Экологическая безопасность альтернативных источников энергии

Оглавление

Введение……………………………………………………………………………3

Альтернативные  источники энергии (АИЭ)…………………………………..4

а)  ветровая энергия………………………………………………………………...4

б)  энергия рек………………………………………………………………………5

в) геотермальная энергия………………………………………………………..…6

г) гидротермальные системы………………………………………………………6

д) горячие системы вулканического происхождения……………………………6

е) системы с высоким тепловым потоком………………………………………...7

ж) энергия приливов и отливов……………………………………………………7

з) энергия солнца…………………………………………………………………...8

и) атомная энергия…………………………………………………………………9

к) водородная энергия……………………………………………………………...9

Экологическая безопасность АИЭ…………………………………………….11

Заключение……………………………………………………………………….13

Библиографический список……………………………………………………14

       Введение

       Рождение  энергетики произошло много миллионов лет назад, когда люди научились добывать огонь: они охотились с помощью огня, получали свет и тепло, и он служил источником радости и оптимизма на протяжении многих лет.

       Сейчас, как никогда остро встал вопрос, о том, каким будет будущее планеты в энергетическом плане. Что  ждет человечество - энергетический голод или энергетическое изобилие?  В газетах и различных журналах все чаще и чаще встречаются статьи об энергетическом кризисе.  Из-за нефти возникают войны, расцветают и беднеют государства,  сменяются правительства.  К разряду газетных сенсаций стали относить сообщения о запуске новых установок или о новых изобретениях в области энергетики. Разрабатываются гигантские энергетические программы,  осуществление которых потребует громадных  усилий  и  огромных  материальных затрат. Если в конце прошлого века  энергия  играла,  в общем, вспомогательную и незначительную в мировом балансе роль,  то уже в 1930  году  в мире  было  произведено  около  300  миллиардов киловатт-часов электроэнергии.  Гигантские цифры,  огромные темпы роста!  И все равно энергии будет мало - потребности в ней растут еще быстрее.

       Вероятность скорого истощения мировых запасов  топлива, а также ухудшение экологической  ситуации в мире (переработка нефти  и довольно частые аварии во время ее транспортировки представляют реальную угрозу для окружающей среды) заставили задуматься  о  других видах топлива,  способных заменить нефть и газ. Сейчас в мире все больше ученых-инженеров занимаются  поисками  новых,  нетрадиционных источников энергии,  которые  могли бы взять на себя хотя бы часть забот  по снабжению    
человечества энергией.

       В своем реферате я расскажу о возможных  экологически-чистых источниках энергии, которыми бы люди не загрязняли окружающий мир, в котором мы живём.

       Альтернативные  источники энергии (АИЭ)

       Увеличивающееся загрязнение окружающей среды, нарушение  теплового баланса атмосферы  постепенно приводят к глобальным изменением климата. Дефицит энергии и ограниченность топливных ресурсов с всё нарастающей остротой показывают неизбежность перехода к нетрадиционным, альтернативным источникам энергии. Они экологичны, возобновляемы, основой их служит энергия Солнца и Земли.

       Основные  причины, указывающие  на важность скорейшего перехода к АИЭ:

• Глобально-экологический: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI веке.
• Политический: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы;
• Экономический: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, на традиционную - постоянно растут;
• Социальный: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными  ГЭС, - всё это увеличивает социальную напряженность.
• Эволюционно-исторический: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии.

       Ветровая  энергия

       Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Постоянно и повсюду на земле дуют ветры – от легкого ветерка, несущего желанную прохладу в летний зной, до могучих ураганов, приносящих неисчислимый урон и разрушения. Всегда неспокоен воздушный океан, на дне которого мы живем. Ветры, дующие на просторах нашей страны, могли бы легко удовлетворить все ее потребности в электроэнергии! Почему же столь обильный, доступный да и экологически чистый источник энергии так слабо используется? В наши дни двигатели, использующие ветер, покрывают всего одну тысячную мировых потребностей в энергии. Они дают довольно много энергии, тем более если поставить несколько ветроэлектрических станций, то этой энергии хватит на долго. Но существует несколько важных проблем: избыток энергии в ветреную погоду и недостаток ветра в безветренную погоду. Для этого существует простое решение: ветряное колесо движет насос, который накачивает воду в расположенное ниже водяное хранилище и вода стекая вниз приводит в действие водяную турбину. Существует ещё один более перспективный способ – электрический ток от ветряной мельницы разлагает воду на кислород и водород, который хранится в хранилище и его можно сжигать на тепловых электростанциях по мере надобности.  

       Энергия рек

       Многие  тысячелетия верно служит человеку энергия, заключенная в текущей  воде. Запасы ее на Земле колоссальны. Недаром некоторые ученые считают, что нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а Вода – ведь около трех четвертей поверхности планеты покрыты водой. Огромным аккумулятором энергии служит Мировой океан, поглощающий большую ее часть, поступающую от Солнца. Здесь плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие океанские течения. Рождаются могучие реки, несущие огромные массы воды в моря и океаны. Понятно, что человечество в поисках энергии не могло пройти мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научились использовать энергию рек. Вода была первым источником энергии, и, вероятно, первой машиной, в которой человек использовал энергию воды, была примитивная водяная турбина. Свыше 2000 лет назад горцы на Ближнем Востоке уже пользовались водяным колесом в виде вала с лопатками. Шагом вперед было водяное колесо Витрувия. Это вертикальное колесо с большими лопатками и горизонтальным валом. Вал колеса связан деревянными зубчатыми колесами с вертикальным валом, на котором сидит мельничный жернов. Этот способ получения энергии даёт меньше энергии, чем ветровой, но тоже весьма практичен и не требует много затрат.

       Гидроэнергетика дает почти треть электроэнергии, используемой во всем мире. Норвегия, где  электроэнергии на душу населения больше, чем где-либо еще, живет почти  исключительно гидроэнергией.

       На  гидроэлектростанциях (ГЭС) и гидроаккумулирующих электростанциях (ГАЭС) используется потенциальная энергия воды, накапливаемой с помощью плотин. У основания плотины расположены гидротурбины, приводимые во вращение водой (которая подводится к ним под нормальным давлением) и вращающие роторы генераторов электрического тока.

       Существуют  очень крупные ГЭС. Широко известны две большие ГЭС в России: Красноярская (6000 МВт) и Братская (4100 МВт). Самая  крупная ГЭС в США – Грэнд-Кули полной мощностью 6480 МВт. В 1995 на гидроэнергетику  приходилось около 7% электроэнергии, вырабатываемой в мире.

       Гидроэнергия  – один из самых дешевых и самых  чистых энергоресурсов. Он возобновляем в том смысле, что водохранилища  пополняются приточной речной и  дождевой водой. Остается под вопросом целесообразность строительства ГЭС на равнинах.  

       Геотермальная энергия

       Геотермальная энергия, т.е. теплота недр Земли, уже  используется в ряде стран, например в Исландии, России, Италии и Новой  Зеландии. Земная кора толщиной 32–35 км значительно тоньше лежащего под  ней слоя – мантии, простирающейся примерно на 2900 км к горячему жидкому ядру. Мантия является источником богатых газами огненно-жидких пород (магмы), которые извергаются действующими вулканами. Тепло выделяется в основном вследствие радиоактивного распада веществ в земном ядре. Температура и количество этого тепла столь велики, что оно вызывает плавление пород мантии. Горячие породы могут создавать тепловые «мешки» под поверхностью, в контакте с которыми вода нагревается и даже превращается в пар. Поскольку такие «мешки» обычно герметичны, горячая вода и пар часто оказываются под большим давлением, а температура этих сред превышает точку кипения воды на поверхности земли. Наибольшие геотермальные ресурсы сосредоточены в вулканических зонах по границам корковых плит. Основным недостатком геотермальной энергии является то, что ее ресурсы локализованы и ограничены, если изыскания не показывают наличия значительных залежей горячей породы или возможности бурения скважин до мантии. Существенного вклада этого ресурса в энергетику можно ожидать только в локальных географических зонах.  

       Гидротермальные системы

       К категории гидротермальных  систем относят подземные бассейны пара или горячей воды, которые выходят на поверхность земли, образуя гейзеры, сернистые грязевые озера и фумаролы. Образование таких систем связано с наличием источника теплоты  горячей или расплавленной скальной породой, расположенной относительно близко к поверхности земли. Они обычно размещаются по границам тектонических плит земной коры, которым свойственна вулканическая активность. В принципе для производства электроэнергии на месторождениях с горячей водой применяется метод, основанный на использовании пара, образовавшегося при испарении горячей жидкости на поверхности. Этот метод использует то явление, что при приближении горячей воды (находящейся под высоким давлением) по скважинам из бассейна к поверхности давление падает и около 20 % жидкости вскипает и превращается в пар 

       Горячие системы вулканического происхождения

       Ко  второму типу геотермальных ресурсов (горячие системы вулканического происхождения) относятся магма и непроницаемые горячие сухие породы (зоны застывшей породы вокруг магмы и покрывающие ее скальные породы). Получение геотермальной энергии непосредственно из магмы пока технически неосуществимо. Технология, необходимая для использования энергии горячих сухих пород, только начинает разрабатываться. Предварительные технические разработки методов использования этих энергетических ресурсов предусматривают устройство замкнутого контура с циркулирующей по нему жидкостью, проходящего через горячую породу. Сначала пробуривают скважину, достигающую области залегания горячей породы; затем через нее в породу под большим давлением закачивают холодную воду, что приводит к образованию в ней трещин. После этого через образованную таким образом зону трещиноватой породы пробуривают вторую скважину. Наконец, холодную воду с поверхности закачивают в первую скважину. Проходя через горячую породу, она нагревается  (извлекается через вторую скважину в виде пара или горячей воды, которые затем можно использовать для производства электроэнергии одним из рассмотренных ранее способов).

       Системы с высоким тепловым потоком

       Геотермальные системы третьего типа существуют в  тех районах, где в зоне с высокими значениями теплового потока располагается глубокозалегающий осадочный бассейн. В таких районах, как Парижский или Венгерский бассейны, температура воды, поступающая из скважин, может достигать 100 °С.