Альтернативная энергия

В приливных электростанциях  двустороннего действия турбины  работают при движении воды из моря в бассейн и обратно. ПЭС двустороннего  действия способна вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 ч с перерывами в 1-2 ч четыре раза в сутки.

Первая приливная электростанция мощностью 240 МВт была пущена в 1966 г. во Франции в устье реки Ранс, впадающей в Ла-Манш, где средняя амплитуда приливов составляет 8,4 м. 24 гидроагрегата ПЭС вырабатывают в среднем за год 502 млн. кВт\ч электроэнергии. Для этой станции разработан приливный капсульный агрегат, позволяющий осуществлять три прямых и три обратных режима работы: как генератор, как насос и как водопропускное отверстие, что обеспечивает эффективную эксплуатацию ПЭС.

Существуют проекты крупных  ПЭС мощностью 320 МВт (Кольская) и 4000 МВт (Мезенская) на Белом море, где  амплитуда приливов составляет 7-10 м. Планируется использовать также  огромный потенциал Охотского моря, где местами, например на Пенжинской губе, высота приливов составляет 12,9 м, а в Гижигинской губе – 12-14 м.

Работы в этой области  ведутся и за рубежом. В 1985 г. пущена в эксплуатацию ПЭС в заливе Фанди в Канаде мощностью 20 МВт (амплитуда приливов здесь составляет 19,6 м). В Китае построены три приливные электростанции небольшой мощности. В Великобритании разрабатывается проект ПЭС мощностью 1000 МВт в устье реки Северн, где средняя амплитуда приливов составляет 16,3 м. [3]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ГИДРОЭНЕРГИЯ

 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. [3]

 

 

 

 

 

 

 

5. ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ  ЭНЕРГИЯ

Объём Земли составляет примерно 1085 млрд.куб.км и весь он, за исключением тонкого слоя земной коры , имеет очень высокую температуру.

Если учесть ещё и теплоемкость пород Земли, то станет ясно, что  геотермальная теплота представляет собой, несомненно, самый крупный  источник энергии, которым в настоящее  время располагает человек. Причём это энергия в чистом виде, так  как она уже существует как  теплота, и поэтому для её получения  не требуется сжигать топливо  или создавать реакторы.

Однако в целом, особенно с учётом величины глубинного тепла  Земли, использование геотермальной  энергии в мире крайне ограничено.

Для производства электроэнергии с помощью геотермального пара от этого пара отделяют твёрдые частицы, пропуская его через сепаратор и затем направляют его в турбину. «Стоимость топлива» такой электростанции определяется капитальными затратами на продуктивные скважины и систему сбора пара и является относительно невысокой. Стоимость самой электростанции при этом также невелика, так как последняя не имеет топки, котельной установки и дымовой трубы. В таком удобном естественном виде геотермальная энергия является экономически выгодным источником электрической энергии.

Валовой мировой потенциал  геотермальной энергии в земной коре на глубине до 10 км оценивается  в 18 000 трлн. т условного топлива, что в 1700 раз больше мировых геологических запасов органического топлива. В России ресурсы геотермальной энергии только в верхнем слое коры глубиной 3 км составляют 180 трлн. т условного топлива. Использование только около 0,2 % этого потенциала могло бы покрыть потребности страны в энергии. Вопрос только в рациональном, рентабельном и экологически безопасном использовании этих ресурсов. Именно из-за того, что эти условия до сих пор не соблюдались при попытках создания в стране опытных установок по использованию геотермальной энергии, мы сегодня не можем индустриально освоить такие несметные запасы энергии.

Геотермальная энергия по времени использования — наиболее старый источник альтернативной энергии. В 1994 г. в мире работало 330 блоков таких  станций и здесь доминировали США (168 блоков на «месторождениях» Гейзере в долине гейзеров).

В России перспективными в  этом смысле районами являются Камчатка и Курильские острова. С 60-х годов  на Камчатке успешно работает полностью  автоматизированная Паужетская ГеоТЭС мощностью 11 МВт, на Курилах — станция на о. Кунашир. Такие станции могут быть конкурентоспособны лишь в районах с высокой отпускной ценой на электроэнергию, а на Камчатке и Курилах она очень высока в силу дальности перевозок топлива и отсутствия железных дорог. [2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. ГИДРОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

Еще в конце 20-х гг. человечество начало использовать и гидротермальную  энергию, т.е. энергию, источником которой  служит разница температур морской  воды из верхних и нижних горизонтов.

Благоприятны, например, условия для  использования гидротермальной  энергии на Кубе. В одной из здешних  бухт большие глубины со значительным перепадом температур воды подходят к самому берегу. Насосы накачивают здесь воду с поверхности моря (она имеет температуру около 27 градусов Цельсия) в испаритель. В  испарителе с частичным вакуумированием образуется пониженное давление, в результате чего вода превращается в пар при температуре около 30 градусов Цельсия. Полученный пар вращает лопасти турбин, соединенных с генераторами. Отработанный пар попадает в конденсатор, для охлаждения которого подают воду с глубины (ее температура 14 градусов Цельсия).

В США, Японии, Франции и некоторых  других странах ведут активные работы по программе «Преобразование термальной энергии океана» («ОТЕК»).

Первая опытная американская гидротермальная  станция системы «ОТЕК» - мини - «ОТЕК» мощностью 50 кВт – работала вблизи Гавайских островов в Тихом океане с 1979 по1981 г.

В1981 г. вошла в строй вторая опытная  американская термоградиентная установка мощностью уже около 1000 кВт – «ОТЕК-1». [5]

 

 

 

 

 

 

 

 

7. ТВЕРДЫЕ ОТХОДЫ И БИОМАССА

 

 Примерно половину твердых  отходов составляет вода. Легко  собрать можно лишь 15% мусора. Самое  большее, что могут дать твердые  отходы, – это энергию, соответствующую  примерно 3% потребляемой нефти и  6% природного газа. Следовательно,  без радикальных улучшений в  организации сбора твердых отходов  они вряд ли дадут большой  вклад в производство электроэнергии.

 На биомассу – древесину  и органические отходы – приходится  около 14% полного потребления  энергии в мире. Биомасса –  обычное бытовое топливо во  многих развивающихся странах.

 Были предложения выращивать  растения (в том числе и лес)  как источник энергии. Быстрорастущие  водяные растения способны давать  до 190 т сухого продукта с гектара  в год. Такие продукты можно  сжигать в качестве топлива  или пускать на перегонку для  получения жидких или газообразных  углеводородов. В Бразилии сахарный  тростник был применен для  производства спиртовых топлив, заменяющих бензин. Их стоимость  ненамного превышает стоимость  обычных ископаемых энергоносителей.  При правильном ведении хозяйства  такой энергоресурс может быть  восполняемым. Необходимы дополнительные  исследования, особенно быстрорастущих  культур и их рентабельности  с учетом затрат на сбор, транспортировку  и размельчение. [4]

 

 

 

 

 

 

8.ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ

 8.1 ЗАПАСЫ УРАНА

 В 1995 более или менее  достоверные мировые запасы урана  оценивались в 1,5 млн. т. Дополнительные  ресурсы оценивались в 0,9 млн.  т. Крупнейшие из известных  источников урана находятся в  Северной Америке, Австралии,  Бразилии и Южной Африке. Считается,  что большими количествами урана  обладают страны бывшего Советского  Союза.

 В 1995 число действующих  ядерных реакторов во всем  мире достигло 400 (в 1970 – только 66) и их полная мощность составила  около 300 000 МВт. В США планируется  и ведется строительство лишь 55 новых АЭС, а проекты 113 других  аннулированы.

 8.2 РЕАКТОР - РАЗМНОЖИТЕЛЬ

 Ядерный реактор - размножитель обладает чудесной способностью, вырабатывая энергию, в то же время производить еще и новое ядерное топливо. К тому же он работает на более распространенном изотопе урана 238U (преобразуя его в делящийся материал плутоний). Считается, что при использовании реакторов-размножителей запасов урана хватит не менее чем на 6000 лет.

 8.3 БЕЗОПАСНОСТЬ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ

Существуют четыре проблемы: возможность разрушения защитной оболочки реактора, радиоактивные выбросы в атмосферу, транспортировка радиоактивных материалов и длительное хранение радиоактивных отходов. Если активную зону реактора оставить без охлаждающей воды, то она быстро расплавится. Это может привести к взрыву пара и выбросу в атмосферу радиоактивных «осколков» ядерного деления. Правда, разработана система аварийного охлаждения активной зоны реактора, которая предотвращает расплавление, заливая активную зону водой в случае аварии в первом контуре реактора.

 Однако действие такой  системы исследовалось в основном  путем компьютерного моделирования. 

28 мая 1979 в Три-Майл-Айленде (шт. Пенсильвания) отказ оборудования привели к выходу из строя реактора с частичным расплавлением его активной зоны. Небольшое количество радиоактивных веществ было выброшено в атмосферу. Ущерб, нанесенный жизням людей и их собственности за пределами территории АЭС, был незначителен, но из-за этой аварии у общественности сложилось неблагоприятное мнение о безопасности реактора.

 В апреле 1986 произошла  гораздо более серьезная авария  на Чернобыльской АЭС. Во время  плановой остановки одного из  четырех графитовых кипящих реакторов  неожиданно резко повысилась выходная мощность и в реакторе образовался газообразный водород. Взрыв водорода разрушил здание реактора. Частично расплавилась активная зона, загорелся графитовый замедлитель, и произошел выброс огромных количеств радиоактивных веществ в атмосферу. Два работника погибли при взрыве, не менее 30 других вскоре умерли от лучевой болезни. До 1000 человек были госпитализированы из-за облучения. Около 100 000 человек в Киевской, Гомельской и Черниговской областях получили большие дозы излучения. После того как пожар был погашен, поврежденный реактор был закрыт «саркофагом» из бетона, свинца и песка.

Авария на АЭС Фукусима-1 — крупнейшая радиационная авария, произошедшая 11 марта 2011 года в результате сильнейшего землетрясения в Японии и последовавшего за ним цунами. Землетрясение и удар цунами вывели из строя внешние средства электроснабжения и резервные дизельные электростанции, что явилось причиной неработоспособности всех систем нормального и аварийного охлаждения и привело к расплавлению активной зоны реакторов на энергоблоках 1, 2 и 3 в первые дни развития аварии.

 Деление ядер –  не идеальное решение проблемы  энергоресурсов. Более перспективной  в экологическом плане представляется  энергия термоядерного синтеза.

8.4 ЭНЕРГИЯ ТЕРМОЯДЕРНОГО  СИНТЕЗА

 Такую энергию можно  получать за счет образования  тяжелых ядер из более легких. Этот процесс называется реакцией  ядерного синтеза. Как и при  делении ядер, небольшая доля  массы преобразуется в большое  количество энергии. Энергия,  излучаемая Солнцем, возникает  в результате образования ядер  гелия из сливающихся ядер  водорода. На Земле ученые ищут  способ осуществления управляемого  ядерного синтеза с использованием  небольших, поддающихся контролю  масс ядерного материала.

 Дейтерием D и тритием  T называются тяжелые изотопы  водорода 2H и 3H. Атомы дейтерия  и трития необходимо нагреть  до температуры, при которой  они полностью диссоциировались бы на электроны и «голые» ядра. Такая смесь несвязанных электронов и ядер называется плазмой. Для того чтобы создать реактор термоядерного синтеза, нужно выполнить три условия. Во-первых, плазма должна быть сильно нагрета, чтобы ядра могли сблизиться для взаимодействия. Для дейтерий-тритиевого синтеза необходимы очень высокие температуры. Во-вторых, плазма должна быть плотной, чтобы в одну секунду происходило много реакций. И в-третьих, плазма должна достаточно долго удерживаться от разлетания, чтобы могло выделиться значительное количество энергии. [4]

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В будущем природное топливо  по-прежнему будет                                важным источником энергии. Однако природные ресурсы ограничены, и                                   в конце концов человечество будет вынуждено перейти на                       использование энергии ветра и Солнца и к другим видам альтернативной энергии, о чем с незапамятных времен мечтают защитники                    окружающей среды.

 Теоретически, каждое  предприятие, здание, жилой дом  и автомобиль может иметь свой  собственный экологически чистый, возобновляемый источник энергии,  что позволит человечеству обходиться  без нефтяных скважин, угольных  шахт, электростанций, линий электропередачи  и избавиться, таким образом, от  всех негативных последствий  их использования. Однако на  данный момент перед человечеством  стоит более неотложная задача: остановить перегревание планеты  и сделать это как можно  быстрее. Благодаря автомобилям  с топливными элементами, более  совершенным ветровым турбинам  и солнечным элементам, и другим  описанным в данном реферате  проектам, внедрение которых уже  становится реальностью, угроза  глобального потепления кажется  теперь не столь устрашающей,  какой она представлялась еще  несколько лет назад.