Alternativna energija budućnosti. Obećavajući izvori energije Kako vidim energiju budućnosti

Nije tajna da su resursi koje čovječanstvo danas koristi ograničeni, štoviše, njihovo daljnje vađenje i korištenje može dovesti ne samo do energetske, već i do ekološke katastrofe. Resursi koje čovječanstvo tradicionalno koristi – ugljen, plin i nafta – ponestat će za nekoliko desetljeća, a mjere se moraju poduzeti sada, u naše vrijeme. Naravno, možemo se nadati da ćemo opet pronaći neko bogato nalazište, kao što je to bilo u prvoj polovici prošlog stoljeća, ali znanstvenici su sigurni da tako velika nalazišta više ne postoje. Ali u svakom slučaju, čak i otkrivanje novih nalazišta samo će odgoditi neizbježno, potrebno je pronaći načine za proizvodnju alternativne energije, te prijeći na obnovljive izvore kao što su vjetar, sunce, geotermalna energija, energija protoka vode i drugi, a uz to pri čemu je potrebno nastaviti razvijati tehnologije za uštedu energije.

U ovom ćemo članku razmotriti neke od najperspektivnijih, po mišljenju modernih znanstvenika, ideja na kojima će se graditi energija budućnosti.

solarne stanice

Ljudi su se dugo pitali je li moguće zagrijati vodu na suncu, osušiti odjeću i keramiku prije slanja u pećnicu, ali te se metode ne mogu nazvati učinkovitima. Prvi tehnička sredstva, pretvarajući sunčevu energiju, pojavio se u 18. stoljeću. Francuski znanstvenik J. Buffon prikazao je pokus u kojem je uspio uz pomoć velikog konkavnog zrcala zapaliti suho stablo po vedrom vremenu s udaljenosti od oko 70 metara. Njegov sunarodnjak, slavni znanstvenik A. Lavoisier, lećama je koncentrirao sunčevu energiju, a u Engleskoj su stvorili bikonveksno staklo, koje je, fokusirajući sunčeve zrake, topilo lijevano željezo u samo nekoliko minuta.

Prirodnjaci su proveli mnoge eksperimente koji su dokazali da je sunce na zemlji moguće. No, solarna baterija koja bi solarnu energiju pretvarala u mehaničku pojavila se relativno nedavno, 1953. godine. Stvorili su ga znanstvenici američke Nacionalne svemirske agencije. Već 1959. godine solarna baterija je prvi put korištena za opremanje svemirskog satelita.

Možda su već tada, uvidjevši da su takve baterije puno učinkovitije u svemiru, znanstvenici došli na ideju stvaranja svemirskih solarnih stanica, jer Sunce u sat vremena proizvede toliko energije koliko cijelo čovječanstvo ne potroši u jednom godine, pa zašto ga ne iskoristiti? Što će biti solarna energija budućnosti?

S jedne strane, čini se da je korištenje solarne energije idealna opcija. Međutim, cijena ogromne svemirske solarne stanice je vrlo visoka, a osim toga bit će skupa za rad. S vremenom, kada se uvedu nove tehnologije za dostavu tereta u svemir, kao i novi materijali, realizacija takvog projekta će postati moguća, ali za sada možemo koristiti samo relativno male baterije na površini planeta. Mnogi će reći da je i ovo dobro. Da, moguće je u privatnoj kući, ali za opskrbu energijom velikih gradova, potrebno vam je ili puno solarnih panela ili tehnologija koja će ih učiniti učinkovitijima.

Ovdje je prisutna i ekonomska strana problema: svaki će proračun jako stradati ako mu se povjeri zadatak da cijeli grad (ili cijelu državu) prebaci na solarne ploče. Čini se da je moguće obvezati gradske stanovnike da plate neke iznose za ponovno opremanje, ali u ovom slučaju oni će biti nezadovoljni, jer da su ljudi bili spremni na takve troškove, davno bi to učinili sami: svi imaju mogućnost kupnje solarne baterije.

Postoji još jedan paradoks u vezi sa solarnom energijom: troškovi proizvodnje. Izravno pretvaranje sunčeve energije u električnu nije najučinkovitija stvar. Do sada nije pronađen bolji način od korištenja sunčevih zraka za zagrijavanje vode koja, pretvarajući se u paru, okreće dinamo. U ovom slučaju gubitak energije je minimalan. Čovječanstvo želi koristiti "zelene" solarne panele i solarne stanice za očuvanje resursa na zemlji, ali takav projekt bi zahtijevao ogromnu količinu istih resursa, i "nezelene" energije. Primjerice, u Francuskoj je nedavno izgrađena solarna elektrana koja se prostire na površini od oko dva četvorna kilometra. Cijena izgradnje bila je oko 110 milijuna eura, ne uključujući operativne troškove. Uz sve to, treba imati na umu da je životni vijek takvih mehanizama oko 25 godina.

Vjetar

Energiju vjetra ljudi su također koristili od davnina, a najjednostavniji primjer su jedrenje i vjetrenjače. Vjetrenjače su i danas u uporabi, posebno u područjima sa stalnim vjetrovima, kao što je primorje. Znanstvenici neprestano iznose ideje kako modernizirati postojeće uređaje za pretvorbu energije vjetra, a jedna od njih su vjetroturbine u obliku letećih turbina. Zbog stalne rotacije mogle bi "visjeti" u zraku na udaljenosti od nekoliko stotina metara od tla, gdje je vjetar jak i stalan. To bi pomoglo u elektrifikaciji ruralnih područja gdje korištenje standardnih vjetrenjača nije moguće. Osim toga, takve bi turbine u visinu mogle biti opremljene internetskim modulima, uz pomoć kojih bi ljudima bio omogućen pristup svjetskoj mreži.

Plima i oseka i valovi

Procvat solarne energije i energije vjetra postupno jenjava, a druge prirodne energije privukle su zanimanje istraživača. Više obećava korištenje oseka i tokova. Ovom problematikom se već bavi stotinjak tvrtki diljem svijeta, a postoji i nekoliko projekata koji su dokazali učinkovitost ovakvog načina proizvodnje električne energije. Prednost u odnosu na sunčevu energiju je u tome što su gubici pri prijenosu jedne energije u drugu minimalni: plimni val vrti ogromnu turbinu koja proizvodi električnu energiju.

Projekt Oyster je ideja instaliranja zglobnog ventila na dnu oceana koji će opskrbljivati ​​vodom obalu, okrećući tako jednostavnu hidroelektranu turbinu. Samo jedna takva instalacija mogla bi opskrbiti električnom energijom mali kvart.

Plimni valovi već se uspješno koriste u Australiji: u gradu Perthu postavljena su postrojenja za desalinizaciju koja rade na ovu vrstu energije. Njihov rad omogućuje opskrbu oko pola milijuna ljudi svježom vodom. Prirodna energija i industrija također se mogu spojiti u ovoj grani proizvodnje energije.

Primjena je nešto drugačija od tehnologija koje smo navikli vidjeti u riječnim hidroelektranama. Hidroelektrane često štete okolišu: susjedna područja su poplavljena, ekosustav je uništen, ali stanice koje rade na plimnim valovima mnogo su sigurnije u tom pogledu.

ljudska energija

Jedan od najfantastičnijih projekata na našem popisu je korištenje energije živih ljudi. Zvuči zapanjujuće i čak pomalo zastrašujuće, ali nije sve tako strašno. Znanstvenici njeguju ideju kako iskoristiti mehaničku energiju kretanja. Riječ je o projektima mikroelektronike i nanotehnologija s malom potrošnjom energije. Iako zvuči kao utopija, stvarnog razvoja nema, ali ideja je vrlo zanimljiva i ne napušta glave znanstvenika. Slažete se, uređaji koji će, poput satova s ​​automatskim navijanjem, biti vrlo praktični, punit će se prelaskom prsta preko senzora ili jednostavnim obješenjem tableta ili telefona u torbi dok hodate. Da ne govorimo o odjeći koja bi, natrpana raznim mikrouređajima, mogla pretvarati energiju ljudskog pokreta u električnu energiju.

Na Berkeleyu, u Lawrenceovom laboratoriju, na primjer, znanstvenici su pokušali provesti ideju o korištenju virusa za pritisak na struju. Postoje i mali mehanizmi koji se pokreću pokretom, ali takva tehnologija dosad nije stavljena u promet. Da, globalna energetska kriza ne može se rješavati na ovaj način: koliko će ljudi morati "pecati" da bi cijela elektrana radila? Ali kao jedna od mjera koja se koristi u kombinaciji, teorija je prilično održiva.

Takve će tehnologije biti posebno učinkovite na teško dostupnim mjestima, na polarnim postajama, u planinama i tajgi, među putnicima i turistima koji nemaju uvijek priliku napuniti svoje gadgete, ali je važno ostati u kontaktu, pogotovo ako skupina je u kritičnoj situaciji. Koliko toga bi se moglo spriječiti kada bi ljudi uvijek imali pouzdan komunikacijski uređaj koji ne ovisi o "utikaču".

Vodikove gorive ćelije

Možda je svaki vlasnik automobila, gledajući indikator količine benzina koji se približava nuli, pomislio kako bi bilo sjajno da automobil vozi na vodi. Ali sada su njegovi atomi došli u središte pozornosti znanstvenika kao pravi objekti energije. Činjenica je da čestice vodika - najčešćeg plina u svemiru - sadrže ogromnu količinu energije. Štoviše, motor sagorijeva ovaj plin praktički bez ikakvih nusproizvoda, odnosno dobivamo vrlo ekološki prihvatljivo gorivo.

Neki moduli ISS-a i shuttleova pokreću vodik, ali na Zemlji on postoji uglavnom u obliku spojeva poput vode. Osamdesetih godina u Rusiji je došlo do razvoja zrakoplova koji koriste vodik kao gorivo, te su tehnologije čak stavljene u praksu, a eksperimentalni modeli dokazali su njihovu učinkovitost. Kada se vodik odvoji, on prelazi u posebnu gorivu ćeliju, nakon čega se može izravno proizvoditi električna energija. Ovo nije energija budućnosti, ovo je već stvarnost. Slični automobili već se proizvode i to u prilično velikim serijama. Honda je, kako bi naglasila svestranost izvora energije i automobila u cjelini, provela eksperiment kojim je automobil spojen na električnu kućnu mrežu, ali ne kako bi se punio. Automobil može privatnu kuću opskrbljivati ​​energijom nekoliko dana ili voziti gotovo petsto kilometara bez punjenja gorivom.

Jedini nedostatak takvog izvora energije trenutno je relativno visoka cijena takvih ekološki prihvatljivih automobila i, naravno, prilično mali broj vodikovih stanica, ali njihova izgradnja već je planirana u mnogim zemljama. Primjerice, Njemačka već ima plan za postavljanje 100 benzinskih postaja do 2017. godine.

Toplina zemlje

Pretvorba toplinske energije u električnu bit je geotermalne energije. U nekim zemljama gdje je teško koristiti druge industrije, koristi se prilično široko. Na primjer, na Filipinima 27% ukupne električne energije dolazi iz geotermalnih postrojenja, dok je na Islandu ta brojka oko 30%. Bit ove metode proizvodnje energije je prilično jednostavna, mehanizam je sličan jednostavnom parnom stroju. Prije navodnog "jezera" magme potrebno je izbušiti bušotinu kroz koju se dovodi voda. Nakon dodira s vrućom magmom, voda se trenutno pretvara u paru. Diže se tamo gdje vrti mehaničku turbinu, stvarajući tako električnu energiju.

Budućnost geotermalne energije je pronalazak velikih "skladišta" magme. Primjerice, na spomenutom Islandu im je to uspjelo: u djeliću sekunde vruća je magma svu ispumpanu vodu pretvorila u paru na temperaturi od oko 450 Celzijevih stupnjeva, što je apsolutni rekord. Takva visokotlačna para može nekoliko puta povećati učinkovitost geotermalne stanice, što može postati poticaj za razvoj geotermalne energije u cijelom svijetu, posebno u područjima zasićenim vulkanima i termalnim izvorima.

Korištenje nuklearnog otpada

Nuklearna energija je svojedobno napravila senzaciju. Tako je bilo sve dok ljudi nisu shvatili opasnost ovog energetskog sektora. Nesreće su moguće, nitko nije imun na takve slučajeve, ali su vrlo rijetki, ali radioaktivni otpad se pojavljuje postojano i donedavno znanstvenici nisu mogli riješiti ovaj problem. Činjenica je da se uranove šipke, tradicionalno "gorivo" nuklearnih elektrana, mogu iskoristiti samo 5%. Nakon obrade ovog malog dijela, cijeli štap se šalje na "odlagalište".

Prethodno je korištena tehnologija u kojoj su šipke bile uronjene u vodu, što je usporavalo neutrone, održavajući ravnomjernu reakciju. Sada se umjesto vode koristi tekući natrij. Ova zamjena omogućuje ne samo korištenje cjelokupne količine urana, već i preradu desetaka tisuća tona radioaktivnog otpada.

Osloboditi planet od nuklearnog otpada je važno, ali postoji jedno "ali" u samoj tehnologiji. Uran je resurs, a njegove rezerve na Zemlji su ograničene. U slučaju da cijeli planet prijeđe isključivo na energiju dobivenu iz nuklearnih elektrana (primjerice, u Sjedinjenim Državama nuklearne elektrane proizvode samo 20% ukupne potrošene električne energije), rezerve urana će se vrlo brzo iscrpiti, a to će ponovno dovesti čovječanstvo na prag energetske krize, pa je nuklearna energija, iako modernizirana, samo privremena mjera.

biljno gorivo

Čak je i Henry Ford, stvorivši svoj "model T", očekivao da će već raditi na biogoriva. Međutim, u to su vrijeme otkrivena nova naftna polja, te je potreba za alternativnim izvorima energije nestala na nekoliko desetljeća, ali sada se ponovno vraća.

Tijekom proteklih petnaest godina višestruko se povećala uporaba biljnih goriva poput etanola i biodizela. Koriste se kao samostalni izvori energije i kao dodaci benzinu. Prije nekog vremena nade su se polagale u posebnu kulturu prosa, nazvanu "kanola". Potpuno je neprikladno za ljudsku i stočnu hranu, ali ima visok sadržaj ulja. Od te su nafte počeli proizvoditi "biodizel". Ali ovaj će usjev zauzeti previše prostora ako ga pokušate uzgojiti dovoljno da osigura gorivo za barem dio planeta.

Sada znanstvenici govore o korištenju algi. Ulje im je oko 50%, što će omogućiti jednako jednostavno izdvajanje ulja, a otpad se može pretvoriti u gnojiva na temelju kojih će se uzgajati nove alge. Ideja se smatra zanimljivom, ali njezina održivost još nije dokazana: publikacija uspješnih eksperimenata u ovom području još nije objavljena.

Termonuklearna fuzija

Buduća energija svijeta, prema suvremenim znanstvenicima, nemoguća je bez tehnologije, a ovo je trenutno najperspektivniji razvoj u koji se već ulažu milijarde dolara.

U energiji fisije koristi se. Opasno je jer postoji opasnost od nekontrolirane reakcije koja će uništiti reaktor i dovesti do oslobađanja ogromne količine radioaktivnih tvari: možda se svi sjećaju nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil.

Reakcije fuzije, kao što naziv implicira, koriste energiju koja se oslobađa kada se atomi stapaju. Kao rezultat toga, za razliku od atomske fisije, ne stvara se radioaktivni otpad.

Glavni problem je što kao rezultat termonuklearne fuzije nastaje tvar koja ima toliko visoku temperaturu da može uništiti cijeli reaktor.

Budućnost je stvarnost. A fantazije su ovdje neprikladne, u ovom trenutku u Francuskoj je već počela izgradnja reaktora. Nekoliko milijardi dolara uloženo je u pilot-projekt koji financiraju mnoge zemlje, a osim EU-a, Kina i Japan, SAD, Rusija i druge. U početku je planirano da se prvi eksperimenti pokrenu već 2016. godine, no izračuni su pokazali da je proračun premalen (umjesto 5 milijardi, trebalo je 19), pa je lansiranje odgođeno za još 9 godina. Možda ćemo za nekoliko godina vidjeti za što je sposobna termonuklearna energija.

Problemi sadašnjosti i prilike za budućnost

Ne samo znanstvenici, već i pisci znanstvene fantastike, daju puno ideja za implementaciju tehnologije budućnosti u energetici, ali svi se slažu da do sada nijedna od predloženih opcija ne može u potpunosti zadovoljiti sve potrebe naše civilizacije. Na primjer, ako svi automobili u Sjedinjenim Državama rade na biogorivo, polja uljane repice bi morala pokrivati ​​površinu jednaku polovici cijele zemlje, ne uzimajući u obzir činjenicu da u Sjedinjenim Državama nema toliko zemlje pogodne za poljoprivredu. Štoviše, do sada su sve metode proizvodnje alternativne energije skupe. Možda se svaki običan gradski stanovnik slaže da je važno koristiti ekološki prihvatljive, obnovljive resurse, ali ne kada mu se kaže kolika je cijena takvog prijelaza u ovom trenutku. Pred znanstvenicima je još puno posla na ovom području. Nova otkrića, novi materijali, nove ideje – sve će to pomoći čovječanstvu da se uspješno nosi s prijetećom krizom resursa. Planeti se mogu riješiti samo složenim mjerama. U nekim je područjima prikladnije koristiti proizvodnju energije iz vjetra, negdje - solarne ploče i tako dalje. Ali možda će glavni čimbenik biti smanjenje potrošnje energije općenito i stvaranje tehnologija za uštedu energije. Svaka osoba mora shvatiti da je odgovorna za planet i svatko si mora postaviti pitanje: "Kakvu vrstu energije biram za budućnost?" Prije nego što prijeđete na druge resurse, svi bi trebali shvatiti da je to stvarno potrebno. Samo integriranim pristupom bit će moguće riješiti problem potrošnje energije.

Energija je najvažniji resurs koji je društvu potreban za puni razvoj i pokriva različite sfere ljudskog života, poput ekonomije i znanosti. Koristimo energiju u Svakidašnjica kada palimo svjetlo, punimo telefon i sl. A sada koristimo iscrpne izvore za proizvodnju tako važnog resursa. Ali jeste li se ikada zapitali što učiniti ako ih ponestane

Ako vam ovaj rad ne odgovara, na dnu stranice nalazi se popis sličnih radova. Također možete koristiti gumb za pretraživanje

Esej

Energija budućnosti. Mogući problemi

Vologdin Nikita

Nastava: Vozovik

Krasnojarsk

2012

Uvod ..................................................................................................... 3

Poglavlje 1. Analiza postojećih elektrana…………………………………………………………. 4-9

1. Termoenergetika.................................................................................... 4-5
   1. hidroelektrane………………………………………………… 5-6

1.3 Nuklearna elektrana……………………………………………… 6-8

Poglavlje 2. Alternativni izvori energije i izgledi za njihov razvoj………… 9-14

2.1 Korištenje energije vjetra…………………………………………………………………… 9

2.2 Korištenje geotermalne energije………………………………………………………………… 10

2.3 Energija morskih valova……………………………………………………………………. 11

2.4 Plimne elektrane…………………………………………... 11-12

2.5 Sunčeva energija u energetskom sektoru…………………………………………………………….. 12-14

Poglavlje 3 Problemi moderne energetike……………………………………………………………. 15-17

Zaključak ……………………………………………………………… 18

Književnost ………………………………………………………………. 19

Uvod.

Ovaj esej posvećen je problemu razvoja energetike u budućnosti.

Predmet mog istraživanja su različiti tipovi najperspektivnijih elektrana.

Energija je najvažniji resurs koji je društvu potreban za puni razvoj i pokriva različite sfere ljudskog života, poput ekonomije i znanosti. Energiju koristimo u svakodnevnom životu kada palimo svjetlo, punimo telefon i sl. A sada koristimo iscrpne izvore za proizvodnju tako važnog resursa. Ali jeste li se ikada zapitali što učiniti ako ih ponestane? Prema najnovijim izvješćima, organsko gorivo (nafta, ugljen) ostaje samo 300, u najboljem slučaju 400 godina.

A kako se energetika ne bi usudila, moramo tražiti alternativne izvore i modernizirati postojeće.

U svom ću radu, nakon analize znanstveno-popularne literature, pokušati na pristupačan način objasniti princip rada raznih elektrana, ukazati na probleme koje treba riješiti i predložiti koje će elektrane čovječanstvo koristiti u bliskoj budućnosti.

Logično, moj rad se može podijeliti u tri dijela.

U prvom ću pokušati govoriti o uređaju, prednostima i nedostacima postojećih elektrana. U drugom dijelu ćemo prijeći na raspravu o alternativnim izvorima energije. I na kraju, razmotrit ćemo probleme moderne energetike kao što su transport energije itd.

Poglavlje 1.

Izgradnja i analiza već postojećih elektrana.

U ovom poglavlju ćemo razmotriti strukturu već postojećih elektrana, njihove glavne elemente, koji razlikuju jednu elektranu od druge, kao i izglede za njihov razvoj.

1. Termoenergetika

Termoenergetika je najzastupljenija u suvremenom svijetu, no osim prednosti zbog kojih su termoelektrane (TE) najzastupljenije u svijetu, postoje i primjetni nedostaci s kojima treba raditi. Razmotrimo TPP uređaj.

Svaki TPP sastoji se od pet glavnih elemenata:

1. parni grijač
2. Parna turbina
3. kondenzator
4. pumpa
5. bojler

Na slici 1 prikazana je shema uređaja TE.

Fosilno gorivo se dovodi do vrha kotla (5 na dijagramu), gdje se izgara. Zbog stvorene topline i vode dovedene u kotao preko crpke 4 stvara se zasićena para.

U grijaču pare 1 temperatura pare se podiže do potrebne vrijednosti. Dalje, para ulazi u parnu turbinu 2, gdje se njena toplinska energija pretvara u mehaničku energiju: para vrti turbinu, koja je spojena na osovinu električnog generatora (prikazano desno od parne turbine 2 na dijagramu) , koji mehaničku energiju pretvara u električnu. Para koja izlazi iz turbine ulazi u kondenzator 3, kroz čije se cijevi pumpa rashladna voda, čime vodena para prelazi u tekuće stanje, odnosno u vodu. Voda iz kondenzatora dovodi se u kotao. Ciklus se zatvara.

Sl. 1.

Dijagram uređaja TPP

Sada vrijedi razmotriti razloge zašto su termoelektrane jedna od najčešćih vrsta elektrana.

Prvo, rokovi za izgradnju TE dosta su kratki u usporedbi s drugim vrstama elektrana.

Drugo, kapitalna ulaganja u izgradnju termoelektrana znatno su niža nego u nuklearne elektrane i hidroelektrane.

Treće, termoelektrane se mogu graditi bilo gdje. Primjerice, za izgradnju hidroelektrane potrebno je graditi na rijeci, a iz sigurnosnih razloga nuklearne elektrane grade se daleko od naselja. TE su manje ovisne o lokaciji, međutim, treba napomenuti da je za TE potrebno „gorivo“, odnosno ugljen, nafta itd., stoga je isplativije graditi TE u blizini mjesta gdje se vade ti resursi, inače će biti biti previsoki troškovi prijevoza goriva.

Stoga TE izgledaju prilično konkurentno u odnosu na druge vrste elektrana.

Međutim, vrijedi obratiti pozornost na neke nedostatke TPP-a. Jedan od njih je onečišćenje okoliša.

Na primjer, vrlo je teško nositi se s dušikovim oksidima, osobito sumporom. Ipak, postoje rješenja za takve probleme, primjerice, prirodni plin je ekološki najprihvatljivije gorivo za termoelektrane, ali je skuplji od ugljena.

Drugi problem je činjenica da znanost i brojni eksperimenti pokazuju da je svu raspoloživu toplinsku energiju nemoguće pretvoriti u mehaničku, što utječe na učinkovitost termoelektrana. “To je zbog činjenice da se toplinska energija bitno razlikuje od ostalih vrsta energije, jer se temelji na nesređenom kretanju najsitnijih čestica materije. Red je lako pretvoriti u kaos, dok je organiziranje kaosa mnogo teže.” 1

Sada razmotrimo uređaj hidroelektrana, odnosno hidroelektrana. Još jedna vrsta elektrane, koja je već pronašla primjenu u modernoj energetici.

1. Hidroelektrane (HE).

Ekonomski pokazatelji HE prilično su prikladni: trošak električne energije proizvedene u HE znatno je niži nego za TE i NE, a kapitalna ulaganja, iako veća nego za TE, niža su nego za NE.

Pogledajmo uređaj hidroelektrane (slika 2). Elektrane ove vrste sastoje se od: spremnika smještenih na različitim razinama i turbinske pumpe, koja može raditi kao pumpa za pretakanje vode iz donjeg rezervoara u gornji, i obrnuto, raditi kao hidraulička turbina spojena na električni generator. .

Hidroelektrana uzima “višak” energije iz električne mreže (u razdoblju smanjene potražnje za njom) i pomoću nje pumpa dio vode iz donje akumulacije u gornju, stvarajući tako rezervu potencijalne energije.

Naprotiv, u satima povećane potražnje za električnom energijom (tijekom vršnih sati), voda pohranjena u gornjem spremniku se preko motor-generatora, koji u to vrijeme radi u generatorskom režimu i proizvodi električnu energiju, prebacuje u donji spremnik. tenk.

Riža. 2 Shema GSE uređaja

Unatoč činjenici da je hidroelektrana sada oko 49% 2 cjelokupne elektroprivrede, ne zaboravite na nedostatke.

Prvo, HE ima relativno nisku učinkovitost, oko 70%. Drugim riječima, hidroelektrana može dati potrošaču samo 70% električne energije koja je preuzeta u vršnim satima u vršnim satima.

Drugo, relativno visoka cijena izgradnje.

Međutim, ne zaboravite na pozitivne aspekte ove vrste elektrane.

Nakon što smo se pozabavili hidroelektranama, razmotrit ćemo drugu vrstu elektrane, odnosno nuklearnu elektranu.

1.3 Nuklearna elektrana (NPP)

Suvremena nuklearna energija temelji se na eksperimentalno utvrđenoj činjenici fisije teških jezgri elemenata (uran, plutonij, torij) kao rezultat ulaska neutrona u jezgru, razvija se lančana reakcija uz oslobađanje ogromne količine energije, tj. je, toplina.

Vrijedno je napomenuti da se jedan od tih elemenata, plutonij, nalazi na Zemlji u vrlo malim količinama u rudama urana.

To nije spriječilo plutonij, 239Pu koji se vadi u nuklearnim reaktorima, da uz uran postane najvažnije nuklearno gorivo.

Važno je napomenuti da je masa teške jezgre (uranija, plutonija ili torija) prije nuklearne reakcije nešto veća od zbroja masa dobivenih kao rezultat reakcije produkata reakcije. To jest, ovdje imamo posla s takozvanim defektom mase - fenomenom povezanim s ogromnim oslobađanjem energije.

U nuklearnoj energetici bave se dvjema vrstama neutrona: takozvanim brzim neutronima, koji imaju veću energiju, a nastaju kao posljedica nuklearne reakcije, primjerice, tijekom fisije jezgre urana, i neutronima, koji se nazivaju spori neutroni. Međutim, njihova je energija otprilike 100 puta manja od energije brzih neutrona. Toplinski (usporeni) neutroni mogu se dobiti pomoću moderatora, koji može biti obični ili teški (voda) i grafit.

Nuklearna elektrana na toplinski neutron trebala bi se sastojati od:

1. moderator;
2. rashladna tekućina;
3. jezgra reaktora;
4. biološka zaštita.

Jezgra sadrži gorivo i kontrolne šipke, čiji su zadaci upravljanje lančanom nuklearnom reakcijom. Izrađuju se od tvari koje dobro apsorbiraju neutrone, poput grafita, ali za reaktor brzih neutrona nema učinkovitih apsorbera, pa se koriste raspršivači, poput nikla. I za razliku od apsorbera, takva šipka se na početku rada reaktora nalazi izvan jezgre, a zatim se uvodi u jezgru.

Gorivo u jezgri reaktora nalazi se u gorivim elementima (TVEL), od kojih se svaki sastoji od jezgre i ljuske. Jezgra je nuklearno gorivo.

Obloga gorivnog elementa često se izrađuje od aluminijskih i cirkonijevih legura ili grafita visoke čvrstoće, ovisno o uvjetima, posebice o temperaturi. Ljuska TVEL-a mora biti hermetički nepropusna, visoke čvrstoće i vrlo stabilna u intenzivnom neuronskom protoku. Upravo ti materijali zadovoljavaju zahtjeve.

Biološka zaštita je vrsta zaštite koja štiti od zračenja. Biološka zaštita je često betonska Visoka kvaliteta i obično sadrži oko 10% vode, koja je dobar apsorber neutrona. U beton se često dodaje bor karbid koji također dobro upija neutrone. Čestice koje čine radioaktivno zračenje najprije se usporavaju kao rezultat sudara s jezgrama atoma tvari koja čini zaštitu, a zatim se apsorbiraju.

Sl.3 Shema reaktora hlađenog vodom

Sada prijeđimo na raspravu o principu rada nuklearnih elektrana.

Prije početka rada reaktora, šipke se potpuno uvode u njegovu aktivnu zonu (za toplinske neutrone). U ovom slučaju, većina neutrona se apsorbira, stoga se reakcija nuklearne fisije ne događa, a zatim, kako se uklanja iz jezgre reaktora, proces se ubrzava. Zahvaljujući automatizaciji, visina šipki je podešena tako da broj neutrona bude konstantan, inače će doći do eksplozije (nekontrolirane nuklearne reakcije). Rashladna tekućina (najčešće voda) koja cirkulira u jezgri reaktora zagrijava i vodu pretvara u paru. Para pokreće turbinu koja je spojena na rotor generatora električne struje. Ispušna para ulazi u kondenzator. Ciklus se zatvara (slika 4).

Dakle, ispada da se nuklearna elektrana razlikuje od termoelektrane uglavnom samo po reaktoru. I, općenito, njihov princip rada je vrlo sličan.

Sl.4 Dijagram uređajareaktor s vodom pod tlakom i izmjenjivač topline – generator pare

“Kad rade drugi tip reaktora, na brzim neutronima, koji se također naziva multiplikatorski reaktor, oni dobivaju ne samo električnu energiju koristeći 239Pu i 233U kao početno nuklearno gorivo, već i novi dio 239Pu i 233U kao nusprodukt.

Druga značajka ove vrste reaktora je da se u izmjenjivaču topline i generatoru pare koristi tekući metal, najčešće natrij. Budući da voda može apsorbirati neutrone, što nije potrebno u ovakvoj vrsti nuklearne elektrane.

Dakle, ispada da nuklearne elektrane imaju pravo biti jedna od najčešćih vrsta elektrana, ali glavno pitanje ostaje pitanje sigurnosti. Jedna od predloženih opcija je izgradnja nuklearne elektrane pod zemljom.” 3

Sl. 6 Shema uređaja vodeno hlađenog reaktora i izmjenjivača topline - generatora pare

U ovom poglavlju ispitali smo osnovne principe projektiranja već postojećih elektrana. A sada prelazimo izravno na alternativne izvore energije.

2. Poglavlje

Alternativni izvori energije i perspektive njihova razvoja.

U ovom poglavlju razmotrit ćemo načine proizvodnje električne energije koji još nisu široko rasprostranjeni, ali koji mogu pomoći u poboljšanju naših života, jer je već rečeno da energija igra važnu ulogu u životu moderne osobe.

I počnimo s metodom povezanom s korištenjem energije vjetra.

2.1 Korištenje energije vjetra.

Prije svega, morate razumjeti što je vjetar. Vjetar je kretanje zračnih masa u odnosu na zemljinu površinu zbog razlike tlakova koja nastaje zbog neravnomjernog zagrijavanja zemljine površine.

Ova vrsta energije koristi se jako dugo, primjer je vjetrenjača. Energija vjetra spada u red obnovljivih izvora, no valja napomenuti da veliku poteškoću predstavlja promjenjivost brzine i smjera vjetra, pa se ova vrsta energije može koristiti za mehanizme koji ne zahtijevaju stalnu energiju, odnosno za prijenos električne energije na dovoljno snažan sustav za koji su male promjene u količini ulazne energije beznačajne. Ovom energijom možete puniti i baterije ili je pretvoriti u mehaničku energiju i koristiti kao pumpu, i to bez dodatne posude. Trenutačno postoje vjetroturbine snage od 10 do 100 kW.

Sl.7 Vjetroturbina

Sada pogledajmo metodu povezanu s energijom koja nam "leži pod nogama", naime geotermalnom energijom.

2.2 Korištenje geotermalne energije.

Geotermalna energija je toplina koja se oslobađa raspadom radioaktivnih elemenata u dubokim slojevima Zemlje i pomicanjem tektonskih ploča.

Prije svega, razlikuju se tri sloja Zemlje:

1. Zemljina površina, odnosno "čvrsta zemlja", čija je debljina ispod hidrosfere (vodeni omotač Zemlje) samo 7 kilometara, a ispod atmosfere (zračni omotač Zemlje) 130 kilometara.
2. Plašt. Plašt zauzima oko 85% volumena cijelog planeta i oko 2/3 njegove mase.
3. Jezgra. Može se podijeliti na vanjski sloj i podjezgru. Vanjski sloj je zagrijana polutekuća parodija.

Sl.8 Građa Zemlje

“Kako se dubina zemljinih slojeva povećava, temperatura raste. Na dubini od 50 km, to je oko 700 - 800 ° C, na dubini od 500 km - oko 1500 - 2000 ° C, na dubini od 1000 km - oko 1700 - 2500 ° C, na dubini od 2900 km. (granica između plašta i jezgre) - oko 2000 - 4700 ° S, u središtu Zemlje, tj. na dubini od 6371 km, - 2200 - 2500 ° S." 4 To se, kao što je već spomenuto, objašnjava činjenicom da se raspad radioaktivnih elemenata u dubokim slojevima nastavlja. Dakle, dolazi do "toka topline" u zemljinu koru, toplina akumulirana u jezgri je ogromna, stoga se geotermalna energija svrstava u obnovljive izvore energije.

Snaga geotermalne energije je 4000 puta manja od energije sunčevog zračenja, ali 30 puta veća od snage svih elektrana na svijetu.

Postoje dva izvora geotermalne energije: hidrotermalna, odnosno zagrijana para i voda, čija je temperatura oko 100 °C, i petrotermalna, odnosno zagrijane čvrste stijene.

Hidrotermalna energija već je našla primjenu u suvremenom svijetu, u geokemijskim regijama u kojima se koristi sistem grijanja i vodoopskrbni sustav, ali se voda iz gejzira ne može dovoditi u vodoopskrbni sustav zbog visokog stupnja mineralizacije pa se koristi samo za grijanje.

Što se tiče proizvodnje električne energije temeljene na hidrotermalnoj, opće je prihvaćeno da je granica ispod koje je neisplativo stvarati geotermalnu elektranu temperatura pare ili vode blizu 130°C. Možda će u budućnosti, zahvaljujući razvojem tehnologije, ta se granica može smanjiti. Međutim, treba napomenuti da je 1967. godine na Kamčatki stvorena geotermalna elektrana Pauzhetskaya kapaciteta 2,5 MW.

Trenutačno se druga vrsta geotermalne energije, petrotermalna, uopće ne koristi, jer su s njom povezane mnoge poteškoće. Jedan od njih je slaba sposobnost očuvanja tijela podzemnih stijena, pa se stoga smatraju neisplativim projektima.

Sada mislim da možemo stati na kraj raspravi o geotermalnoj energiji i prijeći na korištenje morskih valova.

2.3 Energija morskih valova.

Sada mnogi znanstvenici vjeruju da se takve instalacije mogu koristiti na otvorenom moru što je dalje moguće od valova, ali snaga takvih instalacija je prilično niska.

Sada pogledajmo uređaj takvih stanica.

Slika 9. Shema instalacije za pretvorbu energije morskih valova

Platforma je podijeljena na dijelove otvorene odozdo, ispunjene zrakom, koji igraju ulogu klipnih cilindara. zrakoplov. Valovi, prolazeći ispod platforme, sabijaju zrak u dijelovima jedan po jedan. Dakle, voda igra ulogu klipa. Posljedično, u dijelovima, zauzvrat, kako valovi prolaze ispod njih, tlak će biti veći ili manji. Kada je ovaj dio iznad vrha vala, volumen zraka u njemu se smanjuje, zrak se komprimira, njegov tlak raste. Kada se presjek nalazi između dva vrha vala, tlak zraka opada. Na vrhu platforme postavljene su turbine, zahvaljujući kojima se energija valova pretvara u električnu energiju.

Najvažniji problem je vlaga. Stoga se mora koristiti oprema otporna na vlagu. Drugi problem je povezan s malom snagom ovog mehanizma, ali oni su pronašli primjenu. Na primjer, Japan koristi podatke iz plutajuće elektrane.

Drugi način dobivanja energije također je povezan s vodom.

2.4 Plimne elektrane.

Razlog plime i oseke je utjecaj na vodenu ljusku Zemlje Mjeseca i Sunca, kao i centrifugalne sile. Maksimalni porast vode, koji se naziva visoka voda, iznad minimalnog spuštanja razine vode - niske vode, je oko 1 m na otvorenom oceanu. No, ovisno o obliku obale, kao i geografskoj širini, dubina mora u blizini kopna i neki drugi čimbenici, plima može biti mnogo veća.

“Sada se vjeruje da za stvaranje plimne elektrane razlika u razinama tijekom oseke i oseke mora biti najmanje 10 m. Ali nema više od 30 takvih mjesta diljem svijeta.” 5 Ponegdje je najveća vrijednost razlike u razini mora za vrijeme oseke i oseke

„Atlantska obala Kanade, gdje doseže 18 m.

označeno visoke razine visoka plima na nekim mjestima La Manchea (do 15 m),

Ohotsko more (do 13 m), Bijelo more (do 10 m), Barentsovo more (do 10 m).

Rad ove elektrane temelji se na njezinim svojstvima spojenih posuda, naime pod utjecajem tlaka razine tekućina su jednake.

Gradi se brana kako bi se formirao potreban bazen. U tijelo brane ugrađen je hidraulički turbogenerator koji (kako bi se povećala učinkovitost elektrane) mora biti „reverzibilan“, tj. djelovati za svoju namjenu kada voda kroz njega teče u oba smjera: i iz s desna na lijevo i s lijeva na desno.

Sl.10 Shema plimne elektrane

Međutim, učinak plimne elektrane je nizak. Međutim, tehnički i ekonomski pokazatelji plimne elektrane nisu visoki. To se može vidjeti iz rada plimne elektrane izgrađene 1966. u Francuskoj na rijeci Rhone, na La Mancheu, kapaciteta 240 tisuća kW (1968., u Sovjetskom Savezu, na obali Barentsovog mora u blizini grada Murmanska izgrađena je plimna elektrana Kislogubskaya kapaciteta 800 kW. Trošak njezine izgradnje mnogo je veći od konvencionalne hidroelektrane istog kapaciteta, a broj sati rada godišnje pri nazivnom kapacitetu razumljivo je znatno manji.

I na kraju poglavlja, želio bih govoriti o projektu koji najviše obećava, a to je korištenje sunčeve energije.

2.5 Sunčeva energija u energetskom sektoru.

Sunce je najsnažniji izvor energije koji je danas dostupan. Prividna snaga se izražava kao 4 x 10 14 kW. Ali, nažalost, najveći dio energije reflektira zemljina atmosfera, a onda na svaki četvorni metar zemlje u prosjeku dolazi 0,35 kW, tada na cijelu površinu Zemlje otpada 105 milijardi kW.

Sunčeva energija može se koristiti za zagrijavanje radnog fluida, poput vode u vodoopskrbnom sustavu, ili za pretvaranje iste u električnu energiju. Pogledajmo pobliže drugu.

Trenutno se za to koriste dvije metode:

1. pomoću poluvodičkih fotoelektričnih pretvarača (PVC)
2. stvaranje parnih elektrana

Ali vrijedi napomenuti da prva metoda više obećava. Stoga ćemo započeti s njim.

FEP je uređaj čiji se rad temelji na pojavi fotoelektričnog efekta. "Fenomen izvlačenja elektrona iz tvari pod utjecajem svjetlosti naziva se fotoelektrični efekt." 6 Isprva su koristili činjenicu da elektroni s katode odlaze u FEP vakuum, ali je učinkovitost tog procesa bila niska.

Zatim su počeli koristiti FEP sa slojem barijere. Princip njegovog rada je da postoje dva poluvodiča, jedan od njih s viškom elektrona, a drugi s "rupom", to jest, elektron je izašao, a njegovo mjesto postalo je prazno. (Sl. Ili u slučaju kontakta između dvije ploče, tada će se slobodni elektroni početi kretati prema vodiču s "rupom", a "rupe" će ih dočekati. Ali na temelju tog procesa nemoguće je dobiti električnu struju, budući da kada krug zatvorena, međusobno će se uravnotežiti, druga stvar je ako svjetlost udari u granicu, tada se stvara par "elektron -rupa", pa se stvara dodatna potencijalna razlika, dakle električna struja.

Sl.11 dijagram principa rada solarne baterije

Silicij i germanij s nečistoćama koriste se kao poluvodič, budući da su ove tvari u svom čistom obliku dielektrici. Ali vrijedi napomenuti da je učinkovitost solarnih ćelija samo oko 25%, a cijena takvih instalacija je još uvijek visoka, ali solarne ćelije su pronašle primjenu u svemirskim letjelicama.

Zadržimo se sada na drugoj metodi pretvorbe sunčeve energije - na stvaranju parnih elektrana, u kojima se konvencionalni parni kotao koji radi, na primjer, na ugljen, zamjenjuje solarnim parnim kotlom. Na slici 12 prikazana je shema uređaja ovog tipa elektrane.

Shema solarne parne instalacije je toliko jasna da ne zahtijeva dodatno objašnjenje.

Sl.12 dijagram parne elektrane.

Upoznavši se s alternativnim izvorima energije, shvaćamo da su za korištenje ovih izvora potrebna određena znanja i tehnologije kako bi zaista mogli biti korisni, tako da sve ovisi o nama

Poglavlje 3

Problemi suvremene energetike.

U ovom poglavlju razmotrit ćemo pitanja koja još treba riješiti kako bismo razvili energiju. Ta pitanja uključuju onečišćenje okoliša, probleme povezane s transportom električne energije.

Prvo, pogledajmo problem transporta električne energije, jer pronalaskom rješenja ovog problema možemo pronaći način da smanjimo gubitke energije tijekom transporta. Činjenica je da većina vrsta elektrana ovisi o njihovom zemljopisnom položaju, na primjer, termoelektrana bi trebala biti smještena u blizini mjesta za crpljenje goriva, hidroelektrana bi trebala biti smještena u punim rijekama. Nedostatak slobode u odabiru mjesta za elektranu i rast potrošnje električne energije čine transport energije jednim od najvažnijih pitanja suvremenog razvoja energetike.

Postoje dva izlaza iz ovog problema:

prijevoz sirovina, goriva (za termoelektrane);

transport same električne energije;

Trenutno se za crpljenje nafte i naftnih derivata koristi cjevovod.

Nafta je nestlačiva tekućina, pa je utrošak energije za njezino pumpanje određen samo potrebom svladavanja sila trenja u cjevovodu, odnosno relativno je mali. Također blizak u smislu učinkovitosti je prijevoz nafte u velikim tankerima. Teža je situacija s transportom prirodnog plina. Lako se komprimira, pa morate koristiti kompresor i cjevovod velikog promjera. Bilo bi ekonomičnije transportirati ukapljeni plin, ali postoji jedna stvar: za održavanje ovog stanja potrebna je temperatura od -150 ° C.

Što se tiče transporta ugljena na velike udaljenosti, trenutno se u tu svrhu koristi samo željeznički i vodeni promet. Izračunato je da pri prijevozu robe željeznička pruga pri brzini od 100 km/h potrošnja energije je 4 puta manja u usporedbi s cestovnim prometom i više od 60 puta manja od zrakoplovstva.

S druge strane, uvijek možemo transportirati samu struju. Električni vodovi, ili kako ih ukratko zovu dalekovodi, univerzalno su sredstvo prijenosa energije. Namjena dalekovoda nije samo jednosmjerni prijenos energije, kao što se to radi npr. naftovodima i plinovodima, već i komunikacija između pojedinih elektrana i cijelih energetskih sustava. Takva komunikacija pomaže povećati pouzdanost elektroenergetskog sustava, smanjiti potrebnu rezervu snage i olakšati rad sustava u razdobljima maksimalne i minimalne potražnje za električnom energijom. Prema glavnim ekonomskim pokazateljima, dalekovodi za prijenos električne energije su inferiorni ne samo od naftovoda, već i od plinovoda. Što se tiče transporta ugljena na velike udaljenosti željeznicom, njegova učinkovitost je približna učinkovitosti dalekovoda.

U širokoj su uporabi dvije vrste vodova: istosmjerna struja i izmjenična struja. Svaka vrsta ima svoje prednosti i nedostatke. Zbog višeg dopuštenog pogonskog napona u vodu (1,5-2 puta veći nego kod izmjeničnih vodova), istosmjerni vodovi mogu se graditi na većim udaljenostima. Drugo, korištenje istosmjernih dalekovoda za međusobno povezivanje energetskih sustava eliminira potrebu za sinkronizacijom sustava i strogim izjednačavanjem njihovih frekvencija. Posljedično, vodovi istosmjerne struje čine energetske sustave održivijima.

Međutim, postoje nedostaci, naime potreba za dva pretvarača, jedan na odašiljačkom kraju linije za pretvaranje AC u DC i drugi na prijemnom kraju linije za pretvaranje DC u AC. Ovo je prilično skupa oprema, a osim toga, vrijedi razmotriti njihov broj u mogućoj električnoj mreži. Također, ako za prijenos električne energije na kratke udaljenosti koristite vodove istosmjerne struje, gubitak energije u samim pretvaračima bit će veći od njezinih gubitaka u vodovima izmjenične struje.

Međutim, istosmjerni dalekovodi mogu naći svoju primjenu za prijenos električne energije na velike udaljenosti zbog svoje stabilnosti.

Perspektiva daljnjeg razvoja prijenosa električne energije žicom sada je povezana ne samo s nadzemnim, već i s kabelskim dalekovodima. Kabelski dalekovod podrazumijeva način prijenosa električne energije u kojem su vodljive žice zajedno s električnom izolacijom zatvorene u hermetički omotač. Kabeli za napajanje obično se nalaze ispod zemlje. Što također ima svoje prednosti, primjerice, za izgradnju nadzemnog voda potrebno je uzeti u obzir čimbenike okoline kao što su temperaturne promjene, vjetrovi, vlažnost zraka na određenom mjestu, a pogrešne računice mogu dovesti do velikih gubitaka energije.

Električni vodovi na izmjeničnu struju također nalaze primjenu u suvremenom svijetu. Najmodernije električni uređaji rade na izmjeničnu struju, stoga će biti potreban istosmjerni pretvarač u slučaju korištenja istosmjerne struje, a s obzirom da ste u prilično velikom gradu, tada električnu energiju proizvode uglavnom termoelektrane koje se nalaze u blizini grada, dobivamo da udaljenost je prilično mala, stoga je korištenje istosmjerne struje ekonomski neisplativo, jer će se većina električne energije izgubiti njezinom pretvorbom. Osim toga, sama cijena takve energije bit će veća, jer se konstantna energija mora pretvoriti. To je prednost dalekovoda na izmjeničnu struju. Ali postoje i negativne kvalitete: dalekovod zahtijeva sinkronizaciju svih izvora i potrošača, a gubici energije rastu s povećanjem udaljenosti.

“U jednom od perspektivnih kabelskih dalekovoda izolacija je plin pod relativno visokim tlakom, koji ima nisku električnu vodljivost. Takav plin, koji je već našao primjenu u tehnici, je posebice sumporov heksafluorid SF6, koji se među elektrotehničarima naziva SF6. Sumporni heksafluorid jedan je od takozvanih elektronegativnih plinova, čija je posebna osobina molekula sposobnost da pričvrste elektrone na sebe i zbog toga se pretvore u negativne ione. To dovodi do smanjenja koncentracije slobodnih elektrona u plinu i, posljedično, do smanjenja njegove vodljivosti. Trenutno je teško donijeti zaključak o mogućim razmjerima korištenja SF6, ali ovaj smjer u razvoju dalekovoda je od interesa.” 7

Drugi razvoj koji obećava su kriogeni i supravodljivi dalekovodi. Ideja o kriogenim dalekovodima temelji se na dobro poznatoj činjenici da električni otpor metala (osobito čistih) opada s padom temperature. Na primjer, ako se čisti aluminij ohladi na temperaturu od -253°C (temperatura tekućeg vodika), tada će se njegov električni otpor smanjiti za oko 500 puta.

Prednosti takvih dalekovoda su očite, ali oprema za održavanje uvjeta pogodnih za rad takvih dalekovoda je prilično skupa, što je nedostatak, zbog toga će električna energija postati vrlo skupa.

I prije nego što dovršim pitanje prijenosa električne energije, želio bih razmotriti još jednu vrstu prijenosa energije, naime usmjereni snop elektromagnetskog zračenja, zapravo se može nazvati elektromagnetskim, ali je njegovu učinkovitost teško procijeniti.

Ova vrsta prijenosa može biti korisna u slučaju stvaranja snažnih solarnih elektrana u orbiti blizu Zemlje. A za prijenos je moguće struju pretvoriti u elektromagnetsko zračenje usmjerenim snopom, a na Zemlji fokusirati i pretvoriti natrag.

Razmotrimo sada takav problem kao što je skladištenje energije.

Prva vrsta baterije je zamašnjak.

To je mehanička baterija, jer može akumulirati mehaničku, a ne električnu energiju. Energija koju on pohranjuje je kinetička energija samog zamašnjaka

Za povećanje kinetičke energije zamašnjaka potrebno je povećati njegovu masu i broj okretaja. Ali kako se broj okretaja povećava centrifugalna sila, što može dovesti do puknuća zamašnjaka. Stoga se za zamašnjake koriste najtrajniji materijali. Na primjer, čelik i stakloplastika. Već su napravljeni zamašnjaci, čija se masa mjeri u više desetaka kilograma, a brzina vrtnje doseže 200 tisuća okretaja u minuti.

Gubici energije tijekom rotacije zamašnjaka nastaju zbog trenja između površine zamašnjaka i zraka te trenja u ležajevima. Da bi se smanjili gubici, zamašnjak se nalazi u kućištu iz kojeg se ispumpava zrak, tj. stvara se vakuum unutar kućišta. Koriste se najnapredniji dizajni ležajeva. Pod tim uvjetima, godišnji gubitak energije zamašnjaka može biti manji od 20%.

Dugo se koristi takva vrsta baterije kao elektrokemijska baterija.

Elektrokemijska baterija jedna je od najčešćih, ali ima usku primjenu u suvremenom svijetu.

Ova vrsta baterije ima dvije elektrode - pozitivnu i negativnu, uronjene u otopinu - elektrolit. Pretvorba kemijske energije u električnu energiju događa se kemijskom reakcijom. Za pokretanje reakcije dovoljno je zatvoriti vanjski dio strujni krug baterija. Na negativnoj elektrodi koja sadrži redukcijsko sredstvo, kao rezultat kemijske reakcije, dolazi do procesa oksidacije. Slobodni elektroni formirani u ovom slučaju prolaze duž vanjskog dijela električnog kruga od negativne elektrode do pozitivne. Drugim riječima, između elektroda nastaje razlika potencijala koja stvara električnu struju. Ovo je proces pražnjenja baterije kada ona radi kao izvor struje. Kada je baterija napunjena, kemijska reakcija se odvija u suprotnom smjeru. Glavni nedostatak takve baterije je njezina "glomaznost", odnosno niska specifična energija (tj. omjer energije i mase J/kg).

Tu su i toplinski akumulatori, odnosno korištenje sunčeve energije za zagrijavanje radnog fluida ili prijenos radnog fluida iz jednog agregatnog stanja u drugo.

Dakle, unatoč činjenici da je sada energetski sektor dobro razvijen, još uvijek ima posla, budući da se radom u tom smjeru mogu smanjiti gubici energije, a posljedično i troškovi električne energije.

Stoga, ako želimo poboljšati kvalitetu našeg života, vrijedi obratiti pozornost na problem transporta energije, to se posebno odnosi na tako veliku zemlju kao što je Rusija, budući da se oko 70% našeg gospodarstva temelji na tržištu roba . Većina minerala nalazi se u Sibiru, a za povećanje količine iskopanih sirovina potrebna je velika količina električne energije.

Zaključak.

Zaključno, želio bih reći da bi, s obzirom na prognoze iscrpljivanja fosilnih goriva, naime, rezerve plina i nafte, uzimajući u obzir suvremenu potrošnju, trebale biti dovoljne za 100 godina, rezerve ugljena nešto više od 300 godina, nuklearne goriva za najmanje 1000 godina, možemo reći da će tradicionalni izvori energije još dugo prevladavati. Prvo će prestati koristiti termoelektrane na naftu i plin, jer će to postati preskupo i neisplativo, zauzvrat će termoelektrane na ugljen postati raširene, ali bliže 2100. ugljen će početi rasti, dakle nuklearne elektrane su vodeći tip “klasičnih” elektrana. Unatoč činjenici da rezerve nuklearnog goriva nisu tako velike kao zalihe ugljena, iz nuklearnog goriva može se dobiti 100 puta više energije nego iz ugljena. Ali postoji problem koji sprječava nuklearnu energiju da postane lider - to je zbrinjavanje istrošenog goriva i, naravno, pitanje sigurnosti. Primjerice, već sada u Europi žele zabraniti korištenje nuklearnih elektrana, što, naravno, nije primjereno s obzirom na potrebe društva za energijom.

Što se tiče alternativne energije, ona se tek razvija i od nje je u ovom trenutku nerazumno očekivati ​​puno. Njegov razvoj izravno ovisi o razvoju ljudskog društva, budući da je za razvoj ovih elektrana potrebno riješiti niz tehničkih pitanja, no dijelom je već našao primjenu i već je privukao investitore, što će ubrzati njegov razvoj. Primjerice, 2008. godine prvi put se više ulagalo u alternativnu energiju nego u “klasičnu”, pravdajući to činjenicom da alternativna energija dugoročno može donijeti dobar profit, dok je ulaganje u alternativnu energiju - 140 milijardi dolara. , a "klasični" - 110 milijardi dolara 8 .

Dakle, za skladan i brz razvoj nije potrebno fokusirati se samo na jednu vrstu klasične ili alternativne energije, potrebno je modernizirati ono što već imamo i razvijati ono što tek treba otkriti.

2 Mislim na svjetsku energiju

Energija je oduvijek bila najvažniji čimbenik postojanja i napretka ljudske civilizacije. Bez nje je nezamisliva bilo kakva aktivnost ljudi, o njoj presudno ovise ekonomije zemalja i, u konačnici, dobrobit ljudi. Obična osoba je toliko navikla i prilagođena njegovim različitim manifestacijama da jednostavno ne primjećuje problem, bezumno trošeći naizgled beskrajne resurse.

Međutim, granice i mogućnosti tradicionalnih izvora energije nisu neiscrpne. O tome rječito svjedoči energetska politika većine najvećih ekonomski razvijenih zemalja planeta, UN-a i drugih vodećih svjetskih organizacija. Više od pola stoljeća svi zainteresirani aktivno traže i razvijaju druge, alternativne načine proizvodnje električne i toplinske energije.

Razvoj alternativne energije usko je povezan s ekološkim problemima velikih razmjera. Globalno zagađenje okoliša, svjetskih oceana, stravične statistike o ispuštanju štetnih spojeva u atmosferu – sve to jasno govori da će u 21. stoljeću alternativna energija i ekologija biti neraskidivo povezane.

Razvoj i potraga za netradicionalnim izvorima energije jedan je od najvažnijih zadataka s kojima se suočava svjetska znanstvena zajednica. Ekologija planeta, situacija s nadolazećom totalnom energetskom krizom, daljnji ekonomski razvoj zemalja i, kao rezultat toga, životni standard njihovog stanovništva ovisi o njegovom rješenju.

Čovječanstvo je odavno prepoznalo potrebu za dobivanjem energije i naučilo kako je koristiti, stječući opipljive koristi.

Korištenje energije vjetra dovelo je do pojave jedara, ratnih i trgovačkih brodova. Nastaju vojne flote, počinje se razvijati pomorska trgovina.

Izum mlinova za proizvodnju kruha temeljio se na korištenju vodene energije dobivene kretanjem vodenog kotača. Njihova pojava imala je pozitivan utjecaj na demografsku situaciju u zemljama antičkog svijeta, životni vijek ljudi naglo se povećao.

Korištenje kućnog otpada i ostataka izumrlih biljaka kao goriva od pamtivijeka je pomoglo u kuhanju hrane, poslužilo je kao osnova za nastanak rane metalurgije.

Tada su čovječanstvu u pomoć došla važna geološka otkrića. Znanstveno-tehnološki napredak i industrijska revolucija doveli su do toga da su već krajem 19. stoljeća ugljikovodične sirovine postale glavni izvor energije. Jedra, vesla, snagu mišića konja i drugih životinja zamijenili su jeftini motori na fosilna goriva.

Gospodarstva velike većine država preustrojena su na nosače ugljikovodika, usput se razvijala hidroenergija, a od sredine 20. stoljeća na scenu stupa nuklearna energija.

Takav progresivni razvoj mogao bi se nastaviti i dalje da se do 1960-ih i 1970-ih civilizacija nije suočila s problemom globalnog onečišćenja Zemlje, usko povezanog s antropogenim klimatskim promjenama.

Moderna energija pouzdano drži dlan u kemijskom, radioaktivnom, aerosolnom i drugim vrstama onečišćenja okoliša. Rješenje njezinih problema izravno će utjecati na pozitivnu mogućnost otklanjanja ekoloških problema.

Glavna poteškoća problema moderne energetike leži u činjenici da se ova industrija vrlo brzo širi. Za usporedbu, ako se stanovništvo Zemlje u prosjeku udvostruči u pola stoljeća, onda se udvostručenje potrošnje energije od strane čovječanstva događa svakih 15 godina.

Dakle, superpozicija stopa rasta stanovništva i rasta energetskog sektora dovodi do efekta lavine: potrebe i zahtjevi za energijom u smislu per capita stalno rastu.

Trenutačno nema znakova smanjenja njegove potrošnje. Kako bi u bliskoj budućnosti stalno ispunjavalo ove zahtjeve, čovječanstvo mora odgovoriti na nekoliko važnih pitanja za sebe što je prije moguće:

• kakav je stvarni utjecaj na noosferu (sferu ljudskog djelovanja) ključnih vrsta energije, kako će se njihov doprinos energetskoj ravnoteži mijenjati u bližoj i daljoj budućnosti;
• kako neutralizirati negativan učinak korištenja tradicionalnih metoda proizvodnje energije, njezin rad;
• kakve mogućnosti postoje, postoje li dostupne tehnologije za dobivanje alternativne energije, koji resursi se za to mogu koristiti, ima li budućnosti za alternativne izvore energije.

Alternativna energija kao bezalternativna budućnost čovječanstva

Što je alternativna energija? Ovaj koncept skriva potpuno novu industriju koja kombinira sve vrste obećavajućih razvoja usmjerenih na pronalaženje i korištenje alternativnih izvora energije.

Što brži prijelaz na alternativne izvore energije nužan je zbog sljedećih čimbenika:

Države koje koriste alternativne oblike energije dobit će neprocjenjiv bonus – zapravo, neiscrpne, neograničene zalihe energije, budući da je lavovski udio tih izvora obnovljiv.

Glavne vrste alternativnih izvora energije

Nedavno su praktički isprobane mnoge netradicionalne mogućnosti dobivanja energije. Statistika kaže da je još uvijek riječ o tisućinkama postotka potencijalne upotrebe.

Tipične poteškoće s kojima se razvoj alternativnih izvora energije neminovno susreće na svom putu su potpune praznine u zakonima većine zemalja u pogledu iskorištavanja prirodnih resursa kao državnog vlasništva. Problem neizbježnog oporezivanja alternativne energije usko je vezan uz zakonsku nerazrađenost.

Razmotrite 10 najčešće korištenih alternativnih izvora energije.

Vjetar

Energiju vjetra čovjek je oduvijek koristio. Razina razvoja modernih tehnologija omogućuje nam da to učinimo gotovo neprekinutim.

Istodobno, električna energija se proizvodi pomoću vjetrenjača, sličnih mlinovima, posebnim uređajima. Propeler vjetrenjače prenosi kinetičku energiju vjetra na generator koji proizvodi struju pomoću rotirajućih lopatica.

Takve vjetroelektrane posebno su česte u Kini, Indiji, SAD-u i zapadnoeuropskim zemljama. Nedvojbeni lider u ovom području je Danska, koja je, usput rečeno, pionir energije vjetra: prve instalacije pojavile su se ovdje krajem 19. stoljeća. Danska na ovaj način pokriva do 25% ukupne potražnje električne energije.

Kina je krajem 20. stoljeća bila u mogućnosti opskrbljivati ​​električnom energijom planinske i pustinjske krajeve samo uz pomoć vjetroturbina.

Korištenje energije vjetra možda je najnapredniji način proizvodnje energije. Ovo je idealna varijanta sinteze u kojoj se spajaju alternativna energija i ekologija. Mnoge razvijene zemlje svijeta stalno povećavaju udio tako proizvedene električne energije u ukupnoj energetskoj bilanci.

Sunce

Pokušaji korištenja sunčevog zračenja za proizvodnju energije također su napravljeni već duže vrijeme, trenutno je to jedan od najperspektivnijih načina za razvoj alternativne energije. Sama činjenica da sunce na mnogim geografskim širinama planeta sija tijekom cijele godine, prenoseći na Zemlju desetke tisuća puta više energije nego što cijelo čovječanstvo potroši godišnje, nadahnjuje aktivno korištenje solarnih stanica.

Većina najvećih stanica nalazi se u Sjedinjenim Državama, ukupno se solarna energija distribuira u gotovo stotinu zemalja. Kao osnova se uzimaju fotoćelije (pretvarači sunčevog zračenja) koje se spajaju u velike solarne ploče.

Toplina Zemlje

Toplina zemljinih dubina pretvara se u energiju i koristi za ljudske potrebe u mnogim zemljama svijeta. Toplinska energija je vrlo učinkovita u područjima vulkanske aktivnosti, mjestima gdje ima mnogo gejzira.

Lideri u ovom području su Island (glavni grad zemlje, Reykjavik, u potpunosti je opskrbljen geotermalnom energijom), Filipini (udio u ukupnoj bilanci je 20%), Meksiko (4%) i SAD (1%).

Ograničenje korištenja ove vrste izvora je zbog nemogućnosti prijenosa geotermalne energije na velike udaljenosti (tipičan lokalni izvor energije).

U Rusiji još uvijek postoji jedna takva stanica (kapaciteta - 11 MW) na Kamčatki. Na istom mjestu gradi se nova stanica (kapaciteta - 200 MW).

Deset najperspektivnijih izvora energije u bliskoj budućnosti uključuju:

• solarne stanice bazirane u svemiru (glavni nedostatak projekta su ogromni financijski troškovi);
• mišićna snaga osobe (potražnja, prije svega - mikroelektronika);
• energetski potencijal oseka i tokova (nedostatak je visoka cijena izgradnje, gigantske fluktuacije snage po danu);
• spremnici za gorivo (vodik) (potreba za izgradnjom novih benzinskih postaja, visoka cijena automobila koji će ih puniti);
• brzi nuklearni reaktori (gorivne šipke uronjene u tekući Na) - tehnologija je izuzetno obećavajuća (mogućnost ponovne uporabe istrošenog otpada);
• biogorivo - već se naširoko koriste u zemljama u razvoju (Indija, Kina), prednosti - obnovljivost, ekološka prihvatljivost, nedostatak - korištenje resursa, zemljište namijenjeno za proizvodnju usjeva, hodanje stoke (rast cijena, nedostatak hrane);
• atmosferski elektricitet (akumulacija energetskog potencijala munje), glavni nedostatak je pokretljivost atmosferskih fronti, brzina pražnjenja (složenost akumulacije).

Znanstvenici se utrkuju u pronalaženju budućih izvora energije za poboljšanje okoliša i smanjenje ovisnosti o nafti i drugim fosilnim gorivima.

Neki predviđaju da je energija budućnosti . Drugi kažu da je sunce put. Divlji planovi uključuju vjetroturbine visoko u zraku ili motor na antimateriju.

Razmotrite kakva će biti energija budućnosti u 21. stoljeću i kasnije.

Energija antimaterije

Antimaterija je analogija materije, sastavljena od antičestica koje imaju istu masu kao normalna materija, ali sa suprotnim atomskim svojstvima poznatim kao spin i naboj.

Kada se suprotne čestice susretnu, one se međusobno poništavaju i oslobađaju ogromnu količinu energije u skladu s poznatom Einsteinovom jednadžbom E=mc2.

Energija budućnosti, u obliku prototipa antimaterije, već se koristi u tehnici medicinskog snimanja poznatoj kao pozitronska emisijska tomografija (PET), ali njezino korištenje kao potencijalnog izvora goriva ostaje u domeni znanstvene fantastike.

Problem s antimaterijom je taj što je ima vrlo malo u svemiru. Antimaterija se može proizvesti u laboratorijima, ali trenutno samo u vrlo malim količinama i po pretjerano visokim cijenama. Pa čak i ako se problem proizvodnje može riješiti, glavno pitanje i dalje ostaje kako pohraniti nešto što ima tendenciju samouništenja u dodiru s običnom materijom, kao i kako iskoristiti tu jednom stvorenu energiju antimaterije.

Znanstvenici provode istraživanja kako bi stvorili antimateriju koja bi jednog dana mogla prevesti čovječanstvo do zvijezda, ali snovi o zvjezdanim brodovima na pogon antimaterijom još su daleko, slažu se svi stručnjaci.

Vodikove gorive ćelije

Na prvi pogled vodikove gorivne ćelije mogu izgledati kao idealna alternativa fosilnim gorivima. Oni mogu proizvoditi električnu energiju koristeći samo vodik i kisik bez većeg zagađenja.

Automobil koji pokreću vodikove gorivne ćelije ne samo da će biti učinkovitiji od automobila koji pokreće motor s unutarnjim izgaranjem, već će jedina emisija biti voda.

Nažalost, iako je vodik najzastupljeniji element u svemiru, većina ga je povezana s molekulama poput vode. To znači da se čisti, nekombinirani vodik mora proizvoditi korištenjem drugih izvora, koji su u mnogim slučajevima povezani s fosilnim gorivima. Ako je to slučaj, onda su mnoge prednosti vodika kao goriva za okoliš zanemarive. Još jedan problem s vodikom je taj što se ne može lako ili sigurno komprimirati i zahtijeva posebne spremnike za skladištenje. Također, iz razloga koji nisu u potpunosti razumljivi, mali atomi vodika imaju tendenciju prodiranja kroz materijale spremnika.

Nuklearna

Albert Einstein rekao nam je da je linija između materije i energije nejasna. Energija budućnosti može se proizvesti fisijom ili fuzijom jezgri - procesima poznatim kao reakcije nuklearne fisije i stvaranjem težih jezgri gdje se oslobađa.

Otpušta štetno zračenje i proizvodi velike količine radioaktivnih materijala koji mogu ostati aktivni tisućama godina i mogu uništiti čitave ekosustave ako iscure. Također postoji zabrinutost da bi se nuklearni materijal mogao koristiti u oružju.

Trenutačno većina nuklearnih elektrana koristi fisiju, a za proizvodnju je potrebno održavanje potrebnih temperatura.

Poznat je i prirodni fenomen poznat kao sonoluminiscencija.

Sonoluminiscencija bi jednog dana mogla biti sredstvo za postojanje ogromnih nuklearnih i fuzionih reaktora u čaši tekućine.

Sonoluminiscencija se odnosi na bljesak svjetlosti kada posebne tekućine stvaraju zvučne valove visoke energije. Zvučni valovi razbijaju tekućinu i stvaraju sićušne mjehuriće koji se brzo šire, a zatim se naglo kolabiraju. Svjetlost se proizvodi u procesu, ali što je još važnije, unutrašnjost mjehurića koji eksplodiraju doseže ekstremno visoke temperature i tlakove. Znanstvenici sugeriraju da bi to moglo biti dovoljno za nuklearnu fuziju.

Znanstvenici također eksperimentiraju s metodama za stvaranje kontrolirane nuklearne fuzije ubrzavanjem "teških" iona vodika u snažnom električnom polju.

Pretvorba topline oceana

Oceani pokrivaju 70 posto Zemlje, a voda je prirodni kolektor sunčeve energije budućnosti. Pretvorba topline oceana događa se iskorištavanjem temperaturnih razlika između površinske vode koju grije sunce i vode u hladnim oceanskim dubinama za proizvodnju električne energije.

Pretvorba toplinske energije oceana može funkcionirati prema sljedećem principu:

• Zatvorena petlja: tekućina s niskim vrelištem, poput amonijaka, kuha se u toploj morskoj vodi. Dobivena para se koristi za rad električne generatorske turbine, zatim se para hladi hladnom morskom vodom.
• Otvoreni krug: topla morska voda se pretvara u paru niski pritisak koji se koristi za proizvodnju električne energije. Para se hladi i hladnom morskom vodom pretvara u korisnu slatku vodu.
• Hibridni ciklus: Zatvoreni ciklus koristi se za proizvodnju električne energije, koja se koristi za stvaranje okoline niskog tlaka potrebnog za otvoreni ciklus.

Toplinska energija oceana koristi se i za dobivanje slatke vode i morske vode bogate hranjivim tvarima izvađene iz dubina oceana za uzgoj morskih organizama i biljaka. Glavni nedostatak oceanske toplinske energije je što je potrebno raditi na tako malim temperaturnim razlikama, uglavnom oko 20 stupnjeva Celzijusa gdje je učinkovitost od 1 do 3 posto.

Hidroenergija

Voda koja pada, curi ili se na neki drugi način kreće koristi se od davnina za proizvodnju električne energije.

Hidroenergija daje oko 20 posto svjetske električne energije.

Donedavno se vjerovalo da je energija vode budućnosti bogat prirodni resurs koji ne zahtijeva dodatno gorivo i ne uzrokuje zagađenje.

Nedavne studije, međutim, osporavaju neke od ovih tvrdnji i sugeriraju da brane hidroelektrana mogu proizvesti značajne količine ugljičnog dioksida i metana iz razgradnje potopljenog biljnog materijala. U nekim slučajevima te se emisije natječu s onima iz elektrana na fosilna goriva. Drugi nedostatak brana je to što je ljude često potrebno preseliti. U slučaju izgradnje brane Tri klanca u Kini, koja je postala najveća brana na svijetu, raseljeno je 1,9 milijuna ljudi, a povijesna mjesta su poplavljena i izgubljena.

Biomasa

Izvor energije budućnosti je biomasa ili biogoriva, što uključuje oslobađanje kemijskih resursa pohranjenih u organskim tvarima kao što su drvo, usjevi i životinjski otpad. Ovi se materijali spaljuju izravno kako bi se proizvela toplina ili se rafiniraju za stvaranje alkoholnih goriva kao što je etanol.

No, za razliku od nekih drugih obnovljivih izvora energije, energija biomase nije čista, budući da izgaranjem organske tvari nastaju velike količine ugljičnog dioksida. Međutim, ovu razliku možete nadoknaditi ili ukloniti sadnjom brzorastućeg drveća i trave za gorivo. Znanstvenici također eksperimentiraju s korištenjem bakterija za razgradnju biomase i proizvodnju vodika koji se koristi kao gorivo.

Jedna zanimljiva, ali kontroverzna alternativa biogorivu uključuje proces poznat kao toplinska pretvorba.

Za razliku od konvencionalnih biogoriva, toplinska pretvorba može pretvoriti gotovo sve vrste organskih tvari u visokokvalitetno ulje s vodom kao jedinim nusproduktom.

Međutim, tek treba vidjeti mogu li tvrtke koje su patentirale proces proizvesti dovoljno nafte da ova energija budućnosti postane održiva alternativa gorivu.

Ulje

Neki ga zovu crno zlato. Na tome se temelje cijela carstva, zbog kojih se i vode ratovi. Jedan od razloga zašto je nafta, ili sirova nafta, toliko vrijedna je to što se može pretvoriti u razne proizvode, od kerozina do plastike i asfalta. Žarko se raspravlja o tome je li to izvor energije budućnosti.

Procjene o tome koliko je nafte ostalo u tlu jako variraju. Neki znanstvenici predviđaju da će rezerve nafte dosegnuti vrhunac, a potom brzo opadati; drugi vjeruju da će se otkriti dovoljno novih rezervi da se zadovolje svjetske energetske potrebe još nekoliko desetljeća.

Poput ugljena i prirodnog plina, nafta je relativno jeftina u usporedbi s drugim alternativnim gorivima, ali dolazi s većim ekološkim troškovima. Korištenje nafte proizvodi velike količine ugljičnog dioksida, a izlijevanje nafte može oštetiti osjetljive ekosustave.

Vjetar

Idući koncept vjetrenjača korak dalje i više, znanstvenici žele stvoriti elektrane na nebu, vjetrenjače koje lebde u zraku na visini od 1000 metara. Uređaj s vijcima bit će stabiliziran na jednom mjestu, a struja će se putem kabla dovoditi u zemlju.

Energija vjetra trenutno pokriva samo 0,1 posto globalne potražnje za električnom energijom. Očekuje se da će se taj broj povećati jer je vjetar jedan od najčišćih oblika energije i može generirati energiju sve dok vjetar puše.

Problem je, naravno, u tome što vjetrovi ne pušu uvijek, a ne može se pouzdati u snagu vjetra za konstantnu proizvodnju električne energije. Također postoji zabrinutost da vjetroelektrane mogu utjecati na lokalne vremenske uvjete na načine koji se tek trebaju u potpunosti razumjeti.

Znanstvenici se nadaju da će podizanje vjetrenjača u nebo riješiti ove probleme, budući da su vjetrovi na visini mnogo jači i postojaniji na većim visinama.

Ugljen

Ugljen je bio gorivo koje je pokretalo industrijsku revoluciju i od tada igra sve važniju ulogu u zadovoljavanju svjetskih energetskih potreba.

Glavna prednost ugljena je što ga ima puno. Dovoljno da traje još 200-300 godina uz trenutnu stopu potrošnje.

Iako ga zbog svoje izobilja čini vrlo ekonomičnim, međutim, kada izgara, ugljen otpušta nečistoće sumpora i dušika u zrak, koji se mogu spojiti s vodom u atmosferi i stvoriti kiselu kišu. Izgaranje ugljena također proizvodi velike količine ugljičnog dioksida, za koji većina klimatologa vjeruje da pridonosi globalnom zatopljenju. Ulažu se ozbiljni napori da se pronađu novi načini za smanjenje otpada i nusproizvoda rudarenja ugljena.

solarna energija

Sunčeva energija ne zahtijeva dodatno gorivo i ne dolazi do zagađenja. Sunčeva svjetlost se može koncentrirati kao toplina ili pretvoriti u električnu energiju pomoću fotonaponskog ili fotonaponskog efekta kroz sinkronizirana zrcala koja prate kretanje sunca po nebu. Znanstvenici su također razvili metode za iskorištavanje buduće sunčeve energije za zamjenu plinskog motora zagrijavanjem vodikovog plina u spremniku koji se širi i pokreće generator.

Nedostaci solarne energije su visoki početni troškovi, kao i potreba za velikim prostorom. Također, za većinu alternativa, proizvodnja solarne energije u budućnosti podložna je hirovima onečišćenja zraka i vremenskih prilika koje mogu blokirati sunčevu svjetlost.

Iz Wikija

ENERGO-129-GUNDAYEVA

Elektricitet stoljećima hoda rame uz rame s čovjekom. Kako je razvoj ove industrije olakšao i poboljšao živote ljudi. Teško je sada zamisliti naš život bez svih uobičajenih električnih uređaja u bilo kojem domu, konkretno mom - bez računala. S nevjericom, pa čak i strahopoštovanjem, ponovno sam čitao priče da su lampaši nekad palili svjetla na ulicama. Ovoliko je trebalo obići rasvjetne stupove, pričvrstiti ljestve i zapaliti lampione! I osjećate ponos na svoju zemlju - naposljetku, naši sunarodnjaci, Yablochkov i Ladygin, izumili su električne žarulje, bez kojih svijet sada ne može zamisliti svoje postojanje.

Zanimanje elektroinstalater je, reklo bi se, relativno mlado zanimanje. Uostalom, prve elektrane pokrenute su prije samo nekoliko stoljeća u inozemstvu, a zatim je struja stigla u carsku Rusiju. Postojala je potreba za ovim zanimanjem. Prvi električari odmah su stekli popularnost. U to vrijeme malo je ljudi znalo za principe rada instalacija, a nisu znali ni koristiti električnu energiju, pa su prvi električari djelovali kao savjetnici. Naš suvremeni život pokazuje da se društveni značaj, potražnja za zanimanjem električara uopće nije smanjio, već se, naprotiv, povećao. Zahtjevi su se također promijenili. Uostalom, ako je ranije bilo dovoljno poznavati primitivne sklopove i uređaje, sada napredne tehnologije zahtijevaju stalno usavršavanje i ažuriranje tehničkih informacija.

Mislim da upravo u korisnosti i društvenom značaju leži izbor zanimanja. Biti inženjer energetike je časna i odgovorna misija koja je ljudima prijeko potrebna.

ENERGO-STL-KAMALDINOV

Živimo u svijetu tehnologije i konzumerizma. Ali tehnologija ne bi trebala biti primarna briga. Ruski fizičari uvijek su bili među vodećim svjetskim znanstvenicima. Među njima, L.D. Landau, S.P. Kapitsa, Zh.I. Alferov. V.L Ginzburg i drugi. Prvi izumitelj lučne žarulje bio je Pavel Nikolajevič Jabločkov. Bio je to ogroman doprinos razvoju električnog svjetla. Bez elektroprivrede nema razvoja sela, grada, regije, države. Ima ih mnogo različiti putevi proizvodnja električne energije. Korištenje energije sunca, vjetra, vodenih resursa, nuklearne energije, energije gejzira. Svaka metoda ima svoje prednosti i nedostatke. U Rusiji je najrazvijenija potrošnja prirodnog plina. Da biste riješili postojeće probleme i spriječili pojavu naknadnih, čini mi se, možete učiniti sljedeće. Prvo, modernizirati postojeće elektrane, tvornice, razne industrije, a drugo, uništiti i ne raditi ništa po staroj, zastarjeloj tehnologiji. Također, smatram da je u izgradnji novih objekata potrebno koristiti samo suvremene tehnologije. Za razvoj zemlje važna je aktivnost samih stanovnika. Na primjer: obični stanovnici mogu instalirati solarne ploče izvan svojih prozora i koristiti ih za rasvjetu ili druge potrebe, a višak energije prodavati u mrežu. Također je potrebno težiti prelasku na potpuno obnovljive izvore energije. Na primjer, koristite smeće. Razvrstavanje po vrsti kod kuće. Za otpad koji se ne može ponovno upotrijebiti potrebno je izgraditi posebna odlagališta koja ne dopuštaju prodiranje štetnih tvari u tlo, a plin koji ispušta truli otpad koristiti za dobivanje energije. Za stanovnike koji prelaze na potpuno obnovljive izvore energije mogu se osigurati porezni poticaji. Iz navedenog možemo zaključiti da Rusija ima veliki potencijal u razvoju elektroprivrede i poboljšanju kvalitete života. Naša zemlja ima sve za to: dostignuća fundamentalne znanosti, ambicioznu mladu generaciju. Samo trebamo uložiti napore da moderniziramo svijet oko nas.--ENERGO-STL-KAMALDINOV (rasprava) 11:49, 9. listopada 2016. (MSK)

ENERGO-67-LABUTINA

Energetska kriza je problem cijelog čovječanstva. Jeste li se ikada zapitali što će se dogoditi kada ljudi iscrpe sve rezerve sa Zemlje. U 19. stoljeću ljudi su ovladali ugljenom. Kasnije su se pojavili izvori nafte i plina. U 20. stoljeću vjerovalo se da su podzemna bogatstva neiscrpna. No ispada da će u budućnosti istražene rezerve ugljena, nafte i plina biti iscrpljene. Ljudi će morati tražiti nove izvore energije. Čovjek će moći postojati sve dok zalihe budu dovoljne Mnogo milijuna godina, dok Sunce sja, akumulirane su zalihe minerala - nafte, ugljena, treseta. Ove se zalihe nemilosrdno spaljuju. Uzalud se troši puno energije. Moramo svim sredstvima spriječiti zagađenje i iscrpljivanje Zemlje. U cijelom svijetu sada se pokušava iskoristiti ekološki prihvatljiva proizvodnja električne energije iz: sunčeve energije, energije vjetra, malih rijeka, plime i oseke, valova, temperaturnih razlika u dubinama oceana. Biomasa (razni otpad) također se koristi za proizvodnju energije. Naravno, to proizvodi velike količine emisija ugljičnog dioksida koje je potrebno smanjiti. Drugi izvor snažne nezatražene energije je ocean. Trenutno postoji nekoliko stanica koje rade na energiju plime i oseke. U našoj zemlji izgrađene su i plimne elektrane, jedna od njih je Kislogubskaya. Malo se koristi energija vjetra. Mislim da znanstvenici već rade na tome kako se ovaj prirodni resurs može iskoristiti za dobrobit čovjeka. --ENERGO-67-LABUTINA 21:51, 6. listopada 2016. (MSK)

ENERGO-162-BULAVINCEVA

Tijekom svog postojanja čovječanstvo je koristilo energiju koju je priroda akumulirala tijekom mnogo milijardi godina. Istodobno, s vremenom su se metode njegove upotrebe stalno poboljšavale, mijenjale, transformirale kako bi se postigla maksimalna učinkovitost. Energija je oduvijek imala posebnu, vrlo važnu ulogu u životu čovječanstva. Sve vrste njegovih aktivnosti povezane su s troškovima energije. Dakle, na samom početku njegovog evolucijskog razvoja čovjeku je bila dostupna samo energija mišića njegova tijela. Kasnije je čovjek naučio primiti i koristiti energiju vatre. Nikada ne razmišljamo o tome koliki dio našeg života ovisi o energiji. Svaki naš postupak povezan je s tim. Kako bismo što bolje odgovorili na postavljeno pitanje, razumjeli značenje, dobrobiti energije i napravili pretpostavke o tome kakva će biti upotreba energije u budućnosti, prvo se osvrćemo na samu definiciju "energije". Energija - (grč. - djelovanje, aktivnost) - opća kvantitativna mjera raznih oblika gibanja materije. Ako razmislite o definiciji koju sam dao, možete napraviti još nekoliko podstavaka i konkretnije razumjeti značenje ove riječi. 1) energija je nešto što se očituje samo kada se promijeni stanje (položaj) različitih objekata svijeta oko nas; 2) energija je nešto što može prelaziti iz jednog oblika u drugi; 3) energiju karakterizira sposobnost proizvesti koristan rad za čovjeka 4) energija je nešto što se može objektivno odrediti, kvantificirati. Dakle, mislim da je za ovaj ESEJ najbolje uzeti definiciju koja se povezuje s korisnim radom za čovjeka. I doista, ako bolje razmislite, onda je cijeli naš život stalno upaljen stalna upotreba energije. Sve "blagodati civilizacije" temelje se upravo na njegovoj upotrebi: Mobiteli, grijanje / plin u našim domovima, automobilima, svjetlu ... Dakle, možete nabrojati puno vremena, ali ispiranje ostaje isto. Bez energije jednostavno ne bismo mogli živjeti... Ali ova medalja ima dvije strane. Unatoč svim ogromnim prednostima energije i njezina korištenja, bez kojih ne bismo mogli normalno egzistirati u suvremenom svijetu, one imaju i puno nedostataka koji ništa manje utječu na ljudski život. Na primjer, zagađenje zraka. Standardni primjer, zar ne? Ali to je apsolutna istina, koju ne treba prešućivati. Onečišćenje atmosfere otpadom iz raznih ljudskih aktivnosti vezanih uz vađenje, preradu i korištenje energije šteti ne samo ljudima, već i bićima koja su s nama na Zemlji. Stoga, na temelju svega što sam gore rekao, želim primijetiti da je napredak daleko odmakao. Danas imamo nešto što bi za čovjeka, recimo iz XIV stoljeća, bilo nemoguće čak i za percepciju. I stoga se nadam da čovječanstvo u budućnosti neće stati i da će razvijati sve više i više novih načina vađenja, prerade i korištenja energije, načina koji će ne samo pridonijeti postizanju maksimalne učinkovitosti, već će također biti dizajnirani za minimalno zagađenje atmosfere. --ENERGO-162-BULAVINCEVA (razgovor) 22:10, 6. listopada 2016. (MSK)

ENERGO-IRBIS-MUNTYAN

Energetska industrija prolazi kroz stalne promjene, zamjenjujući tradicionalne vrste goriva za grijanje kuće, dolazi geotermalno grijanje. Sigurniji je i ekološki prihvatljiviji. Prije je ova vrsta goriva bila dostupna samo bogatim ljudima, ali za sve ostale to je bila fantazija. Sada grijanje zbog topline zemlje više nije mit, već uobičajena praksa i više ljudi to može koristiti. Ako plina, nafte, ugljena i drugih goriva može nestati, tada topline Zemlje nikada neće nestati. U budućnosti će se organizirati industrijska proizvodnja glavnog elementa ovog načina grijanja prostora - dizalica topline. Za sve ljude to će biti udobno i praktično. Voljela bih živjeti u takvoj kući. --ENERGO-IRBIS-MUNTYAN (razgovor) 18:43, 6. listopada 2016. (MSK)

ENERGO-LAP-ŠILOVA

“Energija budućnosti. Stvarnost i fantazija” Elektricitet ide rame uz rame s čovjekom stoljećima i nastavlja ići sve do danas. Teško je zamisliti život bez uobičajenih električnih uređaja koje često koristimo u svakodnevnom životu. Međutim, čovječanstvo doživljava brz, u povijesti nezabilježen rast potrošnje energije bez obzira na budućnost glavnih i, nažalost, iscrpljivih izvora energije. Svaki dan čovjek traži nove izvore energije koji će biti racionalniji od prethodnih. Koje će izvore čovjek moći otkriti u budućnosti, može se samo nagađati. Doista, znanstvenici ozbiljno razmišljaju o alternativnoj energiji kao izvoru sigurne i produktivne sfere. Gdje možete nabaviti tako željeni energetski resurs bez velikih problema? Već jako dugo mnogi znanstvenici pokušavaju pronaći onu „nit“ koja bi okrenula stranicu energetske povijesti čovječanstva i pružila novi neiscrpni izvor „prehrane“. Svaki od znanstvenika razvija vlastiti scenarij, nastojeći napraviti proboj u energetskom sektoru. Razmotrene su mnoge mogućnosti: energija vjetra, unutarnja energija našeg planeta, solarna energija. Ali koja će od ovih opcija odigrati odlučujuću ulogu u povijesti čovječanstva i napraviti iskorak bez izazivanja sporova i rasprava? To ćemo znati tek u bliskoj budućnosti.

ENERGO-129-ERSHOV

Za početak ću dati definiciju riječi energija. Energija je područje ljudske gospodarske aktivnosti, skup velikih prirodnih i umjetnih podsustava koji služe transformaciji, distribuciji i korištenju energetskih izvora svih vrsta. Njegova je svrha osigurati proizvodnju energije pretvaranjem primarne, prirodne energije u sekundarnu, primjerice u električnu ili toplinsku energiju. Energija je potrebna stalno. Ne možemo zamisliti dan bez električnih uređaja. Trenutačno se električna energija proizvodi izgaranjem prirodnih resursa. Prirodni resursi nisu beskrajni, u bliskoj budućnosti resursi će nestati, pa ćemo morati tražiti alternativne izvore energije. Po mom mišljenju, budućnost je u alternativnim izvorima i energiji atoma. Alternativa je čista energija sunca, vjetra, vode. Čini mi se da je jedan od racionalnih načina korištenja nuklearne energije. Nuklearna energija (Nuklearna energija) je grana energetike koja se bavi proizvodnjom električne i toplinske energije pretvorbom nuklearne energije. Obično se za dobivanje nuklearne energije koristi lančana reakcija nuklearne fisije jezgri plutonija-239 ili urana-235. Jezgre se cijepaju kada ih neutron pogodi, te se dobivaju novi neutroni i fisijski fragmenti. Fisijski neutroni i fisijski fragmenti imaju veliku kinetičku energiju. Kao rezultat sudara fragmenata s drugim atomima, ta se kinetička energija brzo pretvara u toplinu. A ova toplina zagrijava vodu i pretvara je u paru. Zauzvrat, para ulazi u turbinu, gdje se stvara električna energija. Ali ova vrsta energije ima svoje nedostatke. To je sigurnost u nuklearnim elektranama. Opasnost je povezana s problemima zbrinjavanja otpada, nesrećama koje dovode do ekoloških katastrofa i katastrofa uzrokovanih ljudskim djelovanjem, kao i mogućnošću korištenja oštećenja ovih objekata konvencionalnim oružjem ili kao rezultat terorističkog napada kao oružjem za masovno uništenje. Po mom mišljenju, jače razvijati ovu vrstu energije. Ispravno zbrinuti nuklearni otpad, povećati učinkovitost nuklearnih elektrana, čime se povećava količina energije koja se oslobađa za isto gorivo.