Эссе: «энергетика будущего. реальность и фантазии

Наверное, практически каждый человек на Земле хоть раз вступал в обсуждение альтернативной энергии будущего, задаваясь вопросом, есть ли в этом смысл, и стоит ли оно того. Вести полемику на данную тематику можно бесконечно долго. Сейчас разработки проектов альтернативной энергии будущего набирают все больше оборотов. Человечество стремится к более комфортной и безопасной жизни. И ее обеспечение требует постоянных изменений, открытий и инноваций. Мы хотим жить в прогрессивном мире, при этом, нанося как можно меньший урон окружающей среде, сохраняя и грамотно используя всевозможные ресурсы.

Альтернативные источники энергии будущего – сказка или реальность?

Альтернативная и свободная энергия будущего — звучит ли это как атрибут фантастических произведений, или же это абсолютно реальная и достижимая цель ближайших лет? Человечество занимается исследованиями и разработками практически все время своего существования. Начиная от изобретения колеса, продолжая электричеством и подходя к использованию энергии атома, люди не перестают искать, создавать и воплощать в жизнь все новые и новые устройства, методы исследования и способы функционирования. Жить комфортно и легко – вот главная цель всех этих нововведений и инноваций.

Одним из таких направлений, способных значительно изменить жизнь человека, является развитие энергетики будущего. Многие источники уже используются достаточно активно, некоторые лишь входят во всеобщий обиход, другие находятся пока только на стадии разработок.

Что мы знаем об альтернативные источники энергии будущего?

• Гелиоэнергетика.

Солнечными батареями сейчас вряд ли кого-то можно поистине удивить. В нынешнее время данный ресурс используется достаточно активно, пусть и не повсеместно. Механизм работы такого оборудования достаточно прост, но его цена все же не позволяет использовать подобный вид автономного обеспечения энергией любому человеку.

Также климатические условия играют огромную роль в продуктивности солнечных батарей. Ведь в широтах, где больший период года холодный и пасмурный, подобное оснащение будет менее действенным, чем в жарких и солнечных краях.

• Ветровые электростанции.

Еще один достаточно популярный источник альтернативной энергии – это ветер. Подобные электростанции часто встречаются в сельских районах и зачастую расположены в районе полей, на равнинах. Выработок электричества осуществляется посредством преобразования механической энергии в электрическую. Это происходят благодаря специальным генераторам. Лопасти ветряков вращаются, получая энергию ветра, после чего она перерабатывается в используемое нами электричество.

К сожалению, стоимость данного оборудования не является общедоступной, а климатические условия также играют решающую роль.

• Энергия геотермальных источников.

Следующий вид энергетических ресурсов не столь широко известен, как два предыдущих. Тем не менее, он также имеет место быть. Пар из горячих источников – это еще один вариант обеспечения альтернативного автономного питания. Принцип работы оснащения для получения такой энергии заключается в том, что турбины приводятся в движение паром, после чего начинают функционировать электрогенераторы.

Этот метод не может быть широко распространенным, так как его работа обеспечивается только при наличии геотермальных источников.

В местности, где есть выход к морю или океану успешно используется энергия воды. Во время приливов и отливов механическая сила воды приводит в работу специальные турбины, установленные на станции. После чего она преображается в электроэнергию.

Подобные электростанции не так распространены. Не всегда они могут достаточно хорошо окупаться, и в некоторых случаях характеризуются невысокой эффективностью.

Может ли быть альтернативная энергия эффективной для частного дома?

Если рассматривать вышеперечисленные энергетические ресурсы, то они зачастую используются в промышленных масштабах для выработки большого количества энергии, способной обеспечить работу целого предприятия или небольшой населенный пункт. Но есть ли возможность подобрать альтернативные источники энергии для дома, чтобы удовлетворять потребности, к примеру, одного конкретного участка?

Ответ на этот вопрос – бесспорно да! Если грамотно рассчитать необходимое количество тепловой или электрической энергии, то можно найти способ обеспечения данной потребности посредством автономных источников.

Какие ресурсы могут использоваться в таком случае?

• Источниками электроэнергии могут быть фотомодули или же ветрогенераторы. Выбирая то или иное оборудование очень важно оценить климат в местности, где предполагается установка. Также расчёт необходимого количества оснащение для удовлетворения энергетических потребностей. А также, каким образом будет регулироваться работа самих устройств.
• Что касается обеспечения тепловой энергией здесь стоит обратить внимание на солнечные коллекторы или же котлы, работающие на твердом топливе. В данном случае, выбирая второй вариант, вам следует позаботиться о наличии топлива. Что же касается коллектора, то его продуктивность будет меняться с приходом того или иного времени года. В таком случае выработка тепла будет неоднородной в течение года.

Таким образом, мы видим, что альтернативные источники энергии для частного дома могут быть доступны и эффективны. Тем не менее, для этого нужно грамотно провести все предварительные исследования местности, оценку энергопотребления, анализ продуктивности того или иного ресурса и подбор наиболее подходящего по всем пунктам и параметрам оборудования. При этом, вложенные средства принесут пользу и окупятся только в случае правильного и целесообразного использование оснащения.

Какое будущее у альтернативной энергии, и есть ли оно?

Конечно же, высокая стоимость оборудования и привязанность к климатическим условиям немного замедляет более широкое внедрение возобновляемых энергоресурсов. Тем не менее, прогресс у данной сферы наблюдается, при чем, весьма стремительный даже с учетом определенных неудобств и затруднений на первых этапах.

Отвечая на вопрос, «Есть ли будущее у альтернативных источников энергии?», можно с уверенностью сказать, что оно существует. Важно заметить, что данная сфера включает в себя не только развитие новых ресурсов, но и оптимизацию уже имеющегося потенциала. Выработка энергии процесс во многом не простой и требует больших вложений и усилий. Поэтому помимо внедрения альтернативной энергии для дома или производства, уделяется огромное внимание реконструированию старой системы энерговыработки и снабжения.

Существуют разные мнения касательно развития энергетики в стране. Кто-то видит, что альтернативные ресурсы будут все более и более применимы в будущем, другие же придерживаются мнения, что проверенные и опробованные источники являются более надежными и выгодными. Здравая нотка есть в обеих позициях, так как плюсы и минусы, выгодные и невыгодные стороны встречаются в любой сфере. Поэтому, следует заметить, что наиболее грамотным решением будет совокупное и оптимизированное использование, как инновационных методов, так и проверенных временем и зарекомендовавших себя ресурсов.

Материал из Wiki

ENERGO-129-GUNDAYEVA

Электричество шло бок о бок с человеком на протяжении столетий. Как облегчило и улучшило жизнь людей развитие этой отрасли. Трудно сейчас представить нашу жизнь без всех привычных электроприборов в любом доме, мою конкретно -- без компьютера. С недоверием и даже благоговением я перечитывал рассказы о том, что когда-то на улицах свет зажигали фонарщики. Это сколько же нужно было обойти фонарных столбов, приставить лестницу и зажечь фонари! И ощущаешь гордость за свою страну – ведь это наши соотечественники, Яблочков и Ладыгин, изобрели электрические лампочки, без которых мир сейчас не представляет своего существования.

Профессия электрика, можно сказать, относительно молодая профессия. Ведь первые электростанции заработали всего несколько столетий назад за рубежом, потом электричество пришло в царскую Россию. Появилась потребность в этой специальности. Первые электрики сразу приобрели популярность. Тогда мало кто знал о принципах работы установок, да и как пользоваться электричеством, тоже не знали, поэтому первые электрики выступали в роли консультантов. Наша современная жизнь показывает, что общественная значимость, востребованность профессии электрика ничуть не снизилась, а, наоборот, возросла. Изменились и требования к ней. Ведь, если раньше достаточно было знаний примитивных схем и устройств, то теперь передовые технологии предполагают постоянного совершенствования и обновления технической информации.

Я думаю, что именно в полезности и социальной значимости заключается выбор профессии. Быть энергетиком – почётная и ответственная миссия, очень необходимая людям.

ENERGO-STL-KAMALDINOV

Мы живем в мире технологий и всеобщего потребления. Но технологии не должны стать первичной задачей. Российские физики всегда были в числе ведущих ученых мира. Среди них Л.Д. Ландау, С.П. Капица, Ж.И. Алферов. В.Л Гинзбург и другие. Первым изобретателем электрической дуговой лампочки был Павел Николаевич Яблочков. Это был огромный вклад в развитие электрического света. Без электроэнергетики нет развития поселка, города, региона, страны. Существует много разных способов выработки энергии. Использование энергии солнца, ветра, водных ресурсов, атомная энергия, энергия гейзеров. У каждого способа есть свои плюсы и минусы. В России больше всего развито потребление природного газа. Для разрешения существующих задач и не появления последующих, как мне кажется, можно сделать следующее. Во-первых, модернизировать существующие электростанции, заводы, различные производства, во-вторых, уничтожать и не делать чего-либо по старой, устаревшей технологии. Так же, по моему мнению, нужно использовать только современные технологии при строительстве новых объектов. Для развития страны важна активность самих жителей. Например: обычные жители могут установить у себя за окном солнечные батареи и использовать их для освещения, или других нужд, а излишки энергии продавать в сеть. Также нужно стремиться переходить на полностью возобновляемые источники энергии. Например, использовать мусор. Сортируя его по видам у себя дома. Для мусора, не подлежащего повторному использованию, необходимо строить специальные полигоны, которые не допускают проникновения вредных веществ в почву, а газ, выделяемый разлагающимися отходами, использовать для получения энергии. Для жителей переходящих на полностью возобновляемые источники энергии можно предоставить льготы по налогам. Из выше сказанного можно сделать вывод, что у России есть большой потенциал в развитии электроэнергетики и улучшения качества жизни. В нашей стране есть для этого всё: достижения фундаментальной науки, амбициозное молодое поколение. Нужно лишь приложить усилия по модернизации окружающего нас мира.--ENERGO-STL-KAMALDINOV (обсуждение) 11:49, 9 октября 2016 (MSK)

ENERGO-67-LABUTINA

Энергетический кризис - это проблема всего человечества. Задумывались ли вы, что будет, когда люди исчерпают из Земли все запасы. В19 веке люди освоили уголь. Позже появились источники нефти и газа. В 20 веке считалось, что подземные богатства неисчерпаемы. Но, оказывается, в будущем разведанные запасы угля, нефти и газа будут исчерпаны. Людям нужно будет искать новые источники энергии. Человек сможет просуществовать столько, на сколько хватит запасов За многие миллионы лет, пока светит Солнце, накоплены запасы полезных ископаемых - нефти, угля, торфа. Эти запасы нещадно сжигаются. Много энергии тратится впустую. Нам нужно воспользоваться всеми способами, как предотвратить загрязнение и истощение Земли. Во всем мире теперь стараются использовать экологически чистое производство электроэнергии из: энергии солнца, ветра, малых рек, приливов, волн, разностью температур по глубине океана. Для производства энергии также используют биомассу (различные отходы). Конечно, при этом происходят выбросы большого количества углекислого газа, которые необходимо сокращать. Второй источник мощной невостребованной энергии – океан. В настоящее время существует несколько станций, работающих на энергии приливов. В нашей стране тоже построены приливные электростанции, одна из них – «Кислогубская». Мало используется энергия ветра. Я думаю, что ученые уже работают над тем, как можно использовать этот природный ресурс на пользу человека. --ENERGO-67-LABUTINA 21:51, 6 октября 2016 (MSK)

ENERGO-162-BULAVINCEVA

На протяжении всего своего существования человечество использовало энергию, которая была накоплена природой в течение многих миллиардов лет. При этом со временем способы ее использования постоянно совершенствовались, изменялись, преобразовывались с целью получения максимальной эффективности. Энергия всегда играла особую, очень важную роль в жизни человечества. Все виды его деятельности связаны с затратами энергии. Так, в самом начале своего эволюционного развития человеку была доступна только энергия мышц его тела. Позднее человек научился получать и использовать энергию огня. Мы никогда не задумываемся о том, как многое в нашей жизни зависит от энергии. Любые наши действия связанны именно с ней. Что бы лучше ответить на вопрос, разобраться в значении, пользе энергии и сделать предположения, каким же будет использование энергии в будущем, сначала обратимся к самому определению «энергия». Энергия-(греч.-действие, деятельность) - общая количественная мера различных форм движения материи. Если вдуматься в приведенное мною определение, можно сделать еще несколько подпунктов и поконкретнее разобраться в значении этого слова. 1)энергия - это нечто, что проявляется лишь при изменении состояния (положения) различных объектов окружающего нас мира; 2)энергия - это нечто, способное переходить из одной формы в другую; 3)энергия характеризуется способностью производить полезную для человека работу 4)энергия - это нечто, что можно объективно определить, количественно измерить. Итак, думаю, что для данного ЭССЕ лучше всего взять именно определение, связанное с полезной работой для человека. И действительно, если подумать, то вся наша жизнь постоянна на постоянном использовании энергии. Все «блага цивилизации» основаны именно на ее использовании: мобильные телефоны, тепло/газ в наших домах, машины, свет… Так можно перечислять очень много времени, но смыл остается тем же. Без энергии мы бы просто не смогли жить… Но у этой медали две стороны. Несмотря на все огромные плюсы энергии и ее использования, без которых мы бы не смогли нормально существовать в современном мире, они имеют и массу минусов, которые не меньше влияют на жизнь человека. Например, загрязнение атмосферы. Стандартный пример, не правда ли? Но это является абсолютной правдой, которую не следует замалчивать. Загрязнение атмосферы отходами разной человеческой деятельности, связанной с добычей, переработкой и использованием энергии, вредит не только людям, но и существам, которые находят на Земле вместе с нами. Поэтому, на основе всего выше сказанного мной, хочу отметить, что прогресс шагнул далеко вперед. Сегодня мы имеем то, что для человека, скажем из XIV века, было бы невозможно даже для восприятия. И тем самым я надеюсь, что в будущем человечество не остановится и будет разрабатывать все новые способы добычи, переработки и использования энергии, способы, которые не только будут способствовать получению максимальной эффективности, но и будут рассчитаны на минимальное загрязнение атмосферы. --ENERGO-162-BULAVINCEVA (обсуждение) 22:10, 6 октября 2016 (MSK)

ENERGO-IRBIS-MUNTYAN

В энергетике происходят постоянные изменения, на смену традиционным видам топлива для обогрева дома, приходит геотермальное отопление. Оно более безопасное и экологически чистое. Раньше этот вид топлива был доступен только богатым людям, а для всех остальных – это была фантазия. Сейчас отопление за счет тепла земли - это уже давно не миф, а распространенная практика и им могут воспользоваться больше людей. Если газ, нефть, уголь и другое топливо может закончится, то тепло земли никогда не закончится. В будущем будет организовано промышленное производство основного элемента такого способа обогрева помещения - тепловых насосов. Для всех людей это будет комфортно и удобно. Я бы хотел жить в таком доме. --ENERGO-IRBIS-MUNTYAN (обсуждение) 18:43, 6 октября 2016 (MSK)

ENERGO-LAP-SHILOVA

«Энергетика будущего. Реальность и фантазии» Электричество шло бок о бок с человеком на протяжении столетий и продолжает идти до сих пор. Трудно представить жизнь без привычных электроприборов, которыми мы часто пользуемся в повседневной жизни. Однако человечество переживает бурный, не имеющий аналогов в истории рост энергопотребления безо всякой оглядки на будущее главных и, к сожалению, исчерпаемых источников энергии. Каждый день человек ищет новые источники энергии, которые будут рациональнее предыдущих. Какие источники сможет открыть для себя в будущем человек остается только догадываться. Действительно, ученые серьезно задумываются об альтернативной энергетике, как источнике безопасной и продуктивной сферы. Где же взять такой желанный энергетический ресурс, не навлекая при этом на себя огромные проблемы? Уже очень давно многие ученые пытаются найти ту «ниточку», которая бы перевернула страницу энергетической истории человечества и предоставила новый неисчерпаемый источник «питания». Каждый из ученых разрабатывает свой сценарий, стремится совершить прорыв в энергетике. Продумали многие варианты: энергия ветра, внутренняя энергия нашей планеты, солнечная энергия. Но какой из этих вариантов сыграет решающую роль в истории человечества и произведет прорыв, не вызывая споров и дискуссий? Это мы сможем узнать только в ближайшем будущем

ENERGO-129-ERSHOV

Для начала я дам определение слову энергетика. Энергетика - это область хозяйственно – экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов. Её целью является обеспечение производства энергии путём преобразования первичной, природной энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую энергию. Энергия требуется постоянно. Мы не можем себе представить ни день без электрических приборов. На данный момент электрическая энергия вырабатывается за счет сжигания природных ресурсов. Природные ресурсы не бесконечны, уже в недалёком будущем ресурсы закончатся, и нам придётся искать альтернативные источники энергии. На мой взгляд, будущее стоит за альтернативными источниками и за энергией атома. Альтернатива это всё понятно энергия солнца, ветра, воды. Мне кажется, что одним из рациональных способов использовать ядерную энергетику. Ядерная энергетика (Атомная энергетика) - это отрасль энергетики, занимающаяся производством электрической и тепловой энергии путём преобразования ядерной энергии. Обычно для получения ядерной энергии используют цепную ядерную реакцию деления ядер плутония-239 или урана-235. Ядра делятся при попадании в них нейтрона, при этом получаются новые нейтроны и осколки деления. Нейтроны деления и осколки деления обладают большой кинетической энергией. В результате столкновений осколков с другими атомами эта кинетическая энергия быстро преобразуется в тепло. А это тепло нагревает воду и превращает в пар. В свою очередь пар попадет на турбину где и образуется электрическая энергия. Но у такого вида энергии есть свои недостатки. Это безопасность на АЭС. Опасность связана с проблемами утилизации отходов, авариями, приводящими к экологическим и техногенным катастрофам, а также с возможностью использовать повреждение этих объектов обычным оружием или в результате теракта - как оружие массового поражения. На мой взгляд, на сильнее развивать этот вид энергии. Правильно утилизировать ядерные отходы, повысить кпд АЭС тем самым увеличить количество выделяемой энергии за тоже топливо.

Вопросы энергобезопасности достаточно остро встали перед человечеством в начале XXI века. Установившиеся высокие цены на углеводороды стимулируют продолжение работ по поиску альтернативного сырья, генерирующего энергию. Поиски альтернативного горючего ведутся во многих странах, каждая из которых использует наиболее доступное и дешевое сырье. Бразильцы, например, добавляют в бензин этанол, произведенный из сахарного тростника, японцы - полученный из риса, североамериканцы - из кукурузы. А вот в Саудовской Аравии ведутся опыты по созданию автомобильного топлива из фиников. В ходе экспериментов из 1 т фиников удалось получить 300 л этанола; опыты признаны успешными.

Среди других альтернативных источников энергии пристальное внимание, как и прежде, уделяется солнечной энергии. Эксперты утверждают, что к 2010 г. производство солнечных батарей, как бы к нему ни относились сегодня, станет крупным бизнесом. К тому времени у ряда компаний появятся заводы с десятком производственных линий, каждая из которых сможет ежегодно выпускать солнечные элементы общей емкостью 100 МВт. Это составляет 1000 МВт в год на завод, что примерно эквивалентно мощности тепловой или атомной электростанции, так что год работы одного такого завода исключает необходимость в строительстве целой электростанции. Каждый день эти заводы будут производить столько солнечных элементов, сколько их было выпущено за весь 1980-й год. И это будут настоящие заводы-гиганты: в 200 раз крупнее, чем типичный завод по производству 300-мм полупроводниковых пластин, площадь которого часто превышает 10 тыс. кв. м.

В отличие от микросхем, солнечные элементы нельзя уменьшать в размерах без снижения КПД, поэтому таким заводам потребуется много кремния. По оценкам экспертов, на каждый ватт выделяемой мощности уходит 7 г кремния, а это значит, что 1000-МВт завод будет потреблять 7000 т обработанного кремния в год, или 1 т в час. Сейчас индустрия солнечных панелей страдает от дефицита обработанного кремния, но несколько химических компаний в Китае, Японии и Корее наращивают мощности, так что к концу 2008 г. проблема дефицита должна быть преодолена.

Министерство энергетики США спонсирует некоторые исследования, направленные на поиск способов преодоления так называемого 40%-ного барьера для КПД солнечных элементов. В начале прошлого года Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли (http://www.lbl.gov) сообщила, что элементы, изготовленные из полупроводника нового типа - цинка-марганца-теллура (ZnMnTe) с добавлением атомов кислорода, способны преобразовать в электричество 45% энергии солнечного света. Sharp Solar, одна из крупнейших компаний отрасли, продемонстрировала солнечный элемент с КПД 36%. Этот элемент содержит концентратор - тонкую линзу, фокусирующую солнечный свет, но изготовлен не из кремния, а из элементов III и V групп Периодической таблицы Менделеева.

Сегодня у лучших коммерческих кремниевых солнечных элементов КПД достигает 22%, а «потолок» его значений, по утверждению физиков, составляет 26%. Компания Boeing в своей лаборатории Spectrolab (http://www.spectrolab.com), которая изготавливает прожекторы и устройства для моделирования солнечного облучения, разработала элемент, способный преобразовать в электричество почти 41% энергии падающего на него солнечного света. Boeing преодолела барьер, соединив две технологии - собственно солнечный элемент и слой концентраторов. К тому же сам солнечный элемент состоит из нескольких материалов: кремниевые элементы взаимодействуют лишь с ограниченной частью солнечного спектра, а дополнительный слой арсенида галлия или других материалов расширяет эту полосу. Однако так называемые многопереходные солнечные элементы дороже в производстве, и многие компании считают, что эти расходы сводят на нет экономию, получаемую от повышенного КПД.

Химические источники тока

Развитие мобильных технологий заставляет разработчиков уделять больше внимания питанию портативных устройств. Сегодня в этом сегменте рынка практически безраздельно господствуют химические источники тока - гальванические элементы и аккумуляторы. Так, ионно-литиевые аккумуляторы используются в самых разных портативных устройствах, в том числе в ноутбуках, сотовых телефонах, карманных ПК и мр3-плеерах. При этом производители всеми силами пытаются повысить плотность хранения энергии, увеличив тем самым время автономной работы гаджетов. Однако высокая плотность энергозапаса может провоцировать внутреннее короткое замыкание и последующее возгорание источника питания. Известно, что с проблемой перегрева ионно-литиевых аккумуляторов в прошлом году столкнулась корпорация Sony (http://www.sony.net): в общей сложности ей пришлось отозвать 9,6 млн батарей, которые поставлялись вместе с ноутбуками таких производителей, как Apple, Toshiba, Fujitsu, Sharp и Acer.

Японская компания Matsushita Electric Industrial, выпускающая продукцию под торговой маркой Panasonic (http://www.panasonic.co.jp), сообщила о разработке ионно-литиевых аккумуляторов нового типа. Утверждается, что данные батареи по сравнению с обычными более безопасны в использовании, поскольку защищены от перегрева и воспламенения. Новые аккумуляторы Matsushita Electric помимо полиолефинового изолятора содержат дополнительный слой, устойчивый к повышенной температуре. Именно благодаря этому слою снижается вероятность перегрева и воспламенения источника питания. Производство ионно-литиевых аккумуляторов нового типа планируется начать в текущем году. Правда, такие батареи будут дороже обычных и потому на первом этапе найдут применение преимущественно в высококачественных бытовых и компьютерных устройствах.

Кстати, Sony в настоящее время предлагает заменить ионно-литиевые аккумуляторы в ноутбуках на ионно-литиевые полимерные, в которых литий входит в состав полимерного геля. Такие батареи не способны генерировать столь большой ток, как ионно-литиевые, но теперь это считается плюсом: они не вызовут пожара в случае внутреннего короткого замыкания. До сих пор полимерные батареи не могли обеспечить такого срока непрерывной работы, который требуется производителям и пользователям. В 1997 г. Mitsubishi поместила ионно-литиевую батарею в свой ноутбук Pedion, который оказался неудачным. Этот ноутбук отличался несколькими конструктивными новшествами - он был тоньше других и впервые размещался в блестящем металлическом корпусе, - но стоил почти 6 тыс. долл., и в нем имели место некоторые проблемы с механикой. Конструкторам всегда нравились ионно-литиевые полимерные батареи, несмотря на связанные с ними трудности, так как гель может заполнять все пустоты внутри устройства.

Ряд компаний откликнулся на опасность ионно-литиевых батарей, предлагая модели без лития. Например, Zinc Matrix Power (http://www.zmp.com) и PowerGenix (http://www.powergenix.com) анонсировали цинковые батареи для ноутбуков и других устройств. Zinc Matrix обещает начать выпуск таких батарей в этом году.

В начале нынешнего года компания Boston-Power (http://www.boston-power.com) сообщила о значительных успехах в совершенствовании конструкции ионно-литиевых аккумуляторов для ноутбуков. Новые батареи Boston-Power, получившие название Sonata, будут иметь ряд преимуществ по сравнению с обычными аккумуляторами. В конструкции этих источников питания, как утверждают в Boston-Power, применяются такие инновационные решения, как особые прерыватели тока, специальные вентиляционные клапаны, регулирующие давление, и новые плавкие предохранители. Разработчики утверждают, что при подзарядке аккумуляторы Sonata набирают 80% емкости за 30 мин, что по крайней мере вдвое быстрее, чем у обычных батарей. Кроме того, эти источники питания для ноутбуков не будут требовать замены в течение примерно трех лет. Сейчас же, как заявляют в Boston-Power, большинство владельцев портативных компьютеров вынуждены приобретать новые аккумуляторы ежегодно. Первые ноутбуки с батареями Sonata должны появиться в продаже летом нынешнего года. Кстати, аккумуляторы Boston-Power не требуют изменений в конструкции самих портативных компьютеров и соответственно могут использоваться в существующих моделях. О стоимости батарей Sonata, разрабатывавшихся при поддержке специалистов НР, пока ничего не сообщается.

Кстати, в ближайшее время могут появиться и очень необычные зарядные устройства, способные передавать энергию по беспроводной связи. Система беспроводной передачи энергии, разрабатываемая специалистами компании Fulton Innovation, получила название eCoupled (http://www.ecoupled.com). Технология основана на использовании индуктивной связи. Система eCoupled способна подстраиваться под различные конфигурации, адаптироваться к пространственным изменениям и динамически настраивать резонанс между источником и получателем энергии. Благодаря этому потери, связанные с передачей энергии, по заявлениям разработчиков, не превышают 2%. Другая особенность системы eCoupled заключается в том, что с ее помощью можно передавать не только энергию, но и информацию. Взаимодействуя с питаемыми устройствами в режиме реального времени, зарядное устройство на базе технологии eCoupled может получать сведения о типе аккумулятора, его возрасте и емкости. Эти данные затем могут быть использованы для оптимизации процесса подзарядки. Коммерциализацией методики eCoupled вместе с Fulton Innovation занимаются компании Herman Miller, Motorola, Visteon и Mobility Electronics. Например, фирма Visteon уже летом нынешнего года планирует начать продажи автомобильного зарядного устройства на основе технологии eCoupled. Посредством этого устройства пользователи смогут заряжать батареи мобильников Motorola, портативные мр3-плееры Apple iPod и так далее. Стоить беспроводное зарядное устройство Visteon будет меньше 100 долл. Правда, его владельцам также придется приобрести специальные адаптеры для своих гаджетов, поскольку на рынке пока нет оборудования со встроенной поддержкой eCoupled.

Портативные компьютеры на водороде

О топливных элементах для портативных устройств начали говорить столь давно, что ряд пользователей, еще не попробовав, уже успел разочароваться в этой технологии. Так, очередные обещания скорого приближения эры топливных элементов прозвучали в конце прошлого года от японской компании Casio Computer (http://www.casio.co.jp), хотя, по имеющейся информации, разработанные в Casio топливные элементы уже в то время были готовы к массовому применению. Разработка коммерчески выгодных зарядных устройств на топливных элементах ведется во многих компаниях на протяжении последнего десятилетия, и сейчас некоторые из разработчиков сообщают о планах начать массовое производство топливных элементов. Прототип топливной ячейки Casio был продемонстрирован на ноябрьской выставке Fuel Cell Seminar 2006 (http://www.fuelcellseminar.com) в Гонолулу (США). Размеры ячейки составили 27,2x46x2,8 мм. В качестве топлива в прототипе используется метанол.

Если верить утверждению крупнейшего игрока мобильного бизнеса компании Nokia (http://www.nokia.com), топливные элементы в качестве аккумуляторов для сотовых телефонов отделяет от нас какая-то пара лет. Впрочем, уже сегодня интересных решений и успешных промышленных наработок довольно много.

В конце прошлого года корпорация Samsung Electronics (http://www.samsungelectronics.com) объявила о создании топливного элемента для ноутбуков энергоемкостью 1200 Вт.ч. Он разработан совместно с Samsung SDI и Samsung Advanced Institute of Technology и применяется в ноутбуках модели Samsung Sense Q35. В предположении, что портативный компьютер работает 8 ч в день пять дней в неделю, запаса энергии топливного элемента должно хватить на месяц. Блок питания располагается в подставке для ноутбука; тем не менее вся конструкция остается мобильной. Инженеры Samsung Electronics утверждают, что удельная емкость источника составляет 650 Вт.ч/л, что почти вчетверо превышает показатели конкурирующих устройств. Еще одно достоинство новой системы на базе топливного элемента - пониженный уровень шума, такой ноутбук работает тише обычного. В топливных элементах Samsung Electronics применяется оригинальная технология генерирования электроэнергии с использованием химической реакции окисления водорода. Корпорация разработала также малогабаритный топливный элемент, которому 100 мл топлива хватает на 15 ч непрерывной работы. Вице-президент компьютерного отделения Samsung Electronics Ким Хон Су акцентировал внимание на том, что разработка на год опережает коммерческие топливные элементы для ноутбуков и что к концу 2007 г., когда будут удовлетворены все требования стандартов безопасности, компания возглавит усилия по продвижению топливных элементов на рынок.

Японская корпорация Toshiba (http://www.toshiba.co.jp) на выставке Ceatec 2006 продемонстрировала несколько портативных устройств с питанием от прямых метанольных топливных элементов (DMFC, Direct Methanol Fuel Cells). Напомним, что в таких элементах электричество получается в результате химической реакции между кислородом и метанолом на специальной каталитической мембране. Для портативных устройств топливные элементы DMFC удобнее водородных, так как заправлять элементы жидким спиртом проще, чем газом. В имеющихся прототипах для заправки используются герметичные картриджи со спиртом, учитывая, что сам по себе метанол ядовит. На выставке Ceatec 2006 корпорация Toshiba показала прототипы ноутбука и портативного медиацентра с метанольными топливными элементами.

Компания MTI MicroFuel Cells (http://www.mtimicrofuelcells.com) продемонстрировала прототип топливного элемента DMFC-типа, ориентированного на использование в военной сфере. Особенность элементов MTI MicroFuel Cells заключается в отсутствии традиционного насоса, собирающего сгенерированную в ходе реакции воду и доставляющего ее к аноду для получения раствора метанола нужной концентрации. За счет этого уменьшаются габариты и масса топливного элемента. Прототип элемента, продемонстрированный представителям информационного бюро Научно-исследовательской лаборатории ВВС США, получил название Mobion-30M. По заявлениям разработчиков, новинка способна выдавать до 600 Вт.ч энергии на одной заправке метанолом. Выходная мощность в среднем составляет 30 Вт (около 100 Вт в пиковом режиме). Предполагается, что военные будут использовать топливные элементы MTI MicroFuel Cells в качестве источников питания для терминалов спутниковой связи. По сравнению с обычными батареями метанольные элементы обеспечат выигрыш в весе и эффективности. Так, элементы Mobion-30M в комплекте с двумя дополнительными картриджами теоретически увеличат время автономной работы портативных устройств в два раза по сравнению с батареями эквивалентной массы. Впрочем, сроки массового производства элементов Mobion-30M пока не уточняются.

Компания Maxell (http://www.maxell.co.jp) также разработала новый источник питания на основе топливного элемента. Поставщиком энергии в представленном устройстве служит топливный элемент, работающий на водороде. При этом сам водород выделяется в результате реакции активированного алюминия с обычной водой. По заявлениям разработчиков, 1 г алюминия достаточно для генерации 1,3 л водорода при комнатной температуре. Плотность хранения энергии составляет 280 мВт/см2, что примерно в пять раз выше аналогичного показателя для топливных элементов DMFC-типа. Выходная мощность источника питания Maxell достигает 10 Вт, допускается замена картриджей с алюминием и водой. Предполагается, что устройства, выполненные по технологии Maxell, будут использоваться для питания карманных гаджетов или портативных компьютеров. Продемонстрированный прототип имеет размеры 160х100x60 мм и массу около 920 г. В перспективе Maxell надеется выпустить модификацию, которая будет на 70% компактнее.

На Форуме Intel для разработчиков IDF 2006 компания UltraCell (http://www.ultracellpower.com) продемонстрировала топливный элемент RMFC-типа (Reformed Methanol Fuel Cell), получивший название XX25. Источник питания XX25 предназначен прежде всего для военной отрасли. В топливном элементе применяется преобразователь фирменной конструкции, обеспечивающий выработку водорода из высококонцентрированного раствора метанола. Подачу топлива регулирует микроконтроллер, управляющий насосом. По заявлениям разработчиков, одного резервуара с раствором метанола достаточно для питания ноутбука в течение двух рабочих дней. Кстати, конструкция топливного элемента допускает горячую замену резервуаров, так что подключенное к источнику питания оборудование может работать постоянно. Элемент UltraCell XX25 обладает повышенной прочностью, устойчивостью к внешним воздействиям и может эксплуатироваться в неблагоприятных условиях, например, при низких температурах или сильной запыленности. При этом новинка значительно легче аналогичных по мощности аккумуляторных батарей, предназначенных для военного использования.

Топливный элемент XX25.

Топливный элемент компании Enerage (http://www.enerage.com) имеет весьма редкую для подобных устройств особенность - универсальность. Его можно заправлять метаном, бутаном, метанолом, этанолом и другими углеводородами. Как известно, большинство топливных элементов для портативной электроники снабжено мембраной, способной вырабатывать электрический ток только из метанола. Топливный элемент Enerage работает по принципу прямого окисления. Он смешивает воздух с углеводородом, и когда эта смесь вступает в контакт с мембраной, в ней высвобождаются электроны. В результате реакции образуются также вода и углекислый газ. Возможность использовать разные виды топлива достигается благодаря тому, что топливный элемент (и форсунка топливного резервуара) позволяет регулировать топливно-воздушную смесь. Например, если резервуар заполнен метаном, в смесь будет подаваться одно количество воздуха, а если этанолом - другое. Однако Enerage придется преодолеть одну серьезную техническую проблему: температура внутри топливного элемента достигает 500-600ºС, и это вряд ли понравится пользователям портативных устройств. Но в компании уверяют, что ограничение тепловыделения и понижение температуры - это инженерная задача, которая разработчикам вполне по плечу.

Новые подходы к созданию топливных элементов

Многие эксперты оптимистично подчеркивают, что до широкого использования новых источников энергии даже в повседневной жизни ждать осталось совсем недолго, тем более что работы над конструкцией перспективных топливных элементов не прекращаются. Так, ученые из Принстонского университета (http://www.princeton.edu) создали новый способ управлять количеством вырабатываемой топливными элементами энергией. Предложенная для этого схема основана на увеличении или уменьшении количества газа в системе. Ранее такой подход, традиционный для двигателей внутреннего сгорания, считался неприменимым для топливных элементов. В разработанной схеме контроль количества поступающего в реакционную камеру водорода основан на изменении объема камеры, причем для этого используется вода, которая получается в ходе реакции водорода и кислорода (эта реакция применяется в топливных элементах для выработки электричества). Часть воды, полученной в реакции, собирается на дне реакционной камеры под действием гравитации, а другая часть выводится во внешний бак. При увеличении подачи водорода в камеру его давление вытесняет воду со дна во внешний бак, и наоборот. Таким образом, объем реакционной камеры увеличивается и уменьшается в зависимости от объема поданного водорода. Вода на дне реакционной камеры служит также для поддержания влажной среды, необходимой для проведения реакции. Благодаря такому конструкционному решению разработчикам из Принстона удалось решить одну из проблем топливных элементов. Множество каналов для подвода газов и отвода воды, применяющихся в традиционных топливных элементах, иногда забиваются сконденсировавшейся влагой, что приводит к неэффективной и неравномерной выработке энергии. Помимо этого, вода на дне реакционной камеры не позволяет газам покидать камеру до того, как они прореагируют между собой. Это, по утверждению ученых, позволяет добиться почти 100%-ной конверсии топлива вместо традиционных 30-40% и исключить из конструкции дорогостоящую и большую по размеру систему рециркуляции газов.

А вот исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (http://www.ucla.edu) создали кристаллический материал, который способен удерживать в своих порах в три раза больше водорода, чем все существовавшие до этого материалы. При полном насыщении образца водородом содержание газа в его порах составляет 7,5% по массе - однако такого результата удалось добиться лишь при температуре 77 К (-196°С). Своей следующей задачей ученые называют достижение тех же результатов при температурах от 0 до 45°С, что позволит применять такие материалы для обеспечения водородом автомобилей, мобильных телефонов и других устройств, получающих энергию от топливных элементов. Стоит напомнить, что в начале 1990-х гг. изобрели материалы, названные металлоорганическими структурами (MOF), которые получают из вполне доступных веществ - оксида цинка и терефталата. Внутренняя структура MOF образована очень маленькими соединенными между собой стержнями, благодаря чему кристаллы имеют большую удельную поверхность. Нанометровые размеры пор кристаллов позволяют заключать в них различные газы, что облегчает их хранение и транспортировку. Помимо хранения газа, внутри пор металлоорганических структур можно проводить синтез полимеров. Малый размер пор позволяет четко контролировать свойства получаемых макромолекулярных соединений.

Еще одна интересная новость - в ближайшем будущем ферменты оксидоредуктазы, возможно, смогут заменить дорогие платиносодержащие катализаторы в водородных топливных элементах. Ученые из Оксфордского университета использовали фермент для катализа окисления водорода до воды в безопасной невоспламеняющейся смеси, содержащей всего 3% (по объему) водорода. Водородные топливные элементы позволяют получать электричество за счет реакции кислорода с водородом. Этот способ получения энергии можно считать «зеленым» только в том случае, если водород получается не за счет нефти или других природных источников углеводородов. Энергетические элементы такого типа пока не могут обходиться без катализаторов на основе драгоценных металлов. Подкласс оксидоредуктаз - ферменты гидрогеназы также способствуют окислению водорода, причем эффективнее, чем катализаторы на основе платины. К сожалению, большинство этих ферментов инактивируется в присутствии даже следовых количеств кислорода. Окисление водорода протекает в топливном элементе, который состоит из графитового анода, модифицированного устойчивой к кислороду гидрогеназой, и графитового катода, модифицированного лакказой грибного происхождения, погруженных в водный раствор электролита в атмосфере, содержащей 3% водорода. Гидрогеназа, окисляющая водород до протона, должна создавать достаточный электрический ток для восстановления кислорода.

Исследователи из Оксфорда изучили ферменты гидрогеназы, выделяемые из водородоокисляющих бактерий семейства knallgas. Эти оксидоредуктазы устойчивы к кислороду и другим газам, действующим как каталитические яды для традиционных платиновых катализаторов. Ученые отмечают, что обнаружение гидрогеназы, способной окислять водород, находящийся в газовых смесях в весьма разбавленном состоянии, воодушевило их проверить, насколько реально создание топливного элемента, работающего на безопасной смеси водорода и воздуха. Эксперты также подчеркивают, что исследование впервые объединяет возможности каталитической системы природного происхождения с практически значимыми экспериментальными условиями. Все это делает более доступной экологически чистую водородную энергетику.

Японская компания Kurita Water Industries (http://www.kurita.co.jp) предложила использовать в топливных элементах метанол, находящийся в твердом состоянии. Первые образцы «сухого горючего» были показаны на выставке Expo 2007. Основная область специализации Kurita Water Industries - оборудование для водоочистки. Накопленный опыт позволил специалистам компании создать твердый метанол с помощью технологии решетчатых структур, применяемой в водоочистных установках. По мнению компании, твердый метанол представляет собой безопасную альтернативу жидкому метанолу для топливных элементов. Суть технологии решетчатых структур заключается в том, что «гостевой компаунд» (в данном случае метанол) удерживается в твердом состоянии за счет «принимающего компаунда». Известно, что жидкий метанол легко воспламеняется и токсичен, поэтому в топливных элементах приходится применять прочные картриджи для хранения и транспортировки метанола (а перевозка метанола авиатранспортом вообще запрещена). Новая технология позволит преодолеть эти ограничения.

Первые сведения о разработках Kurita были опубликованы еще в октябре 2005 г.; тогда для «включения» элементов была нужна вода. Показанные в этом году прототипы обходятся без воды: достаточно поместить сухой гранулированный материал в топливный элемент, как начинается выработка электроэнергии. По плотности энергии твердый метанол примерно вдвое уступает своему жидкому аналогу, зато не требует громоздкого картриджа. С учетом этого показатели двух видов топлива становятся сопоставимыми. Первые серийные продукты (по всей видимости, это будут устройства, позволяющие пополнить заряд встроенной батареи мобильного телефона) ожидаются на рынке летом этого года. Перспективные планы компании включают создание компактного источника, по размерам не превышающего карточку памяти SD. Такие «батарейки» будут вставляться непосредственно в мобильные телефоны.

Энергетика - важнейший ресурс, необходимый обществу для полноценного развития и охватывающий разные сферы жизни человечества, такие как экономика и наука. Мы используем энергию в повседневной жизни, когда включаем свет, заряжаем телефон и т.д. И сейчас для производства такого важного ресурса мы используем исчерпаемые источники. Но задумывались вы, что делать, если они иссякнут

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Реферат

Энергетика будущего. Возможные проблемы

Вологдин Никита

Преподаваеть :Возовик

Красноярск

2012

Введение ..................................................................................................... 3

Глава 1 Анализ существующих электростанций …………………………………………………………. 4-9

1. Теплоэнергетика .................................................................................... 4-5
   1. Гидроэлектростанции ………………………………………………… 5-6

1.3 Атомная электростанция ……………………………………………… 6-8

Глава 2 Альтернативные источники энергии и перспективы их развития ………… 9-14

2.1 Использование энергии ветра …………………………………………………………………… 9

2.2 Использование геотермальной энергии ………………………………………………………………… 10

2.3 Энергия морских волн ……………………………………………………………………. 11

2.4 Приливные электростанции …………………………………………... 11-12

2.5 Солнечная энергия в энергетике …………………………………………………………….. 12-14

Глава 3 Проблемы современной энергетики ……………………………………………………………. 15-17

Заключение ……………………………………………………………… 18

Литература ………………………………………………………………. 19

Введение.

Данный реферат посвящен проблеме развития энергетики в будущем.

Объектом моего исследования выступают разные виды наиболее перспективных электростанций.

Энергетика - важнейший ресурс, необходимый обществу для полноценного развития и охватывающий разные сферы жизни человечества, такие как экономика и наука. Мы используем энергию в повседневной жизни, когда включаем свет, заряжаем телефон и т.д. И сейчас для производства такого важного ресурса мы используем исчерпаемые источники. Но задумывались вы, что делать, если они иссякнут? По последним сводкам органического топлива (нефть, уголь) остается только на 300, в лучшем случае, 400 лет.

И чтобы не решится энергетики, мы должны искать альтернативные источники и модернизировать уже существующие.

В своей работе, проанализировав научно-популярную литературу, я постараюсь доступно объяснить принцип работы различных электростанций, указать на проблемы, которые предстоит решить, и предположить какие электростанции человечество будет использовать в ближайшем будущем.

Логически мою работу можно разделить на три части.

В первой я постараюсь рассказать об устройстве, преимуществах и недостатках уже существующих электростанций. Во второй часть мы перейдем к обсуждению альтернативных источников энергии. И наконец мы рассмотрим проблемы современной энергетики такие, как транспорт энергии и т.д

Глава 1.

Устройство и анализ уже существующих электростанций .

В данной главе мы рассмотрим устройство уже существующих электростанций, их основные элементы, по которым различают одну электростанцию от другой, а также перспективы их развития.

1. Теплоэнергетика

Теплоэнергетика является наиболее распространенной в современном мире, однако кроме преимуществ, делающих тепловые электростанции(ТЭС) самыми распространенными в мире, есть и заметные недостатки с которыми предстоит работать. Рассмотрим устройство ТЭС.

Любая ТЭС состоит из пяти основных элементов:

1. паронагреватель
2. паровая турбина
3. конденсатор
4. насос
5. котел

На рис.1 представлена схема устройства ТЭС.

Органическое топливо подается в топу котла (5 на схеме), там оно сжигается. За счет выделяемого тепла и воды, подаваемой в котел через насос 4, образуется насыщенный пар.

В паронагревателе 1 температура пара повышается до требуемой величины. Далее, пар поступает в паровую турбину 2, где его тепловая энергия превращается в механическую: пар раскручивает турбину, которая соединена с валом электрогенератора(на схеме изображен справа от паровой турбины 2), преобразующего механическую энергию в электрическую. Выходящий из турбины пар поступает в конденсатор 3, по трубкам которого прокачивается охлаждающая вода, благодаря этому водяной пар переходит в жидкое состояние, то есть в воду. Вода из конденсатора подается в котел. Цикл замыкается.

Рис 1.

Схема устройства ТЭС

Теперь стоить рассмотреть причины, по которым ТЭС являют одной из самых распространенных разновидностей электростанций.

Во-первых, сроки возведения ТЭС достаточно коротки, по сравнению с другими типами электростанций.

Во-вторых, капиталовложения для возведения ТЭС существенно ниже, чем для АЭС и ГЭС.

В-третьих, ТЭС можно возводить в любом месте. Например, для постройки ГЭС необходимо строить на реке, а АЭС в целях безопасности строят далеко от населенных пунктов. ТЭС менее зависит от расположения, однако следует учесть, что для ТЭС нужно «топливо», то есть уголь, нефть и т.д, поэтому выгоднее строить ТЭС недалеко от места добычи этих ресурсов, в противном случае будут слишком большие затраты на перевозку топлива.

Таким образом, ТЭС на фоне других типов электростанций выглядит достаточно конкурентоспособными.

Однако стоить обратить внимание на некоторые недостатки ТЭС. Один из них является загрязнение окружающей среды.

Например, очень трудно бороться с оксидами азота, особенно серы. Однако есть варианты решения такого рода проблем, например, наиболее экологичным вариантом топлива для ТЭС является природный газ, однако он более дорогой, чем уголь.

Другой проблемой является тот факт, что наука и многочисленные опыты показывают, что нельзя всю имеющуюся тепловую энергию преобразовать в механическую, что сказывается на КПД ТЭС. «Это связано с тем, что тепловая энергия имеет существенное отличие от других видов энергии, обусловленное тем, что в основе ее лежит неупорядоченное движение мельчайших частиц вещества. Порядок просто превратить в хаос, упорядочить же хаос гораздо труднее». 1

Теперь давайте рассмотри устройство гидроэлектростанций, то есть ГЭС. Другой вид электростанций, который уже нашел применение в современной энергетике.

1. Гидроэлектростанции (ГЭС).

Экономические показатели ГЭС вполне подходящие: себестоимость электроэнергии, произведенной ГЭС, гораздо ниже, чем для ТЭС и АЭС, а капитальные вложения хотя и выше, чем для ТЭС, но ниже, чем для АЭС.

Давайте рассмотрим устройство ГЭС(рис.2). Электростанции такого рода состоят из: резервуаров, находящихся на разных уровнях и насоса-турбины, которая может работать, как насос для переливания воды из нижнего резервуара в верхний, и наоборот работать, как гидравлическая турбина, соединенная с электрическим генератором.

ГЭС забирает из электрической сети «избыток» энергии (в период снижения потребности в ней) и с ее помощью перекачать некоторое количество воды из нижнего резервуара в верхний, создав, таким образом, запас потенциальной энергии.

Наоборот, в часы повышенного спроса на электрическую энергию (в часы пик) запасенная в верхнем резервуаре вода перепускается через мотор-генератор, работающий в это время в режиме генератора и производящий электроэнергию, в нижний резервуар.

Рис. 2 Схема устройства ГСЭ

Несмотря на тот факт, что ГЭС сейчас составляет около 49% 2 всей электроэнергетики, не стоит забывать о недостатках.

Во-первых, ГЭС имеет относительно низкий КПД, около 70%. Иначе говоря, ГЭС может отдать потребителю в час пик только 70% электроэнергии, которая была забрана ею в часы пониженного спроса.

Во-вторых, относительно высокая стоимость строительства.

Однако не стоит забывать о положительных сторонах такого типа электростанций.

Разобравшись с гидроэлектростанциями, рассмотрим другой вид электростанций, а именно атомная электростанция.

1.3 Атомная электростанция (АЭС)

Современная атомная энергетика основывается на экспериментально установленном факте деления тяжелых ядер элементов (урана, плутония, тория) в результате попадания в ядро нейтрона, развивается цепная реакция с выделением огромного количества энергии, то есть тепла.

Стоит отметить, что один из названных элементов - плутоний встречается на Земле в очень маленьких количествах в урановых рудах.

Это не помешало, добытому в ядерных реакторах плутонию, 239Рu, стать наряду с ураном важнейшим ядерным топливом.

Важно заметить, что масса тяжелого ядра (урана, плутония или тория) до ядерной реакции несколько больше суммы, масс, получаемых в результате реакции продуктов реакции. То есть мы имеем здесь дело с так называемым дефектом массы - явлением, связанным с огромным энерговыделением.

В атомной энергетике имеют дело с двумя типами нейтронов: так называемыми быстрыми, обладающими большей энергией, возникающими в результате ядерной реакции, например при делении ядра урана, и нейтронами, именуемыми замедленными. Однако их энергия приблизительно в 100 раз меньше энергии быстрых нейтронов. Тепловые (замедленные) нейтроны можно получить, используя замедлитель, которым может служить обычная или тяжелая (вода Тяжелая вода - изотопная разновидность воды, в молекулу которой входят тяжелые изотопы водорода, наиболее известна тяжелая вода D2O, где D - дейтерий, изотоп водорода.) и графит.

АЭС на тепловых нейтронах должен состоять из:

1. замедлителя;
2. теплоносителя;
3. активной зоны реактора;
4. биологической защиты.

В активной зоне находятся топливо и регулирующие стержни, задачи которых обеспечить управление цепной ядерной реакции. Их изготавливают из веществ, которые хорошо поглощают нейтроны, например, графит, но для реактора на быстрых нейтронах не существуют эффективных поглотителей, поэтому используют вещества-рассеиватели, например, никель. И в отличие от поглотителя, такой стержень в начале работы реактора находится за пределами активной зоны, а затем вводится в активную зону.

Топливо в активной зоне реактора помещают в тепловыделяющих элементах (ТВЭЛах), каждый из которых состоит из сердечника и оболочки. Сердечник представляет собой ядерное топливо.

Оболочка ТВЭЛа часто выполнена из сплавов алюминия и циркония или грфита высокой прочности, в зависимости от условий, в частности от температуры. Оболочка ТВЭЛа должна быть герметичной, высокопрочной, должна обладать высокой устойчивостью в интенсивном нейронном потоке. Именно эти материалы и удовлетворяют требованиям.

Биологическая защита – это своего рода защита, которая оберегает от излучения. Биологическая защита часто делается из бетона высокого качества и обычно содержит около 10% воды, являющейся, хорошим поглотителем нейтронов. В бетон часто добавляется карбид бора, также хорошо поглощающий нейтроны. Частицы, составляющие радиоактивное излучение, сначала замедляются в результате столкновений с ядрами атомов вещества, составляющего защиту, а затем поглощаются.

Рис.3 Схема устройства водо-водяного реактора

Теперь перейдем к обсуждению принципа работы АЭС.

Перед началом работы реактора стержни полностью вводят в его активную зону (для тепловых нейтронов). При этом поглощается большая часть нейтронов, следовательно реакция делений ядер не происходит, затем по мере выводя из активной зоны реактора, процесс ускоряется. Благодаря автоматике высота стержней регулируется таким образом, чтобы число нейтронов было постоянным, иначе произойдет взрыв (неуправляемая ядерная реакция). Теплоноситель (чаще всего вода), циркулирующий в активной зоне реактора, нагревает и превращает воду в пар. Пар вращает турбину, которая соединена с ротором генератора электрического тока. А отработанный пар попадаетв конденсатор. Цикл замыкается.(рис.4)

Таким образом, получается, что АЭС отличается от ТЭС в основном только реактором. И, в общем, их принцип работы очень похожи.

Рис.4 Схема устройства водо-водяного реактора и теплообменника - парогенератора

«При работе другого типа реактора, на быстрых нейтронах, его ещё называют реактор-множитель, получают не только электроэнергию, используя 239Ри и 233U как исходное ядерное топливо, но и новую порции 239Ри и 233U, как побочный продукт.

Еще одной отличительной чертой данного типа реактора является то, что в теплообменнике и парогенераторе используется жидкий металл, чаще всего натрий. Так как вода может поглощать нейтроны, что не является необходимым в данном типе АЭС.

Таким образом, получается, что АЭС имеют право быть одними из наиболее распространенных типов электростанций, но основным вопросом остается вопрос безопасности. Одним из предложенных вариантов является сооружение АЭС под землей.» 3

Рис.6 Схема устройства водо-водяного реактора и теплообменника - парогенератора

В данной главе мы рассмотрели основные принципы устройства уже существующих электростанций. А теперь мы переходим непосредственно к альтернативным источникам энергии.

Глава 2.

Альтернативные источники энергии и перспективы их развития.

В данной главе мы рассмотрим способы добычи электроэнергии, которые еще не получили широкое распространение, но которые могут помочь улучшить нашу жизнь, так как было уже сказано энергетика играет важную роль в жизни современного человека.

И начнем с способа, связанного с использования энергии ветра.

2.1 Использование энергии ветра.

Прежде всего нужно понять, что такое ветер. Ветер- это движение воздушных масс относительно поверхности земли за счет разности давления, которое возникает из-за неравномерного прогревания поверхности Земли.

Данный тип энергии уже используется очень давно, примером может служить ветреная мельница. Энергия ветра относится к число восполняемых источников, но стоит отметить, что большой трудностью является непостоянство скорости ветра и его направления, таким образом, энергию этого типа можно использовать для механизмов, не требующих постоянной энергии, или для передачи электроэнергии в достаточно мощную систему, для которой небольшие изменения количества поступающей энергии несущественны. Также можно заряжать аккумуляторы с помощью данной энергии, или преобразовывать в механическую и использовать в качестве насоса, при чем без дополнительного сосуда. В настоящий момент существуют ветровые установки мощностью от 10 до 100 Квт.

Рис.7 Ветровая установка

Теперь давайте рассмотрим способ, связанный с энергией, которая «лежит у нас под ногами», а именно геотермальная энергия.

2.2 Использование геотермальной энергии.

Геотермальная энергия –это тепло, выделяющееся за счет распада радиоактивных элементов в глубинных слоях Земли и движения тектонических плит.

Прежде всего выделяют три слоя Земли:

1. Земная поверхность, то есть «твердая земля», толщина которой под гидросферой(водной оболочкой Земли) всего7 километров, а под атмосферой(воздушной оболочкой Земли) 130 километров.
2. Мантия. Мантия занимает около 85% объема от всей планеты и около 2/3 от ее массы.
3. Ядро. Его можно разделить на внешний слой и субъядро. Внешний слой представляет собой разогретые полужидкие пароды.

Рис.8 Строение Земли

«С увеличением глубины земных слоев температура повышается. На глубине 50 км она составляет около 700 - 800° С, на глубине 500 км - около 1500 - 2000° С, на глубине 1000 км -примерно 1700 - 2500° С, на глубине 2900 км (граница между мантией и ядром) - порядка 2000 - 4700°С, в центре Земли, т. е. на глубине 6371 км, - 2200 - 2500° С.» 4 Это, как уже сказано объясняется тем, что продолжается распад радиоактивных элементов в глубинных слоях. Поэтому существует «поток тепла» к земной коре, тепло, накопленной в ядре огромно, поэтому геотермальную энергию относят к восполняемым источникам энергии.

Мощность геотермальной энергии в 4000 раз меньше энергии солнечной радиации, но в 30 раз больше мощности всех электростанций мира.

Существуют два источника геотермальной энергии: гидротермальные, то есть разогретые пар и вода, температура которых около100° С, и петротермальные, то есть нагретые твердые породы.

Гидротермальная энергия уже нашла применение в современном мире, в геохимических районах используется в отопительной системе и системе водоснабжения, но воду из гейзеров подавать в систему водоснабжения нельзя из-за высокой степени содержания минеральных веществ, поэтому ее только используют для нагревания.

Что касается получения электрической энергии на основе гидротермальной, то принято считать, что пределом, ниже которого геотермальную электростанцию создавать нерентабельно, является температура пара или воды, близкая к 130° С. Возможно в будущем благодаря развитию технологий этот предел может быть снижен. Однако стоит отметить, что в 1967 г. на Камчатке была создана Паужетская геотермальная электростанция мощностью 2,5 МВт.

В настоящее время вообще не используется второй тип геотермальной энергии-петротермальная, так как с ним связано много сложностей. Одна из них плохая способность сохранять тело подземных пород, и поэтому считаются невыгодными проектами.

Сейчас я думаю, мы можем поставить точку в обсуждении геотеральной энергии и перейти к использованием морских волн.

2.3 Энергия морских волн.

Сейчас многие ученые считают, что подобные установки можно использовать в открытом море как можно дальше от мест прибоя, но мощность таких установок достаточно низкая.

Теперь давайте рассмотрим устройство таких станций.

Рис.9 Схема установки для преобразования энергии морских волн

Платформа разделена на открытые снизу секции, заполненные воздухом, играющие роль цилиндров поршневой воздушной машины. Волны, проходя под платформой, сжимают поочередно находящийся в секциях воздух. Таким образом, вода играет роль поршня. Следовательно, в секциях поочередно по мере прохождения под ними волн давление будет то больше, то меньше. Когда данная секция находится над гребнем волны, объем находящегося в ней воздуха уменьшается, воздух сжимается, давление его растет. Когда же секция находится между двумя гребнями волны, давление воздуха снижается. Сверху платформы установлены турбины, благодаря которым энергия волн преобразуется в электрическую энергию.

Наиболее важной проблемой становится влага. Таким образом, должно использоваться влагоустойчивое оборудование. Другая проблема связана с низкой мощностью данного механизма, однако они нашли применение. Например, в Японии используются данные установки питания электроэнергией плавающих буев.

Другой способ получения энергии, также связан с водой.

2.4 Приливные электростанции.

Причиной морских приливов отливов - воздействие на водную оболочку Земли Луны и Солнца, а также центробежных сил. Максимальное поднятие воды, именуемое полной водой, над минимальным опусканием уровня воды - малая вода, составляет в открытом океане около 1 м. Но в зависимости от очертания береговой линии, а также географической широты, глубины моря вблизи суши и некоторых других факторов величина прилива может быть гораздо больше.

«Сейчас считается, что для создания приливной электростанции разность уровней во время прилива и отлива должна быть не менее 10 м. Но таких мест не более 30 во всем мире». 5 Максимальная величина разности уровней моря во время прилива и отлива обнаружена в некоторых местах

«Атлантического побережья Канады, где она достигает 18 м.

отмечены высокие уровни прилива в некоторых места Ла-Манша (до 15 м),

Охотского моря (до 13 м), Белого моря (до 10 м), Баренцева моря (до 10 м).

Действие данной электростанции основано на свой свойствах сообщающихся сосудов, а именно под действием давления уровни жидкостей равны.

Сооружается плотина, образующая необходимый бассейн. В теле плотины устанавливается гидротурбогенератор, который (в целях большей эффективности работы электростанции) должен быть «обратимым», т. е. действовать по своему прямому назначению при протекании через него воды в обе стороны: как справа налево, так и слева направо.

Рис.10 Схема приливной электростанции

Однако показатели приливной электростанции невысоки. Однако технико-экономические показатели приливной электростанции невысокие. В этом можно убедиться, ознакомившись с работой приливной электростанции, построенной в 1966 г. во Франции на реке Роне, на берегу Ла-Манша, мощностью 240 тыс. кВт (В 1968 г. в Советском Союзе на побережье Баренцева моря близ г. Мурманска была построена Кислогубская приливная электростанция мощностью 800 кВт.). Стоимость ее строительства значительно выше, чем обычной гидроэлектростанции такой же мощности, а число часов работы в год на номинальной мощности по понятным причинам гораздо ниже.

И в завершение главы хочется рассказать о наиболее перспективном проекте, а именно использование солнечной энергии.

2.5 Солнечная энергия в энергетике.

Солнце - самый мощный источник энергии, из доступных на сегодняшний день. Полная мощность выражается 4 x 10 14 кВт. Но к сожалению большая часть энергии отражается атмосферой земли, и тогда на каждый квадратный метр суши в среднем приходится 0,35 кВт, то на всю поверхность Земли приходится 105 млрд кВт.

Энергию солнца можно использовать для нагрева рабочего тела, например, воды в системе водоснабжения или для преобразования в электрическую энергию. Остановимся подробнее на втором.

В настоящее время применяют для этого два способа:

1. с использованием полупроводниковых фотоэлектропреобразователей (ФЭП)
2. создание паросиловых установок

Но стоит отметить, что первый способ более перспективен. Поэтому мы начнем с него.

ФЕП представляет собой устройство, действие которого основано на явлении фотоэффекта. «Явление вырывания электронов из вещества под действием света называют фотоэффектом.» 6 Сначала использовали тот, факт, что электроны катода выходят в ФЭП вакуум, но КПД этого процесса было мало.

Затем стали использовать ФЭП с запирающим слоем. Принцип его работы заключается в том, что есть два полупроводника, один из них с избытком электронов, а другой с «дыркой», то есть электрон вышел, а его место стало пустым.(рис. То в случае контакта между двумя пластинами, то свободные электроны начнут двигаться к проводнику с «дыркой», а «дырки» им навстречу. Но исходя из этого процесса нельзя получить электрический ток, так как при замыкании цепи они уравновесят друг друга, другое дело если на границу попадает свет, то образуется пары «элетрон-дырка», так образуется дополнительная разность потенциалов, следовательно, и электрический ток.

Рис.11 схема принципа работы солнечной батареи

В качестве полупроводника используют кремний и германий с примесями, так как эти вещества в чистом виде-диэлектрики. Но стоит отметить, что КПД ФЭП только около 25%, а стоимость таких установок пока еще высока, но ФЭП нашли применение – космические аппараты.

Остановимся теперь на втором способе преобразования солнечной энергии-на создании паросиловых установок, в которых обычный паровой котел, работающий, например, на угле, заменяется солнечным паровым котлом. На рис.12 представлена схема устройства такого вида электростанций.

Схема солнечной паровой установки настолько ясна, что не требует дополнительных пояснений.

Рис.12 схема паросиловой электростанции.

Ознакомившись с альтернативными источниками энергии, мы понимаем, что использование этих источников требует определенных знаний и технологий, чтобы они действительно могли приносить пользу, поэтому все зависит от нас

Глава 3

Проблемы современной энергетики.

В этой главе мы рассмотрим вопросы, которые еще предстоит решить для того, чтобы развивать энергетику. К таким вопросам относится загрязнение окружающей среды, проблемы связанные с транспортировкой электроэнергии.

Сначала давайте рассмотрим проблему транспортировки электроэнергии, так как, найдя решение этой проблеме, мы, возможно, найдем путь уменьшить потери энергии при транспортировке. Дело в том, что большинство видов электростанций зависят от их географического положения, например, ТЭС должна находиться недалеко от мест добычи топлива, ГЭС должна находиться в полноводных реках. Отсутствие свободы в выборе места расположения электростанции и рост потребления электроэнергетики - делают транспорт энергии одним из важнейших вопросов современного развития энергетики.

Существуют два выхода из этой проблемы:

транспортировка сырья, топлива (для ТЭС);

транспорт самой электроэнергии;

В настоящее время для перекачки нефти и нефтепродуктов используют трубопровод.

Нефть является несжимаемой жидкостью, поэтому расход энергии на ее перекачку определяется только необходимостью преодоления сил трения в трубопроводе, то есть является относительно малым. Также близко по экономичности перевозка нефти в больших танкерах. Труднее обстоит дело с транспортом природного газа. Он легко сжимается, поэтому приходиться использовать компрессор и трубопровод большого диаметра. Более экономичнее было бы транспортировать сжиженный газ, но есть одно но: чтобы поддерживать данное состояние необходима температура -150 °С.

Что касается транспорта угля на дальнее расстояние, то в настоящее время для этой цели используется только железнодорожный и водный транспорт. Подсчитано, что при перевозке груза по железной дороге при скорости 100 км/ч расход энергии в 4 раза меньше по сравнению с автомобильным транспортом и более чем в 60 раз меньше по сравнению с авиацией.

С другой стороны, мы всегда можем транспортировать саму электроэнергию. Универсальным средством транспорта энергии являются линии электропередачи, или, как их кратко именуют, ЛЭП. Назначение ЛЭП-не только односторонняя передача энергии, как это производится, например, с помощью нефте- и газопроводов, но и осуществление связи между отдельными электростанциями и целыми энергетическими системами. Такая связь помогает повысить надежность работы энергосистемы, сократить необходимый резерв мощности, облегчить работу системы в периоды максимальной и минимальной потребности в электроэнергии. По основным экономическим показателям ЛЭП уступают не только нефтепроводам, но и газопроводам. Что касается перевозки угля на дальние расстояния железнодорожным транспортом, то ее экономичность близка к экономичности ЛЭП.

Широко используются два типа ЛЭП: на постоянном токе и на переменном токе. У каждого из типов есть свои преимущества и недостатки. Из-за более высокого допустимого рабочего напряжения в линии (в 1,5-2 раза больше, чем для ЛЭП на переменном токе) ЛЭП на постоянном токе могут сооружаться на более дальние расстояния. Во-вторых, применения ЛЭП на постоянном токе для связи между собой энергетических систем исключается необходимость в синхронизации систем и строгом уравнивании их частот. Следовательно, ЛЭП на постоянном токе делают энергетические системы более устойчивыми.

Однако есть недостатки, а именно необходимость иметь два преобразователя, один на передающем конце линии для превращения переменного тока в постоянный и другой на принимающем конце линии для преобразования постоянного тока в переменный. Это является достаточно дорогим оборудованием, к тому же стоит учесть их количество в возможной электросети. Также если использовать ЛЭП на постоянном токе для передачи электроэнергии на небольшие расстояния, потери энергии в самих преобразователях будет выше потери ее в ЛЭП на переменном токе.

Однако ЛЭП на постоянном токе могут найти свое применение для передачи энергии на большие расстояния ввиду их устойчивости.

Перспектива дальнейшего развития передачи электроэнергии по проводам связывается теперь не только с воздушными, но и с кабельными ЛЭП. Под кабельной ЛЭП понимается такой способ передачи электрической энергии, при котором токопроводящие провода вместе с электрической изоляцией заключены в герметическую оболочку. Силовые кабели обычно располагают под землей. Что также имеет свои преимущества, например, для того, чтобы построит воздушную линию необходимо учитывать факторы окружающей среды такие, как перепады температур, ветра, влажность воздуха в данном месте, а просчеты могут выйти большими энергопотерями.

ЛЭП на переменном токе также находит применение в современном мире. Большинство современных электрических приборов работают на переменном токе, следовательно будет необходим преобразователь постоянного в случае использования постоянного тока, а если учесть что вы находитесь в достаточно крупном городе, то электроэнергия вырабатывается в основном ТЭС, находящиеся недалеко от города, то получаем, что расстояние достаточно мало, следовательно использование постоянного тока экономически невыгодно, так как большая часть электрической энергии будет потеряна за счет ее преобразования. К тому же сама себестоимость такой энергии будет выше, так как постоянную энергию нужно преобразовывать. В этом заключается преимущество ЛЭП на переменном токе. Но есть и отрицательные качества: ЛЭП требует синхронизации всех источников и потребителей, также с увеличение расстояния увеличиваются энергопотери.

«В одной из перспективных кабельных ЛЭП изоляцией служит находящийся под относительно высоким давление газ, обладающий низкой электропроводностью. Таким газом, уже нашедшим применение в технике, является, в частности, шестифтористая сера SF6, именуемая среди электротехников элегазом. Шестифтористая сера принадлежит к числу так называемых электроотрицательных газов, отличительным свойством молекул которых является способность присоединять к себе электроны и благодаря этому превращаться в отрицательные ионы. Это приводит к уменьшению концентрации свободных электронов в газе и вследствие этого снижению его проводимости. В настоящее время трудно сделать заключение о возможных масштабах применения элегаза, но это направление в развитии ЛЭП представляет интерес». 7

Другой перспективной разработкой является криогенные и сверхпроводящие линий электропередачи. Идея криогенных ЛЭП основывается на том известном факте, что электрическое сопротивление металлов (особенно чистых) падает со снижением их температуры. Например, если чистый алюминий охладить до температуры -253°С(температура жидкого водорода), то его электрическое сопротивление уменьшится примерно в 500 раз.

Преимущества таких ЛЭП очевидны, но оборудование для поддержания состояний пригодных для работы таких ЛЭП стоят достаточно дорого, что является недостатком, так как из-за этого электроэнергия начнет сильно дорожать.

И перед тем как завершить вопрос транспортировки электроэнергии, хотелось рассмотреть еще один тип передачи энергии, а именно направленным лучом электромагнитного излучения, по сути его можно назвать электромагнитным, но его эффективность оценить достаточно сложно.

Данный тип передачи может быть полезен в случае создания мощных солнечных электростанций на околоземной орбите. И для передачи можно преобразовывать электроэнергию в электромагнитное излучение направленным пучком, а на Земле фокусировать и преобразовывать обратно.

А теперь давайте рассмотрим такую проблему, как аккумулирования энергии.

Первым видом аккумуляторов является маховик.

Он является механическим аккумулятором, так как способен накапливать механическую, а не электрическую, энергию. Запасаемая им энергия- кинетическая энергия самого маховика

Для повышения кинетической энергии маховика нужно увеличивать его массу и число оборотов вращения. Но с ростом числа оборотов увеличивается центробежная сила, что может привести к разрыву маховика. Поэтому для маховиков используются самые прочные материалы. Например, сталь и стеклопластик. Уже изготовлены маховики, масса которых измеряется многими десятками килограммов, а частота вращения достигает 200 тыс. оборотов в минуту.

Потери энергии при вращении маховика вызываются трением между поверхностью маховика и воздухом и трением в подшипниках. Для уменьшения потерь маховик помещают в кожух, из которого откачивается воздух, т. е. внутри кожуха создается вакуум. Применяются самые совершенные конструкции подшипников. В этих условиях годовая потеря энергии маховиком может быть менее 20%.

Уже давно используется такой вид аккумулятора, как электрохимический.

Электрохимический аккумулятор является одним из самых распространенных, но он имеет узкое применение в современном мире.

Аккумулятор этого типа имеет два электрода - положительный и отрицательный, погруженных в раствор - электролит. Преобразование химической энергии в электрическую происходит посредством химической реакции. Чтобы дать начало реакции, достаточно замкнуть внешнюю часть электрической цепи аккумулятора. На отрицательном электроде, содержащем восстановитель, в результате химической реакции происходит процесс окисления. Образующиеся при этом свободные электроны переходят по внешнему участку электрической цепи от отрицательного электрода к положительному. Иными словами, между электродами возникает разность потенциалов, создающая электрический ток. Таков процесс разрядки аккумулятора, когда он работает как источник тока. При зарядке аккумулятора химическая реакция протекает в обратном направлении. Главным недостатком такого аккумулятора является его «громоздкость», то есть низкая удельная энергия (т.е отношение энергии к массе Дж/кг).

Также существуют тепловые аккумуляторы, то есть использование солнечной энергии для нагревания рабочего тела иле перехода рабочего тела из одного агрегатного состояния в другое.

Таким образом, несмотря на то, что сейчас энергетика развита неплохо, еще есть над чем работать, так как работа в этом направлении может уменьшит энергопотери, а следовательно снизить стоимость электричества.

Поэтому если мы хотим улучшить качество нашей жизни, стоит обратить внимание на проблему транспорта энергии, особенно это актуально для такой большой страны, как Россия, так как около70% нашей экономики основано на сырьевом рынке. Большинство полезных ископаемых находятся в Сибири, а для увеличения объема добываемого сырья необходимо большое количество электроэнергии.

Заключение.

В заключение хочется сказать, что, учитывая прогнозы по истощению органического топлива, а именно запасы газа и нефти с учетом современного потребления должно хватить на 100 лет, запасы угля несколько больше – 300 лет, ядерного топлива не менее чем на 1000 лет, можно сказать, что традиционные источники энергии еще достаточно долго будут преобладать. Сначала перестанут использовать ТЭС на нефти и газе, так как это станет слишком дорого и невыгодно, взамен широкое распространение получат ТЭС на угле, но ближе к 2100 году уголь начнет дорожать, следовательно, лидирующим видом «классических» электростанций является атомные электростанции. Несмотря на то, что запасы ядерного топлива не так велики, по сравнению с запасами угля, из ядерного топлива можно получить в 100 раз больше энергии, чем из угля. Но существует проблема, которая препятствует атомной энергетике стать лидирующей - это захоронение отработанного топлива и, разумеется, вопрос безопасности. Например, уже сейчас в Европе хотят запретить использование АЭС, что, конечно, не уместно исходя из потребности общества в энергии.

Что касается альтернативной энергетики, она только развивается и неразумно в данный момент ожидать от нее многого. Ее развитие напрямую зависит от развития человеческого общества, так как для развития этих электростанций необходимо решить ряд технических вопросов, но отчасти она уже нашла применение и уже заинтересовала инвесторов, что ускорит ее развитие. Например, в 2008 году впервые в альтернативную энергетику инвестировали больше, чем в «классическую, обосновав это, тем что альтернативная энергетика может принести неплохую прибыль в долгосрочной перспективе, инвестировав при этом: в альтернотивную-140млрд.$, а «классическую»-110 млрд.$ 8 .

Таким образом, для гармоничного и стремительного развития не нужно сосредотачиваться только на одном виде энергетики классической или альтернативной, нужно модернизировать то, что уже у нас есть, и развивать то, что нам предстоит открыть.

2 Имеется в виду в мировой энергетике

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
5980.		Общая энергетика	1.26 MB
	Тепловые конденсационные электрические станции преобразовывают энергию органического топлива вначале в механическую, а затем в электрическую. Механическую энергию упорядоченного вращения вала получают с помощью тепловых двигателей, преобразующих энергию неупорядоченного движения молекул пара или газа.
17392.		Альтернативная энергетика	33.14 KB
	Принцип получения тепла ничем не отличается от принципа получения электрической энергии просто процесс короче на один шаг. Что объединяет малую и возобновляемую энергетику Их объединяет несмотря на принципиально разные ресурсы невозобновляемые и возобновляемые и различное влияние на окружающую среду: предназначение для непосредственного удовлетворения бытовых и производственных нужд человека и небольших коллективов в электрической и тепловой энергии...
14669.		Энергетика является базовым звеном экономики	45.4 KB
	Сложившаяся ситуация крайне неблагоприятна для Украины. Втретьих использование принципов централизации энергообеспечения становится фактором торможения энергосбережения и опасности для окружающей среды. Використання метану для виробництва тепла та електроенергії забезпечить заміщення 58 млн. Поряд з цим передбачається подальше збільшення використання природного газу малих родовищ газоконденсатних родовищ і попутного нафтового газу для виробництва електроенергії і тепла.
16175.		Энергетика на службе модернизации: столичные реалии	138.07 KB
	Превалирующей становится точка зрения состоящая в том что именно инновационная траектория движения современной экономики может стать стержневой для успешного послекризисного развития Глазьев С. Углубление таких связей может иметь стратегическое значение для активизации модернизационных процессов в экономике. Ставка на ТЭК как крупного заказчика продукции и услуг промышленных предприятий и целенаправленное использование экономических ресурсов комплекса для структурно-технологической модернизации обрабатывающей промышленности способны...
17399.		Возобновляемая энергетика – текущее состояние и перспектива развития в России и мире	25.68 KB
	Возобновляемыми называют такие источники энергии, запасы которых могут быть восполнены в природе естественным образом. Основное преимущество возобновляемой энергетики заключается в том, что она не требует использования невосполнимых природных ресурсов - нефти, угля и газа.
14320.		Компьютерные технологии будущего	4.18 MB
	Сейчас уже никогда не увидишь таким замудренным словом, как браузер, и каждый первоклашка скорей всего знает, что это такое и для чего он предназначен. Так вот браузер, считывая информацию со страниц размещенных в Интернете, отображает ее на экране монитора в том виде, в которой четко указывают ему эти самые теги. Изучить HTML нетрудно. Он намного проще любого языка программирования и на несколько порядков проще человеческих языков. Все, что от вас требуется,- изучить команды HTML, называемые тегами(tags).
1417.		Проект «Общества будущего» в видении Вольтера	84.61 KB
	Вернувшись во Францию Вольтер издал свои английские впечатления под заглавием Философские письма; книга была конфискована 1734 издатель поплатился Бастилией а Вольтер бежал в Лотарингию где нашёл приют у маркизы дю Шатлэ с которой прожил 15 лет. Будучи обвинён в издевательстве над религией в поэме Светский человек Вольтер снова бежал на этот раз в Голландию. В 1746 Вольтер был назначен придворным поэтом и историографом но возбудив недовольство госпожи Помпадур порвал с двором.
16748.		На пути к Smart-обществу: технология будущего осмысления 2.0	12.73 KB
	В последнее время в научной среде всё чаще поднимается вопрос о формировании новой парадигмы в развитии человечества о развитии электронных технологий и создании мирового Smrt-общества. В октябре этого года прошел двухдневный Международный образовательный форум Мир на пути к Smrt-обществу в рамках которого проводилась вторая международная выставка EduTech Russi 2012 Инновационные технологии в...
18028.		ИНТЕРЬЕР И АРХИТЕКТУРНО – ПРОЕКТИРОВОЧНОЕ РЕШЕНИЕ ШКОЛЫ БУДУЩЕГО	8.83 MB
	Они предназначены для развития музыкальных способностей одаренных детей и просто всех тех кто решил научиться играть музыку и относятся к внешкольным образовательным учреждениям культурно-эстетического направления. Как правило музыкальные школы обучают играть на различных инструментах имеется широкий спектр для выбора. К примеру для успешного музицирования ряд помещений должен иметь правильные акустические свойства1. Актовые залы для проведения репетиций и выступлений – один из примеров таких помещений.
16919.		КРУПНЫЙ ГОРОД КАК КЛЮЧ К ПОЗНАНИЮ БУДУЩЕГО НАЦИОНАЛЬНОЙ ЭКОНОМИКИ	18.66 KB
	Крупный город как ключ к познанию будущего национальной экономики а точнее к ключ обнаружению ближайших реальных возможностей и угроз в развитии национальной экономики. Первый вопрос какие факты этому способствуют общекультурные и экономические. До недавнего времени изучение крупных городов упиралось в один принципиальный вопрос: являются ли крупные города естественным фактором...

Сегодня весь мир обеспечен электроэнергией благодаря сжиганию угля и газа (ископаемое топливо), эксплуатации водного потока и управлению ядерной реакцией. Эти подходы достаточно эффективны, но в будущем нам придётся от них отказаться, обратившись к такому направлению, как альтернативная энергетика.

Во многом эта необходимость обусловлена тем, что ископаемое топливо ограничено. Кроме того традиционные способы добычи электроэнергии являются одним из факторов загрязнения окружающей среды. Поэтому мир нуждается в «здоровой» альтернативе .

Предлагаем свою версию ТОПа нетрадиционных способов получения энергии, которые в будущем могут стать заменой привычным электростанциям.

7 место. Распределённая энергетика

Перед тем как рассматривать альтернативные источники энергетики, разберём одну интересную концепцию, которая в перспективе способна изменить структуру энергетической системы.

Сегодня электроэнергия производится на больших станциях, передаётся на распределительные сети и поступает в наши дома. Распределённый подход подразумевает постепенный отказ от централизованного производства электричества . Добиться этого можно посредством строительства небольших источников энергии в непосредственной близости к потребителю или группе потребителей.

В качестве источников энергии могут использоваться:

• микротурбинные электростанции;
• газотурбинные электростанции;
• паровые котлы;
• солнечные батареи;
• ветряки;
• тепловые насосы и пр.

Такие миниэлектростанции для дома будут подключены к общей сети. Туда будут поступать излишки энергии, а при необходимости электросеть сможет компенсировать недостаток питания, например, когда солнечные панели работают хуже из-за облачной погоды.

Однако реализация этой концепции сегодня и в ближайшем будущем маловероятна, если говорить о глобальных масштабах. Связанно это в первую очередь с большой дороговизной перехода от централизованной энергетики к распределённой.

6 место. Грозовая энергетика

Зачем генерировать электричество, когда его можно просто «ловить» из воздуха? В среднем один разряд молнии – это 5 млрд Дж энергии, что эквивалентно сжиганию 145 л бензина. Теоретически грозовые электростанции позволят снизить стоимость электроэнергии в разы.

Выглядеть всё будет так: станции размещаются в регионах с повышенной грозовой активностью, «собирают» разряды и накапливают энергию. После этого энергия подаётся в сеть. Ловить молнии можно с помощью гигантских громоотводов, но остается главная проблема – за доли секунды накопить как можно больше энергии молнии. На современном этапе не обойтись без суперконденсаторов и преобразователей напряжения, но в будущем возможно появление более деликатного подхода.

Если говорить об электричестве «из воздуха», нельзя ни вспомнить о приверженцах образования свободной энергии. Например, Никола Тесла в своё время якобы продемонстрировал устройство для получения электрического тока из эфира для работы автомобиля.

5 место. Сжигание возобновляемого топлива

Вместо угля на электростанциях можно сжигать так называемое «биотопливо ». Таковым является переработанное растительное и животное сырьё, продукты жизнедеятельности организмов и некоторые промышленные отходы органического происхождения. В качестве примера можно привести обычные дрова, щепу и биодизель, который встречается на заправках.

В энергетической сфере чаще всего применяется древесная щепа. Она собирается при лесозаготовке или на деревообрабатывающем производстве. После измельчения она прессуется в топливные гранулы и в таком виде отправляется на ТЭС.

К 2019 году в Бельгии должно завершиться строительство крупнейшей электростанции, которая будет работать на биотопливе. Согласно прогнозам, она должна будет производить 215 МВт электроэнергии. Этого хватит на 450 000 домов.

Интересный факт! Многие страны практикуют выращивание так называемого «энергетического леса» – деревья и кустарники, наилучшим образом подходящие для энергетических нужд.

Будет ли альтернативная энергетика развиваться в направлении биотоплива пока маловероятно, ведь есть более перспективные решения.

4 место. Приливные и волновые электростанции

Традиционные гидроэлектростанции работают по следующему принципу:

1. Напор воды поступает на турбины.
2. Турбины начинают вращаться.
3. Вращение передаётся на генераторы, которые вырабатывают электроэнергию.

Строительство ГЭС обходится дороже ТЭС и возможно только в местах с большими запасами энергии воды. Но самая главная проблема – это нанесение вреда экосистемам из-за необходимости строительства плотин.

Приливные электростанции работают по схожему принципу, но используют для выработки энергии силу приливов и отливов .

«Водные» виды альтернативной энергетики включают такое интересное направление, как волновая энергетика. Её суть сводится к генерации электричества посредством использования энергии волн океана, которая гораздо выше приливной. Самой мощной волновой электростанцией на сегодня является Pelamis P-750 , которая вырабатывает 2,25 МВт электрической энергии.

Раскачиваясь на волнах, эти огромные конвекторы («змеи») изгибаются, вследствие чего внутри приходят в движение гидравлические поршни. Они прокачивают масло через гидравлические двигатели, которые в свою очередь вращают электрогенераторы. Полученное электричество доставляется на берег через кабель, который проложен по дну. В перспективе количество конвекторов будет многократно увеличено и станция сможет вырабатывать до 21 МВт.

3 место. Геотермальные станции

Альтернативная энергетика неплохо развита и в геотермальном направлении. Геотермальные станции вырабатывают электричество, фактически преобразуя энергию земли, а точнее - тепловую энергию подземных источников.

Существует несколько типов таких электростанций, но во всех случаях они основываются на одинаковом принципе работы : пар из подземного источника поднимается по скважине и вращает турбину, подключенную к электрогенератору. Сегодня распространена практика, когда в подземный резервуар на большую глубину закачивается вода, там она под воздействием высоких температур испаряется и в виде пара под давлением поступает на турбины.

Лучше всего для целей геотермальной энергетики подходят районы с большим количеством гейзеров и открытых термальных источников, которые разогреваются вследствие вулканической активности.

Так, в Калифорнии работает целый геотермальный комплекс под названием «Гейзеры ». Он объединяет 22 станции, вырабатывающие 955 МВт. Источник энергии в данном случае – очаг магмы диаметром 13 км на глубине 6,4 км.

2 место. Ветряные электростанции

Энергия ветра – один из самых популярных и перспективных источников для получения электричества.

Принцип работы ветрогенератора прост:

• под воздействием силы ветра вращаются лопасти;
• вращение передаётся на генератор;
• генератор вырабатывает переменный ток;
• полученная энергия обычно накапливается в аккумуляторах.

Мощность ветрогенератора зависит от размаха лопастей и его высоты. Поэтому их устанавливают на открытых территориях, полях, возвышенностях и в прибрежной зоне. Эффективнее всего работают установки с 3 лопастями и вертикальной осью вращения.

Интересный факт! На самом деле энергия ветра является разновидностью солнечной энергии. Объясняется это тем, что ветры возникают из-за неравномерного прогрева солнечными лучами земной атмосферы и поверхности.

Чтобы сделать ветряк, не нужны глубокие познания в инженерии. Так, многие умельцы смогли себе позволить отключиться от общей электросети и перейти на альтернативную энергетику.

Vestas V-164 – самый мощный ветрогенератор на сегодня. Он вырабатывает 8 МВт.

Для производства электричества в промышленных масштабах используются ветровые электростанции, состоящие из множества ветряков. Крупнейшей является электростанция «Альта », расположенная в Калифорнии. Её мощность – 1550 МВт.

1 место. Солнечные электростанции (СЭС)

Наибольшие перспективы имеет солнечная энергетика. Технология преобразования солнечного излучения с помощью фотоэлементов развивается из года в год, становясь всё эффективнее.