Використання не традиційних видів енергії (енергія сонця, вітру, біоенергія,..) в Україні та світі

     Міністерство  освіти і науки України 
 
 

     МИСТЕЦЬКИЙ  ІНСТИТУТ

     художнього  моделювання та дизайну 

     ім. Сальвадора Далі 

     Кафедра “Комп'ютерної графіки та дизайну” 
 
 

     КУРСОВА РОБОТА

     на  тему: 

     “Використання не традиційних видів енергії (енергія сонця, вітру, біоенергія,..) в Україні та світі” 

     з предмету “Основи Екології” 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Київ

     2010 рік

     Зміст 

     Введення 3

     Розділ 1. Світ шукає енергію. 5

     Енергія – з чого все почалося 8

     Скільки потрібно енергії 11

     Розділ 2. Альтернативні джерела енергії. 15

     Вітрова енергія. 16

     Зберігання  вітрової енергії 17

     Використання  вітряної енергії.. 18

     Енергія річок. 19

     Використання  енергії річок.. 20

     Енергія світового океану 22

     Теплова енергія океану 22

     Енергія приливів і відливів. 23

     Енергія морських течій 25

     Використання  енергії моря.. 20

     Енергія сонця. 27

     Використання  сонячної енергії. 29

     Атомна  енергія. 31

     Термоядерний  синтез. 33

     Використання  ядерної енергії. 34

     Воднева енергетика 36

     Сучасні і перспективні методи виробництва  водню 38

     Використання  водню 40

     Біопаливо 43

     Використання  біопалива 44

     Висновок 46

     Список  літератури 48

     Введення 

     Енергія – не тільки одне з найчастіше обговорюваних  сьогодні понять; крім свого основного  фізичного (а в ширшому сенсі  – природничонаукового) змісту, вона має численні економічні, технічні, політичні і інші аспекти.

     Людству потрібна енергія і потреби в  ній збільшуються з кожним роком. Разом з тим запаси традиційних  природних палив (нафти, вугілля, газу і ін.) кінцеві. Кінцеві також і  запаси ядерного палива - урану, з якого  можна отримувати в реакторах  плутоній. Практично невичерпні запаси термоядерного палива – водню, проте керовані термоядерні реакції поки не освоєні і невідомо, коли вони будуть використані для промислового отримання енергії в чистому вигляді, тобто без участі в цьому процесі реакторів ділення. Залишаються два шляхи: строга економія при витрачанні енергоресурсів і використання нетрадиційних відновлювальних джерел енергії.

     Дана  робота є коротким оглядом сучасного  стану енергоресурсів людства. У  роботі розглянутий розвиток енергетики, як галузі народного господарства, еволюція джерел енергії, а також проблеми освоєння і використання нових ресурсів енергії (альтернативні джерела енергії). Мета роботи – перш за все ознайомитися з сучасним положенням справ в цій незвичайно широкій проблематиці, аналіз нових шляхів отримання практично корисних форм енергії.

     До  нових форм первинної енергії  в першу чергу відносяться: сонячна  і геотермальна енергія, приливна, атомна, енергія вітру і енергія хвиль. На відміну від викопних палив  ці форми енергії не обмежені геологічно накопиченими запасами (якщо атомну енергію розглядати разом з термоядерною). Це означає, що їх використання і споживання не веде до неминучого вичерпання запасів.

     Розглянуті  в роботі нові схеми перетворення енергії можна об'єднати єдиним терміном “екоенергетика”, під яким маються на увазі будь-які методи отримання чистої енергії, що не викликають забруднення навколишнього середовища.

     Розділ 1. Світ шукає енергію 

     Це  вислів відомого індійського ученого  ніколи не звучав так актуально, як в наші дні, коли людство, не зважаючи на величезні фінансові витрати, докладає всі зусилля для пошуку нових шляхів отримання енергії.

     Проблеми, пов'язані з походженням, економічністю, технічним освоєнням і способами  використання різних джерел енергії, були і будуть невід'ємною частиною життя на наший планеті. Прямо або побічно з ними стикається кожен житель Землі. Розуміння принципів виробництва і споживання енергії складає необхідну передумову для успішного вирішення тих, що набувають все велику гостроту проблем сучасності і в ще більшому ступені – найближчого майбутнього.

     Світ, в якому ми живемо, можна вивчати  з самих різних крапок зір. Нові знання ведуть до постійного їх звуження, до все  більшій диференціації наукових дисциплін і відповідних ним  областей людської діяльності. Результати об'єктивної оцінки “стану справ” в цих областях вельми різні.

     Чому  ж саме зараз, як ніколи гостро, встало питання: що чекає людство - енергетичний голод або енергетичний достаток? Не сходять із сторінок газет і  журналів статті про енергетичну кризу. Із-за нафти виникають війни, розцвітають і бідніють держави, змінялися уряди. До розряду газетних сенсацій стали відносити повідомлення про запуск нових установок або про нові винаходи в області енергетики. Розробляються гігантські енергетичні програми, здійснення яких зажадає величезних зусиль і величезних матеріальних витрат.

     Рівень  матеріальної, а кінець кінцем і  духовної культури людей знаходиться  в прямій залежності від кількості  енергії, наявної в їх розпорядженні. Щоб добути руду, виплавити з неї метал, побудувати будинок, зробити будь-яку річ, потрібно витратити енергію. А потреби людини весь час ростуть, та і людей стає все більше.

     Так за чим же зупинка? Учені і винахідники  вже давно розробили численні способи виробництва енергії, в першу чергу електричної. Давайте тоді будувати все більше і більше електростанцій, і енергії буде стільки, скільки знадобиться! Таке, здавалося б, очевидне рішення складної задачі, виявляється, таїть в собі немало підводних каменів.

     Невблаганні закони природи стверджують, що отримати енергію, придатну для використання, можна тільки за рахунок її перетворень з інших форм. Вічні двигуни, нібито що проводять енергію і що нізвідки не її беруть, на жаль, неможливі. А структура світового енергогосподарства до сьогоднішнього дня склалася таким чином, що чотири з кожних п'яти проведених кіловат виходять в принципі тим же способом, яким користувалася первісна людина для зігрівання, тобто при спалюванні палива, або при використанні запасеної в нім хімічної енергії, перетворенні її в електричну на теплових електростанціях.

     Звичайно, способи спалювання палива стали  набагато складнішими і досконало.

     Нові  чинники - збільшені ціни на нафту, швидкий  розвиток атомної енергетики, зростання  вимог до захисту навколишнього середовища, зажадали нового підходу до енергетики.

     У розробці енергетичної програми взяли  участь видні учені країни, фахівці  різних міністерств і відомств. За допомогою новітніх математичних моделей  електронно-обчислювальні машини розрахували  декілька сотень варіантів структури майбутнього енергетичного балансу. Були знайдені принципові рішення, що визначили стратегію розвитку енергетики на прийдешні десятиліття.

     На  жаль, запаси нафти, газу, вугілля зовсім не нескінченні. Природі, щоб створити ці запаси, було потрібно мільйони років, витрачені вони будуть за сотні років. Сьогодні в світі сталі серйозно замислюватися над тим, як не допустити хижацького розграбування земних багатств. Адже лише за цієї умови запасів палива може вистачити на століття. На жаль, багато нафтовидобувних країн живуть сьогоднішнім днем. Вони нещадно витрачають даровані їм природою нафтові запаси. Зараз багато з цих країн, особливо в районі Персидської затоки, буквально купаються в золоті, не замислюючись, що через декілька десятків років ці запаси вичерпаються. Що ж відбудеться тоді –, а це рано чи пізно трапиться, – коли родовища нафти і газу будуть вичерпані? Підвищення цін на нафту, необхідну не тільки енергетиці, але і транспорту, і хімії, що відбулося, примусило задуматися про інші види палива, придатні для заміни нафті і газу. Особливо замислювалися тоді ті країни, де немає власних запасів нафти і газу і яким доводиться їх купувати.

     А поки в світі все більше вчених інженерів займаються пошуками нових, нетрадиційних джерел, які могли б узяти на себе хоч би частина турбот по постачанню людства енергією. Рішення цієї задачі дослідники шукають на різних шляхах. Найпринаднішим, звичайно, є використання вічних, поновлюваних джерел енергії-енергії поточної води і вітру, океанських приливів і відливів, тепла земних надр, сонця. Багато уваги приділяється розвитку атомної енергетики, учені шукають способи відтворення на Землі процесів, що протікають в зірках і забезпечують їх колосальними запасами енергії. 

     Енергія – з чого все  почалося 

     Сьогодні нам може здаватися, що розвиток і вдосконалення людини відбувався неймовірно поволі. Йому в буквальному розумінні слова доводилося чекати милостей від природи. Він був практично беззахисний перед холодом, йому невпинно загрожували дикі звіри, його життя постійно висіло на волоску. Але поступово людина розвинулася настільки, що зумів знайти зброю, яка у поєднанні із здатністю мислити і творити остаточно прославило його над всім живим оточенням. Спочатку вогонь здобували випадково – наприклад, з дерев, що горять, в які ударила блискавка, потім стали здобувати свідомо: за рахунок тертя один об одного двох відповідних шматків дерева чоловік вперше запалив вогонь 80–150 тисяч років назад.

     Після цього люди вже не відмовлялися від  можливості використовувати вогонь в боротьбі проти суворих холодів і хижих звірів, для приготування здобутої їжі. Скільки спритності, наполегливість, досвіду та і просто везіння це вимагало! Уявимо собі людину, оточену незайманою природою, – без споруд, які б його захищали, без знання хоч би елементарних фізичних законів, із запасом слів, що не перевищує декількох десятків. До цього відкриття людина йшла дуже довго і розповсюджувалося Воно повільно, але ознаменувало собою один з найважливіших переломних етапів в історії цивілізації.

     Впродовж  сторіч ступінь використання нових  джерел енергії - домашніх тварин, вітру  і води – залишалася дуже низькою. Головним же джерелом енергії, за допомогою  якої людина будувала житло, обробляла  поля, “подорожувала”, захищалася і  нападала, служила сила його власних рук і ніг. І так тривало приблизно до середини нашого тисячоліття.

     В проміжку між першим багаттям та першою успішною моделлю лампочки Едісона, що використовувалась в публічній  демонстрації в Парку Менло, в  грудні 1879 року , було багато винаходів та величних звершень. Серед творців сучасного світу можна згадати багатьох визначних людей: Ньютон, Лейбніц, Фарадей, Якобі,.. Чого тільки варті винаходи Леонардо да Вінчі, його роботи з пластичної анатомії та перший робот (виготовлений для гроту його високості Короля Франції), механічні рішення застосовані в ньому лягли в основи сучасної робототехніки.

     Одним з перших гігантів на шляху наукового  прогресу людства, поза сумнівом, був  І. Ньютон. Цей видатний англійський  природодослідник все своє довге  життя і неабиякий талант присвятив павуку: фізиці, астрономії і математиці. Він сформулював основні закони класичної механіки, розробив теорію тяжіння, заклав основи гідродинаміки і акустики, значною мірою сприяв розвитку оптики, разом з Лейбніцем створив початки теорії числення нескінченно малих і теорії симетричних функцій. Фізику XVIII і XIX сторіч по праву називають ньютонівською. Праці Ньютона багато в чому допомогли помножити силу людських м'язів і творчі можливості людського мозку.

     Промислова  революція – так ми часто називаємо цю епоху великих відкриттів – істотно змінила перебіг життя на наший планеті. Одним з її наслідків було остаточне падіння феодалізму, який вже не міг пристосуватися до розвитку нових продуктивних сил, і зміцнення капіталістичних виробничих відносин. Технічна революція дала прорив багатьом винаходам що працюють на благо суспільства і по нині. Наприклад гідротурбіни що вже у 1900-х роках використовувалися по всюди. Проте перший насправді функціональний зразок (головна відмінність — імпеллер що давав надзвичайно високі показники ККД) з'явився лише 1922 році, її розробником був Віктор Каплан.