Energia alternativă a viitorului. Surse de energie promițătoare Cum văd energia viitorului

Nu este un secret pentru nimeni că resursele folosite de omenire astăzi sunt limitate, în plus, extragerea și utilizarea lor ulterioară poate duce nu numai la o energie, ci și la o catastrofă de mediu. Resursele folosite în mod tradițional de omenire - cărbune, gaz și petrol - se vor epuiza în câteva decenii, iar măsurile trebuie luate acum, în timpul nostru. Desigur, putem spera că vom găsi din nou un zăcământ bogat, la fel ca în prima jumătate a secolului trecut, dar oamenii de știință sunt siguri că astfel de zăcăminte mari nu mai există. Dar, în orice caz, chiar și descoperirea de noi zăcăminte nu va face decât să întârzie inevitabilul, este necesar să se găsească modalități de a produce energie alternativă și să se treacă la resurse regenerabile, cum ar fi vântul, soarele, energia geotermală, energia fluxului de apă și altele, și de-a lungul cu aceasta, este necesar să se continue dezvoltarea tehnologiilor de economisire a energiei.

În acest articol, vom lua în considerare unele dintre cele mai promițătoare, în opinia oamenilor de știință moderni, idei pe care se va construi energia viitorului.

stații solare

Oamenii s-au întrebat de mult dacă este posibil să încălziți apă sub soare, haine uscate și ceramică înainte de a o trimite la cuptor, dar aceste metode nu pot fi numite eficiente. Primul mijloace tehnice, convertind energia solară, a apărut în secolul al XVIII-lea. Omul de știință francez J. Buffon a arătat un experiment în care a reușit să aprindă un copac uscat cu ajutorul unei oglinzi mari concave pe vreme senină de la o distanță de aproximativ 70 de metri. Compatriotul său, celebrul om de știință A. Lavoisier, a folosit lentile pentru a concentra energia soarelui, iar în Anglia au creat sticlă biconvexă, care, concentrând razele soarelui, a topit fonta în doar câteva minute.

Naturaliștii au efectuat multe experimente care au demonstrat că soarele pe pământ este posibil. Cu toate acestea, o baterie solară care ar transforma energia solară în energie mecanică a apărut relativ recent, în 1953. A fost creat de oameni de știință de la Agenția Națională Aerospațială a SUA. Deja în 1959, o baterie solară a fost folosită pentru prima dată pentru a echipa un satelit spațial.

Poate chiar și atunci, realizând că astfel de baterii sunt mult mai eficiente în spațiu, oamenii de știință au venit cu ideea de a crea stații solare spațiale, deoarece într-o oră soarele generează atâta energie cât nu consumă întreaga umanitate într-un timp. an, așa că de ce să nu-l folosești? Care va fi energia solară a viitorului?

Pe de o parte, se pare că utilizarea energiei solare este o opțiune ideală. Cu toate acestea, costul unei stații solare spațiale uriașe este foarte mare și, în plus, va fi costisitor de operat. În timp, când sunt introduse noi tehnologii pentru a livra mărfuri în spațiu, precum și noi materiale, implementarea unui astfel de proiect va deveni posibilă, dar deocamdată nu putem folosi decât baterii relativ mici pe suprafața planetei. Mulți vor spune că și asta este bine. Da, se poate într-o locuință privată, dar pentru alimentarea cu energie a orașelor mari, respectiv, ai nevoie fie de multe panouri solare, fie de o tehnologie care să le facă mai eficiente.

Latura economică a problemei este prezentă și aici: orice buget va avea de suferit foarte mult dacă i se încredințează sarcina de a transforma un întreg oraș (sau o țară întreagă) la panouri solare. S-ar părea că este posibil să-i obligi pe locuitorii orașului să plătească niște sume pentru reechipare, dar în acest caz vor fi nemulțumiți, pentru că dacă oamenii ar fi fost gata să facă astfel de cheltuieli, ar fi făcut-o singuri de mult: toată lumea are posibilitatea de a cumpăra o baterie solară.

Mai există un paradox în ceea ce privește energia solară: costurile de producție. Transformarea directă a energiei solare în electricitate nu este cel mai eficient lucru. Până acum, nu s-a găsit nicio modalitate mai bună decât utilizarea razelor solare pentru a încălzi apa, care, transformându-se în abur, la rândul ei rotește un dinam. În acest caz, pierderea de energie este minimă. Omenirea vrea să folosească panouri solare „verzi” și stații solare pentru a conserva resursele de pe pământ, dar un astfel de proiect ar necesita o cantitate uriașă din aceleași resurse și energie „non-verde”. De exemplu, în Franța, a fost construită recent o centrală solară, care acoperă o suprafață de aproximativ doi kilometri pătrați. Costul construcției a fost de aproximativ 110 milioane de euro, fără a include costurile de exploatare. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că durata de viață a unor astfel de mecanisme este de aproximativ 25 de ani.

Vânt

Energia eoliană a fost folosită și de oameni încă din antichitate, cel mai simplu exemplu fiind navigația și morile de vânt. Morile de vânt sunt încă folosite astăzi, în special în zonele cu vânt constant, cum ar fi pe coastă. Oamenii de știință propun în mod constant idei despre cum să modernizeze dispozitivele existente pentru conversia energiei eoliene, una dintre ele este turbinele eoliene sub formă de turbine în creștere. Datorită rotației constante, acestea ar putea „atârnă” în aer la o distanță de câteva sute de metri de sol, unde vântul este puternic și constant. Acest lucru ar ajuta la electrificarea zonelor rurale unde utilizarea morilor de vânt standard nu este posibilă. În plus, astfel de turbine ar putea fi echipate cu module de Internet, cu ajutorul cărora oamenilor li s-ar oferi acces la World Wide Web.

Maree și valuri

Boom-ul energiei solare și eoliene se estompează treptat, iar alte energii naturale au atras interesul cercetătorilor. Mai promițătoare este utilizarea fluxurilor și refluxurilor. Deja, aproximativ o sută de companii din întreaga lume se ocupă de această problemă și există mai multe proiecte care au dovedit eficiența acestei metode de generare a energiei electrice. Avantajul față de energia solară este că pierderile în timpul transferului unei energii la alta sunt minime: unda de marea rotește o turbină uriașă, care generează electricitate.

Proiectul Oyster este ideea de a instala o supapă cu balamale pe fundul oceanului care va furniza apă țărmului, rotind astfel o simplă turbină hidroelectrică. Doar o astfel de instalație ar putea furniza energie electrică unui mic microdistrict.

Fluxurile sunt deja folosite cu succes în Australia: în orașul Perth au fost instalate instalații de desalinizare care funcționează cu acest tip de energie. Munca lor permite să furnizeze aproximativ jumătate de milion de oameni cu apă proaspătă. Energia naturală și industria pot fi, de asemenea, combinate în această ramură a producției de energie.

Utilizarea este oarecum diferită de tehnologiile pe care suntem obișnuiți să le vedem în hidrocentralele fluviale. Centralele hidroelectrice dăunează adesea mediului: teritoriile învecinate sunt inundate, ecosistemul este distrus, dar stațiile care funcționează pe razele de mare sunt mult mai sigure în acest sens.

energie umană

Unul dintre cele mai fantastice proiecte de pe lista noastră este utilizarea energiei oamenilor vii. Sună uimitor și chiar oarecum terifiant, dar nu totul este atât de înfricoșător. Oamenii de știință prețuiesc ideea cum să folosească energia mecanică a mișcării. Aceste proiecte sunt despre microelectronică și nanotehnologii cu consum redus de energie. Deși sună a utopie, nu există evoluții reale, dar ideea este foarte interesantă și nu părăsește mintea oamenilor de știință. De acord, dispozitivele care, precum ceasurile cu înfășurare automată, vor fi foarte convenabile, vor fi încărcate glisând un deget peste senzor sau pur și simplu atârnând o tabletă sau telefon într-o geantă când mergi pe jos. Ca să nu mai vorbim de haine care, pline cu diverse microdispozitive, ar putea transforma energia mișcării umane în electricitate.

La Berkeley, în laboratorul lui Lawrence, de exemplu, oamenii de știință au încercat să pună în aplicare ideea de a folosi viruși pentru a presa electricitatea. Există și mecanisme mici, alimentate de mișcare, dar până acum o astfel de tehnologie nu a fost pusă în funcțiune. Da, criza energetică globală nu poate fi tratată în acest fel: câți oameni vor trebui să „potolească” pentru ca întreaga fabrică să funcționeze? Dar, ca una dintre măsurile utilizate în combinație, teoria este destul de viabilă.

Astfel de tehnologii vor fi deosebit de eficiente în locuri greu accesibile, la stațiile polare, în munți și taiga, în rândul călătorilor și turiștilor care nu au întotdeauna posibilitatea de a-și încărca gadgeturile, dar păstrarea contactului este important, mai ales dacă grupul se află într-o situație critică. Cât de mult ar putea fi prevenit dacă oamenii ar avea întotdeauna un dispozitiv de comunicare fiabil, care să nu depindă de „priză”.

Pile de combustibil cu hidrogen

Poate că fiecare proprietar de mașină, uitându-se la indicatorul cantității de benzină care se apropie de zero, s-a gândit cât de grozav ar fi dacă mașina ar merge pe apă. Dar acum atomii săi au intrat în atenția oamenilor de știință ca obiecte reale de energie. Faptul este că particulele de hidrogen - cel mai comun gaz din univers - conțin o cantitate uriașă de energie. În plus, motorul arde acest gaz practic fără produse secundare, adică obținem un combustibil foarte prietenos cu mediul.

Hidrogenul este alimentat de unele module ale ISS și navete, dar pe Pământ există în principal sub formă de compuși precum apa. În anii optzeci, în Rusia, au existat dezvoltări de aeronave care foloseau hidrogen ca combustibil, aceste tehnologii au fost chiar puse în practică, iar modelele experimentale și-au dovedit eficiența. Când hidrogenul este separat, acesta se mută într-o pilă de combustibil specială, după care electricitatea poate fi generată direct. Aceasta nu este energia viitorului, aceasta este deja o realitate. Mașini similare sunt deja produse și în loturi destul de mari. Honda, pentru a sublinia versatilitatea sursei de energie și a mașinii în ansamblu, a efectuat un experiment în urma căruia mașina a fost conectată la rețeaua electrică de domiciliu, dar nu pentru a se reîncărca. O mașină poate furniza energie unei case private timp de câteva zile sau poate parcurge aproape cinci sute de kilometri fără realimentare.

Singurul dezavantaj al unei astfel de surse de energie în acest moment este costul relativ ridicat al unor astfel de mașini ecologice și, desigur, un număr destul de mic de stații de hidrogen, dar construcția lor este deja planificată în multe țări. De exemplu, Germania are deja un plan de a instala 100 de benzinării până în 2017.

Căldura pământului

Transformarea energiei termice în energie electrică este esența energiei geotermale. În unele țări în care este dificil să se folosească alte industrii, este folosit destul de larg. De exemplu, în Filipine, 27% din toată energia electrică provine din centrale geotermale, în timp ce în Islanda această cifră este de aproximativ 30%. Esența acestei metode de producere a energiei este destul de simplă, mecanismul este similar cu un simplu motor cu abur. Înainte de presupusul „lac” de magmă, este necesar să forați o fântână prin care este furnizată apă. La contactul cu magma fierbinte, apa se transformă instantaneu în abur. Se ridică acolo unde învârte o turbină mecanică, generând astfel energie electrică.

Viitorul energiei geotermale este găsirea unor „rezerve” mari de magmă. De exemplu, în Islanda menționată mai sus, au reușit: într-o fracțiune de secundă, magma fierbinte a transformat toată apa pompată în abur la o temperatură de aproximativ 450 de grade Celsius, ceea ce este un record absolut. Un astfel de abur de înaltă presiune poate crește de mai multe ori eficiența unei stații geotermale; acesta poate deveni un impuls pentru dezvoltarea energiei geotermale în întreaga lume, în special în zonele saturate cu vulcani și izvoare termale.

Utilizarea deșeurilor nucleare

Energia nucleară, la un moment dat, a făcut furori. Așa a fost până când oamenii și-au dat seama de pericolul acestui sector energetic. Accidentele sunt posibile, nimeni nu este imun de astfel de cazuri, dar sunt foarte rare, dar deșeurile radioactive apar constant și până de curând oamenii de știință nu au putut rezolva această problemă. Cert este că tijele de uraniu, „combustibilul” tradițional al centralelor nucleare, pot fi folosite doar cu 5%. După ce ați lucrat această mică parte, întreaga tijă este trimisă la „haldă”.

Anterior, se folosea o tehnologie în care tijele erau scufundate în apă, care încetinește neutronii, menținând o reacție constantă. Acum a fost folosit sodiu lichid în loc de apă. Această înlocuire face posibilă nu numai utilizarea întregului volum de uraniu, ci și procesarea a zeci de mii de tone de deșeuri radioactive.

Eliberarea planetei de deșeurile nucleare este importantă, dar există un „dar” în tehnologia însăși. Uraniul este o resursă, iar rezervele sale de pe Pământ sunt limitate. În cazul în care întreaga planetă este transferată exclusiv către energia primită de la centralele nucleare (de exemplu, în Statele Unite, centralele nucleare produc doar 20% din toată energia electrică consumată), rezervele de uraniu se vor epuiza destul de repede, iar acest lucru va conduce din nou omenirea în pragul unei crize energetice, deci energia nucleară, deși modernizată, este doar o măsură temporară.

combustibil vegetal

Chiar și Henry Ford, după ce și-a creat „Modelul T”, se aștepta ca acesta să funcționeze deja cu biocombustibili. Totuși, la acea vreme, s-au descoperit noi zăcăminte petroliere, iar nevoia de surse alternative de energie a dispărut de câteva decenii, dar acum se întoarce din nou.

În ultimii cincisprezece ani, utilizarea combustibililor vegetali precum etanolul și biomotorina a crescut de mai multe ori. Sunt folosite ca surse independente de energie și ca aditivi la benzină. Cu ceva timp în urmă, s-au pus speranțe pe o cultură specială de mei, numită „canola”. Este complet nepotrivit pentru hrana oamenilor sau a animalelor, dar are un conținut ridicat de ulei. Din acest ulei au început să producă „biodiesel”. Dar această cultură va ocupa prea mult spațiu dacă încercați să o creșteți suficient pentru a furniza combustibil pentru cel puțin o parte a planetei.

Acum oamenii de știință vorbesc despre utilizarea algelor. Conținutul lor de ulei este de aproximativ 50%, ceea ce va face la fel de ușor extragerea uleiului, iar deșeurile pot fi transformate în îngrășăminte, pe baza cărora vor fi cultivate noi alge. Ideea este considerată interesantă, dar viabilitatea ei nu a fost încă dovedită: publicarea experimentelor de succes în acest domeniu nu a fost încă publicată.

Fuziunea termonucleară

Energia viitoare a lumii, potrivit oamenilor de știință moderni, este imposibilă fără tehnologie.Aceasta, în acest moment, este cea mai promițătoare dezvoltare în care sunt deja investite miliarde de dolari.

În energia de fisiune este folosită. Este periculos pentru că există amenințarea unei reacții necontrolate care va distruge reactorul și va duce la eliberarea unei cantități uriașe de substanțe radioactive: poate că toată lumea își amintește accidentul de la centrala nucleară de la Cernobîl.

Reacțiile de fuziune, după cum sugerează și numele, folosesc energia eliberată atunci când atomii fuzionează. Ca urmare, spre deosebire de fisiunea atomică, nu se produc deșeuri radioactive.

Problema principală este că, în urma fuziunii termonucleare, se formează o substanță care are o temperatură atât de ridicată încât poate distruge întregul reactor.

Viitorul este realitate. Și fanteziile sunt nepotrivite aici, momentan construcția reactorului a început deja în Franța. Câteva miliarde de dolari au fost investite într-un proiect pilot finanțat de multe țări, care, pe lângă UE, includ China și Japonia, SUA, Rusia și altele. Inițial, primele experimente erau planificate să fie lansate încă din 2016, dar calculele au arătat că bugetul era prea mic (în loc de 5 miliarde, a fost nevoie de 19), iar lansarea a fost amânată cu încă 9 ani. Poate că în câțiva ani vom vedea de ce este capabilă energia termonucleară.

Probleme ale prezentului și oportunități pentru viitor

Nu numai oamenii de știință, ci și scriitorii de science fiction, oferă o mulțime de idei pentru implementarea tehnologiei viitorului în energie, dar toată lumea este de acord că până acum niciuna dintre opțiunile propuse nu poate satisface pe deplin toate nevoile civilizației noastre. De exemplu, dacă toate mașinile din Statele Unite ale Americii funcționează cu biocombustibil, câmpurile de canola ar trebui să acopere o suprafață egală cu jumătate din întreaga țară, fără a ține cont de faptul că în State nu există atât de mult teren propice agriculturii. Mai mult, până acum toate metodele de producere a energiei alternative sunt scumpe. Poate că fiecare oraș obișnuit este de acord că este important să folosească resurse regenerabile, ecologice, dar nu atunci când li se spune costul unei astfel de tranziții în acest moment. Oamenii de știință au încă mult de lucru în acest domeniu. Noi descoperiri, noi materiale, noi idei - toate acestea vor ajuta omenirea să facă față cu succes crizei de resurse care se profilează. Planetele pot fi rezolvate doar prin măsuri complexe. În unele zone, este mai convenabil să folosiți generarea de energie eoliană, undeva - panouri solare și așa mai departe. Dar poate că principalul factor va fi reducerea consumului de energie în general și crearea de tehnologii de economisire a energiei. Fiecare om trebuie să înțeleagă că este responsabil pentru planetă și fiecare trebuie să își pună întrebarea: „Ce fel de energie aleg pentru viitor?” Înainte de a trece la alte resurse, toată lumea ar trebui să realizeze că acest lucru este cu adevărat necesar. Numai printr-o abordare integrată se va putea rezolva problema consumului de energie.

Energia este cea mai importantă resursă de care societatea are nevoie pentru o dezvoltare deplină și acoperă diverse sfere ale vieții umane, cum ar fi economia și știința. Folosim energia în Viata de zi cu zi cand aprindem lumina, incarcam telefonul etc. Și acum folosim surse epuizabile pentru a produce o resursă atât de importantă. Dar te-ai întrebat vreodată ce să faci dacă se epuizează?

Dacă această lucrare nu vă convine, există o listă de lucrări similare în partea de jos a paginii. De asemenea, puteți utiliza butonul de căutare

Eseu

Energia viitorului. Probleme posibile

Vologdin Nikita

Predare: Vozovik

Krasnoyarsk

2012

Introducere ..................................................................................................... 3

Capitolul 1 Analiza centralelor electrice existente…………………………………………………………. 4-9

1. Ingineria energiei termice.................................................................................... 4-5
   1. centrale hidroelectrice………………………………………………… 5-6

1.3 Centrală nucleară……………………………………………… 6-8

Capitolul 2 Surse alternative de energie și perspective de dezvoltare a acestora………… 9-14

2.1 Utilizarea energiei eoliene…………………………………………………………………… 9

2.2 Utilizarea energiei geotermale………………………………………………………………… 10

2.3 Energia valurilor mării……………………………………………………………………. 11

2.4 Centrale mareomotrice…………………………………………... 11-12

2.5 Energia solară în sectorul energetic…………………………………………………………….. 12-14

Capitolul 3 Probleme ale energiei moderne……………………………………………………………. 15-17

Concluzie ……………………………………………………………… 18

Literatură ………………………………………………………………. 19

Introducere.

Acest eseu este dedicat problemei dezvoltării energetice în viitor.

Obiectul cercetării mele sunt diferite tipuri de centrale electrice cele mai promițătoare.

Energia este cea mai importantă resursă de care societatea are nevoie pentru o dezvoltare deplină și acoperă diverse sfere ale vieții umane, cum ar fi economia și știința. Folosim energia în viața de zi cu zi când aprindem lumina, încărcăm telefonul etc. Și acum folosim surse epuizabile pentru a produce o resursă atât de importantă. Dar te-ai întrebat vreodată ce să faci dacă se epuizează? Conform ultimelor rapoarte, combustibilul organic (ulei, cărbune) rămâne doar 300, în cel mai bun caz, 400 de ani.

Și pentru ca industria energetică să nu îndrăznească, trebuie să căutăm surse alternative și să le modernizăm pe cele existente.

În munca mea, după ce am analizat literatura de specialitate, voi încerca să explic într-un mod accesibil principiul de funcționare a diferitelor centrale electrice, să subliniez problemele de rezolvat și să sugerez ce centrale electrice va folosi omenirea în viitorul apropiat.

În mod logic, munca mea poate fi împărțită în trei părți.

În primul, voi încerca să vorbesc despre dispozitiv, avantajele și dezavantajele centralelor electrice existente. În a doua parte, vom trece la o discuție despre sursele alternative de energie. Și, în final, vom lua în considerare problemele energiei moderne precum transportul de energie etc.

Capitolul 1.

Construcția și analiza centralelor electrice deja existente.

În acest capitol, vom lua în considerare structura centralelor electrice deja existente, elementele lor principale, care disting o centrală de alta, precum și perspectivele de dezvoltare a acestora.

1. Ingineria energiei termice

Ingineria energiei termice este cea mai comună în lumea modernă, cu toate acestea, pe lângă avantajele care fac centralele termice (TPP) cele mai comune în lume, există și dezavantaje vizibile cu care trebuie lucrat. Să luăm în considerare dispozitivul TPP.

Orice TPP constă din cinci elemente principale:

1. încălzitor cu abur
2. turbină cu abur
3. condensator
4. pompa
5. cazan

Figura 1 prezintă o diagramă a dispozitivului TPP.

Combustibilul fosili este alimentat în partea superioară a cazanului (5 în diagramă), unde este ars. Din cauza căldurii generate și a apei furnizate cazanului prin pompa 4, se formează abur saturat.

În încălzitorul cu abur 1, temperatura aburului crește la valoarea necesară. În plus, aburul intră în turbina cu abur 2, unde energia sa termică este convertită în energie mecanică: aburul învârte turbina, care este conectată la arborele generatorului electric (prezentat în partea dreaptă a turbinei cu abur 2 în diagramă) , care transformă energia mecanică în energie electrică. Aburul care iese din turbină intră în condensatorul 3, prin tuburile cărora este pompată apă de răcire, datorită căruia vaporii de apă trec în stare lichidă, adică în apă. Apa din condensator este alimentată în cazan. Ciclul se închide.

Fig 1.

Diagrama dispozitivului TPP

Acum merită să luăm în considerare motivele pentru care centralele termice sunt unul dintre cele mai comune tipuri de centrale electrice.

În primul rând, termenele de construcție a TPP-urilor sunt destul de scurte în comparație cu alte tipuri de centrale electrice.

În al doilea rând, investițiile de capital pentru construcția de centrale termice sunt semnificativ mai mici decât pentru centralele nucleare și hidrocentrale.

În al treilea rând, centralele termice pot fi construite oriunde. De exemplu, pentru a construi o centrală hidroelectrică, este necesară construirea pe un râu, iar din motive de siguranță, centralele nucleare sunt construite departe de așezări. TPP-urile sunt mai puțin dependente de locație, totuși, trebuie remarcat faptul că TPP-urile au nevoie de „combustibil”, adică cărbune, petrol etc., prin urmare este mai profitabil să construiești TPP-uri în apropierea locului de unde sunt extrase aceste resurse, altfel vor exista să fie costuri prea mari de transport al combustibilului.

Astfel, TPP-urile arată destul de competitive pe fondul altor tipuri de centrale electrice.

Cu toate acestea, merită să acordați atenție unor deficiențe ale TPP. Una dintre ele este poluarea mediului.

De exemplu, este foarte dificil să te ocupi de oxizii de azot, în special de sulf. Cu toate acestea, există soluții pentru astfel de probleme, de exemplu, gazul natural este cea mai ecologică opțiune de combustibil pentru centralele termice, dar este mai scump decât cărbunele.

O altă problemă este faptul că știința și numeroasele experimente arată că este imposibil să se transforme toată energia termică disponibilă în energie mecanică, ceea ce afectează eficiența centralelor termice. „Acest lucru se datorează faptului că energia termică are o diferență semnificativă față de alte tipuri de energie, datorită faptului că se bazează pe mișcarea dezordonată a celor mai mici particule de materie. Ordinea este ușor de transformat în haos, în timp ce ordonarea haosului este mult mai dificilă.” 1

Acum să luăm în considerare dispozitivul centralelor hidroelectrice, adică centralele hidroelectrice. Un alt tip de centrală, care și-a găsit deja aplicație în energia modernă.

1. Centrale hidroelectrice (HPP).

Indicatorii economici ai CNE sunt destul de potriviți: costul energiei electrice produsă de CNE este mult mai mic decât pentru CTE și CNE, iar investițiile de capital, deși mai mari decât pentru CNE, sunt mai mici decât pentru CNE.

Să ne uităm la dispozitivul centralei hidroelectrice (Fig. 2). Centralele electrice de acest fel constau din: rezervoare situate la diferite niveluri și o pompă cu turbină, care poate funcționa ca o pompă pentru turnarea apei din rezervorul inferior în cel superior și invers, funcționează ca o turbină hidraulică conectată la un generator electric .

Centrala hidroelectrică preia „excesul” de energie din rețeaua electrică (în perioada de cerere redusă pentru aceasta) și cu ajutorul ei pompează puțină apă din rezervorul inferior în cel superior, creând astfel o rezervă de energie potențială.

Dimpotrivă, în orele de cerere crescută de energie electrică (în orele de vârf), apa stocată în rezervorul superior este ocolită prin motorul-generator, care funcționează în acel moment în modul generator și produce energie electrică, în cel inferior. rezervor.

Orez. 2 Diagrama dispozitivului GSE

În ciuda faptului că energia hidroelectrică este acum de aproximativ 49% 2 din întreaga industrie a energiei electrice, nu uitați de deficiențe.

În primul rând, HPP are o eficiență relativ scăzută, aproximativ 70%. Cu alte cuvinte, o centrală hidroelectrică poate oferi consumatorului doar 70% din energia electrică care a fost consumată în orele de vârf în orele de vârf.

În al doilea rând, costul relativ ridicat al construcției.

Cu toate acestea, nu uitați de aspectele pozitive ale acestui tip de centrale electrice.

După ce ne-am ocupat de hidrocentrale, vom avea în vedere un alt tip de centrală, și anume o centrală nucleară.

1.3 Centrală nucleară (CNP)

Energia nucleară modernă se bazează pe faptul stabilit experimental al fisiunii nucleelor ​​grele de elemente (uraniu, plutoniu, toriu) ca urmare a pătrunderii unui neutron în nucleu, se dezvoltă o reacție în lanț cu eliberarea unei cantități uriașe de energie, care este, căldură.

Este de remarcat faptul că unul dintre aceste elemente, plutoniul, se găsește pe Pământ în cantități foarte mici în minereurile de uraniu.

Acest lucru nu a împiedicat plutoniul, 239Pu extras în reactoare nucleare, să devină, alături de uraniu, cel mai important combustibil nuclear.

Este important de menționat că masa unui nucleu greu (uraniu, plutoniu sau toriu) înainte de o reacție nucleară este ceva mai mare decât suma maselor obținute ca urmare a reacției produșilor de reacție. Adică avem de-a face aici cu așa-numitul defect de masă - un fenomen asociat cu o eliberare uriașă de energie.

În energia nucleară, aceștia au de-a face cu două tipuri de neutroni: așa-numiții neutroni rapizi, care au mai multă energie, rezultată dintr-o reacție nucleară, de exemplu, în timpul fisiunii unui nucleu de uraniu, și neutroni, numiți neutroni lenți. Cu toate acestea, energia lor este de aproximativ 100 de ori mai mică decât energia neutronilor rapizi. Neutronii termici (încetiniți) pot fi obținuți folosind un moderator, care poate fi obișnuit sau greu (apă) și grafit.

O centrală nucleară cu neutroni termici ar trebui să fie compusă din:

1. moderator;
2. lichid de răcire;
3. miezul reactorului;
4. protectie biologica.

Miezul conține combustibil și tije de control, ale căror sarcini sunt de a controla reacția nucleară în lanț. Sunt fabricate din substanțe care absorb bine neutronii, cum ar fi grafitul, dar nu există absorbanți eficienți pentru un reactor cu neutroni rapid, așa că se folosesc dispersoare, cum ar fi nichelul. Și spre deosebire de un absorbant, o astfel de tijă este situată în afara miezului la începutul funcționării reactorului și apoi este introdusă în miez.

Combustibilul din miezul reactorului este plasat în elemente de combustibil (TVEL), fiecare dintre ele constând dintr-un miez și o carcasă. Miezul este combustibilul nuclear.

Învelișul unui element de combustibil este adesea realizat din aliaje de aluminiu și zirconiu sau grafit de înaltă rezistență, în funcție de condiții, în special de temperatură. Învelișul unui TVEL trebuie să fie etanș, de mare rezistență și foarte stabil într-un flux neuronal intens. Aceste materiale sunt cele care îndeplinesc cerințele.

Protecția biologică este un fel de protecție care protejează împotriva radiațiilor. Protecția biologică este adesea realizată din beton Calitate superioarăși de obicei conține aproximativ 10% apă, care este un bun absorbant de neutroni. Carbura de bor este adesea adăugată betonului, care, de asemenea, absoarbe bine neutronii. Particulele care alcătuiesc radiația radioactivă sunt mai întâi încetinite ca urmare a ciocnirilor cu nucleele atomilor substanței care formează protecția și apoi absorbite.

Fig.3 Schema reactorului răcit cu apă

Acum să trecem la discutarea principiului de funcționare a centralelor nucleare.

Înainte de începerea funcționării reactorului, tijele sunt introduse complet în zona sa activă (pentru neutronii termici). În acest caz, majoritatea neutronilor sunt absorbiți, prin urmare, reacția de fisiune nucleară nu are loc, apoi, pe măsură ce este îndepărtat din miezul reactorului, procesul se accelerează. Datorită automatizării, înălțimea tijelor este reglată astfel încât numărul de neutroni să fie constant, altfel va avea loc o explozie (o reacție nucleară necontrolată). Lichidul de răcire (cel mai adesea apă) care circulă în miezul reactorului se încălzește și transformă apa în abur. Aburul rotește o turbină, care este conectată la rotorul unui generator de curent electric. Aburul evacuat intră în condensator. Ciclul se închide (fig. 4).

Astfel, reiese că o centrală nucleară diferă de o centrală termică în principal doar în reactor. Și, în general, principiul lor de funcționare este foarte asemănător.

Fig.4 Diagrama dispozitivuluireactor cu apă sub presiune și schimbător de căldură - generator de abur

„Când funcționează un alt tip de reactor, pe neutroni rapizi, se mai numește și reactor multiplicator, ei primesc nu numai energie electrică folosind 239Pu și 233U ca combustibil nuclear inițial, ci și o nouă porțiune de 239Pu și 233U ca produs secundar.

O altă trăsătură distinctivă a acestui tip de reactor este că metalul lichid, cel mai adesea sodiu, este utilizat în schimbătorul de căldură și generatorul de abur. Deoarece apa poate absorbi neutroni, ceea ce nu este necesar în acest tip de centrale nucleare.

Astfel, reiese că centralele nucleare au dreptul să fie unul dintre cele mai comune tipuri de centrale electrice, dar problema principală rămâne problema siguranței. Una dintre opțiunile propuse este construirea unei centrale nucleare în subteran.” 3

Fig. 6 Schema dispozitivului unui reactor răcit cu apă și al unui schimbător de căldură - un generator de abur

În acest capitol, am examinat principiile de bază ale proiectării centralelor electrice deja existente. Și acum trecem direct la surse alternative de energie.

capitolul 2

Surse alternative de energie și perspective de dezvoltare a acestora.

În acest capitol, vom lua în considerare modalități de producere a energiei electrice care nu s-au răspândit încă, dar care ne pot ajuta la îmbunătățirea vieții noastre, deoarece s-a spus deja că energia joacă un rol important în viața unei persoane moderne.

Și să începem cu metoda asociată cu utilizarea energiei eoliene.

2.1 Utilizarea energiei eoliene.

În primul rând, trebuie să înțelegeți ce este vântul. Vântul este mișcarea maselor de aer în raport cu suprafața pământului din cauza diferenței de presiune care apare din cauza încălzirii neuniforme a suprafeței pământului.

Acest tip de energie a fost folosit de foarte mult timp, un exemplu este moara de vânt. Energia eoliană aparține numărului de surse regenerabile, dar este de remarcat faptul că marea dificultate este variabilitatea vitezei și direcției vântului, astfel încât acest tip de energie poate fi folosit pentru mecanisme care nu necesită energie constantă, sau pentru a transfera energie electrică către un sistem suficient de puternic pentru care micile modificări ale cantității de energie primită sunt nesemnificative. De asemenea, puteți încărca bateriile cu această energie sau o puteți converti în energie mecanică și să o utilizați ca pompă și fără un vas suplimentar. În prezent, există turbine eoliene cu o capacitate de la 10 la 100 kW.

Fig.7 Turbină eoliană

Acum să ne uităm la metoda asociată cu energia care „se află sub picioarele noastre”, și anume energia geotermală.

2.2 Utilizarea energiei geotermale.

Energia geotermală este căldură eliberată din cauza dezintegrarii elementelor radioactive din straturile profunde ale Pământului și a mișcării plăcilor tectonice.

În primul rând, se disting trei straturi ale Pământului:

1. Suprafața pământului, adică „pământul solid”, a cărui grosime sub hidrosferă (învelișul de apă al Pământului) este de numai 7 kilometri, iar sub atmosferă (învelișul aerian al Pământului) este de 130 de kilometri.
2. Manta. Mantaua ocupă aproximativ 85% din volumul întregii planete și aproximativ 2/3 din masa acesteia.
3. Miez. Poate fi împărțit într-un strat exterior și un sub-nucleu. Stratul exterior este o parodie semi-lichidă încălzită.

Fig.8 Structura Pământului

„Pe măsură ce adâncimea straturilor pământului crește, temperatura crește. La o adâncime de 50 km, este de aproximativ 700 - 800 ° С, la o adâncime de 500 km - aproximativ 1500 - 2000 ° С, la o adâncime de 1000 km - aproximativ 1700 - 2500 ° С, la o adâncime de 2900 km (limita dintre manta și nucleu) - aproximativ 2000 - 4700 ° С, în centrul Pământului, adică la o adâncime de 6371 km, - 2200 - 2500 ° С. " 4 Acest lucru, după cum sa menționat deja, se explică prin faptul că dezintegrarea elementelor radioactive în straturile profunde continuă. Prin urmare, există un „flux de căldură” către scoarța terestră, căldura acumulată în miez este uriașă, prin urmare energia geotermală este clasificată ca sursă de energie regenerabilă.

Puterea energiei geotermale este de 4000 de ori mai mică decât energia radiației solare, dar de 30 de ori mai mare decât puterea tuturor centralelor electrice din lume.

Există două surse de energie geotermală: hidrotermală, adică abur și apă încălzite, a cărei temperatură este de aproximativ 100 ° C, și petrotermală, adică roci solide încălzite.

Energia hidrotermală și-a găsit deja aplicație în lumea modernă, în regiunile geochimice este folosită sistem de incalzireși sistemul de alimentare cu apă, dar apa din gheizere nu poate fi alimentată la sistemul de alimentare cu apă din cauza gradului ridicat de conținut mineral, deci este folosită doar pentru încălzire.

În ceea ce privește producția de energie electrică pe bază de hidrotermală, se acceptă în general că limita sub care nu este rentabilă să se creeze o centrală geotermală este temperatura aburului sau a apei aproape de 130 ° C. Poate că în viitor, datorită dezvoltarea tehnologiilor, această limită poate fi redusă. Cu toate acestea, trebuie menționat că în 1967, în Kamchatka a fost creată centrala geotermală Pauzhetskaya cu o capacitate de 2,5 MW.

În prezent, al doilea tip de energie geotermală, petrotermală, nu este deloc utilizat, deoarece îi sunt asociate multe dificultăți. Una dintre ele este capacitatea slabă de a conserva corpul rocilor subterane și, prin urmare, sunt considerate proiecte neprofitabile.

Acum cred că putem pune capăt discuției despre energia geotermală și trecem la utilizarea valurilor mării.

2.3 Energia valurilor mării.

Acum mulți oameni de știință cred că astfel de instalații pot fi folosite în marea liberă cât mai departe posibil de surf, dar puterea unor astfel de instalații este destul de scăzută.

Acum să ne uităm la dispozitivul unor astfel de stații.

Fig. 9 Schema instalaţiei de conversie a energiei valurilor mării

Platforma este împărțită în secțiuni deschise de jos, umplute cu aer, jucând rolul de cilindri cu piston. aeronave. Valurile, trecând pe sub platformă, comprimă aerul în secțiuni unul câte unul. Astfel, apa joacă rolul unui piston. În consecință, în secțiuni, la rândul lor, pe măsură ce valurile trec pe sub ele, presiunea va fi fie mai mare, fie mai mică. Când această secțiune este deasupra crestei valului, volumul de aer din ea scade, aerul este comprimat, presiunea acestuia crește. Când secțiunea se află între două creste ale valurilor, presiunea aerului scade. Turbinele sunt instalate deasupra platformei, datorită cărora energia valurilor este convertită în energie electrică.

Cea mai importantă problemă este umiditatea. Prin urmare, trebuie folosit echipament rezistent la umiditate. O altă problemă este legată de puterea scăzută a acestui mecanism, dar și-au găsit aplicație. De exemplu, Japonia folosește date de la o centrală electrică cu geamanduri plutitoare.

O altă modalitate de a obține energie este conectată și cu apa.

2.4 Centrale mareomotrice.

Motivul mareelor ​​este impactul asupra învelișului de apă al Pământului Lunii și Soarelui, precum și forțele centrifuge. Creșterea maximă a apei, numită apă mare, peste coborârea minimă a nivelului apei - apă scăzută, este de aproximativ 1 m în oceanul deschis, dar în funcție de forma liniei de coastă, precum și de latitudinea geografică, adâncimea mării în apropierea pământului și alți factori, valul poate fi mult mai mare.

„Acum se crede că, pentru a crea o centrală mareeomotrică, diferența de niveluri în timpul mareelor ​​înalte și joase trebuie să fie de cel puțin 10 m. Dar nu există mai mult de 30 de astfel de locuri în întreaga lume.” 5 Valoarea maximă a diferenței de nivel al mării în timpul mareelor ​​înalte și joase se găsește în unele locuri

„Coasta atlantică a Canadei, unde atinge 18 m.

marcat niveluri înalte maree înaltă în unele locuri ale Canalului Mânecii (până la 15 m),

Marea Okhotsk (până la 13 m), Marea Albă (până la 10 m), Marea Barents (până la 10 m).

Funcționarea acestei centrale electrice se bazează pe proprietățile sale de vase comunicante, și anume, sub influența presiunii, nivelurile lichidelor sunt egale.

Se construiește un baraj pentru a forma bazinul necesar. În corpul barajului este instalat un generator hidraulic cu turbină, care (pentru a crește eficiența centralei electrice) trebuie să fie „reversibil”, adică să acționeze în scopul propus atunci când apa curge prin el în ambele direcții: atât din dreapta la stânga și de la stânga la dreapta.

Fig.10 Schema unei centrale mareomotrice

Cu toate acestea, performanța centralei mareomotrice este scăzută. Cu toate acestea, indicatorii tehnici și economici ai unei centrale mareomotrice nu sunt mari. Acest lucru se poate observa din lucrarea unei centrale mareomotrice construită în 1966 în Franța pe râul Ron, pe Canalul Mânecii, cu o capacitate de 240 mii kW (În 1968, în Uniunea Sovietică, pe coasta Mării Barents). lângă orașul Murmansk, a fost construită centrala mareomotrică Kislogubskaya cu o capacitate de 800 kW. Costul construcției sale este mult mai mare decât o centrală hidroelectrică convențională de aceeași capacitate, iar numărul de ore de funcționare pe an la capacitatea nominală este, de înțeles, mult mai mic.

Și la finalul capitolului, aș vrea să vorbesc despre cel mai promițător proiect și anume utilizarea energiei solare.

2.5 Energia solară în sectorul energetic.

Soarele este cea mai puternică sursă de energie disponibilă astăzi. Puterea aparentă este exprimată ca 4 x 10 14 kW. Dar, din păcate, cea mai mare parte a energiei este reflectată de atmosfera pământului, iar apoi pentru fiecare metru pătrat de pământ sunt în medie 0,35 kW, apoi întreaga suprafață a Pământului reprezintă 105 miliarde kW.

Energia solară poate fi folosită pentru a încălzi un fluid de lucru, cum ar fi apa dintr-un sistem de alimentare cu apă, sau pentru a-l converti în energie electrică. Să aruncăm o privire mai atentă asupra celui de-al doilea.

În prezent, se folosesc două metode pentru aceasta:

1. folosind convertoare fotoelectrice semiconductoare (PVC)
2. crearea de centrale electrice cu abur

Dar este de remarcat faptul că prima metodă este mai promițătoare. Prin urmare, vom începe cu el.

FEP este un dispozitiv a cărui funcționare se bazează pe fenomenul efectului fotoelectric. „Fenomenul de tragere a electronilor dintr-o substanță sub influența luminii se numește efect fotoelectric”. 6 La început au folosit faptul că electronii catodului intră în vidul FEP, dar eficiența acestui proces a fost scăzută.

Apoi au început să folosească FEP cu un strat de barieră. Principiul funcționării sale este că există doi semiconductori, unul dintre ei cu un exces de electroni, iar celălalt cu o „gaură”, adică electronul a ieșit, iar locul său a devenit gol.(Fig. Fie în în cazul contactului între două plăci, atunci electronii liberi vor începe să se deplaseze către conductorul cu o „găuri”, iar „găurile” le vor întâlni. Dar pe baza acestui proces, este imposibil să se obțină un curent electric, deoarece atunci când circuitul este închis, se vor echilibra unul pe celălalt, un alt lucru este dacă lumina atinge granița, atunci o pereche de „electron-hole”, deci se formează o diferență de potențial suplimentară, deci, un curent electric.

Fig.11 diagrama principiului de functionare a unei baterii solare

Siliciul și germaniul cu impurități sunt folosite ca semiconductor, deoarece aceste substanțe în forma lor pură sunt dielectrice. Dar este de remarcat faptul că eficiența celulelor solare este de doar aproximativ 25%, iar costul unor astfel de instalații este încă mare, dar celulele solare au găsit aplicații pentru nave spațiale.

Să ne oprim acum asupra celei de-a doua metode de conversie a energiei solare - la crearea centralelor electrice cu abur, în care un cazan convențional cu abur care funcționează, de exemplu, pe cărbune, este înlocuit cu un cazan solar cu abur. Figura 12 prezintă o diagramă a dispozitivului acestui tip de centrală electrică.

Schema instalației solare de abur este atât de clară încât nu necesită explicații suplimentare.

Fig.12 diagrama unei centrale electrice cu abur.

După ce ne-am familiarizat cu sursele alternative de energie, înțelegem că utilizarea acestor surse necesită anumite cunoștințe și tehnologii, astfel încât să poată fi cu adevărat utile, așa că totul depinde de noi.

capitolul 3

Probleme ale energiei moderne.

În acest capitol, ne vom uita la problemele care mai trebuie abordate pentru a dezvolta energie. Aceste probleme includ poluarea mediului, probleme asociate cu transportul energiei electrice.

În primul rând, să ne uităm la problema transportului de energie electrică, deoarece găsind o soluție la această problemă, putem găsi o modalitate de a reduce pierderile de energie în timpul transportului. Faptul este că majoritatea tipurilor de centrale electrice depind de locația lor geografică, de exemplu, o centrală termică ar trebui să fie amplasată aproape de locurile de extracție a combustibilului, o centrală hidroelectrică ar trebui să fie amplasată în râurile cu curgere maximă. Lipsa de libertate în alegerea locației centralei și creșterea consumului de energie electrică fac din transportul de energie una dintre cele mai importante probleme în dezvoltarea energiei moderne.

Există două moduri de ieșire din această problemă:

transport de materii prime, combustibil (pentru centrale termice);

transportul energiei electrice în sine;

În prezent, o conductă este utilizată pentru pomparea petrolului și a produselor petroliere.

Uleiul este un lichid incompresibil, astfel încât consumul de energie pentru pomparea lui este determinat doar de necesitatea de a depăși forțele de frecare din conductă, adică este relativ mic. De asemenea, apropiat din punct de vedere al eficienței este și transportul petrolului în marile cisterne. Situația este mai dificilă în cazul transportului de gaze naturale. Se comprimă ușor, așa că trebuie să utilizați un compresor și o conductă cu diametru mare. Ar fi mai economic să transportați gaz lichefiat, dar există un lucru: pentru a menține această stare, este necesară o temperatură de -150 ° C.

În ceea ce privește transportul cărbunelui pe distanțe lungi, în prezent se utilizează în acest scop doar transportul feroviar și pe apă. S-a calculat că la transportul mărfurilor calea ferata la o viteză de 100 km/h, consumul de energie este de 4 ori mai mic comparativ cu transportul rutier și de peste 60 de ori mai mic decât cel al aviației.

Pe de altă parte, putem întotdeauna transporta electricitatea în sine. Liniile electrice, sau, așa cum sunt numite pe scurt, liniile electrice, sunt un mijloc universal de transport de energie. Scopul liniilor de transport de energie nu este doar transmiterea unidirecțională a energiei, așa cum se face, de exemplu, folosind conducte de petrol și gaze, ci și comunicarea între centralele electrice individuale și sistemele energetice întregi. O astfel de comunicare ajută la creșterea fiabilității sistemului de alimentare, la reducerea rezervei de putere necesară și la facilitarea funcționării sistemului în perioadele de cerere maximă și minimă de energie electrică. Potrivit principalilor indicatori economici, liniile de transport a energiei electrice sunt inferioare nu numai conductelor de petrol, ci și conductelor de gaz. În ceea ce privește transportul cărbunelui pe distanțe lungi pe calea ferată, eficiența acestuia este apropiată de cea a liniilor de transport electric.

Două tipuri de linii electrice sunt utilizate pe scară largă: curent continuu și curent alternativ. Fiecare tip are propriile sale avantaje și dezavantaje. Datorită tensiunii de funcționare admise mai mari în linie (1,5-2 ori mai mare decât pentru liniile de alimentare cu curent alternativ), liniile de alimentare cu curent continuu pot fi construite pe distanțe mai mari. În al doilea rând, utilizarea liniilor de transmisie DC pentru interconectarea sistemelor energetice elimină necesitatea sincronizării sistemelor și egalizării stricte a frecvențelor acestora. În consecință, liniile de curent continuu fac sistemele de alimentare mai durabile.

Cu toate acestea, există dezavantaje, și anume necesitatea de a avea două convertoare, unul la capătul de transmisie al liniei pentru a converti AC în DC și celălalt la capătul de recepție al liniei pentru a converti DC în AC. Acesta este un echipament destul de scump și, în plus, merită să luați în considerare numărul lor într-o posibilă rețea electrică. De asemenea, dacă utilizați linii de curent continuu pentru a transmite electricitate pe distanțe scurte, pierderea de energie în convertoare în sine va fi mai mare decât pierderea acesteia în liniile de curent alternativ.

Cu toate acestea, liniile de transmisie cu curent continuu își pot găsi aplicația pentru transmiterea energiei pe distanțe lungi datorită stabilității lor.

Perspectiva dezvoltării ulterioare a transportului de energie electrică prin cablu este acum asociată nu numai cu liniile aeriene, ci și cu liniile electrice prin cablu. O linie de transmisie a energiei electrice prin cablu este înțeleasă ca o metodă de transmitere a energiei electrice, în care firele conductoare, împreună cu izolația electrică, sunt închise într-o manta ermetică. Cablurile de alimentare sunt de obicei amplasate sub pământ. Ceea ce are și avantajele sale, de exemplu, pentru a construi o linie aeriană, este necesar să se țină cont de factorii de mediu precum schimbările de temperatură, vânturile, umiditatea aerului într-un anumit loc, iar calculele greșite pot duce la pierderi mari de energie.

Liniile electrice pe curent alternativ își găsesc aplicații și în lumea modernă. Cel mai modern electrocasnice functioneaza pe curent alternativ, prin urmare, va fi nevoie de un convertor DC in cazul folosirii curentului continuu, iar avand in vedere ca te afli intr-un oras destul de mare, atunci energia electrica este generata in principal de centrale termice situate in apropierea orasului, obtinem ca distanța este destul de mică, prin urmare utilizarea curentului continuu este neprofitabilă din punct de vedere economic, deoarece cea mai mare parte a energiei electrice se va pierde din cauza conversiei sale. În plus, costul unei astfel de energii în sine va fi mai mare, deoarece energia constantă trebuie convertită. Acesta este avantajul liniilor electrice pe curent alternativ. Dar există și calități negative: linia de transmisie a energiei necesită sincronizarea tuturor surselor și consumatorilor, iar pierderile de energie cresc odată cu creșterea distanței.

„Într-una dintre liniile de transmisie prin cablu promițătoare, izolația este un gaz sub presiune relativ ridicată, care are o conductivitate electrică scăzută. Un astfel de gaz, care și-a găsit deja aplicație în tehnologie, este, în special, hexafluorura de sulf SF6, care se numește SF6 printre inginerii electrici. Hexafluorura de sulf este unul dintre așa-numitele gaze electronegative, o proprietate distinctivă a moleculelor căreia este capacitatea de a atașa electronii și, din această cauză, de a se transforma în ioni negativi. Aceasta duce la o scădere a concentrației de electroni liberi în gaz și, în consecință, la o scădere a conductivității acestuia. În prezent, este dificil să tragem o concluzie despre amploarea posibilă a utilizării SF6, dar această direcție în dezvoltarea liniilor de transport electric este de interes.” 7

O altă dezvoltare promițătoare este liniile electrice criogenice și supraconductoare. Ideea liniilor de transmisie criogenică se bazează pe faptul binecunoscut că rezistența electrică a metalelor (în special a celor pure) scade odată cu scăderea temperaturii. De exemplu, dacă aluminiul pur este răcit la o temperatură de -253°C (temperatura hidrogenului lichid), atunci rezistența sa electrică va scădea de aproximativ 500 de ori.

Avantajele unor astfel de linii de transport sunt evidente, dar echipamentul pentru menținerea condițiilor potrivite pentru funcționarea unor astfel de linii de transport este destul de scump, ceea ce este un dezavantaj, din această cauză, electricitatea va deveni foarte scumpă.

Și înainte de a finaliza problema transportului de energie electrică, aș dori să iau în considerare un alt tip de transfer de energie, și anume un fascicul direcționat de radiații electromagnetice, de fapt poate fi numit electromagnetic, dar eficiența lui este greu de evaluat.

Acest tip de transmisie poate fi util în cazul creării de centrale solare puternice pe orbită apropiată de Pământ. Și pentru transmisie, este posibil să se transforme electricitatea în radiație electromagnetică printr-un fascicul direcționat, iar pe Pământ să se concentreze și să se convertească înapoi.

Acum să luăm în considerare o astfel de problemă precum stocarea energiei.

Primul tip de baterie este volantul.

Este o baterie mecanică, deoarece este capabilă să acumuleze energie mecanică, mai degrabă decât electrică. Energia stocată de acesta este energia cinetică a volantului în sine

Pentru a crește energia cinetică a volantului, este necesară creșterea masei acestuia și a numărului de rotații. Dar pe măsură ce numărul de revoluții crește forța centrifugă, ceea ce poate duce la o ruptură a volantului. Prin urmare, cele mai durabile materiale sunt folosite pentru volante. De exemplu, oțel și fibră de sticlă. Au fost deja fabricate volante, a căror masă este măsurată în multe zeci de kilograme, iar viteza de rotație atinge 200 de mii de rotații pe minut.

Pierderile de energie în timpul rotației volantului sunt cauzate de frecarea dintre suprafața volantului și aer și frecarea din rulmenți. Pentru a reduce pierderile, volantul este plasat într-o carcasă din care este pompat aer, adică se creează un vid în interiorul carcasei. Sunt utilizate cele mai avansate modele de rulmenți. În aceste condiții, pierderea anuală de energie a volantului poate fi mai mică de 20%.

Multă vreme s-a folosit un astfel de tip de baterie precum o baterie electrochimică.

Bateria electrochimică este una dintre cele mai comune, dar are o aplicație restrânsă în lumea modernă.

Acest tip de baterie are doi electrozi - pozitivi și negativi, scufundați într-o soluție - un electrolit. Conversia energiei chimice în energie electrică are loc printr-o reacție chimică. Pentru a iniția o reacție, este suficient să închideți partea exterioară circuit electric baterie. Pe electrodul negativ care conține agentul reducător, ca urmare a unei reacții chimice, are loc un proces de oxidare. Electronii liberi formați în acest caz trec de-a lungul secțiunii exterioare a circuitului electric de la electrodul negativ la cel pozitiv. Cu alte cuvinte, între electrozi apare o diferență de potențial, care creează un curent electric. Acesta este procesul de descărcare a bateriei atunci când funcționează ca sursă de curent. Când bateria este încărcată, reacția chimică are loc în direcția opusă. Principalul dezavantaj al unei astfel de baterii este „volumul” acesteia, adică energia specifică scăzută (adică raportul dintre energie și masa J/kg).

Există și acumulatori termici, adică utilizarea energiei solare pentru a încălzi fluidul de lucru sau pentru a transfera fluidul de lucru dintr-o stare de agregare în alta.

Astfel, în ciuda faptului că acum sectorul energetic este bine dezvoltat, mai sunt de făcut, deoarece munca în această direcție poate reduce pierderile de energie și, în consecință, poate reduce costul energiei electrice.

Prin urmare, dacă dorim să îmbunătățim calitatea vieții noastre, merită să acordăm atenție problemei transportului de energie, acest lucru este valabil mai ales pentru o țară atât de mare precum Rusia, deoarece aproximativ 70% din economia noastră se bazează pe piața de mărfuri. . Majoritatea mineralelor se găsesc în Siberia și este necesară o cantitate mare de energie electrică pentru a crește cantitatea de materii prime extrase.

Concluzie.

În concluzie, aș dori să spun că, având în vedere previziunile privind epuizarea combustibililor fosili, și anume, rezervele de gaze și petrol, ținând cont de consumul modern, ar trebui să fie suficiente pentru 100 de ani, rezervele de cărbune sunt puțin mai mari de 300 de ani, nucleare. combustibil pentru cel puțin 1000 de ani, putem spune că sursele tradiționale de energie vor predomina mult timp. În primul rând, vor înceta utilizarea TPP-urilor pe petrol și gaze, deoarece va deveni prea scump și neprofitabil, în schimb, TPP-urile pe cărbune vor deveni larg răspândite, dar mai aproape de 2100, cărbunele va începe să crească în preț, prin urmare, centralele nucleare sunt tipul principal de centrale electrice „clasice”. În ciuda faptului că rezervele de combustibil nuclear nu sunt la fel de mari ca cele de cărbune, din combustibilul nuclear se poate obține de 100 de ori mai multă energie decât din cărbune. Dar există o problemă care împiedică energia nucleară să devină lider - aceasta este eliminarea combustibilului uzat și, desigur, problema siguranței. De exemplu, deja acum în Europa ei doresc să interzică utilizarea centralelor nucleare, ceea ce, desigur, nu este adecvat, având în vedere nevoia de energie a societății.

În ceea ce privește energia alternativă, aceasta este doar în curs de dezvoltare și este nerezonabil să așteptăm multe de la ea în acest moment. Dezvoltarea sa depinde direct de dezvoltarea societății umane, deoarece pentru dezvoltarea acestor centrale electrice este necesar să se rezolve o serie de probleme tehnice, dar în parte și-a găsit deja aplicație și a atras deja investitori, ceea ce îi va accelera dezvoltarea. De exemplu, în 2008, pentru prima dată, s-au făcut mai multe investiții în energie alternativă decât în ​​„clasică”, justificând acest lucru prin faptul că energia alternativă poate aduce profituri bune pe termen lung, investind în același timp în energie alternativă - 140 de miliarde de dolari. , și „clasic” - 110 miliarde USD .$ 8 .

Astfel, pentru o dezvoltare armonioasă și rapidă, nu este necesar să ne concentrăm doar pe un singur tip de energie clasică sau alternativă, este necesar să modernizăm ceea ce avem deja și să dezvoltăm ceea ce avem de descoperit.

2 Adică în lume energie

Energia a fost întotdeauna cel mai important factor în existența și progresul civilizației umane. Fără ea, orice activitate a oamenilor este de neconceput; economiile țărilor și, în cele din urmă, bunăstarea umană depind decisiv de ea. O persoană obișnuită este atât de obișnuită și adaptată la diferitele sale manifestări, încât pur și simplu nu observă problema, consumând fără minte resurse aparent nesfârșite.

Cu toate acestea, limitele și posibilitățile surselor tradiționale de energie nu sunt inepuizabile. Acest lucru este evidențiat în mod elocvent de politica energetică a celor mai mari țări dezvoltate economic ale planetei, ONU și alte organizații mondiale de top. De mai bine de jumătate de secol, toate părțile interesate au căutat și au dezvoltat în mod activ alte metode alternative de generare a energiei electrice și a căldurii.

Dezvoltarea energiei alternative este strâns legată de problemele de mediu pe scară largă. Poluarea globală a mediului, oceanele lumii, statistici îngrozitoare privind emisiile de compuși nocivi în atmosferă - toate acestea indică în mod clar că în secolul 21, energia alternativă și ecologia vor fi indisolubil legate.

Dezvoltarea și căutarea surselor de energie netradiționale este una dintre cele mai importante sarcini cu care se confruntă comunitatea științifică mondială. Ecologia planetei, situația cu criza energetică totală iminentă, dezvoltarea economică în continuare a țărilor și, ca urmare, nivelul de trai al populației lor depind de soluția acesteia.

Omenirea a recunoscut de multă vreme nevoia de a obține energie și a învățat cum să o folosească, dobândind beneficii tangibile.

Utilizarea energiei eoliene a dus la apariția pânzelor, a navelor de război și a navelor comerciale. Au apărut flote militare, a început să se dezvolte comerțul maritim.

Invenția morilor pentru producerea pâinii s-a bazat pe utilizarea energiei apei obținute prin deplasarea unei roți de apă. Apariția lor a avut un impact pozitiv asupra situației demografice a țărilor lumii antice, speranța de viață a oamenilor a crescut brusc.

Utilizarea deșeurilor menajere și a rămășițelor plantelor dispărute ca combustibil din timpuri imemoriale a ajutat la gătirea alimentelor, a servit drept bază pentru apariția metalurgiei timpurii.

Atunci descoperiri geologice importante au venit în ajutorul omenirii. Progresul științific și tehnologic și revoluția industrială au dus la faptul că deja la sfârșitul secolului al XIX-lea, materiile prime de hidrocarburi au devenit principala sursă de energie. Vela, vâslele, puterea musculară a cailor și a altor animale au fost înlocuite cu motoare ieftine care ardeau combustibili fosili.

Economiile marii majorități a statelor s-au reorganizat pe purtători de hidrocarburi, hidroenergetica s-a dezvoltat pe parcurs, iar de la mijlocul secolului XX a intrat în scenă energia nucleară.

O astfel de dezvoltare progresivă ar fi putut continua mai departe dacă până în anii 1960 și 1970 civilizația nu s-ar fi confruntat cu problema poluării globale a Pământului, strâns legată de schimbările climatice antropice.

Energia modernă ține cu încredere palma în poluarea chimică, radioactivă, cu aerosoli și alte tipuri de poluare a mediului. Rezolvarea problemelor sale respective va afecta direct posibilitatea pozitivă de eliminare a problemelor de mediu.

Principala dificultate a problemei energiei moderne constă în faptul că această industrie se extinde foarte rapid. Pentru comparație, dacă populația Pământului se dublează în medie într-o jumătate de secol, atunci dublarea consumului de energie al omenirii are loc la fiecare 15 ani.

Astfel, suprapunerea ratelor de creștere a populației și a creșterii sectorului energetic duce la un efect de avalanșă: nevoile și cerințele de energie în ceea ce privește per capita sunt în continuă creștere.

Momentan, nu există semne de scădere a consumului acestuia. Pentru a îndeplini în mod constant aceste cerințe în viitorul apropiat, umanitatea trebuie să răspundă la câteva întrebări importante pentru ea însăși cât mai curând posibil:

• care este impactul real asupra noosferei (sferei activității umane) tipurile cheie de energie, cum se va schimba contribuția lor la echilibrul energetic în viitorul apropiat și îndepărtat;
• cum să neutralizeze efectul negativ al utilizării metodelor tradiționale de producere a energiei, funcționarea acesteia;
• ce oportunități există, există tehnologii disponibile pentru obținerea energiei alternative, ce resurse pot fi folosite pentru aceasta, există un viitor pentru sursele alternative de energie.

Energia alternativă ca viitor non-alternativ al omenirii

Ce este energia alternativă? Acest concept ascunde o industrie complet nouă, care combină tot felul de dezvoltări promițătoare care vizează găsirea și utilizarea surselor alternative de energie.

Cea mai rapidă tranziție la surse alternative de energie este necesară datorită următorilor factori:

Statele care folosesc forme alternative de energie vor primi un bonus neprețuit - de fapt, o aprovizionare inepuizabilă, nelimitată a acesteia, deoarece partea leului din aceste surse este regenerabilă.

Principalele tipuri de surse alternative de energie

Recent, s-au încercat practic multe opțiuni netradiționale pentru obținerea energiei. Statisticile spun că încă vorbim de miimi de procente din utilizarea potențială.

Dificultățile tipice cu care se confruntă în mod inevitabil dezvoltarea surselor alternative de energie sunt lacune complete în legile majorității țărilor privind exploatarea resurselor naturale ca proprietate a statului. Problema taxării inevitabile a energiei alternative este strâns legată de lipsa elaborării legale.

Luați în considerare cele mai utilizate 10 surse alternative de energie.

Vânt

Energia eoliană a fost întotdeauna folosită de om. Nivelul de dezvoltare al tehnologiilor moderne ne permite să-l facem aproape neîntrerupt.

În același timp, electricitatea este generată folosind morile de vânt, asemănătoare morilor, dispozitive speciale. Elicea unei mori de vânt comunică energia cinetică a vântului unui generator care produce curent prin intermediul palelor rotative.

Astfel de parcuri eoliene sunt comune în special în China, India, SUA și țările Europei de Vest. Liderul neîndoielnic în acest domeniu este Danemarca, care, de altfel, este un pionier al energiei eoliene: aici au apărut primele instalații la sfârșitul secolului al XIX-lea. Danemarca închide în acest fel până la 25% din cererea totală de energie electrică.

La sfârșitul secolului al XX-lea, China a putut furniza energie electrică regiunilor muntoase și deșertice doar cu ajutorul turbinelor eoliene.

Utilizarea energiei eoliene este poate cel mai avansat mod de producere a energiei. Aceasta este o variantă ideală de sinteză, în care se combină energia alternativă și ecologia. Multe țări dezvoltate ale lumii cresc constant ponderea energiei electrice generate în acest mod în bilanțul lor total de energie.

Soare

Încercările de a folosi radiația solară pentru a genera energie s-au făcut și de mult timp, în acest moment este una dintre cele mai promițătoare modalități de dezvoltare a energiei alternative. Însuși faptul că soarele de la multe latitudini ale planetei strălucește pe tot parcursul anului, transferând pe Pământ de zeci de mii de ori mai multă energie decât consumă întreaga omenire într-un an, inspiră utilizarea activă a stațiilor solare.

Majoritatea celor mai mari stații sunt situate în Statele Unite, în total, energia solară este distribuită în aproape o sută de țări. Ca bază sunt luate fotocelule (convertoare ale radiației solare), care sunt combinate în panouri solare la scară largă.

Căldura Pământului

Căldura din adâncurile pământului este transformată în energie și folosită pentru nevoile umane în multe țări ale lumii. Energia termică este foarte eficientă în zonele cu activitate vulcanică, locuri în care există multe gheizere.

Liderii în această zonă sunt Islanda (capitala țării, Reykjavik, este alimentată integral cu energie geotermală), Filipine (ponderea în soldul total este de 20%), Mexic (4%) și SUA (1%).

Limitarea utilizării acestui tip de sursă se datorează imposibilității transportului energiei geotermale pe distanțe (o sursă locală tipică de energie).

În Rusia, există încă o astfel de stație (capacitate - 11 MW) în Kamchatka. O stație nouă este în construcție în același loc (capacitate - 200 MW).

Cele mai promițătoare zece surse de energie în viitorul apropiat includ:

• stații solare cu sediul în spațiu (principalul dezavantaj al proiectului îl reprezintă costurile financiare uriașe);
• puterea musculară a unei persoane (cererea, în primul rând - microelectronica);
• potențialul energetic al fluxurilor și refluxului (dezavantajul este costul ridicat al construcției, fluctuații gigantice de putere pe zi);
• containere de combustibil (hidrogen) (necesitatea de a construi noi benzinării, costul ridicat al mașinilor care le vor alimenta);
• reactoare nucleare rapide (barele de combustibil scufundate în Na lichid) - tehnologia este extrem de promițătoare (posibilitate de reutilizare a deșeurilor uzate);
• biocombustibil - utilizat deja pe scară largă de țările în curs de dezvoltare (India, China), avantaje - regenerabilitate, prietenos cu mediul, dezavantaj - utilizarea resurselor, terenuri destinate producției de culturi, plimbarea animalelor (creșterea prețului, lipsa alimentelor);
• electricitatea atmosferică (acumularea potențialului energetic al fulgerului), principalul dezavantaj este mobilitatea fronturilor atmosferice, viteza descărcărilor (complexitatea acumulării).

Oamenii de știință se întrec pentru a găsi viitoare surse de energie care să îmbunătățească mediul și să reducă dependența de petrol și alți combustibili fosili.

Unii prevăd că energia viitorului este . Alții spun că soarele este calea. Schemele mai sălbatice includ turbine eoliene înalte în aer sau un motor cu antimaterie.

Luați în considerare cum va fi energia viitorului în secolul 21 și nu numai.

Energia antimateriei

Antimateria este analogul materiei, alcătuit din antiparticule care au aceeași masă ca materia normală, dar cu proprietăți atomice opuse cunoscute sub numele de spin și sarcină.

Când particulele opuse se întâlnesc, ele se anihilează reciproc și eliberează o cantitate uriașă de energie în conformitate cu celebra ecuație a lui Einstein E=mc2.

Energia viitorului, sub forma unui prototip de antimaterie, este deja folosită într-o tehnică de imagistică medicală cunoscută sub numele de tomografie cu emisie de pozitroni (PET), dar utilizarea sa ca o potențială sursă de combustibil rămâne în domeniul science fiction-ului.

Problema cu antimateria este că există foarte puțin din ea în univers. Antimateria poate fi produsă în laboratoare, dar în prezent doar în cantități foarte mici și la prețuri exorbitante. Și chiar dacă problema producției poate fi rezolvată, întrebarea principală rămâne totuși cum să depozitezi ceva care tinde să se autodistrugă în contact cu materia obișnuită, precum și cum să folosești această energie antimaterie odată creată.

Oamenii de știință fac cercetări pentru a crea antimaterie care, într-o zi, ar putea transporta umanitatea către stele, dar visele despre nave spațiale alimentate cu antimaterie sunt încă departe, toți experții sunt de acord.

Pile de combustibil cu hidrogen

La prima vedere, pilele de combustibil cu hidrogen pot părea o alternativă ideală la combustibilii fosili. Pot produce energie electrică folosind doar hidrogen și oxigen fără prea multă poluare.

O mașină alimentată cu celule de combustibil cu hidrogen nu numai că va fi mai eficientă decât o mașină alimentată cu un motor cu ardere internă, dar singura emisie va fi apa.

Din păcate, în timp ce hidrogenul este cel mai abundent element din univers, cea mai mare parte este asociată cu molecule precum apa. Aceasta înseamnă că hidrogenul pur, necombinat, trebuie produs folosind alte resurse, care în multe cazuri sunt asociate cu combustibilii fosili. Dacă acesta este cazul, atunci multe dintre beneficiile ecologice ale hidrogenului ca combustibil sunt neglijabile. O altă problemă cu hidrogenul este că nu poate fi comprimat ușor sau în siguranță și necesită rezervoare speciale de stocare. De asemenea, din motive care nu sunt pe deplin înțelese, atomii mici de hidrogen tind să pătrundă prin materialele rezervorului.

Nuclear

Albert Einstein ne-a spus că linia dintre materie și energie este neclară. Energia viitorului poate fi produsă prin fisiunea sau fuziunea nucleelor ​​- procese cunoscute sub numele de reacții de fisiune nucleară și formarea de nuclee mai grele acolo unde este eliberată.

Eliberează radiații dăunătoare și produce cantități mari de materiale radioactive care pot rămâne active timp de mii de ani și pot distruge ecosisteme întregi dacă se scurg. Există, de asemenea, îngrijorarea că materialul nuclear ar putea fi folosit în arme.

În prezent, majoritatea centralelor nucleare folosesc fisiune, iar menținerea temperaturilor necesare este necesară pentru producție.

Este cunoscut și un fenomen natural cunoscut sub numele de sonoluminiscență.

Sonoluminiscența poate fi într-o zi un mijloc de a avea reactoare nucleare și de fuziune gigantice într-un pahar de lichid.

Sonoluminiscența se referă la un fulger de lumină atunci când lichidele speciale creează unde sonore de înaltă energie. Undele sonore rup lichidul și produc bule minuscule care se extind rapid și apoi se prăbușesc violent. În acest proces se produce lumină, dar, mai important, interiorul bulelor care explodează atinge temperaturi și presiuni extrem de ridicate. Oamenii de știință sugerează că acest lucru ar putea fi suficient pentru fuziunea nucleară.

Oamenii de știință experimentează, de asemenea, metode pentru crearea fuziunii nucleare controlate prin accelerarea ionilor de hidrogen „grei” într-un câmp electric puternic.

Conversia căldurii oceanice

Oceanele acoperă 70% din Pământ, iar apa este colectorul natural de energie solară al viitorului. Conversia căldurii oceanice are loc prin exploatarea diferențelor de temperatură dintre apa de suprafață încălzită de soare și apa din adâncurile reci ale oceanului pentru a genera electricitate.

Conversia energiei termice oceanice poate funcționa după următorul principiu:

• Buclă închisă: un lichid cu un punct de fierbere scăzut, cum ar fi amoniacul, este fiert folosind apă de mare caldă. Aburul rezultat este folosit pentru a actiona o turbina generatoare de electricitate, apoi aburul este racit cu apa rece de mare.
• Circuit deschis: apa de mare caldă este transformată în abur presiune scăzută care este folosit pentru a produce energie electrică. Aburul se răcește și se transformă în apă dulce utilizabilă cu apă rece de mare.
• Ciclu hibrid: Un ciclu închis este utilizat pentru a genera electricitate, care este folosită pentru a crea mediul de joasă presiune necesar pentru un ciclu deschis.

Energia termică a oceanului este folosită atât pentru extragerea apei dulci, cât și a apei de mare bogate în nutrienți extrasă din adâncurile oceanului pentru cultivarea organismelor și plantelor marine. Principalul dezavantaj al energiei termice oceanice este că este necesar să se lucreze la diferențe de temperatură atât de mici, în general în jur de 20 de grade Celsius unde eficiența este de la 1 la 3 la sută.

Hidroenergie

Apa care cade, curge sau se mișcă în alt mod a fost valorificată din cele mai vechi timpuri pentru a produce energie electrică.

Hidroenergia furnizează aproximativ 20% din energia electrică a lumii.

Până de curând, se credea că energia apei a viitorului este o resursă naturală bogată, care nu necesită combustibil suplimentar și nu provoacă poluare.

Cu toate acestea, studii recente contestă unele dintre aceste afirmații și sugerează că barajele hidroelectrice pot produce cantități semnificative de dioxid de carbon și metan din defalcarea materialului vegetal scufundat. În unele cazuri, aceste emisii concurează cu cele de la centralele pe combustibili fosili. Un alt dezavantaj al barajelor este că oamenii au nevoie deseori să fie mutați. În cazul construcției Barajului Trei Chei din China, care a devenit cel mai mare baraj din lume, 1,9 milioane de persoane au fost strămutate, iar situri istorice au fost inundate și pierdute.

Biomasă

Sursa de energie a viitorului este biomasa sau biocombustibilii, care implică eliberarea de resurse chimice stocate în materie organică precum lemnul, culturile și deșeurile animale. Aceste materiale sunt arse direct pentru a furniza căldură sau rafinate pentru a crea combustibili alcoolici, cum ar fi etanolul.

Dar, spre deosebire de alte surse de energie regenerabilă, energia din biomasă nu este curată, deoarece arderea materiei organice produce cantități mari de dioxid de carbon. Cu toate acestea, puteți compensa sau elimina această diferență plantând copaci și ierburi cu creștere rapidă pentru combustibil. Oamenii de știință experimentează, de asemenea, utilizarea bacteriilor pentru a descompune biomasa și a produce hidrogen pentru a fi folosit drept combustibil.

O alternativă de biocombustibil interesantă, dar controversată, implică un proces cunoscut sub numele de conversie termică.

Spre deosebire de biocombustibilii convenționali, conversia termică poate transforma aproape orice tip de materie organică în ulei de înaltă calitate, cu apa ca singur produs secundar.

Rămâne însă de văzut dacă companiile care au brevetat procesul pot produce suficient petrol pentru ca această energie a viitorului să devină o alternativă viabilă la combustibil.

Ulei

Unii îi spun aur negru. Pe aceasta se bazează imperii întregi, din cauza căruia se duc războaie. Unul dintre motivele pentru care petrolul sau țițeiul este atât de valoros este că poate fi transformat într-o varietate de produse, de la kerosen la plastic și asfalt. Dacă aceasta este sursa de energie a viitorului, este dezbătut aprins.

Estimările cu privire la cantitatea de ulei rămasă în pământ variază foarte mult. Unii oameni de știință prevăd că rezervele de petrol vor atinge vârful și apoi vor scădea rapid; alții cred că vor fi descoperite suficiente rezerve noi pentru a satisface nevoile de energie ale lumii pentru încă câteva decenii.

La fel ca cărbunele și gazele naturale, petrolul este relativ ieftin în comparație cu alți combustibili alternativi, dar vine cu costuri mai mari de mediu. Utilizarea petrolului produce cantități mari de dioxid de carbon, iar scurgerile de petrol pot deteriora ecosistemele fragile.

Vânt

Făcând conceptul de mori de vânt cu un pas mai departe și mai sus, oamenii de știință doresc să creeze centrale electrice pe cer, mori de vânt plutind în aer la o altitudine de 1000 de metri. Dispozitivul cu șuruburi va fi stabilizat într-un singur loc, iar curentul electric va fi alimentat la pământ printr-un cablu.

Energia eoliană reprezintă în prezent doar 0,1% din cererea globală de energie electrică. Se așteaptă ca acest număr să crească, deoarece vântul este una dintre cele mai curate forme de energie și poate genera energie atât timp cât vântul bate.

Problema, desigur, este că vânturile nu bat întotdeauna și nu se poate baza pe energia eoliană pentru a produce electricitate constantă. Există, de asemenea, îngrijorarea că parcurile eoliene pot afecta vremea locală în moduri care nu au fost încă pe deplin înțelese.

Oamenii de știință speră că ridicarea morilor de vânt pe cer va rezolva aceste probleme, deoarece vânturile la altitudine sunt mult mai puternice și mai consistente la altitudini mai mari.

Cărbune

Cărbunele a fost combustibilul care a alimentat revoluția industrială și de atunci a jucat un rol din ce în ce mai important în satisfacerea nevoilor de energie ale lumii.

Principalul avantaj al cărbunelui este că există mult. Suficient pentru a rezista încă 200-300 de ani la ritmul actual de consum.

În timp ce abundența sa îl face foarte economic, totuși, atunci când este ars, cărbunele eliberează impurități de sulf și azot în aer, care se pot combina cu apa din atmosferă pentru a forma ploi acide. Arderea cărbunelui produce, de asemenea, cantități mari de dioxid de carbon, despre care majoritatea oamenilor de știință în climă consideră că contribuie la încălzirea globală. Se fac eforturi serioase pentru a găsi noi modalități de reducere a deșeurilor și a produselor secundare ale exploatării cărbunelui.

energie solara

Energia solară nu necesită combustibil suplimentar și nu are loc poluare. Lumina soarelui poate fi concentrată sub formă de căldură sau transformată în electricitate folosind efectul fotovoltaic sau fotovoltaic prin oglinzi sincronizate care urmăresc mișcarea soarelui pe cer. Oamenii de știință au dezvoltat, de asemenea, metode pentru a valorifica viitoarea energie solară pentru a înlocui un motor pe gaz prin încălzirea gazului cu hidrogen într-un rezervor care se extinde și antrenează un generator.

Dezavantajele energiei solare includ costurile inițiale mari, precum și nevoia de spații mari. De asemenea, pentru majoritatea alternativelor, producția de energie solară a viitorului este supusă capriciilor poluării aerului și a vremii care pot bloca lumina soarelui.

De la Wiki

ENERGO-129-GUNDAYEVA

Electricitatea a mers cot la cot cu omul de secole. Cum dezvoltarea acestei industrii a facilitat și a îmbunătățit viața oamenilor. Este dificil acum să ne imaginăm viața fără toate aparatele electrice obișnuite din orice casă, în special a mea - fără computer. Cu neîncredere și chiar cu evlavie, am recitit poveștile conform cărora lămpile aprindeau cândva luminile de pe străzi. Atât a fost nevoie să ocolești stâlpii de iluminat, să atașezi o scară și să aprinzi felinarele! Și simți mândrie în țara ta - la urma urmei, compatrioții noștri, Yablochkov și Ladygin, sunt cei care au inventat becurile electrice, fără de care lumea nu își poate imagina acum existența.

Profesia de electrician, s-ar putea spune, este o profesie relativ tânără. La urma urmei, primele centrale electrice au fost lansate în urmă cu doar câteva secole în străinătate, apoi electricitatea a venit în Rusia țaristă. Era nevoie de această profesie. Primii electricieni au câștigat imediat popularitate. Pe vremea aceea, puțini știau despre principiile de funcționare a instalațiilor și nici ei nu știau să folosească electricitatea, așa că primii electricieni au acționat ca consultanți. Viața noastră modernă arată că semnificația socială, cererea pentru profesia de electrician nu a scăzut deloc, ci, dimpotrivă, a crescut. Cerințele s-au schimbat și ele. La urma urmei, dacă mai devreme era suficient să aveți cunoștințe despre circuitele și dispozitivele primitive, acum tehnologiile avansate necesită îmbunătățirea și actualizarea constantă a informațiilor tehnice.

Cred că tocmai în utilitatea și semnificația socială stă alegerea profesiei. A fi inginer energetic este o misiune onorabilă și responsabilă, care este foarte necesară pentru oameni.

ENERGO-STL-KAMALDINOV

Trăim într-o lume a tehnologiei și consumerismului. Dar tehnologia nu ar trebui să fie principala preocupare. Fizicienii ruși au fost întotdeauna printre cei mai importanți oameni de știință din lume. Printre ei, L.D. Landau, S.P. Kapitsa, Zh.I. Alferov. V.L Ginzburg și alții. Primul inventator al becului cu arc electric a fost Pavel Nikolaevich Yablochkov. A fost o contribuție uriașă la dezvoltarea luminii electrice. Fără industria energiei electrice, nu există dezvoltare a satului, orașului, regiunii, țării. Există multe căi diferite generarea de energie electrică. Folosind energia soarelui, a vântului, a resurselor de apă, a energiei nucleare, a energiei gheizerelor. Fiecare metodă are avantajele și dezavantajele sale. În Rusia, consumul de gaze naturale este cel mai dezvoltat. Pentru a rezolva problemele existente și pentru a preveni apariția celor ulterioare, mi se pare că puteți face următoarele. În primul rând, să modernizeze centralele electrice existente, fabricile, diverse industrii și, în al doilea rând, să distrugă și să nu facă nimic conform tehnologiei vechi, învechite. De asemenea, în opinia mea, este necesar să se utilizeze doar tehnologii moderne în construcția de noi facilități. Pentru dezvoltarea țării este importantă activitatea locuitorilor înșiși. De exemplu: locuitorii obișnuiți pot instala panouri solare în afara ferestrelor lor și le pot folosi pentru iluminat sau alte nevoi și pot vinde excesul de energie la rețea. De asemenea, este necesar să ne străduim să trecem la surse de energie complet regenerabile. De exemplu, folosiți gunoiul. Sortarea după tip acasă. Pentru deșeurile care nu pot fi refolosite, este necesară construirea unor gropi speciale de gunoi care să nu permită pătrunderea substanțelor nocive în sol, iar gazul emis de deșeurile în descompunere ar trebui folosit pentru a genera energie. Pentru rezidenții care trec la surse de energie complet regenerabile, pot fi oferite stimulente fiscale. Din cele de mai sus, putem concluziona că Rusia are un mare potențial în dezvoltarea industriei energiei electrice și îmbunătățirea calității vieții. Țara noastră are totul pentru asta: realizările științei fundamentale, generația tânără ambițioasă. Trebuie doar să facem eforturi pentru a moderniza lumea din jurul nostru.--ENERGO-STL-KAMALDINOV (discuție) 11:49, 9 octombrie 2016 (MSK)

ENERGO-67-LABUTINA

Criza energetică este o problemă pentru întreaga omenire. Te-ai întrebat vreodată ce se va întâmpla când oamenii epuizează toate rezervele de pe Pământ? În secolul al XIX-lea, oamenii stăpâneau cărbunele. Ulterior, au apărut surse de petrol și gaze. În secolul al XX-lea, se credea că bogăția subterană era inepuizabilă. Dar se dovedește că în viitor rezervele explorate de cărbune, petrol și gaze vor fi epuizate. Oamenii vor trebui să caute noi surse de energie. Omul va putea exista atâta timp cât rezervele sunt suficiente Timp de multe milioane de ani, în timp ce Soarele strălucește, s-au acumulat rezerve de minerale - petrol, cărbune, turbă. Aceste stocuri sunt arse fără milă. Se irosește multă energie. Trebuie să folosim toate mijloacele pentru a preveni poluarea și epuizarea Pământului. În întreaga lume, acum încearcă să folosească producția de energie electrică ecologică din: energie solară, energie eoliană, râuri mici, maree, valuri, diferențe de temperatură în adâncurile oceanului. Biomasa (diverse deșeuri) este, de asemenea, utilizată pentru producerea de energie. Desigur, acest lucru produce cantități mari de emisii de dioxid de carbon care trebuie reduse. A doua sursă de energie puternică nerevendicată este oceanul. În prezent, există mai multe stații care funcționează pe energia mareelor. În țara noastră au fost construite și centrale mareomotrice, una dintre ele este Kislogubskaya. Energia eoliană este puțin utilizată. Cred că oamenii de știință lucrează deja la modul în care această resursă naturală poate fi folosită în beneficiul omului. --ENERGO-67-LABUTINA 21:51, 6 octombrie 2016 (MSK)

ENERGO-162-BULAVINCEVA

De-a lungul existenței sale, omenirea a folosit energia care a fost acumulată de natură de-a lungul a multe miliarde de ani. Totodată, de-a lungul timpului, metodele de utilizare a acestuia au fost constant îmbunătățite, schimbate, transformate pentru a obține o eficiență maximă. Energia a jucat întotdeauna un rol deosebit, foarte important în viața omenirii. Toate tipurile de activități ale sale sunt asociate cu costurile energetice. Deci, chiar la începutul dezvoltării sale evolutive, doar energia muşchilor corpului său era disponibilă omului. Mai târziu, omul a învățat să primească și să folosească energia focului. Nu ne gândim niciodată cât de mult din viața noastră depinde de energie. Oricare dintre acțiunile noastre este legată de ea. Pentru a răspunde mai bine la întrebare, pentru a înțelege semnificația, beneficiile energiei și pentru a face presupuneri despre care va fi utilizarea energiei în viitor, ne întoarcem mai întâi la însăși definiția „energiei”. Energia - (greacă - acțiune, activitate) - o măsură cantitativă generală a diferitelor forme de mișcare a materiei. Dacă te gândești la definiția pe care am dat-o, poți să mai faci câteva subparagrafe și să înțelegi mai precis sensul acestui cuvânt. 1) energia este ceva ce se manifestă numai atunci când starea (poziţia) diferitelor obiecte ale lumii din jurul nostru se schimbă; 2) energia este ceva care se poate schimba de la o formă la alta; 3) energia este caracterizată prin capacitatea de a produce muncă utilă pentru o persoană 4) energia este ceva ce poate fi determinat, cuantificat în mod obiectiv. Deci, cred că pentru acest ESEU cel mai bine este să luați definiția asociată cu munca utilă pentru o persoană. Și într-adevăr, dacă te gândești la asta, atunci întreaga noastră viață este constantă utilizare constantă energie. Toate „beneficiile civilizației” se bazează tocmai pe utilizarea acesteia: Celulare, căldură/gaz în casele noastre, mașini, lumină... Deci puteți enumera mult timp, dar spălarea rămâne aceeași. Fără energie, pur și simplu nu am putea trăi... Dar această medalie are două laturi. În ciuda tuturor avantajelor uriașe ale energiei și ale utilizării acesteia, fără de care nu am putea exista în mod normal în lumea modernă, ele au și o mulțime de dezavantaje care afectează nu mai puțin viața umană. De exemplu, poluarea aerului. Exemplu standard, nu-i așa? Dar acesta este adevărul absolut, care nu trebuie tăcut. Poluarea atmosferei cu deșeuri provenite din diverse activități umane legate de extragerea, prelucrarea și utilizarea energiei dăunează nu numai oamenilor, ci și creaturilor care se găsesc pe Pământ la noi. Prin urmare, pe baza a tot ceea ce am spus mai sus, vreau să observ că progresul a făcut un pas mult înainte. Astăzi avem ceva care pentru o persoană, să zicem din secolul al XIV-lea, ar fi imposibil chiar și pentru percepție. Și astfel, sper ca în viitor umanitatea să nu se oprească și să dezvolte din ce în ce mai multe modalități noi de extracție, procesare și utilizare a energiei, modalități care nu numai că vor contribui la obținerea eficienței maxime, ci vor fi proiectate și pentru o poluare atmosferică minimă. --ENERGO-162-BULAVINCEVA (discuție) 22:10, 6 octombrie 2016 (MSK)

ENERGO-IRBIS-MUNTYAN

Industria energetică suferă schimbări constante, înlocuind tipurile tradiționale de combustibil pentru încălzirea unei case, vine încălzirea geotermală. Este mai sigur și mai ecologic. Anterior, acest tip de combustibil era disponibil doar oamenilor bogați, dar pentru toți ceilalți era o fantezie. Acum încălzirea datorită căldurii pământului nu mai este un mit, ci o practică comună și mai mulți oameni o pot folosi. Dacă gazul, petrolul, cărbunele și alți combustibili se pot epuiza, atunci căldura pământului nu se va epuiza niciodată. În viitor, va fi organizată producția industrială a elementului principal al acestei metode de încălzire a spațiului - pompele de căldură. Pentru toți oamenii va fi confortabil și convenabil. Mi-ar plăcea să locuiesc într-o astfel de casă. --ENERGO-IRBIS-MUNTYAN (discuție) 18:43, 6 octombrie 2016 (MSK)

ENERGO-LAP-SHILOVA

„Energia viitorului. Realitate și fantezie” Electricitatea merge cot la cot cu omul de secole și continuă să meargă până acum. Este dificil să ne imaginăm viața fără aparatele electrice obișnuite pe care le folosim adesea în viața de zi cu zi. Cu toate acestea, omenirea se confruntă cu o creștere rapidă, fără egal în istorie, a consumului de energie fără nicio atenție pentru viitorul principalelor și, din păcate, epuizabile surse de energie. În fiecare zi, o persoană caută noi surse de energie care să fie mai raționale decât cele anterioare. Ce surse va putea descoperi o persoană în viitor pot fi doar ghicite. Într-adevăr, oamenii de știință se gândesc serios la energia alternativă ca sursă a unei sfere sigure și productive. De unde poți obține o resursă energetică atât de râvnită fără a întâmpina probleme uriașe? De foarte multă vreme, mulți oameni de știință încearcă să găsească acel „fir” care să întoarcă pagina istoriei energetice a omenirii și să ofere o nouă sursă inepuizabilă de „nutriție”. Fiecare dintre oamenii de știință își dezvoltă propriul scenariu, străduindu-se să facă o descoperire în sectorul energetic. Au fost luate în considerare multe opțiuni: energia eoliană, energia internă a planetei noastre, energia solară. Dar care dintre aceste opțiuni va juca un rol decisiv în istoria omenirii și va face o descoperire fără a provoca dispute și discuții? Acest lucru îl vom ști doar în viitorul apropiat.

ENERGO-129-ERSHOV

Pentru început, voi da o definiție a cuvântului energie. Energia este o zonă de activitate economică umană, un ansamblu de mari subsisteme naturale și artificiale care servesc la transformarea, distribuirea și utilizarea resurselor energetice de tot felul. Scopul său este de a asigura producerea de energie prin transformarea energiei primare, naturale, în secundară, de exemplu, în energie electrică sau termică. Energia este necesară în mod constant. Nu ne putem imagina o zi fără aparate electrice. În prezent, electricitatea este generată prin arderea resurselor naturale. Resursele naturale nu sunt nesfârșite, în viitorul apropiat resursele se vor epuiza și va trebui să căutăm surse alternative de energie. După părerea mea, viitorul este al surselor alternative și al energiei atomului. Alternativa este toată energia soarelui, vântului, apei. Mi se pare că una dintre modalitățile raționale de a folosi energia nucleară. Energia nucleară (Energia nucleară) este o ramură a industriei energetice angajată în producerea de energie electrică și termică prin conversia energiei nucleare. De obicei, pentru a obține energie nucleară, se folosește o reacție de fisiune nucleară în lanț a nucleelor ​​de plutoniu-239 sau uraniu-235. Nucleii se fisionează atunci când un neutron îi lovește și se obțin noi neutroni și fragmente de fisiune. Neutronii de fisiune și fragmentele de fisiune au energie cinetică mare. Ca urmare a ciocnirilor de fragmente cu alți atomi, această energie cinetică este rapid transformată în căldură. Și această căldură încălzește apa și o transformă în abur. La rândul său, aburul intră în turbină, unde se generează energie electrică. Dar acest tip de energie are dezavantajele sale. Aceasta este siguranța la centralele nucleare. Pericolul este asociat cu probleme de eliminare a deșeurilor, accidente care duc la dezastre de mediu și provocate de om, precum și posibilitatea de a folosi distrugerea acestor instalații cu arme convenționale sau ca urmare a unui atac terorist ca armă de distrugere în masă. După părerea mea, să dezvolt mai puternic acest tip de energie. Eliminați corect deșeurile nucleare, creșteți eficiența centralelor nucleare, crescând astfel cantitatea de energie eliberată pentru același combustibil.