ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ  ИСТОЧНИКИ  ЭНЕРГИИ

Заозёрнов  Илья  Алексеевич

студент  1  курса,  ГБПОУ  КК  «Краснодарский  технический  колледж»,  РФ,  г.  Краснодар

E-mail:  westandsouth2@gmail.com

Козлова  Ольга  Леонидовна

научный  руководитель,  преподаватель  физики,  «Краснодарский  технический  колледж»,  РФ,  г.  Краснодар.

Введение

Невозобновляемые  источники  энергии  сегодня  обеспечивают  человечество  энергией  и,  по-видимому,  составят  основу  энергетики  мира  еще,  во  всяком  случае,  для  нескольких  поколений  людей.  Но  уже  сегодня  ясно,  что  существенного  роста  потребления  энергии  на  базе  невозобновляемых  источников  достичь  не  удастся  в  силу  их  ограниченности  и  нежелательного  воздействия  на  окружающую  среду.

Поэтому  люди  исследуют  возобновляемые  источники  энергии,  возможности  которых  чрезвычайно  велики  и  представляются  значительно  более  «чистыми».

Солнечная  энергия

Мощность  потока  лучистой  энергии,  посылаемой  Солнцем  на  Землю,  поистине  огромна.  За  пределами  земной  атмосферы  на  каждый  квадратный  метр  поверхности,  расположенной  перпендикулярно  солнечным  лучам,  падает  около  1,4  кВт.  Если  эту  мощность  умножить  на  поперечное  сечение  Земли,  то  получится  полная  мощность,  приходящая  к  Земле  —  170×10¹⁵  Вт.  Отсюда  полная  лучистая  энергия,  приходящая  к  Земле  от  Солнца  в  течение  года,  составляет  1500×10¹⁵  кВт×ч.

Сегодня  исследовательские  и  опытные  работы  по  использованию  солнечной  энергии  ведутся  в  следующих  основных  направлениях:  получение  низкопотенциальной  (с  низкой  температурой)  теплоты  для  горючего  водоснабжения,  суши  сельскохозяйственных  продуктов,  отопления  жилых  и  административных  зданий;  получение  средне-  и  высокопотенциальной  теплоты  для  технологических  процессов,  обработки,  плавления,  синтеза  различных  материалов;  получение  электроэнергии  в  автономных  и  более  или  менее  крупных  стационарных  энергетических  установках.

Поэтому  отношение  к  Солнцу  как  к  источнику  энергии  сегодня  пока  выжидательное.  В  малых  автономных  установках,  где  стоимость  не  играет  решающей  роли,  Солнце  следует  использовать  уже  сейчас,  внедрение  солнечной  энергии  в  крупную  энергетику  в  данный  момент  активно  используется.  Что  позволяет  удешевить  затраты  на  технологический  процесс.

Гидроэнергия

Гидроэнергия  также  является  возобновляемой  и  обязана  своим  происхождением  солнечной  энергии.  Солнце  испаряет  воду  морей  и  океанов,  которая  потом  проливается  дождями  над  всей  территорией  земного  шара,  порождая  хорошо  известный  нам  круговорот  воды  в  природе.  Но  только  в  сочетании  с  производством  электроэнергии  этот  источник  энергии  занял  заметное  место  в  топливно-энергетическом  балансе  мира.

Запасы  гидроэнергии  в  мире  исчисляются  как  энергия,  которая  может  быть  получена,  если  перегородить  плотинами  все  крупные  реки  на  Земле.  Эти  запасы  достаточно  велики.  Они  оцениваются  в  целом  для  земного  шара  примерно  в  33000  млрд.  кВт×ч  электроэнергии  в  год,  что  составляет  около  половины  всей  производимой  сегодня  энергии.

Строительство  мощных  ГЭС  связано  с  огромным  объёмом  подготовительных  работ  по  сооружению  водохранилищ,  плотин,  водосбросов.  Обычно  ГЭС  является  составной  частью  целого  комплекса,  включающего  устройства  для  регулирования  стока  воды,  ирригационные  сооружения,  устройства  для  рыбоводства,  курортные  зоны.  Создание  больших  водохранилищ  существенным  образом  влияет  на  местный  климат,  состояние  почв  и  растительности.  Таким  образом,  несмотря  на  то,  что  гидроэнергия  считается  «чистой»,  возможное  влияние  ГЭС  на  окружающую  среду  должно  в  каждом  конкретном  случае  являться  предметом  пристального  изучения.

Энергия  ветра  (ветроэнергетика).

Энергия  ветра  —  солнечного  происхождения.  Неоднородности  нагрева  атмосферы  вызывают  мощные  атмосферные  течения,  суммарная  энергия  которых  весьма  велика.

Важнейшей  характеристикой,  определяющей  возможность  и  целесообразность  использования  энергии  ветра,  является  его  скорость. 

Известно,  что  мощность  потока  воздуха  пропорциональна  кубу  его  скорости.  Обычно  в  качестве  основной  характеристики  ветровой  энергии  используют  мощность,  переносимую  потоком  воздухом  через  1  м²  площади,  перпендикулярной  к  направлению  потока.  Эта  мощность  очень  различна  для  разных  территорий,  времён  года  и  т.  п.  Наряду  с  ветровой  электростанцией  сравнительно  большой  мощности  представляют  интерес  автономные  установки  мощностью  всего  в  единицы,  а  иногда  и  доли  киловатта.  Такие  установки  могут  использоваться  не  только  для  производства  электроэнергии,  но  и  для  получения  механической  работы,  например  для  подъёма  воды  из  колодцев  на  отгонных  пастбищах.

Энергия  волн

Энергия  ветра  частично  расходуется  на  создание  волн  в  морях  и  океанах.  Движущиеся  массы  воды  обладают  значительной  инерцией,  в  связи  с  чем  волны  —  более  стабильный  источник  энергии,  чем  ветер.  Они  также  являются  своеобразным  концентратором  энергии  ветра.  В  течение  некоторого  времени  водные  массы  раскачиваются,  запасая  энергию  ветра.  Когда  ветер  стихает,  эта  энергия  рассеивается  за  счёт  выноса  энергии  волн  на  береговую  полосу.

Сегодня  признана  точка  зрения,  в  соответствии  с  которой  энергию  волн  следует  использовать  не  на  берегу,  куда  волны  приходят  значительно  ослабленными,  а  в  открытом  океане.  Основные  идеи  по  использованию  этой  энергии  состоят  в  сооружении  плавающих  платформ,  которые  при  прохождении  волн  либо  качаются  друг  относительно  друга,  либо  имеют  шарнирную  конструкцию,  позволяющую  одной  части  платформы  подниматься  и  опускаться  вслед  за  волной,  а  второй  оставаться  неподвижной.  Относительные  смещения  используются  для  прокачки  воды  через  гидравлические  турбины,  соединённые  с  электрогенераторами.

Представляет  интерес  предложение,  основывающееся  на  использовании  специальных  плавающих  волногасящих  устройств.  Такое  устройство  представляет  собой  плавающий  ящик,  перевёрнутый  вверх  дном.  При  этом  в  ящике  остаётся  воздушная  подушка,  которая  при  прохождении  волны  то  сжимается,  то  расширяется.  За  счёт  этого  воздух  может  перетекать  из  одной  камеры  в  другую,  вращая  воздушную  турбину.  В  Японии  этот  принцип  был  использован  для  автономного  энергоснабжения  плавающих  буев.

  Наконец,  следует  упомянуть  о  системах,  построенных  на  инерционном  принципе.  В  этом  случае  плавающий  поплавок  автоматически  подстраивается  в  резонанс  с  волнами,  за  счёт  чего  амплитуда  его  колебаний  существенно  возрастает.  Эти  вертикальные  смещения  поплавка  через  специальную  механическую  передачу  приводят  во  вращение  электрогенератор.

Все  перечисленные  устройства  широко  используются  многими  странами  и  модернизируются  до  более  улучшенных  механизмов.

Энергия  приливов

Этот  источник  энергии  внешне  похож  на  предыдущий,  хотя  и  имеет  совсем  иное  происхождение,  будучи  связанным  с  лунным  и  отчасти  солнечным  притяжением.  Общая  мощность  приливов  на  земном  шаре  оценена  примерно  в  5  млрд.  кВт,  что  составляет  около  половины  всей  мощности,  используемой  сегодня  людьми.

В  простейшем  варианте  принцип  действия  приливной  электростанции  сводится  к  следующему.  Во  время  приливов  вода  наполняет  какой-либо  резервуар,  а  во  время  отлива  вытекает  из  него,  вращая  гидравлические  турбины.  Это  так  называемая  однобассейновая  схема  приливной  электростанции.

Более  сложная  схема  —  двухбассейновая:  в  ней  энергия  производится  как  во  время  прилива,  так  и  отлива.  Но  для  её  реализации  нужны  специальные  гидравлические  турбины,  работающие  при  противоположных  направлениях  потока  воды.

Очень  привлекательной  с  точки  зрения  возможного  размещения  приливной  электростанции  является  эстуария  реки  Северн  (Бристольский  залив)  в  Англии.  Для  этого  района  были  выполнены  проектные  проработки,  предполагающие  в  разных  схемах  получение  электрической  мощности  от  4  до  12  млн.  кВт.  Такая  электростанция  могла  бы  вырабатывать  до  20  млрд.  кВт×ч  в  год,  что  составляет  около  10  %  всего  производства  электроэнергии  в  стране.  Однако  правительство  Англии  не  поддержало  этот  проект,  поскольку  его  конкурентоспособность  с  другими  возможными  источниками  электроэнергии  неочевидна.  Кроме  того  (и  это  обстоятельство  явилось  очень  важным),  технология,  которая  была  бы  освоена  при  реализации  этого  проекта  не  нашла  бы  дальнейшего  применения,  ибо  в  Великобритании  нет  больше  мест,  приемлемых  для  сооружения  приливных  электростанций.

Таким  образом,  приливный  источник  энергии  следует  считать  весьма  частным,  его  использование  будет  ограничено  только  немногими  географически  благоприятными  районами.

Геотермальная  энергия

Относительно  источника  и  природы  геотермальной  теплоты  сегодня  нет  единой  точки  зрения.  Существуют  гипотезы,  в  соответствии  с  которыми  этот  источник  обязан  своим  происхождением  радиоактивному  распаду  элементов,  содержащихся  в  толще  земли.  Другие  гипотезы  предполагают  определённый  механизм,  с  помощью  которого  энергия  из  ионизированных  поясов,  существующих  вокруг  Земли,  перекачивается  в  жидкое  ядро  Земли.  Так  или  иначе,  но  известно,  что  из  недр  Земли  к  её  поверхности  непрерывно  течёт  тепловой  поток,  плотность  которого  в  среднем  по  земному  шару  оценивается  в  0,06  Вт/м².

Говоря  об  источниках  геотермальной  энергии,  следует  различать  два  принципиально  разных  случая.  К  первому  случаю  относятся  так  называемые  гидротермальные  или  паротермальные  источники,  представляющие  собой  существующие  в  природе  подземные  запасы  горячей  воды  или  пара  с  температурой  от  нескольких  десятков  иногда  до  300—350  C.  Такие  источники  характерны  для  гипертермических,  а  иногда  полутермических  районов,  число  которых  на  Земле  относительно  мало.  Это,  как  правило,  районы  с  активной  вулканической  деятельностью.

Второй  случай  —  это  так  называемые  петротермальные  источники,  т.  е.  источники,  связанные  с  теплотой  сухих  горных  пород.  Такие  источники  из-за  наличия  геотермического  градиента  существуют  повсеместно,  и  задача  сводится  к  экономичному  извлечению  и  использованию  их  теплоты.  Освоение  этих  источников  практически  ещё  не  начато  —  ведутся  лишь  работы  по  накоплению  необходимых  экспериментальных  данных.

Заключение

Человек  в  настоящее  время  пользуется  теми  видами  энергии,  которые  наносят  вред  окружающей  природе,  что  также  и  негативно  сказывается  на  жизни  человека.  В  данной  конференции  обсуждаются  варианты  получения  возобновляемых  видов  энергии.  Большинство  стран  уже  активно  используют  данные  системы,  заботясь  об  окружающем  мире.  Стоит  серьёзно  задуматься  о  будущем  нашей  планеты.  Сейчас  люди  своей  деятельностью  наносят  огромный  вред  природе.

Список  литературы:

1. Стырикович  М.А.,  Шпильрайн  Э.Э.  «Энергетика:  проблемы  и  перспективы».  М.  1981  год.