Нетрадиційні альтернативні джерела енергії та їх екологічна характеристика

 

Вступ

Енергія Сонця

Вітрова енергія

Енергія морів і океанів

Геотермальна енергія

Атомна енергія

Біоенергетичні технології

Висновок

Використана література

 

 

Чому саме зараз, як ніколи гостро, постало питання: що чекає людство – енергетичний голод чи енергетичний достаток? Не сходять зі сторінок газет і журналів статті про енергетичну кризу. Через нафту виникають війни, розцвітають і убожіють держави, змінюються уряди. До розряду газетних сенсацій стали відносити повідомлення про запуск нових установок чи про нові винаходи в області енергетики. Розробляються гігантські енергетичні програми, здійснення яких зажадає величезних зусиль і величезних матеріальних витрат.

Якщо наприкінці 19 століття сама розповсюджена зараз енергія – електрична – грала, загалом, допоміжну і незначну у світовому балансі роль, то вже в 1930 році у світі було зроблено близько 300 мільярдів кіловат-годин електроенергії. Рівень матеріальної, а в кінцевому рахунку і духовної культури людей знаходиться в прямій залежності від кількості енергії, що мається в їхньому розпорядженні. Щоб добути руду, виплавити з неї метал, побудувати будинок, зробити будь-яку річ, потрібно витратити енергію. А потреби людини увесь час ростуть, та й людей стає усе більше.

Звичайно, способи спалювання палива стали набагато складніші і досконаліші. Нові фактори – зросли ціни на нафту, швидкий розвиток атомної енергетики, зростання вимог до захисту навколишнього середовища – зажадали нового підходу до енергетики.

Хоча в основі енергетики найближчого майбутнього як і раніше залишиться теплоенергетика на непоновлюваних ресурсах, структура її зміниться. Повинне скоротитися використання нафти. Істотно зросте виробництво електроенергії на атомних електростанціях. Почнеться використання поки ще не чіпаних гігантських запасів дешевих вугіль, наприклад, у Кузнецькому, Кансько-Ачинському, Екибаcтузькому басейнах. Широко буде застосовуватися природний газ, запаси якого в країні набагато перевершують запаси в інших країнах.

 

 

Останнім часом інтерес до проблеми використання сонячної енергії різко зріс, і хоча це джерело також відноситься до поновлюваних, увага, що приділяється йому в усьому світі, змушує нас розглянути його можливості окремо. Потенційні можливості енергетики, заснованої на використанні безпосередньо сонячного випромінювання, надзвичайно великі.

Помітимо, що використання усього лише 0, 0125% цієї кількості енергії Сонця могло б забезпечити всі сьогоднішні потреби світової енергетики, а використання 0, 5% – цілком покрити потреби на перспективу.

На жаль, навряд чи коли-небудь ці величезні потенційні ресурси удасться реалізувати у великих масштабах. Одним з найбільш серйозних перешкод такої реалізації є низька інтенсивність сонячного випромінювання. Навіть при найкращих атмосферних умовах (південні широти, чисте небо) щільність потоку сонячного випромінювання складає не більш 250 Вт/м2. Тому, щоб колектори сонячного випромінювання «збирали» за рік енергію, необхідну для задоволення всіх потреб людства потрібно розмістити їх на території 130 000 км2.

Необхідність використовувати колектори величезних розмірів, крім того, спричиняє значні матеріальні витрати. Найпростіший колектор сонячного випромінювання являє собою зачорнений металевий (як правило, алюмінієвий) лист, усередині якого розташовуються труби з циркулюючої в ній рідиною. Нагріта за рахунок сонячної енергії, поглиненої колектором, рідина надходить для безпосереднього використання.

Сонячна енергетика відноситься до найбільш матеріалоємких видів виробництва енергії. Великомасштабне використання сонячної енергії спричиняє гігантське збільшення потреби в матеріалах, а отже, і в трудових ресурсах для видобутку сировини, її збагачення, одержання матеріалів, виготовлення геліостатів, колекторів, іншої апаратури, їхнього перевезення. Підрахунки показують, що для виробництва 1 Мвт/рік електричної енергії за допомогою сонячної енергетики буде потрібно затратити від 10 000 до 40 000 людино-годин. У традиційній енергетиці на органічному паливі цей показник складає 200-500 людино-годин.

Поки що електрична енергія, породжена сонячними променями, обходиться набагато дорожче, ніж одержувана традиційними способами. Учені сподіваються, що експерименти, що вони проведуть на дослідних установках і станціях, допоможуть вирішити не тільки технічні, але й економічні проблеми.

Нині існують такі напрями використання сонячної енергії:

- одержання електроенергії;

- побутового тепла;

- високотемпературного тепла в промисловості;

- на транспорті.

Найбільших успіхів досягнуто в таких країнах, як США, Туркменістан, Франція, причому головним чином у галузі так званої «малої енергетики».

Для отримання електроенергії використовується кілька методів, найбільш перспективним з яких вважається метод безпосереднього перетворення сонячного випромінювання на електричну енергію за допомогою напівпровідникових фотоелектричних генераторів (сонячних батарей). ККД найсучасніших їх типів становить близько 25-30%. Сьогодні такі батареї через високу вартість використовуються ще мало – на космічних супутниках і станціях, в ретрансляторах, навігаційних маяках, телефонних установках у пустельних місцевостях, для живлення невеликих радіостанцій, у мікрокалькуляторах, електронних іграшках тощо.

Електроенергію отримують також за допомогою паротурбінних генераторів.) Одна з таких сонячних електростанцій (СЕС) споруджена в Криму поблизу Керчі потужністю 1200 кВт. Це станція баштового типу. В центрі кола діаметром 500 м встановлено 70-метрову башту з парогенератором на верхівці. Башту оточують 1600 рухомих дзеркал. Стежачи за допомогою геоінформаційної системи за рухом Сонця, вони спрямовують його промені на парогенератор, нагріваючи в ньому воду до пари з температурою 300 °С. Пара рухає турбіну з генератором.

СЕС не забруднюють середовища. Щоправда, майбутні потужні СЕС на сонячних батареях будуть займати великі площі землі. Проте на Землі є близько 20 млн. км2 пустель, де