انشطار أو اندماج النوى - وهي عمليات تعرف باسم تفاعلات الانشطار النووي وتشكيل نوى أثقل حيث يتم إطلاقها.

تطلق إشعاعات ضارة وتنتج كميات كبيرة من المواد المشعة التي يمكن أن تظل نشطة لآلاف السنين ويمكن أن تدمر أنظمة بيئية بأكملها إذا تسربت. كما أن هناك مخاوف من إمكانية استخدام المواد النووية في صنع الأسلحة.

حاليًا ، تستخدم معظم محطات الطاقة النووية الانشطار ، والحفاظ على درجات الحرارة المطلوبة مطلوب للإنتاج.

ومن المعروف أيضًا ظاهرة طبيعية تُعرف باسم اللمعان الصوتي.

قد يكون اللمعان الضوئي في يوم من الأيام وسيلة لامتلاك مفاعلات نووية وانصهار عملاقة في كوب من السائل.

يشير اللمعان اللامع إلى وميض من الضوء عندما تخلق سوائل خاصة موجات صوتية عالية الطاقة. تمزق الموجات الصوتية السائل وتنتج فقاعات صغيرة تتوسع بسرعة ثم تنهار بعنف. يتم إنتاج الضوء في هذه العملية ، ولكن الأهم من ذلك ، أن دواخل الفقاعات المنفجرة تصل إلى درجات حرارة وضغوط عالية للغاية. يقترح العلماء أن هذا قد يكون كافيا للاندماج النووي.

يجرب العلماء أيضًا طرقًا لإنشاء اندماج نووي متحكم فيه عن طريق تسريع أيونات الهيدروجين "الثقيلة" في مجال كهربائي قوي.

تحويل حرارة المحيط

تغطي المحيطات 70 في المائة من الأرض ، والماء هو المجمع الطبيعي للطاقة الشمسية في المستقبل. يحدث تحويل حرارة المحيط من خلال استغلال الفروق في درجات الحرارة بين المياه السطحية التي تسخنها الشمس والمياه في أعماق المحيطات الباردة لتوليد الكهرباء.

يمكن أن يعمل تحويل الطاقة الحرارية للمحيطات وفقًا للمبدأ التالي:

• حلقة مغلقة: سائل ذو نقطة غليان منخفضة ، مثل الأمونيا ، يتم غليه باستخدام ماء البحر الدافئ. يستخدم البخار الناتج في تشغيل توربينات توليد كهربائية ، ثم يتم تبريد البخار بمياه البحر الباردة.
• الدائرة المفتوحة: يتم تحويل مياه البحر الدافئة إلى بخار ضغط منخفضالذي يستخدم لتوليد الكهرباء. يبرد البخار ويتحول إلى مياه عذبة صالحة للاستعمال بمياه البحر الباردة.
• الدورة الهجينة: تستخدم الدورة المغلقة لتوليد الكهرباء ، والتي تستخدم لخلق بيئة الضغط المنخفض المطلوبة لدورة مفتوحة.

تُستخدم الطاقة الحرارية للمحيطات لاستخراج المياه العذبة ومياه البحر الغنية بالمغذيات المستخرجة من أعماق المحيط لزراعة الكائنات البحرية والنباتات. العيب الرئيسي للطاقة الحرارية للمحيطات هو أنه من الضروري العمل على مثل هذه الاختلافات الصغيرة في درجات الحرارة ، بشكل عام حوالي 20 درجة مئوية حيث تتراوح الكفاءة من 1 إلى 3 في المائة.

الطاقة الكهرومائية

لقد تم تسخير المياه المتساقطة أو المتسربة أو المتحركة منذ العصور القديمة لتوليد الكهرباء.

توفر الطاقة الكهرومائية حوالي 20 في المائة من كهرباء العالم.

حتى وقت قريب ، كان يعتقد أن طاقة المياه في المستقبل هي مورد طبيعي غني لا يتطلب وقودًا إضافيًا ولا يسبب التلوث.

ومع ذلك ، فإن الدراسات الحديثة تعارض بعض هذه الادعاءات وتشير إلى أن السدود الكهرومائية يمكن أن تنتج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون والميثان من تحلل المواد النباتية المغمورة. في بعض الحالات ، تتنافس هذه الانبعاثات مع تلك الصادرة من محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري. عيب آخر للسدود هو أن الناس في كثير من الأحيان يحتاجون إلى إعادة التوطين. في حالة بناء سد الخوانق الثلاثة في الصين ، والذي أصبح أكبر سد في العالم ، تم تشريد 1.9 مليون شخص وغمرت المياه وفقدت المواقع التاريخية.

الكتلة الحيوية

مصدر الطاقة في المستقبل هو الكتلة الحيوية أو الوقود الحيوي ، والذي يتضمن إطلاق الموارد الكيميائية المخزنة في المواد العضوية مثل الخشب والمحاصيل والمخلفات الحيوانية. يتم حرق هذه المواد مباشرة لتوفير الحرارة ، أو تنقيتها لإنتاج وقود كحولي مثل الإيثانول.

ولكن على عكس بعض مصادر الطاقة المتجددة الأخرى ، فإن طاقة الكتلة الحيوية ليست نظيفة ، حيث ينتج عن حرق المواد العضوية كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك ، يمكنك تعويض هذا الاختلاف أو القضاء عليه عن طريق زراعة الأشجار والأعشاب سريعة النمو للحصول على الوقود. يقوم العلماء أيضًا بتجربة استخدام البكتيريا لتفكيك الكتلة الحيوية وإنتاج الهيدروجين لاستخدامه كوقود.

يتضمن أحد بدائل الوقود الحيوي المثيرة للاهتمام والمثيرة للجدل عملية تعرف باسم التحويل الحراري.

على عكس الوقود الحيوي التقليدي ، يمكن للتحويل الحراري تحويل أي نوع من المواد العضوية تقريبًا إلى زيت عالي الجودة مع الماء باعتباره المنتج الثانوي الوحيد.

ومع ذلك ، يبقى أن نرى ما إذا كانت الشركات التي حصلت على براءة اختراع للعملية يمكنها إنتاج ما يكفي من النفط لهذه الطاقة في المستقبل لتصبح بديلاً قابلاً للتطبيق للوقود.

زيت

البعض يسميه الذهب الأسود. تقوم إمبراطوريات بأكملها على هذا ، بسبب خوض الحروب. أحد أسباب أهمية البترول أو النفط الخام هو أنه يمكن تحويله إلى مجموعة متنوعة من المنتجات ، من الكيروسين إلى البلاستيك والأسفلت. ما إذا كان هذا هو مصدر الطاقة في المستقبل هو موضع نقاش ساخن.

تختلف تقديرات كمية النفط المتبقية في الأرض اختلافًا كبيرًا. يتوقع بعض العلماء أن احتياطيات النفط ستبلغ ذروتها ثم تنخفض بسرعة ؛ يعتقد البعض الآخر أنه سيتم اكتشاف احتياطيات جديدة كافية لتلبية احتياجات الطاقة في العالم لعدة عقود أخرى.

مثل الفحم والغاز الطبيعي ، يعتبر النفط رخيصًا نسبيًا مقارنة بأنواع الوقود البديلة الأخرى ، ولكنه يأتي بتكاليف بيئية أعلى. ينتج عن استخدام النفط كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون ، ويمكن أن تتسبب الانسكابات النفطية في إتلاف النظم البيئية الهشة.

رياح

أخذ مفهوم طواحين الهواء خطوة إلى الأمام وأعلى ، يريد العلماء إنشاء محطات طاقة في السماء ، طواحين هوائية تطفو في الهواء على ارتفاع 1000 متر. سيتم تثبيت الجهاز المزود بمسامير في مكان واحد ، وسيتم توصيل الكهرباء إلى الأرض من خلال كابل.

تمثل طاقة الرياح حاليًا 0.1 بالمائة فقط من الطلب العالمي على الكهرباء. من المتوقع أن يزداد هذا الرقم لأن الرياح هي واحدة من أنظف أشكال الطاقة ويمكن أن تولد الطاقة طالما الرياح تهب.

المشكلة ، بالطبع ، هي أن الرياح لا تهب دائمًا ، ولا يمكن الاعتماد على طاقة الرياح لإنتاج كهرباء ثابتة. هناك أيضًا قلق من أن مزارع الرياح قد تؤثر على الطقس المحلي بطرق لم يتم فهمها بالكامل بعد.

يأمل العلماء أن يؤدي رفع طواحين الهواء إلى السماء إلى حل هذه المشاكل ، لأن الرياح على المرتفعات أقوى بكثير وأكثر اتساقًا في الارتفاعات العالية.

فحم

كان الفحم هو الوقود الذي شغّل الثورة الصناعية ولعب منذ ذلك الحين دورًا متزايد الأهمية في تلبية احتياجات الطاقة في العالم.

الميزة الرئيسية للفحم هو وجود الكثير منه. يكفي أن تدوم 200-300 سنة أخرى بالمعدل الحالي للاستهلاك.

في حين أن وفرة الفحم تجعله اقتصاديًا للغاية ، إلا أنه عند حرقه ، يطلق الفحم شوائب الكبريت والنيتروجين في الهواء ، والتي يمكن أن تتحد مع الماء في الغلاف الجوي لتكوين أمطار حمضية. ينتج عن حرق الفحم أيضًا كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون ، والذي يعتقد معظم علماء المناخ أنه يساهم في الاحتباس الحراري. تُبذل جهود جادة لإيجاد طرق جديدة للحد من النفايات والمنتجات الثانوية لتعدين الفحم.

طاقة شمسية

لا تتطلب الطاقة الشمسية أي وقود إضافي ولا يحدث تلوث. يمكن تركيز ضوء الشمس على شكل حرارة أو تحويله إلى كهرباء باستخدام التأثير الكهروضوئي أو الكهروضوئي من خلال المرايا المتزامنة التي تتعقب حركة الشمس عبر السماء. طور العلماء أيضًا طرقًا لتسخير الطاقة الشمسية المستقبلية لاستبدال محرك الغاز عن طريق تسخين غاز الهيدروجين في خزان يتوسع ويدفع المولد.

تشمل عيوب الطاقة الشمسية ارتفاع التكاليف الأولية ، فضلاً عن الحاجة إلى مساحات كبيرة. أيضًا ، بالنسبة لمعظم البدائل ، يخضع إنتاج الطاقة الشمسية في المستقبل لتقلبات تلوث الهواء والطقس الذي يمكن أن يحجب ضوء الشمس.

من ويكي

ENERGO-129-GUNDAYEVA

سارت الكهرباء جنبًا إلى جنب مع الإنسان لعدة قرون. كيف سهّل تطوير هذه الصناعة حياة الناس وحسّنها. من الصعب الآن تخيل حياتنا بدون كل الأجهزة الكهربائية المعتادة في أي منزل ، خاصة بي - بدون جهاز كمبيوتر. مع الكفر وحتى التبجيل ، أعيد قراءة القصص التي أضاءت المصابيح في الشوارع ذات مرة. هذا هو مقدار الحاجة إلى الالتفاف حول أعمدة الإنارة وإرفاق سلم وإضاءة الفوانيس! وأنت تشعر بالفخر في بلدك - بعد كل شيء ، فإن مواطنينا ، يابلوشكوف وليديجين ، هم من اخترع المصابيح الكهربائية ، والتي بدونها لا يمكن للعالم الآن أن يتخيل وجودها.

قد يقول المرء إن مهنة فني الكهرباء هي مهنة حديثة العهد نسبيًا. بعد كل شيء ، تم إطلاق أولى محطات الطاقة قبل بضعة قرون فقط في الخارج ، ثم وصلت الكهرباء إلى روسيا القيصرية. كانت هناك حاجة لهذه المهنة. اكتسب أول كهربائيين شعبية على الفور. في ذلك الوقت ، كان عدد قليل من الناس يعرفون مبادئ تشغيل المنشآت ، ولم يعرفوا أيضًا كيفية استخدام الكهرباء ، لذلك عمل فنيو الكهرباء الأوائل كمستشارين. تُظهر حياتنا الحديثة أن الأهمية الاجتماعية ، والطلب على مهنة كهربائي لم تنخفض على الإطلاق ، بل على العكس ، زادت. كما تغيرت المتطلبات. بعد كل شيء ، إذا كان الأمر كافياً في وقت سابق للحصول على معرفة بالدوائر والأجهزة البدائية ، فإن التقنيات المتقدمة الآن تتطلب تحسينًا وتحديثًا مستمرًا للمعلومات التقنية.

أعتقد أن اختيار المهنة يكمن في المنفعة والأهمية الاجتماعية. إن كونك مهندس طاقة هو مهمة شريفة ومسؤولة ضرورية جدًا للناس.

ENERGO-STL-KAMALDINOV

نحن نعيش في عالم من التكنولوجيا والاستهلاك. لكن لا ينبغي أن تكون التكنولوجيا هي الشغل الشاغل. لطالما كان الفيزيائيون الروس من بين العلماء الرائدين في العالم. من بينهم L.D. لانداو ، S.P. Kapitsa ، Zh.I. ألفيروف. في إل جينزبورغ وآخرين. كان المخترع الأول لمصباح القوس الكهربائي بافل نيكولايفيتش يابلوشكوف. لقد كانت مساهمة كبيرة في تطوير الضوء الكهربائي. بدون صناعة الطاقة الكهربائية ، لا يوجد تطوير للقرية أو المدينة أو المنطقة أو البلد. هناك العديد من طرق مختلفةتوليد الطاقة. استخدام طاقة الشمس والرياح وموارد المياه والطاقة النووية وطاقة السخان. كل طريقة لها مزاياها وعيوبها. في روسيا ، يعتبر استهلاك الغاز الطبيعي هو الأكثر تطوراً. لحل المشاكل الحالية ومنع ظهور المشاكل اللاحقة ، يبدو لي ، يمكنك القيام بما يلي. أولاً ، تحديث محطات الطاقة الموجودة ، والمصانع ، والصناعات المختلفة ، وثانيًا ، التدمير وعدم القيام بأي شيء وفقًا للتكنولوجيا القديمة التي عفا عليها الزمن. أيضًا ، في رأيي ، من الضروري استخدام التقنيات الحديثة فقط في بناء مرافق جديدة. لتنمية البلاد ، فإن نشاط السكان أنفسهم مهم. على سبيل المثال: يمكن للمقيمين العاديين تركيب الألواح الشمسية خارج نوافذهم واستخدامها للإضاءة أو غيرها من الاحتياجات ، وبيع الطاقة الزائدة للشبكة. من الضروري أيضًا السعي للتحول إلى مصادر الطاقة المتجددة تمامًا. على سبيل المثال ، استخدم القمامة. فرزها حسب النوع في المنزل. بالنسبة للنفايات التي لا يمكن إعادة استخدامها ، من الضروري بناء مدافن خاصة للقمامة لا تسمح باختراق المواد الضارة في التربة ، ويجب استخدام الغاز المنبعث من النفايات المتحللة لتوليد الطاقة. بالنسبة للمقيمين الذين يتحولون إلى مصادر الطاقة المتجددة بالكامل ، يمكن تقديم حوافز ضريبية. مما سبق ، يمكننا أن نستنتج أن روسيا لديها إمكانات كبيرة في تطوير صناعة الطاقة الكهربائية وتحسين نوعية الحياة. بلدنا لديه كل شيء لهذا: إنجازات العلوم الأساسية ، جيل الشباب الطموح. نحتاج فقط إلى بذل جهود لتحديث العالم من حولنا. - ENERGO-STL-KAMALDINOV (مناقشة) 11:49 ، 9 أكتوبر 2016 (MSK)

ENERGO-67-LABUTINA

أزمة الطاقة مشكلة للبشرية جمعاء. هل تساءلت يومًا عما سيحدث عندما يستنفد الناس جميع الاحتياطيات من الأرض. في القرن التاسع عشر ، أتقن الناس الفحم. في وقت لاحق ، ظهرت مصادر النفط والغاز. في القرن العشرين ، كان يعتقد أن الثروة السرية لا تنضب. لكن اتضح أنه في المستقبل سيتم استنفاد الاحتياطيات المكتشفة من الفحم والنفط والغاز. سيحتاج الناس إلى البحث عن مصادر جديدة للطاقة. سيكون الإنسان قادرًا على الوجود طالما أن الاحتياطيات كافية لعدة ملايين من السنين ، بينما تشرق الشمس ، تراكمت احتياطيات المعادن - النفط والفحم والجفت. يتم حرق هذه المخزونات بلا رحمة. يضيع الكثير من الطاقة. نحن بحاجة إلى استخدام كل الوسائل لمنع التلوث واستنزاف الأرض. في جميع أنحاء العالم ، يحاولون الآن استخدام إنتاج الكهرباء الصديق للبيئة من: الطاقة الشمسية ، وطاقة الرياح ، والأنهار الصغيرة ، والمد والجزر ، والأمواج ، والاختلافات في درجات الحرارة عبر أعماق المحيط. تستخدم الكتلة الحيوية (نفايات مختلفة) أيضًا لإنتاج الطاقة. بالطبع ، ينتج عن هذا كميات كبيرة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون التي يجب تقليلها. المصدر الثاني للطاقة القوية غير المطالب بها هو المحيط. حاليا ، هناك عدة محطات تعمل على طاقة المد والجزر. كما تم بناء محطات لتوليد الطاقة من المد والجزر في بلدنا ، إحداها هي Kislogubskaya. هناك القليل من استخدام طاقة الرياح. أعتقد أن العلماء يعملون بالفعل على كيفية استخدام هذا المورد الطبيعي لصالح الإنسان. - ENERGO-67-LABUTINA 09:51 مساءً ، 6 أكتوبر 2016 (MSK)

ENERGO-162-BULAVINCEVA

طوال فترة وجودها ، استخدمت البشرية الطاقة التي تراكمت بفعل الطبيعة على مدى مليارات السنين. في الوقت نفسه ، بمرور الوقت ، تم تحسين طرق استخدامه وتغييرها وتحويلها باستمرار من أجل الحصول على أقصى قدر من الكفاءة. لطالما لعبت الطاقة دورًا خاصًا وهامًا للغاية في حياة البشرية. ترتبط جميع أنواع أنشطتها بتكاليف الطاقة. لذلك ، في بداية تطوره التطوري ، كانت طاقة عضلات جسده فقط متاحة للإنسان. في وقت لاحق ، تعلم الإنسان أن يتلقى ويستخدم طاقة النار. لا نفكر أبدًا في مقدار اعتماد حياتنا على الطاقة. أي من أفعالنا مرتبطة به. من أجل الإجابة على السؤال بشكل أفضل ، وفهم معنى وفوائد الطاقة ووضع افتراضات حول ما سيكون استخدام الطاقة في المستقبل ، ننتقل أولاً إلى تعريف "الطاقة" ذاته. الطاقة - (اليونانية - الفعل ، النشاط) - مقياس كمي عام لأشكال مختلفة من حركة المادة. إذا كنت تفكر في التعريف الذي قدمته ، يمكنك عمل بضع فقرات فرعية وفهم معنى هذه الكلمة بشكل أكثر تحديدًا. 1) الطاقة شيء يتجلى فقط عندما تتغير حالة (موضع) أشياء مختلفة من العالم من حولنا ؛ 2) الطاقة شيء يمكن أن يتغير من شكل إلى آخر ؛ 3) تتميز الطاقة بالقدرة على إنتاج عمل مفيد للإنسان 4) الطاقة شيء يمكن تحديده بشكل موضوعي وقياس كميته. لذلك ، أعتقد أنه بالنسبة لهذا ESSAY ، من الأفضل أخذ التعريف المرتبط بالعمل المفيد للشخص. وبالفعل ، إذا فكرت في الأمر ، فإن حياتنا كلها ثابتة استخدام مستمرطاقة. تستند جميع "فوائد الحضارة" على وجه التحديد إلى استخدامها: هاتف خليوي، والحرارة / الغاز في منازلنا ، والسيارات ، والضوء ... لذا يمكنك سرد الكثير من الوقت ، لكن التدفق يظل كما هو. بدون طاقة ، لن نتمكن ببساطة من العيش ... لكن هذه الميدالية لها وجهان. على الرغم من كل المزايا الهائلة للطاقة واستخدامها ، والتي بدونها لن نكون قادرين على الوجود بشكل طبيعي في العالم الحديث ، إلا أن لها أيضًا الكثير من العيوب التي تؤثر على حياة الإنسان بدرجة لا تقل عن ذلك. على سبيل المثال ، تلوث الهواء. مثال قياسي ، أليس كذلك؟ لكن هذه هي الحقيقة المطلقة التي لا ينبغي التكتم عليها. تلوث الغلاف الجوي بالنفايات من مختلف الأنشطة البشرية المتعلقة باستخراج ومعالجة واستخدام الطاقة يضر ليس فقط الناس ، ولكن أيضًا الكائنات الموجودة على الأرض معنا. لذلك ، وبناءً على كل ما قلته أعلاه ، أود أن أشير إلى أن التقدم قد تقدم إلى الأمام. اليوم لدينا شيء سيكون مستحيلًا بالنسبة لشخص ، من القرن الرابع عشر ، حتى بالنسبة للإدراك. وبالتالي ، آمل ألا تتوقف البشرية في المستقبل وستطور المزيد والمزيد من الطرق الجديدة لاستخراج ومعالجة واستخدام الطاقة ، وهي طرق لن تساهم في الحصول على أقصى قدر من الكفاءة فحسب ، بل سيتم تصميمها أيضًا للحد الأدنى من تلوث الغلاف الجوي. --ENERGO-162-BULAVINCEVA (نقاش) 22:10 ، 6 أكتوبر 2016 (MSK)

ENERGO-IRBIS-MUNTYAN

تخضع صناعة الطاقة لتغييرات مستمرة ، لتحل محل الأنواع التقليدية من الوقود لتدفئة المنزل ، ويأتي التدفئة الحرارية الأرضية. إنه أكثر أمانًا وصديقًا للبيئة. في السابق ، كان هذا النوع من الوقود متاحًا فقط للأثرياء ، ولكن بالنسبة للآخرين كان ذلك بمثابة خيال. الآن لم يعد التسخين بسبب حرارة الأرض خرافة ، ولكنه ممارسة شائعة ويمكن لعدد أكبر من الناس استخدامه. إذا نفد الغاز والنفط والفحم وأنواع الوقود الأخرى ، فلن تنفد حرارة الأرض أبدًا. في المستقبل ، سيتم تنظيم الإنتاج الصناعي للعنصر الرئيسي لطريقة تدفئة الأماكن هذه - مضخات الحرارة. لجميع الناس سيكون مريحًا ومريحًا. أود أن أعيش في مثل هذا المنزل. - ENERGO-IRBIS-MUNTYAN (نقاش) 18:43 ، 6 أكتوبر 2016 (MSK)

إنيرغو لاب شيلوفا

"طاقة المستقبل. الواقع والخيال "كانت الكهرباء تسير جنبًا إلى جنب مع الإنسان منذ قرون وما زالت مستمرة حتى الآن. من الصعب تخيل الحياة بدون الأجهزة الكهربائية المعتادة التي نستخدمها غالبًا في الحياة اليومية. ومع ذلك ، فإن البشرية تشهد نموًا سريعًا لا مثيل له في التاريخ في استهلاك الطاقة دون أي اعتبار لمستقبل مصادر الطاقة الرئيسية ، وللأسف ، المستنفدة. يبحث الشخص كل يوم عن مصادر جديدة للطاقة تكون أكثر عقلانية من المصادر السابقة. لا يمكن إلا تخمين المصادر التي سيتمكن الشخص من اكتشافها في المستقبل. في الواقع ، يفكر العلماء بجدية في الطاقة البديلة كمصدر لمجال آمن ومنتج. من أين يمكنك الحصول على مصدر طاقة مرغوب فيه دون التعرض لمشاكل ضخمة؟ لفترة طويلة جدًا ، حاول العديد من العلماء إيجاد ذلك "الخيط" الذي من شأنه أن يقلب صفحة تاريخ الطاقة للبشرية ويوفر مصدرًا جديدًا "للتغذية" لا ينضب. يقوم كل من العلماء بتطوير سيناريو خاص به ، ويسعى جاهداً لتحقيق اختراق في قطاع الطاقة. تم النظر في العديد من الخيارات: طاقة الرياح ، الطاقة الداخلية لكوكبنا ، الطاقة الشمسية. ولكن أي من هذه الخيارات سيلعب دورًا حاسمًا في تاريخ البشرية ويحقق اختراقًا دون إثارة الخلافات والنقاشات؟ سنعرف هذا فقط في المستقبل القريب.

ENERGO-129-ERSHOV

بادئ ذي بدء ، سأقدم تعريفًا لكلمة طاقة. الطاقة مجال من مجالات النشاط الاقتصادي البشري ، وهي مجموعة من النظم الفرعية الطبيعية والاصطناعية الكبيرة التي تعمل على تحويل وتوزيع واستخدام موارد الطاقة بجميع أنواعها. والغرض منه هو ضمان إنتاج الطاقة عن طريق تحويل الطاقة الأولية والطبيعية إلى طاقة ثانوية ، على سبيل المثال ، إلى طاقة كهربائية أو حرارية. الطاقة مطلوبة باستمرار. لا يمكننا تخيل يوم بدون أجهزة كهربائية. حاليًا ، يتم توليد الكهرباء عن طريق حرق الموارد الطبيعية. الموارد الطبيعية ليست بلا حدود ، في المستقبل القريب سوف تنفد الموارد ، وسيتعين علينا البحث عن مصادر طاقة بديلة. في رأيي ، المستقبل يكمن في مصادر بديلة وطاقة الذرة. البديل كله هو مسح طاقة الشمس والرياح والمياه. يبدو لي أن أحد الطرق العقلانية لاستخدام الطاقة النووية. الطاقة النووية (الطاقة النووية) هي فرع من فروع صناعة الطاقة تعمل في إنتاج الطاقة الكهربائية والحرارية عن طريق تحويل الطاقة النووية. عادة ، للحصول على الطاقة النووية ، يتم استخدام سلسلة تفاعل الانشطار النووي لنواة البلوتونيوم 239 أو اليورانيوم 235. الانشطار النوى عندما يصطدم بها نيوترون ، ويتم الحصول على نيوترونات جديدة وشظايا انشطار. تحتوي نيوترونات الانشطار وشظايا الانشطار على طاقة حركية عالية. نتيجة اصطدام الشظايا مع الذرات الأخرى ، تتحول هذه الطاقة الحركية بسرعة إلى حرارة. وهذه الحرارة تسخن الماء وتحوله إلى بخار. بدوره ، يدخل البخار إلى التوربين ، حيث يتم توليد الطاقة الكهربائية. لكن هذا النوع من الطاقة له عيوبه. هذا هو الأمان في محطات الطاقة النووية. يرتبط الخطر بمشاكل التخلص من النفايات ، والحوادث التي تؤدي إلى كوارث بيئية وكوارث من صنع الإنسان ، فضلاً عن إمكانية استخدام الأضرار التي لحقت بهذه المرافق بالأسلحة التقليدية أو نتيجة هجوم إرهابي كسلاح من أسلحة الدمار الشامل. في رأيي ، لتطوير هذا النوع من الطاقة بقوة أكبر. التخلص من النفايات النووية بشكل صحيح ، وزيادة كفاءة محطات الطاقة النووية ، وبالتالي زيادة كمية الطاقة المنبعثة لنفس الوقود.