Ženski časopis Ladyblue

Obnovljivi izvori energije. Vrste energije - vrste energije poznate čovječanstvu

Izvori energije na Zemlji

Nisu svi izvori energije jednaki. Neki su samo od fundamentalnog interesa, postojanje civilizacije je povezano s drugima. Neki izvori su praktično neiscrpni, drugima će doći kraj u narednim vekovima, pa čak i decenijama.

Već nekoliko milijardi godina, glavni čuvar našeg planetarnog sistema, Sunce, šalje svoje životvorne zrake na Zemlju. Ovaj izvor energije sa sigurnošću se može nazvati neiscrpnim. Svaki kvadratni metar zemljine površine prima energiju od Sunca sa prosječnom snagom od oko 1,5 kW; za godinu dana to će iznositi oko 10 miliona kilokalorija energije - stotine kilograma uglja daju ovu količinu toplote. Koliko toplote cela zemaljska kugla prima od Sunca? Izračunavši površinu Zemlje i uzimajući u obzir neravnomjerno osvjetljenje zemljine površine sunčevim zrakama, dobijamo oko 10 14 kW. To je 100 hiljada puta više energije koju sve fabrike, pogoni, elektrane, motori automobila i aviona dobijaju iz svih izvora energije na Zemlji, ukratko - 100 hiljada puta više energije koju troši celokupna populacija zemaljske kugle (oko milijardu kilovata ).

Međutim, uprkos brojnim projektima, solarna energija se koristi vrlo malo. Zaista, naš proračun je dao ogromnu cifru - ali ova količina energije pada na sva mjesta na zemljinoj površini: na obroncima nepristupačnih planina, i na površini okeana, koja zauzima većinu zemljine površine, i na pijesku napuštenih pustinja.

Osim toga, količina energije po maloj površini nije tako velika. Ali teško da je svrsishodno stvarati prijemnike energije koji se protežu preko kvadratnih kilometara. Konačno, očito je da ima smisla baviti se pretvaranjem sunčeve energije u toplinu u onim područjima u kojima ima mnogo sunčanih dana.

Interes za direktno korištenje solarne energije je donekle povećan posljednjih godina u vezi s novim mogućnostima za direktnu pretvorbu sunčeve energije u električnu energiju. Takva prilika je, naravno, veoma atraktivna. Međutim, do sada je implementiran u vrlo maloj mjeri.

Relativno nedavno, baterija solarne energije otkrivena je iznad naših glava - u gornjim slojevima atmosfere. Ispostavilo se da je kisik na visini od 150-200 km iznad površine zemlje u disociranom stanju zbog djelovanja sunčevog zračenja: njegovi molekuli se razbijaju na atome. Kombinacijom ovih atoma u molekule kisika moglo bi se osloboditi 118 kcal/mol energije. Kolika je ukupna zaliha ove energije? U sloju debljine 50 km na naznačenoj nadmorskoj visini pohranjeno je 10 13 kcal - koliko se oslobodi pri potpunom sagorijevanju nekoliko miliona tona uglja. U SSSR-u se ova količina uglja iskopa za nekoliko dana. Iako se energija kiseonika disociranog na velikim visinama kontinuirano obnavlja, ovde se opet suočavamo sa problemom niske koncentracije: uređaj za praktično korišćenje te energije nije tako lako smisliti.

Vratimo se na raspravu o izvorima energije. Vazdušne mase zemljine atmosfere su u stalnom kretanju. Cikloni, oluje, pasati koji neprestano duvaju, lagani povjetarac su mnogostruka manifestacija energije vazdušnih strujanja. Energija vjetra se od davnina koristila za pogon jedrenjaka i vjetrenjača. Ukupna prosječna godišnja snaga strujanja zraka za cijelu Zemlju nije manja od 100 milijardi kW.

Međutim, nećemo polagati velike nade na vjetar kao izvor energije. Ne samo da je ovaj izvor nepouzdan – koliko je nesreća i razočaranja izazvala vjetrovita tišina u doba jedrenjaka – on ima isti nedostatak kao i solarna energija: količina energije koja se oslobađa po jedinici površine je relativno mala; lopatice vjetroturbine, ako su napravljene za proizvodnju energije u tvorničkim razmjerima, morale bi dostići gotovo neizvodljivu veličinu. Jednako značajan nedostatak je nepostojanost sile vjetra. Stoga se energija vjetra, ili, kako se poetski naziva, plavi ugalj, koristi samo u malim motorima - "vjetrenjačama". Za vrijeme vjetra daju struju poljoprivrednim mašinama, osvjetljavaju kuće. Ako se stvori višak energije, ona se pohranjuje u baterije (tzv. štednje energije). Ovi viškovi se mogu koristiti u zatišju. Naravno, ne možete se osloniti na vjetrenjaču - ona može igrati samo ulogu pomoćnog motora.

Besplatan izvor energije je i pokretna voda - plimni talas okeana, koji neprekidno napreduje na kopnu, i tokovi rečnih voda koji teku u mora i okeane.

Snaga svih rijeka zemaljske kugle mjeri se milijardama kilovata, ali se koristi samo oko 40 miliona kW, tj. dok oko 1%. Potencijalni kapacitet rijeka SSSR-a dostiže 400 miliona kilovata, od čega je oko 20 miliona kilovata još u upotrebi.

Ako bismo izgubili ugalj, naftu i druge izvore energije i prešli samo na bijeli ugalj - energiju rijeka, onda uz potpunu upotrebu te energije (pod pretpostavkom da su sve moguće hidroelektrane izgrađene na svim rijekama svijeta ) morali bismo smanjiti potrošnju energije na svijetu. Potrošnja energije na planeti trenutno premašuje milijardu kilovata - sama hidroenergija bila bi dovoljna za čovječanstvo upravo sada.

Pa, šta je sa plimnim talasom? Njegova energija je veoma značajna, iako je oko deset puta manja od energije rijeka. Nažalost, ova energija se do sada koristila samo u najmanjoj mjeri: pulsirajuća priroda plime i oseke otežava njeno korištenje. Međutim, sovjetski i francuski inženjeri pronašli su praktične načine da prevaziđu ovu poteškoću. Sada plimna elektrana pruža zagarantovanu snagu tokom sati najveće potražnje. U Francuskoj je izgrađena i već radi eksperimentalna TE Saint Malo, a u SSSR-u se gradi stanica u Kislaya Gubi kod Murmanska. Ovo poslednje će poslužiti kao iskustvo za izgradnju moćnih TE koje se projektuju u Lumbovskom i Mezenskom zalivu Belog mora. U Francuskoj će do 1965. godine biti puštena u rad plimna stanica kapaciteta 240.000 kW.

Voda u okeanima na velikim dubinama ima temperaturu koja se razlikuje od temperature površinskih slojeva za 10-20°. To znači da je moguće napraviti toplotnu mašinu čiji bi grejač u srednjim geografskim širinama bio gornji sloj vode, a hladnjak dubok. Efikasnost takve mašine će biti 1-2%. Ali ovo je, naravno, i vrlo nekoncentrisan izvor energije.

Sunce, vazduh i voda su besplatni izvori energije*16. Slobodni u smislu da korištenje njihove energije ne povlači za sobom smanjenje bilo kakvih zemaljskih vrijednosti. Rad vjetrenjača ne smanjuje količinu zraka na kugli zemaljskoj, rad hidroelektrana ne smanjuje dubinu rijeka, rezerve kopnenih supstanci se ne koriste za vrijeme rada solarnih mašina.

U tom smislu, do sada opisani izvori energije imaju veliku prednost u odnosu na goriva. Gorivo je sagorelo. Korišćenje energije uglja, nafte, drveta je nepovratno uništenje zemaljskih vrednosti. Bilo bi vrlo primamljivo implementirati fotohemijski motor, tj. dobijaju energiju putem mehanizma fotosinteze, koji obezbeđuje akumulaciju energije goriva. Zeleni list bilo koje biljke je biljka koja iz molekula vode i ugljičnog dioksida, zahvaljujući energiji sunčeve svjetlosti, proizvodi organske tvari s velikim zalihama energije u molekulima. Ovaj proces u postrojenjima ima nisku efikasnost (~1%), ali i pored toga, energija koju postrojenja godišnje skladište je 2 10 15 kWh, tj. stotine puta veća od godišnje proizvodnje energije svih elektrana na svijetu. Mehanizam fotosinteze još nije u potpunosti razjašnjen, ali nema sumnje da će u budućnosti biti moguće ne samo provoditi fotosintezu u umjetnim uvjetima, već i povećati njenu efikasnost. Međutim, na ovom području čovjek se još ne može natjecati s prirodom i prisiljen je koristiti njene darove, sagorevajući drva za ogrjev, naftu, ugalj.

Koje su rezerve goriva na planeti? Na konvencionalno gorivo, tj. ono što gori od ponuđene vatre su ugalj i ulje. Njihove rezerve na kugli zemaljskoj su izuzetno male. Uz sadašnju potrošnju nafte, njene dokazane rezerve će doći do kraja do početka sljedećeg milenijuma. Zalihe uglja su nešto veće. Količina uglja na Zemlji izražena je u deset hiljada milijardi tona. Kilogram uglja tokom sagorevanja daje 7000 kcal toplote. Tako se ukupne energetske rezerve uglja mjere cifrom od 1020 kcal. To je hiljadama puta više od godišnje potrošnje energije.

Zalihe energije za hiljadu godina moraju se priznati kao veoma male. Hiljadu godina je samo dugo vreme u odnosu na trajanje ljudskog života, a ljudski život je beznačajan trenutak u poređenju sa životom zemaljske kugle i vremenom postojanja civilizovanog sveta. Osim toga, potrošnja energije po glavi stanovnika kontinuirano raste. Stoga, ako bi se rezerve goriva svele na naftu i ugalj, onda bi stanje na Zemlji sa energetskim rezervama trebalo smatrati katastrofalnim.

Početkom četrdesetih godina našeg stoljeća dokazana je praktična mogućnost korištenja potpuno nove vrste goriva, nazvanog nuklearnim. Imamo značajne zalihe nuklearnog goriva.

Ovo nije mjesto za zadržavanje na strukturi atoma i njegovog jezgra - atomskog jezgra, o tome kako možete izvući unutrašnju energiju iz atomskih jezgara. Oslobađanje nuklearne energije može se vršiti u velikim razmjerima samo u takozvanim nuklearnim elektranama. Nuklearna energija se oslobađa kao toplota, koja se koristi na isti način kao i elektrane na ugalj.

Trenutno možemo izvući energiju u industrijskim količinama iz dva elementa – uranijuma i torija. Karakteristika nuklearnog goriva, koja je njegova glavna prednost, je izuzetna koncentracija energije. Kilogram nuklearnog goriva daje 2,5 miliona puta više energije od kilograma uglja. Stoga su, uprkos relativno maloj zastupljenosti ovih elemenata, njihove rezerve na planeti u energetskom smislu prilično značajne. Približni proračuni pokazuju da su rezerve nuklearnog goriva mnogo veće od rezervi uglja. Međutim, dodavanje uranijuma i torijuma u gorivo ne rješava temeljni problem oslobađanja čovječanstva od energetske gladi – rezerve minerala u zemljinoj kori su ograničene.

Ali već sada je moguće ukazati na zaista neograničen izvor energije. Govorimo o takozvanim termonuklearnim reakcijama. One su moguće samo na ultravisokim temperaturama od oko dvadeset miliona stepeni. Ova temperatura je do sada postignuta samo u atomskim eksplozijama.

Sada su istraživači suočeni sa zadatkom dobijanja visokih temperatura na neeksplozivni način, a prvi pokušaji dostizanja temperature od milion stepeni okrunjeni su uspjehom.

Ako fizičari budu u stanju da rade sa potrebnim visokim temperaturama od desetina miliona stepeni, dobijenim na neeksplozivni način, tada će postati moguća kontrolisana reakcija fuzije atomskih jezgara vodika (naziva se termonuklearna). Ova reakcija će osloboditi ogromnu energiju po kilogramu goriva. Da bi se čovječanstvo već godinu dana snabdjelo energijom, dovoljno je izolovati termonuklearnu energiju preradom desetina miliona tona vode.

Toliko energije fuzije je uskladišteno u svjetskim okeanima da će biti dovoljno da pokrije sve energetske potrebe čovječanstva za vrijeme duže od doba Sunčevog sistema. Ovo je zaista neograničen izvor energije.

Iz knjige Fizička hemija: Bilješke s predavanja autor Berezovchuk A V

2. Hemijski izvori struje HIT su uređaji koji se koriste za direktno pretvaranje energije hemijske reakcije u električnu energiju. Hitovi se koriste u raznim oblastima tehnologije. U sredstvima komunikacije: radio, telefon, telegraf; u električnim mjerenjima

Iz knjige Zvijezde: njihovo rođenje, život i smrt [treće izdanje, revidirano] autor Shklovsky Iosif Samuilovich

Poglavlje 8 Nuklearni energetski izvori zvezdanog zračenja U § 3 smo već rekli da su izvori energije Sunca i zvezda, koji obezbeđuju njihov sjaj tokom gigantskih "kosmogonijskih" vremenskih perioda, izračunati za zvezde ne prevelike mase u milijardama

Iz knjige Pet neriješenih problema nauke autor Wiggins Arthur

Poglavlje 16 Ostaci supernove – izvori rendgenskih i radio emisija Kao rezultat eksplozije zvezde, koja se posmatra kao fenomen supernove, oko nje se formira maglina koja se širi ogromnom brzinom: po pravilu, na reda od 10.000 km/s. Veliki

Iz knjige Astronomija starog Egipta autor Kurtik Genady Evseevich

Poglavlje 21 Pulsari kao izvori radio emisije Možda je pulsarima najteže odrediti dvije glavne karakteristike bilo kojeg "normalnog" izvora radio emisije - fluks i spektar. Ove poteškoće povezane su prvenstveno sa samom prirodom pulsara. Cinjenica,

Iz knjige Nikole Tesle. PREDAVANJA. ČLANCI. od Tesla Nikole

Izvori dubokog učenja Opći izvori Knjige Antona Teda. Bold Science; Sedam naučnika koji menjaju naš svet. N.Y. Kaku Michio. hiperprostor. London: Oxford University Press, 1994. Kaku Michio. vizije. N.Y.: Anchor Books, 1997. Kuhn Robert L. Closer to Truth Challenging Current Belief. N.Y.: McGraw-Hill 2000. DiscoverScienceScience WeekScientific American (ili

Iz knjige Izvori napajanja i punjači autora

Opći izvori Knjige Anton Ted. Bold Science; Sedam naučnika koji menjaju naš svet. N.Y. Kaku Michio. hiperprostor. London: Oxford University Press, 1994. Kaku Michio. vizije. N.Y.: Anchor Books, 1997. Kuhn Robert L. Closer to Truth Challenging Current Belief. N.Y.: McGraw-Hill 2000. PeriodicalsDiscoverScienceScience WeekScientific American (ili www.sciam.com)World Wide Web Site

Iz knjige Šta svetlost govori autor Suvorov Sergej Georgijevič

Izvori i publikacije Najranije reference o imenima svjetiljki nalaze se u "Tekstovima piramida" koji datiraju iz 25.-23. vijeka. BC e., - vjerski spomenik, na mnoge načine još uvijek neshvaćen (Faulkner, 1969; Mercer, 1952). Same piramide su takođe od istorijskog značaja.

Iz knjige Ko je izumio modernu fiziku? Od Galileovog klatna do kvantne gravitacije autor Gorelik Genady Efimovich

IZVOR LJUDSKE ENERGIJE - TRI NAČINA ZA DOBIJANJE ENERGIJE OD SUNCA Prvo, da pitam: Odakle potiče energija pokreta? Koji je izvor koji pokreće sve? Vidimo kako okean raste i pada, rijeke teku, vjetar, kišu, grad i snijeg,

Iz knjige Hazard od asteroida i komete: juče, danas, sutra autor Šustov Boris Mihajlovič

Iz knjige Gravitacija [Od kristalnih sfera do crvotočina] autor Petrov Aleksandar Nikolajevič

Dva ciklusa materije i energije na Zemlji Došavši do Zemlje, sunčeva energija doprinosi sprovođenju niza procesa na njoj, bez kojih bi bio nemoguć organski život u visokom stupnju. Posebno su izuzetna dva ciklusa materije i energije na Zemlji,

Iz knjige autora

Snažni izvori energije u jezgrima radio galaksija Ne mogu se sve pojave koje su astrofizičari uočili mogu objasniti nuklearnom reakcijom transformacije vodika u helijum. Već pedesetak godina naučnici proučavaju kosmičke zrake koje nam na Zemlju dolaze iz dalekih dubina.

Iz knjige autora

Iz knjige autora

Glavni izvori fizike Arhimed. Radi. M.: Fizmatgiz, 1962. Bor N. Izabrani naučni radovi: U 2. M.: Nauka, 1970–1971. Bor N. Sabrana dela. Vol. 9 Nuklearna fizika, 1929–1952. Amsterdam: Sjeverna Holandija, 1986. M.P. Bronstein. Sadašnje stanje relativističke kozmologije // Uspekhi fizicheskikh nauk. 1931. br. 11. S.

Iz knjige autora

4.5. Izvori kometa blizu Zemlje Iz navedenog je jasno da se komete koje pripadaju različitim dinamičkim klasama primećuju u prostoru blizu Zemlje. Razmotrimo ono što je trenutno poznato o izvorima kometa sa tako različitim orbitalnim parametrima i o njima

Iz knjige autora

Izvori gravitacionog zračenja - Uzmimo dvije zvijezde, ubrzamo ih skoro do brzine svjetlosti i sudaramo se. Šta će se desiti? - Ispostaviće se bolesni sudarač... Sa foruma Slabost gravitacionog zračenja ostavlja male šanse za njegovu registraciju. Gdje tražiti odgovarajuće

Iz knjige autora

2. Materijalni izvori U tekstu se raspravlja i navodi da je zakrivljenost prostor-vremena rezultat uticaja materijalnih izvora. Šta su i kako su formalno predstavljeni? Ovi izvori su materija u najopštijem smislu.

Svijet oko nas ima zaista neiscrpan izvor raznih vrsta energije. Neki od njih se još uvijek ne koriste u potpunosti u današnje vrijeme - energija Sunca, energija interakcije između Zemlje i Mjeseca, energija termonuklearne fuzije, energija Zemljine topline.

Sada energija igra odlučujuću ulogu u razvoju ljudske civilizacije. Postoji bliska veza između potrošnje energije i izlaza. Energija je od velikog značaja u životu čovečanstva. Nivo njegovog razvoja odražava nivo razvoja proizvodnih snaga društva, mogućnosti naučnog i tehnološkog napretka i životnog standarda stanovništva.

Energetski resursi- To su materijalni predmeti u kojima je koncentrisana energija, pogodni za praktičnu upotrebu od strane osobe. Energetski resursi - nosioci energije koji se trenutno koriste ili se mogu korisno koristiti u budućnosti.

Energija je univerzalna osnova prirodnih pojava, osnova kulture i svih ljudskih aktivnosti. U isto vrijeme ispod energije(grčki - akcija, aktivnost) shvaća se kao kvantitativna procjena različitih oblika kretanja materije, koji se mogu pretvarati jedan u drugi.

U zavisnosti od stepena ispoljavanja može se izdvojiti energija makrosveta - gravitaciona, energija interakcije tela - mehanička, energija molekularnih interakcija - toplotna, energija atomskih interakcija - hemijska, energija zračenja - elektromagnetna. , energija sadržana u jezgrama atoma - nuklearna.

Izvori goriva i energije koje koristi čovječanstvo: nafta, prirodni plin, ugalj, drvo, nuklearno gorivo itd.

2.Tradicionalni i alternativni izvori energije

Energija koja se može direktno izdvojiti iz prirode(energija goriva, vode, vetra, toplotna energija Zemlje, nuklearna), a koja se može pretvoriti u električnu, toplotnu, mehaničku, hemijsku tzv. primarni.

Rice.1 Primarna energetska klasifikacija

Prilikom klasifikacije primarne energije, oni emituju tradicionalno i nekonvencionalan vrste energije. Tradicionalne vrste energije uključuju one vrste energije koje čovjek naširoko koristi dugi niz godina. U netradicionalne vrste energije spadaju one vrste koje su počele da se koriste relativno nedavno.U tradicionalne vrste primarne energije spadaju: fosilna goriva (ugalj, nafta, itd.), riječna hidroenergija i nuklearno gorivo (uranijum, torijum, itd.). Energija koju osoba primi nakon konverzije primarne energije na posebnim instalacijama - stanicama, naziva se sekundarnim (električna energija, energija pare, topla voda, itd.) Jedini način da se prevaziđe energetska kriza je masovna upotreba netradicija. obnovljivi izvori energije. energija vjetra - ovo je primanje mehaničke energije od vjetra s njenom naknadnom transformacijom u električnu energiju. Postoje vjetroturbine sa vertikalnom i horizontalnom osom rotacije. Energija vjetra se može uspješno koristiti pri brzinama vjetra od 5 m/s ili više. Loša strana je buka. Solarna energija dobijanje energije od Sunca Fotonaponski generatori za direktnu konverziju energije sunčevog zračenja, sastavljeni od velikog broja serijski i paralelno povezanih elemenata, nazivaju se Sol noćne baterije . Bioenergija To je energija zasnovana na korištenju biogoriva. Uključuje korištenje biljnog otpada, vještački uzgoj biomase (alge, brzorastuće drveće) i proizvodnju bioplina.

Za postojanje živih organizama neophodan je rad mašina i mehanizama energije. Organizmi ga dobijaju zajedno sa hranom, a energija dolazi u mašine i mehanizme iz raznih izvora. Razmotrite koje izvore energije za mašine i mehanizme koristi čovjek.

Najčešći izvor energije na Zemlji je zapaljivi minerali— nafta, gas, ugalj, treset. Sagorevanjem u termoelektranama, u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem automobila, traktora, brodova, dizel lokomotiva, aviona, dobijaju energiju. Nedostatak ovog načina proizvodnje energije je zagađenje okoliša - mnogo štetnih tvari ulazi u atmosferu. Osim toga, rezerve nafte, plina, uglja su ograničene. A ekonomski ih je neisplativo spaljivati ​​samo za proizvodnju energije, jer se od njih još uvijek proizvode tisuće lančanih tvari i materijala, posebno guma, plastika, praškovi za pranje rublja, linoleum i umjetna koža.

Još jedan moćan izvor energije je vode, koji pada sa visine vještačke barijere - brane - i pokreće mehanizme koji proizvode električnu energiju u hidroelektranama. Sa slike 120 postaje jasno da se hidroelektrane grade na punovodnim rijekama sa odgovarajućim terenom. Takav izvor energije ne zagađuje atmosferu, ali šteti prirodnim ekosistemima. Hajde da saznamo koji.

Sastavni dio hidroelektrane je vještačka akumulacija - akumulacija, čija izgradnja zahtijeva plavljenje ogromnih teritorija. Kao rezultat toga, plodna tla su pod vodom. Mehanizmi takvih stanica djelomično uništavaju stanovnike vodenih tijela, a brana blokira put ribama za mrijest.

Na primjer, Dneproges, prva hidroelektrana u Ukrajini, izgrađena je prije 70 godina na Dnjepru u regiji Zaporožje. Sada vode Dnjepra daju energiju ljudima u još pet hidroelektrana. U Ukrajini postoje hidroelektrane na drugim rijekama, posebno na Dnjestru i Tereble-Rekskoj u Zakarpatju.

Ljudi su odavno koristili energija vjetra- uz pomoć vjetrenjača mljeli su žito u brašno, isplovljavali su kanue. A u zemljama koje se nalaze na obali mora, gdje stalni vjetrovi pušu, sada se grade vjetroelektrane.

Osoba pokušava koristiti tako moćan izvor energije kao što je Sunce. U tome mu pomažu posebni uređaji - solarni paneli. Međutim, kao što možete pretpostaviti, solarni paneli ne rade noću ili po oblačnim danima.

Ne tako davno, osoba je savladala posebnu energiju - atomska energija, ili nuklearna (Sl. 121). Naučnici su otkrili da se najmanja komponenta molekula – atom – može podijeliti, tj. uništiti. Ovo oslobađa energiju. U tački nacrtanoj na papiru grafitnom olovkom, ima više atoma ugljika nego što možete vidjeti zvijezde na nebu. Stoga je nuklearno gorivo korisno jer je za proizvodnju energije potrebno vrlo malo u usporedbi s naftom, plinom i ugljem. materijal sa sajta

Najčešće gorivo za nuklearne elektrane su atomi hemijskog elementa urana. Na Zemlji postoje rezerve ruda uranijuma. Ovaj izvor energije ne zagađuje vazduh ili vodu ako se pravilno koristi. Međutim, u slučaju nesreće u nuklearnoj elektrani, nanosi se nepopravljiva šteta prirodi i čovjeku, kao što se dogodilo u nuklearnoj elektrani Černobil 1986. godine.

  • Vitalna aktivnost organizama, rad mašina i mehanizama zahtijevaju utrošak energije.
  • Organizmi dobijaju energiju koja im je potrebna za zajednički život sa hranom.
  • Za mašine izvori energije su gorivo, voda koja pada sa visine, vetar i neki drugi.

Na ovoj stranici materijal o temama:

  • Minerali kao izvori energije

  • Izvori energije Zemlje apstrakti

  • mineral vjetra

  • web stranica

  • Fosilna goriva kao izvor energije apstraktno

Pitanja o ovoj stavci:

Glavni izvor je energija

Glavni izvori energije koje koristi čovjek.

Glavni izvor energije koji koriste autotrofi je Sunce. Slikovito rečeno, autotrofi su hranitelji biosfere: oni ne hrane samo sebe, već hrane (svojim tijelima) i druge. Zbog toga se nazivaju proizvođačima. Biomasa koju oni stvaraju naziva se primarna.

Glavni izvori energije u rafinerijama su toplota, vodena para i električna energija. Za dobijanje svih vrsta energije potroši se do 6% prerađenog ulja, a polovina te količine se sagori u termoelektrani, a druga polovina u cevnim pećima tehnoloških instalacija. U tom smislu, jedan od najvažnijih problema prerade nafte i gasa je povećanje tehničke i ekonomske efikasnosti svih tehnoloških procesa.

Glavni izvor energije za sve procese koji se odvijaju u biosferi je sunčevo zračenje. Atmosfera koja okružuje Zemlju slabo apsorbuje kratkotalasno zračenje Sunca, koje uglavnom dopire do površine Zemlje. Dio sunčevog zračenja se apsorbira i raspršuje u atmosferi. Apsorpcija upadnog sunčevog zračenja je zbog prisustva ozona, ugljičnog dioksida, vodene pare i aerosola u atmosferi.

Glavni izvor energije pohranjene u adenozin trifosfatu (ATP) je glukoza. U ćelijama se glukoza, uz pomoć enzimskog sistema, prvo bez kiseonika cijepa na dva molekula mliječne kiseline CH3CH (OH) COOH. Energija koja se oslobađa prilikom razgradnje jednog molekula glukoze tokom glikolize akumulira se u dva novonastala ATP molekula. Po potrebi, ATP se hidrolizira u adenozin difosfat (ADP) i fosfornu kiselinu uz oslobađanje oko 10 kcal toplinske energije. Mliječna kiselina podliježe daljem cijepanju kisika u uzastopnim redoks reakcijama do ugljičnog dioksida i vodika, koji se zauzvrat oksidira kisikom iz atmosfere u vodu. Oslobođena energija u ovom slučaju troši se na regeneraciju ATP-a, odnosno na dodavanje trećeg ostatka fosforne kiseline u ADP. Kao rezultat potpunog raspada dva molekula mliječne kiseline, oslobađa se energija koja je dovoljna za sintezu 36 molekula ATP-a iz ADP-a.

Glavni izvor energije na Zemlji je Sunce.

Glavni izvori energije koju troši industrija su fosilna goriva i proizvodi njihove prerade, vodna energija, biomasa i nuklearno gorivo. U znatno manjoj mjeri koristi se energija vjetra, sunca, plime i oseke, geotermalna energija. Svjetske rezerve glavnih vrsta goriva procjenjuju se na 128-1013 tona mazuta, uključujući fosilni ugalj 112-1013 tona, naftu 74-011 tona i prirodni gas 63-011 tona mazuta.

Glavni izvor energije (topline) u procesu nitriranja je reakcija nitriranja, koja daje do 96% ukupnog unosa energije. Električna energija koja se isporučuje tokom grijanja peći iznosi samo 2-3% ukupne uložene energije.

Glavni izvor energije koja dolazi na Zemlju je Sunce. Sunčevo zračenje nastaje kao rezultat intenzivne interakcije sa materijom u gornjim slojevima Sunca i u ravnoteži je s njom. Elektromagnetno zračenje Sunca može se okarakterisati sa dve temperature - energetskom, koja je određena Stefan-Boltzmanovim zakonom, i spektralnom, određenom iz Wienovog zakona. Za ravnotežno zračenje ove temperature su jednake. Razlika između energetske i spektralne temperature može poslužiti kao pokazatelj neravnoteže zračenja. Kako se udaljavate od površine Sunca, energetska temperatura opada, dok spektralna temperatura ostaje nepromijenjena. Dakle, neravnoteža zračenja raste s rastojanjem od Sunca. Stoga se sa povećanjem udaljenosti od Sunca stvaraju povoljniji uslovi za procese samoorganizacije koji se dešavaju u neravnotežnim uslovima. S druge strane, složenost formiranih sistema zavisi od temperature. Sa povećanjem udaljenosti od Sunca temperatura opada, pa postoji neka optimalna udaljenost na kojoj je moguće formiranje sistema maksimalne složenosti. Nivo samoorganizacije sistema određen je stepenom odstupanja od ravnotežnog stanja i nivoom složenosti. U Sunčevom sistemu, najoptimalnija kombinacija ovih parametara se opaža na udaljenostima koje odgovaraju Zemljinoj orbiti. Tako se u Sunčevom sistemu može postići najviši nivo samoorganizacije na Zemlji.

Glavni izvori energije u rezervoarima su pritisak granične vode, dna, gasa i gasne kapice; pritisak rastvorenog gasa u ulju u trenutku oslobađanja gasa iz rastvora; gravitacija; elastičnost rezervoara i njegovo zasićenje naftom, vodom i gasom. Ove sile se mogu manifestovati odvojeno ili zajedno.

Glavni izvori energije u akumulacijama su pritisak granične vode, dna vode, gas kape, pritisak rastvorenog gasa u nafti u trenutku oslobađanja gasa iz rastvora, gravitacija, elastičnost ležišta i nafte, vode i gasa koji ga zasićuju. Ove sile se mogu manifestovati odvojeno ili zajedno. Dakle, energetski resursi formacije koja sadrži naftu karakterizira pritisak koji u njoj postoji. Što je pritisak veći, to su veće, ceteris paribus, rezerve energije i potpunije se može iskoristiti nalazište nafte.

Gorivo je glavni izvor energije u industriji, poljoprivredi i drugim sektorima nacionalne privrede. U zavisnosti od fizičkog stanja, gorivo se deli na čvrsto, tečno i gasovito.

Glavni izvori energije za čovječanstvo bili su mišićna snaga ljudi i radne stoke, a drvo i balega domaćih životinja korišteni su za grijanje domova i kuhanje hrane. Međutim, udio drva i drvenog uglja bio je velik, a i dalje je korištena mišićna snaga čovjeka i životinja.

Glavni izvor je energija - Velika enciklopedija nafte i plina, članak, stranica 1


Velika enciklopedija nafte i plina Glavni izvor je energija Glavni izvori energije koje čovjek koristi. Glavni izvor energije koji koriste autotrofi je Sunce.

Glavni izvori energije

Glavni izvori energije u službi čovjeka

Fosilna goriva kao što su nafta, gas i ugalj su neophodna i izuzetno korisna za ekonomski razvoj. Međutim, sva ova goriva imaju svoje nedostatke. Ugalj je neefikasan. Nafta postoji u ograničenim rezervama.

Plin, iako se lako prenosi s mjesta na mjesto, može biti opasan ako curi. Uključivanje uglja, plina, nafte i drugih goriva u proizvodnju električne energije način je da ih učinimo mnogo raznovrsnijim i korisnijim.

Toplina se koristi za ključanje vode i proizvodnju pare, koja zauzvrat pokreće mehanizam nalik na vijak koji se zove turbina. Turbine su spojene na generator koji proizvodi električnu energiju.

Nakon što se električna energija primi u elektranu, lako se prenosi s jednog mjesta na drugo preko podzemnih ili podzemnih kablovskih vodova. Unutar kuće, tvornice i ureda, električna energija se ponovo pretvara u druge oblike energije koristeći širok spektar tehnika. Ako imate električnu pećnicu ili toster, onda on pretvara struju dovedenu iz elektrane natrag u toplinsku energiju za kuhanje.

Sijalice u vašem domu pretvaraju električnu energiju u svjetlo. Prema ruskom Ministarstvu energetike, globalna potrošnja električne energije će porasti za 71 posto između 2003. i 2030. godine. Oko 80 posto energije koju danas koristimo dolazi iz fosilnih goriva, ali to ne može trajati. Fosilna goriva će nestati prije ili kasnije.

Na sreću, imamo alternative glavnim izvorima energije. Struju možemo proizvesti iz energije vjetra ili solarnih panela.

Možemo spaljivati ​​smeće da bismo proizveli toplinu koja će stimulirati elektranu. Možemo uzgajati takozvane "energetske usjeve" (biomasu) za sagorijevanje u našim elektranama umjesto fosilnih goriva.

I možemo koristiti ogromne rezerve toplote zarobljene unutar Zemlje, poznate kao geotermalna energija. Zajedno, ovi izvori energije poznati su kao obnovljivi izvori energije jer će trajati zauvijek (ili barem dok sunce sija) a da ih ne ponestane.

Kada bismo mogli pokriti samo jedan posto pustinje Sahare solarnim panelima (područje nešto manje od Sjedinjenih Američkih Država), mogli bismo proizvesti više nego dovoljno električne energije za cijelu našu planetu. Takođe moramo biti pametniji u pogledu načina na koji koristimo energiju. To se zove energetska efikasnost (ušteda energije).

Dosljedan razvoj obnovljivih izvora energije i tehnologija značiće smanjenje udjela centralizirane energije velikih razmjera. Za društvo će to značiti nezavisnost od velikih energetskih kompanija, kao i povećanje pouzdanosti snabdijevanja električnom energijom.

Opšti zaključak je očigledan. Naučno-tehnološki napredak, pojava novih tehnologija i materijala stalno povećavaju ulogu obnovljivih izvora energije, koji već u značajnoj količini zamjenjuju tradicionalne, glavne izvore energije. Javno mnjenje se „pomera“ ka „distribuisanoj energiji“, gde će glavno mesto zauzeti obnovljivi izvori energije.

Sve to vodi dubljem proučavanju i korištenju netradicionalnih obnovljivih izvora energije. Glavna prednost obnovljivih izvora energije je njihova neiscrpnost i ekološka prihvatljivost. Njihova upotreba ne mijenja energetski bilans planete.

Glavni izvori energije


Fosilna goriva kao što su nafta, gas i ugalj su neophodna i izuzetno korisna za ekonomski razvoj. Međutim, sva ova goriva imaju svoje nedostatke. Ugalj je neefikasan.

Izvori energije

U osnovi, energiju koja se koristi u svakodnevnom životu i industriji proizvodimo na površini Zemlje ili u njenim utrobama. Na primjer, u mnogim nerazvijenim zemljama, drvo se sagorijeva za grijanje i rasvjetu u domovima, dok se u razvijenim zemljama sagorevaju različiti izvori fosilnih goriva - ugalj, nafta i plin - za proizvodnju električne energije. Fosilna goriva su neobnovljivi izvori energije. Njihove rezerve se ne mogu obnoviti. Naučnici sada istražuju mogućnosti korištenja neiscrpnih izvora energije.

Fosilna goriva

Ugalj, nafta i plin su neobnovljivi izvori energije koji su nastali od ostataka drevnih biljaka i životinja koje su živjele na Zemlji prije više miliona godina (za više detalja pogledajte članak „Drevni oblici života“). Ova goriva se kopaju iz zemlje i sagorevaju za proizvodnju električne energije. Međutim, upotreba fosilnih goriva predstavlja ozbiljne probleme. Prema sadašnjim stopama potrošnje, poznate rezerve nafte i gasa će biti iscrpljene u narednih 50 godina. Zalihe uglja trajaće 250 godina.Kada se ova goriva sagorijevaju, stvaraju se gasovi pod čijim uticajem nastaje efekat staklene bašte i padaju kisele kiše.

Obnovljivi izvori energije

Kako populacija raste (vidi članak "Stanovništvo Zemlje"), ljudima je potrebno sve više energije, a mnoge zemlje prelaze na korištenje obnovljivih izvora energije - sunca, vjetra i vode. Ideja o njihovom korištenju je vrlo popularna, jer su ekološki prihvatljivi izvori, čija upotreba ne šteti okolišu.

hidroelektrane

Energija vode se koristi vekovima. Voda je okretala vodene kotače koji se koriste u razne svrhe. Danas su izgrađene ogromne brane i rezervoari, a voda se koristi za proizvodnju električne energije. Tok rijeke okreće kotače turbina, pretvarajući energiju vode u električnu energiju. Turbina je spojena na generator koji proizvodi električnu energiju.

solarna energija

Zemlja prima ogromnu količinu sunčeve energije. Savremena tehnologija omogućava naučnicima da razviju nove metode korišćenja sunčeve energije. Najveća solarna elektrana na svijetu izgrađena je u kalifornijskoj pustinji. U potpunosti zadovoljava energetske potrebe 2.000 domova. Ogledala odbijaju sunčeve zrake, usmjeravajući ih na centralni kotao za vodu. Voda u njemu ključa i pretvara se u paru, koja rotira turbinu spojenu na električni generator.

Energija vjetra

Energiju vjetra čovjek koristi više od jednog milenijuma. Vjetar je raznosio jedra i okretao vjetrenjače. Za korištenje energije vjetra stvoren je veliki broj uređaja dizajniranih za proizvodnju električne energije i za druge svrhe. Vjetar rotira lopatice vjetroturbine, koja pokreće osovinu turbine spojenu na električni generator.

Atomska energija

Atomska energija - toplotna energija koja se oslobađa pri raspadu najsitnijih čestica materije - atoma. Glavno gorivo za nuklearnu energiju je uranijum, element koji se nalazi u zemljinoj kori. Mnogi ljudi atomsku energiju smatraju energijom budućnosti, ali njena primjena u praksi stvara niz ozbiljnih problema. Nuklearne elektrane ne emituju otrovne plinove, ali mogu stvoriti mnogo problema, jer je ovo gorivo radioaktivno. Emituje zračenje koje ubija sve žive organizme. Ako radijacija uđe u tlo ili atmosferu, to ima katastrofalne posljedice.

Nesreće u nuklearnim reaktorima i ispuštanje radioaktivnih tvari u atmosferu predstavljaju veliku opasnost. Nesreća u nuklearnoj elektrani u Černobilu (Ukrajina), koja se dogodila 1986. godine, rezultirala je smrću mnogih ljudi i kontaminacijom ogromne teritorije. Radioaktivni otpad prijeti svim živim bićima milenijumima. Obično su zakopani na dnu mora, ali slučajevi zakopavanja otpada duboko pod zemljom nisu neuobičajeni.

Ostali obnovljivi izvori energije

U budućnosti će ljudi moći koristiti mnogo različitih prirodnih izvora energije. Na primjer, u vulkanskim regijama razvija se tehnologija za korištenje geotermalne energije (topline unutrašnjosti Zemlje). Drugi izvor energije je biogas koji nastaje raspadanjem otpada. Može se koristiti za grijanje doma i za grijanje vode. Plimne elektrane su već izgrađene. Brane se često grade preko ušća rijeka (estuarija). Posebne turbine, pokretane osekama i osekama, proizvode električnu energiju.

Kako napraviti Savonia rotor:

Savonia rotor je mehanizam koji koriste farmeri u Aziji i Africi za opskrbu vodom za navodnjavanje. Da biste napravili vlastiti rotor, trebat će vam nekoliko držača, velika plastična boca, čep, dva odstojnika, šipka dužine 1 m, debljine 5 mm i dva metalna prstena.

Kako uraditi:

1. Da biste napravili oštrice, odrežite vrh boce i prepolovite ga po dužini.

2. Koristite kopče da pričvrstite polovice boce na čep. Budite oprezni pri rukovanju dugmadima.

3. Zalijepite zaptivke na poklopac i zalijepite šipku u njega.

4. Pričvrstite prstenove na drvenu podlogu i postavite rotor na vjetar. Umetnite šipku u prstenove i provjerite rotaciju rotora. Nakon što odaberete optimalnu poziciju za polovinu boce, zalijepite ih na čep jakim vodoodbojnim ljepilom.

Glavne vrste i izvori energije;

Vrste i glavne karakteristike goriva

Gorivo - supstanca, pri čijem sagorevanju se oslobađa značajna količina toplote, koja se koristi kao izvor toplotne energije i kao sirovina u hemijskoj, metalurškoj i drugim industrijama. Gorivo koje sadrži organsku materiju naziva se ugljikovodično gorivo. Od njega se hemijskom preradom dobijaju razni proizvodi. Postoje prirodna i vještačka goriva. To prirodno uključuju fosilna i biljna goriva, i vještački- proizvodi prerade prirodnih goriva. Sva goriva se prema agregatnom stanju dijele na čvrsta (fosilni ugalj, treset, drvo, škriljac), tečna (nafta, naftni proizvodi), plinovita (prirodni i povezani plinovi itd.).

Glavna karakteristika goriva je njegova toplota sagorevanja., odnosno količina toplote koja se oslobađa tokom potpunog sagorevanja goriva. Razlikovati specifičnu toplinu sagorijevanja (MJ / kg) i volumetrijsku (MJ / m 3).

Sastav svih vrsta goriva uključuje zapaljivu masu (organska masa i zapaljive neorganske materije: sumpor, njegova jedinjenja i dr.) i negorivu masu (pepeo, vlaga). Što je više pepela i vlage u gorivu, to je niža njegova kalorijska vrijednost. Što je veći sadržaj ugljika i vodonika u organskoj masi i manji sadržaj kisika i dušika, to je veća toplina sagorijevanja goriva.

Jedna od najvažnijih vrsta tekućih goriva je nafta, koja je složena mješavina parafinskih, naftenskih i aromatičnih ugljovodonika. Ulje takođe sadrži nečistoće bez ugljovodonika i minerala. Organski dio ulja sastoji se od 83,87% ugljika i 12,14% vodonika. Specifična toplota sagorevanja ulja kreće se od 39,8 do 44 MJ/kg.

Prirodni gas sadrži do 98% metana. Njegova zapreminska toplota sagorevanja u proseku iznosi 30,35 MJ/m 3 . U nafti koja se nalazi u utrobi Zemlje uvijek se nalaze otopljeni plinovi koji se iz njega oslobađaju tokom proizvodnje (povezani plinovi). Volumetrijska toplota sagorevanja pratećih gasova je približno 1,5 puta veća od one prirodnog gasa, i iznosi

50 000. 55 000 kJ / m 3,

U našoj zemlji stvorena je moćna energetska baza. Međutim, brzi rast različitih sektora nacionalne ekonomije postavlja sve veće zahtjeve za razvoj gorivno-energetske baze zemlje i podrazumijeva ekonomično i racionalno korištenje svih vrsta goriva uz smanjenje troškova njihove proizvodnje.

Energetski potencijal naše planete uključuje izvore energije koji su u doglednoj budućnosti praktički neiscrpni - Sunce, vjetar, vode rijeka i mora - i nezamjenjivi koji su povezani s korištenjem minerala - nafte, uglja, prirodnog plina, treseta i nafte. škriljac.

Izvori energije prve grupe, sa izuzetkom riječne hidroenergije, još uvijek igraju neznatnu ulogu u globalnom energetskom bilansu, a čovječanstvo glavnu količinu energije dobija realizacijom hemijske energije, a dijelom i nuklearne energije raznih goriva.

Svi tehnološki procesi u industriji povezani su sa troškovima ili oslobađanjem energije. Energija je potrebna kako za izvođenje samog tehnološkog procesa, tako i za transport sirovina i gotovih proizvoda, pomoćne operacije (sušenje, drobljenje, filtriranje itd.). Stoga industrijska preduzeća troše značajnu količinu energije različitih vrsta. U strukturi troškova, na primjer, hemijskih proizvoda, trošak dobijanja energije ostavlja oko 10%, što ukazuje na visok energetski intenzitet hemijske proizvodnje. Energetski intenzitet različitih industrija, odnosno potrošnja energije za proizvodnju jedinice proizvodnje, prilično varira. Naša zemlja raspolaže velikim energetskim resursima koji nam omogućavaju da u potpunosti zadovoljimo potrebe svih sektora nacionalne privrede. Međutim, izvori goriva i energije u zemlji su neravnomjerno raspoređeni na njenoj teritoriji i karakterišu ih različiti ekonomski pokazatelji njihove upotrebe (tabela 3.1).

Tab. 3.1. Distribucija izvora goriva i energije na teritoriji Rusije

U industriji se koriste različite vrste energije: električna, toplotna, nuklearna, hemijska i svetlosna energija.

Električna energija u industriji se koristi za pretvaranje u mehaničku energiju, za obradu materijala, drobljenje, mljevenje, miješanje, centrifugiranje, zagrijavanje, elektrohemijske reakcije i elektromagnetne procese.

Električnu energiju proizvode hidroelektrane, termo i nuklearne elektrane. Posljednjih godina uspješno se radi na direktnoj konverziji toplotne energije u električnu. Sveobuhvatan razvoj tehničke baze svih sektora nacionalne privrede Rusije zahteva dalji razvoj elektroenergetske industrije. Velika pažnja se poklanja elektrifikaciji glavnih i pomoćnih procesa, složenoj mehanizaciji i automatizaciji proizvodnje.

Termoelektrane imaju dominantnu ulogu u elektroenergetskom bilansu naše zemlje, na njih otpada oko 80% ukupne električne energije proizvedene u Rusiji. Problem unapređenja termoelektrana, povećanje njihove efikasnosti je od velikog nacionalnog ekonomskog značaja.

Gotovo 12% svjetskih hidroenergetskih resursa koncentrisano je u Rusiji. Savremeni period razvoja hidroenergetike karakteriše dalje povećanje kapaciteta HE u izgradnji i pomeranje hidroenergetske izgradnje na istok zemlje, gde su izgrađene najmoćnije HE na svetu - Bratskaja, Novosibirska, Krasnojarska. izgrađen.

Potencijalna energija svjetskih rezervi nuklearnog goriva je desetine puta veća od potencijalne energije dokazanih rezervi uglja, nafte i prirodnog plina zajedno. Za uštedu i pravilno korištenje prirodnih neobnovljivih energetskih sirovina potrebno je intenzivno razvijati nuklearnu energiju.

Nuklearne elektrane (NPP) imaju visoku efikasnost. Tako se, na primjer, prilikom raspada 1 g uranijuma-235 oslobađa tolika količina toplinske energije koja je ekvivalentna 1000 kWh električne energije. Drugim rečima, raspad 1 tone uranijuma-235 oslobađa istu količinu toplote kao i sagorevanje 300.000 tona uglja.

toplotna energija, dobijeno sagorevanjem goriva, ima široku primenu za brojne tehnološke procese (zagrevanje, topljenje, isparavanje, sušenje, destilaciju itd.), kao i kao izvor toplote za endotermne reakcije. Kao nosioci toplote mogu se koristiti dimni gasovi, para, pregrijana voda, organski nosači topline.

hemijsku energiju povezana s oslobađanjem topline u egzotermnim kemijskim reakcijama, koja se koristi za zagrijavanje reagensa, za izvođenje endotermnih kemijskih procesa. Na primjer, u proizvodnji vodonika iz mješavine dušika i vodonika, toplina oslobođena tokom konverzije metana koristi se za izvođenje reakcije konverzije ugljičnog monoksida. U proizvodnji amonijum nitrata, toplota oslobođena kao rezultat egzotermne reakcije koristi se za isparavanje reakcione mase i njenu kristalizaciju. Hemijska energija se koristi u galvanskim ćelijama i baterijama, gdje se pretvara u električnu energiju. Ovi izvori energije se odlikuju visokom efikasnošću.

svetlosna energija koristi se u industriji za izradu fotoelektričnih ćelija, fotoelektričnih senzora, automatskih mašina, kao i za implementaciju velikog broja fotohemijskih procesa u tehnologiji sinteze hlorovodonika, hlorisanja, reakcija bromiranja itd. električna energija se koristi u sistemima upravljanja i nadzora tehnoloških procesa. Izvor svjetlosne energije je Sunce, gdje se odvijaju atomske reakcije fuzije jezgri vodika i ugljika. U početku se koristila samo toplotna energija sunčevih zraka. Trenutno je upotreba solarnih panela na svemirskim letjelicama široko poznata. Solarna toplotna energija u južnim krajevima zemlje može se koristiti za ključanje vode, zagrijavanje tekućina, pa čak i topljenje metala (solarne peći).

rečna energija zauzima značajno mjesto u proizvodnji električne energije u Rusiji, a posebno u zemljama bogatim hidro resursima. Električna energija proizvedena u hidroelektranama čini 99,7% bilansa električne energije u Norveškoj, u Francuskoj i Italiji - 50 i 58%, respektivno. Međutim, zbog brzog razvoja nuklearne energije, udio HE u elektroenergetskom bilansu Rusije će se smanjiti i iznosit će oko 10% za 25-30 godina.

Energija morske plime- vrsta energije protoka vode. Plima i oseka su periodične fluktuacije nivoa mora, uzrokovane silama privlačenja Mjeseca i Sunca u sprezi sa centrifugalnim silama koje se razvijaju tokom rotacije sistema Zemlja-Mjesec i Zemlja-Sunce. Plima i oseka imaju ogromnu energiju. Visina plime i oseke dostiže 10,20 m. Svjetski tehnički potencijal morske plime je oko 500 miliona tona standardnog goriva godišnje. Za našu zemlju je od interesa da se ovaj energent koristi u oblastima obale Barencovog, Belog i Ohotskog mora. Prve studije o putu do praktične upotrebe ovog energenta su već napravljene.

Glavne vrste i izvori energije


Glavne vrste i izvori energije; Vrste i glavne karakteristike goriva Gorivo je supstanca pri čijem sagorevanju se oslobađa značajna količina toplote koja se koristi kao izvor

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Uvod

1. Snaga vjetra

2. Hidroenergija

3. Geotermalna energija

4. Energija okeana

5. Energija oseke i oseke

6. Sunčeva energija

Zaključak

Bibliografska lista

Uvod

Koncept energije nije samo fizička ili prirodna nauka, već i tehnički. Svrha ovog rada je, prije svega, da se upozna sa trenutnim stanjem u ovom neobično širokom spektru problema, te da se analiziraju novi načini dobijanja praktično korisnih oblika energije. Čovječanstvu je potrebna energija, a potreba za njom se povećava svake godine. Istovremeno, rezerve tradicionalnih prirodnih goriva (nafta, ugalj, gas, itd.) su ograničene. Zalihe nuklearnog goriva - uranijuma i torija - također su ograničene. Zalihe termonuklearnog goriva - vodonika - su praktično neiscrpne, međutim, kontrolirane termonuklearne reakcije još nisu savladane i ne zna se kada će se koristiti za industrijsku proizvodnju energije u čistom obliku, tj. bez učešća fisijskih reaktora u ovom procesu. Preostala su dva načina: štednja u korištenju energetskih resursa i korištenje netradicionalnih obnovljivih izvora energije.

Kada se energetika posmatra kao grana nacionalne privrede, može se pratiti evolucija izvora energije, kao i problemi razvoja i korišćenja novih energetskih resursa (alternativnih izvora energije). energija nekonvencionalna geotermalna

Obnovljivi izvori energije uključuju: solarnu i geotermalnu energiju, energiju plime i oseke, nuklearnu energiju, energiju vjetra i valova. Za razliku od fosilnih goriva, ovi oblici energije nisu ograničeni na geološki akumulirane rezerve (ako se atomska energija posmatra zajedno sa fuzijom). To znači da njihovo korištenje i potrošnja ne dovodi do neizbježnog iscrpljivanja rezervi.

Sve nove šeme konverzije energije mogu se kombinovati pod jednim pojmom „ekoenergija“, što znači sve metode dobijanja čiste energije koje ne izazivaju zagađenje životne sredine.

1. Snaga vjetra

Živimo na dnu okeana vazduha, u svetu vetrova. Ljudi su to odavno shvatili, stalno su osjećali utjecaj vjetra na sebe, iako dugo vremena nisu mogli objasniti mnoge pojave. Vjetrovi se primjećuju još od antičke Grčke. Već u III veku. BC e. znalo se da vjetar donosi ovo ili ono vrijeme. Istina, Grci su određivali samo smjer vjetra. U Atini oko 100. pne. e. sagradio takozvanu Kulu vjetrova na kojoj je pričvršćena “ruža vjetrova” (kula postoji do danas, nedostaje samo “ruža”). U Japanu i Kini su bile poznate i ruže vjetrova: napravljene u obliku zmajeva, one su označavale smjer vjetra. Ali njihova glavna svrha bila je drugačija: da otjeraju zle duhove - tuđe vjetrove.

Energija kretanja vazdušnih masa je ogromna. Rezerve energije vjetra su više od stotinu puta veće od rezervi hidroenergije svih rijeka planete. Vjetrovi pušu stalno i svuda na zemlji - od laganog povjetarca koji donosi željenu hladnoću na ljetnim vrućinama do silnih uragana koji donose nesagledive štete i razaranja. Vazdušni okean na čijem dnu živimo je uvek nemiran. Vjetrovi koji duvaju na prostranstvima naše zemlje lako bi mogli zadovoljiti sve njene potrebe za električnom energijom! Klimatski uslovi omogućavaju razvoj energije vjetra na ogromnoj teritoriji - od naših zapadnih granica do obala Jeniseja. Sjeverni regioni zemlje uz obalu Arktičkog okeana bogati su energijom vjetra, gdje je posebno potrebna hrabrim ljudima koji naseljavaju ove najbogatije zemlje. Zašto se tako obilan, pristupačan i ekološki prihvatljiv izvor energije tako slabo koristi? Danas motori na vjetar pokrivaju samo hiljaditi dio svjetskih energetskih potreba.

Prema različitim autorima, ukupni potencijal energije vjetra Zemlje iznosi 1200 TW, ali mogućnosti korištenja ove vrste energije u različitim dijelovima Zemlje nisu iste. Prosječna godišnja brzina vjetra na visini od 20-30 m iznad površine Zemlje mora biti dovoljno velika da snaga strujanja zraka koja prolazi kroz pravilno orijentiran vertikalni presjek dostigne vrijednost prihvatljivu za transformaciju. Vjetroelektrana koja se nalazi na lokaciji gdje je prosječna godišnja specifična snaga strujanja zraka oko 500 W/m 2 (brzina strujanja zraka 7 m/s) može oko 175 od ovih 500 W/m 2 pretvoriti u električnu energiju.

Energija sadržana u strujanju zraka koji se kreće proporcionalna je kubu brzine vjetra. Međutim, ni uz pomoć idealnog uređaja ne može se iskoristiti sva energija strujanja vazduha, teoretski, efikasnost energije strujanja vazduha može biti jednaka 59,3%. U praksi, prema objavljenim podacima, maksimalni KPI energije vjetra u stvarnoj vjetroturbini iznosi približno 50%, međutim, ovaj pokazatelj se ne postiže pri svim brzinama, već samo pri optimalnoj brzini predviđenoj projektom. Osim toga, dio energije strujanja zraka gubi se prilikom konverzije mehaničke energije u električnu, koja se obavlja sa efikasnošću od 75-95%. Uzimajući u obzir sve ove faktore, specifična električna snaga koju proizvodi prava vjetroelektrana je vjerovatno 30-40% snage protoka zraka, pod uvjetom da ova jedinica radi stabilno u rasponu brzina predviđenom projektom. Međutim, ponekad vjetar ima brzinu koja nadilazi izračunate brzine. Brzina vjetra može biti toliko mala da vjetroturbina uopće ne može raditi, ili toliko visoka da se vjetroturbina mora zaustaviti i poduzeti mjere za zaštitu od uništenja. Ako brzina vjetra premašuje nazivnu radnu brzinu, dio ekstrahovane mehaničke energije vjetra se ne koristi kako se ne bi prekoračila nazivna električna snaga generatora. S obzirom na ove faktore, specifična proizvodnja električne energije tokom godine, po svemu sudeći, iznosi 15-30% energije vjetra, ili čak i manje, ovisno o lokaciji i parametrima vjetroturbine.

Najnovija istraživanja usmjerena su uglavnom na dobivanje električne energije iz energije vjetra. Želja za ovladavanjem proizvodnjom vjetroelektrana dovela je do rađanja mnogih takvih jedinica. Neki od njih dosežu i desetine metara visine, a vjeruje se da bi s vremenom mogli formirati pravu električnu mrežu. Male vjetroturbine su dizajnirane za snabdijevanje električnom energijom pojedinačnih kuća.

Vjetroelektrane se grade uglavnom na jednosmjernu struju. Točak vjetra pokreće dinamo - generator električne struje, koji istovremeno puni paralelno povezane baterije. Akumulator se automatski spaja na generator u trenutku kada napon na njegovim izlaznim priključcima postane veći nego na terminalima akumulatora, a također se automatski isključuje kada je odnos suprotan.

U malom obimu, vjetroelektrane se koriste nekoliko decenija. Najveći od njih snage 1250 kW neprekidno je od 1941. do 1945. godine napajao struju u mrežu napajanja američke države Vermont. Međutim, nakon što se rotor pokvario, eksperiment je prekinut - rotor nije popravljan, jer energija iz susjedne termoelektrane bila je jeftinija. Iz ekonomskih razloga prestao je rad i vjetroelektrana u evropskim zemljama.

Danas vjetroturbine pouzdano snabdijevaju električnu energiju naftnim radnicima; uspješno rade u teško dostupnim područjima, na udaljenim ostrvima, na Arktiku, na hiljadama poljoprivrednih gazdinstava gdje u blizini nema velikih naselja i javnih elektrana. Amerikanac Henry Clews napravio je dva jarbola u Maineu i montirao vjetroturbine s generatorima na njima. Po mirnom vremenu mu služi 20 baterija od 6 V i 60 od 2 V, a kao rezervu ima benzinski motor. Clues prima 250 kWh energije mjesečno od svojih vjetroturbina; ovo mu je dovoljno za rasvjetu cijelog domaćinstva, napajanje kućne opreme (TV, gramofon, usisivač, električna pisaća mašina), kao i za pumpu za vodu i dobro opremljenu radionicu.

Široku upotrebu vjetroelektrana u normalnim uvjetima još uvijek ometa njihova visoka cijena. Malo je potrebno reći da za vjetar ne treba plaćati, ali su mašine koje su potrebne da se on upregne za rad preskupe.

Sada je stvoren veliki broj prototipova vjetrogeneratora (tačnije vjetroturbina sa električnim generatorima). Neki od njih izgledaju kao obični dječji gramofon, drugi kao točak bicikla s aluminijskim oštricama umjesto žbica. Postoje jedinice u obliku vrtuljka ili u obliku jarbola sa sistemom kružnih vjetrohvatača okačenih jedan iznad drugog, s horizontalnom ili vertikalnom osom rotacije, sa dvije ili pedeset lopatica.

Na sl. 2. Šematski dijagram vjetroturbine koju je izgradila Nacionalna uprava za aeronautiku i svemir (NASA) u Ohaju. Na tornju visine 30,5 m, generator je montiran u okretnom aerodinamičnom kućištu; na osovini generatora nalazi se propeler sa dvije aluminijske lopatice dužine 19 m i težine 900 kg. Jedinica počinje raditi pri brzini vjetra od 13 km/h, a najveće performanse (100 kW) postiže na 29 km/h. Maksimalna brzina propelera je 40 o/min.

U projektu instalacije najteži je problem bio osigurati isti broj okretaja propelera s različitim jačinama vjetra. Na kraju krajeva, kada je priključen na mrežu, generator ne bi trebao davati samo električnu energiju, već samo izmjeničnu struju s određenim brojem ciklusa u sekundi, odnosno sa standardnom frekvencijom od 60 Hz. Stoga se ugao nagiba lopatica u odnosu na vjetar reguliše okretanjem oko uzdužne ose: kod jakog vjetra taj ugao je oštriji, strujanje zraka slobodnije struji oko lopatica i daje im manji dio svog energije. Osim podešavanja lopatica, cijeli generator se automatski rotira na jarbolu prema vjetru.

2. Hidroenergija

Mnogo milenijuma energija sadržana u tekućoj vodi vjerno služi čovjeku. Njegove rezerve na Zemlji su kolosalne. Nije ni čudo što neki naučnici vjeruju da bi bilo ispravnije našu planetu nazvati ne Zemljom, već Vodom - na kraju krajeva, oko tri četvrtine površine planete prekriveno je vodom. Svjetski okean služi kao ogroman akumulator energije, apsorbirajući većinu energije koja dolazi od Sunca. Ovdje se talasi prskaju, javljaju se oseke i oseke, nastaju snažne oceanske struje. Rađaju se moćne rijeke koje nose ogromne mase vode u mora i okeane. Jasno je da čovječanstvo u potrazi za energijom nije moglo proći pored takvih gigantskih rezervi. Prije svega, ljudi su naučili da koriste energiju rijeka.

Voda je bila prvi izvor energije, a vjerovatno prva mašina u kojoj je čovjek koristio energiju vode bila je primitivna vodena turbina. Pre više od 2.000 godina, planinari na Bliskom istoku su već koristili vodeni točak u obliku osovine sa oštricama (slika 3). Suština uređaja je bila sljedeća. Tok vode preusmjeren iz potoka ili rijeke vrši pritisak na lopatice, prenoseći na njih svoju kinetičku energiju. Oštrice se pokreću, a pošto su čvrsto pričvršćene za pal, osovina se rotira. Zauzvrat, na njega je pričvršćen mlinski kamen, koji se zajedno sa osovinom okreće u odnosu na nepokretni donji mlinski kamen. Tako su radili prvi "mehanizovani" mlinovi za žito. Ali građeni su samo u planinskim krajevima, gdje postoje rijeke i potoci sa velikim padom i jakim pritiskom. Na sporim strujama vodeni kotači sa horizontalno postavljenim lopaticama su neefikasni.

Korak naprijed bio je vodeni točak Vitruvija (1. vek nove ere), čiji je dijagram prikazan na sl. 4. Ovo je vertikalni točak sa velikim lopaticama i horizontalnom osovinom. Osovina točka je drvenim zupčanicima povezana sa vertikalnom osovinom na kojoj se nalazi mlinski kamen. Slični mlinovi se i danas mogu naći na Malom Dunavu; melju do 200 kg žita na sat.

Gotovo hiljadu i pol godina nakon raspada Rimskog carstva, vodeni kotači služili su kao glavni izvor energije za sve vrste proizvodnih procesa u Europi, zamjenjujući ljudski fizički rad.

Uređaji u kojima se energija vode koristi za obavljanje posla obično se nazivaju vodeni (ili hidraulični) motori. Najjednostavniji i najstariji od njih su vodeni kotači opisani gore. Postoje kotači sa gornjim, srednjim i donjim dovodom vode.

U modernoj hidroelektrani, masa vode velikom brzinom juri na lopatice turbine. Voda iza brane teče - kroz zaštitnu rešetku i podesivu kapiju - kroz čelični cjevovod do turbine, preko koje je ugrađen generator. Mehanička energija vode se preko turbine prenosi na generatore i pretvara u električnu energiju. Nakon obavljenog posla, voda teče u rijeku kroz tunel koji se postepeno širi, pri čemu gubi brzinu.

Hidroelektrane se po snazi ​​dijele na male (sa instaliranom električnom snagom do 0,2 MW), male (do 2 MW), srednje (do 20 MW) i velike (preko 20 MW). Drugi kriterij po kojem se dijele hidroelektrane je pritisak. Postoje niskotlačne hidroelektrane (napor do 10 m), srednji pad (do 100 m) i visokotlačni (preko 100 m). U rijetkim slučajevima, brane hidroelektrana visokog pritiska dostižu visinu od 240 m. Takve brane koncentrišu energiju vode ispred turbina, akumulirajući vodu i podižući njen nivo.

Troškovi izgradnje hidroelektrane su visoki, ali se nadoknađuju činjenicom da ne morate platiti (barem u eksplicitnom obliku) izvor energije - vodu. Snaga savremenih HE, projektovanih na visokom inženjerskom nivou, prelazi 100 MW, a efikasnost. je 95% (vodeni kotači imaju efikasnost od 50-85%). Takva snaga se postiže pri prilično malim brzinama rotora (reda 100 o/min), pa su moderne hidraulične turbine upečatljive svojom veličinom. Na primjer, radno kolo turbine Volžske HE nazvane po. V. I. Lenjin je visok oko 10 m i težak 420 tona.

Turbina je energetski vrlo povoljan stroj, jer voda lako i jednostavno mijenja translacijsko kretanje u rotaciono. Isti princip se često koristi u mašinama koje uopće ne liče na vodeni kotač (ako para djeluje na lopatice, onda govorimo o parnoj turbini).

Prednosti hidroelektrana su očigledne - stalno obnovljivo snabdevanje energijom iz same prirode, jednostavnost rada i odsustvo zagađenja životne sredine. A iskustvo izgradnje i rada vodenih točkova moglo bi biti od velike pomoći hidroenergetskoj industriji. Međutim, izgradnja velike hidroelektrane pokazala se mnogo težim zadatkom od izgradnje male brane za rotaciju mlinskog točka. Za postavljanje u rotaciju moćnih hidroturbina potrebno je akumulirati ogromnu zalihu vode iza brane. Za izgradnju brane potrebno je toliko materijala za polaganje da će se zapremina gigantskih egipatskih piramida činiti beznačajnom u poređenju.

Stoga je početkom 20. stoljeća izgrađeno samo nekoliko hidroelektrana. U blizini Pjatigorska, na Sjevernom Kavkazu, na planinskoj rijeci Podkumok, uspješno je radila prilično velika elektrana sa smislenim nazivom "Beli ugalj". Ovo je bio samo početak.

Već u istorijskom planu GOELRO-a bila je predviđena izgradnja velikih hidroelektrana. Godine 1926. puštena je u rad hidroelektrana Volkhovskaya, sljedeće godine počela je izgradnja čuvene Dneprovske. Dalekovidna energetska politika koja se vodi u našoj zemlji dovela je do toga da smo, kao nijedna druga država na svijetu, razvili sistem moćnih hidroelektrana. Nijedna država ne može se pohvaliti takvim energetskim divovima kao što su Volga, Krasnojarsk i Bratsk, Sayano-Shushenskaya HE. Ove stanice, koje daju bukvalno okeane energije, postale su centri oko kojih su se razvili moćni industrijski kompleksi.

Ali do sada, samo mali dio zemljinog hidroenergetskog potencijala služi ljudima. Svake godine ogromni tokovi vode, nastali od kiše i otapanja snijega, otiču se u mora neiskorišteni. Kada bi ih bilo moguće odgoditi uz pomoć brana, čovječanstvo bi dobilo dodatnu kolosalnu količinu energije.

3. Geotermalna energija

Zemlja, ova mala zelena planeta, naš je zajednički dom, iz kojeg još ne možemo, niti želimo, otići. U poređenju sa bezbroj drugih planeta, Zemlja je zaista mala: većina je prekrivena prijatnim i životvornim zelenilom. Ali ova lijepa i mirna planeta ponekad pobjesni, a onda se šale s njom loše - ona je u stanju da uništi sve što nam je milostivo darivala od pamtivijeka. Strašni tornada i tajfuni oduzimaju hiljade života, nesalomive vode rijeka i mora uništavaju sve na svom putu, šumski požari pustoše ogromna područja zajedno sa zgradama i usjevima za nekoliko sati.

Ali sve su to sitnice u poređenju sa erupcijom probuđenog vulkana. Teško da ćete naći druge primjere spontanog oslobađanja prirodne energije na Zemlji koja bi se po snazi ​​mogla takmičiti s nekim vulkanima.

Od davnina ljudi su znali za spontane manifestacije gigantske energije koja vreba u utrobi zemaljske kugle. Sjećanje čovječanstva čuva legende o katastrofalnim vulkanskim erupcijama koje su odnijele milione ljudskih života, neprepoznatljivo promijenile izgled mnogih mjesta na Zemlji. Snaga erupcije čak i relativno malog vulkana je kolosalna, mnogo puta premašuje snagu najvećih elektrana stvorenih ljudskom rukom. Istina, ne treba govoriti o direktnom korištenju energije vulkanskih erupcija - do sada ljudi nemaju priliku obuzdati ovaj neposlušni element, a, na sreću, ove erupcije su prilično rijetki događaji. Ali to su manifestacije energije koja vreba u utrobi zemlje, kada samo mali djelić ove neiscrpne energije nađe izlaz kroz otvore vulkana koji dišu vatru.

Energija zemlje – geotermalna energija se zasniva na korišćenju prirodne toplote Zemlje. Gornji dio zemljine kore ima toplinski gradijent od 20-30°C na 1 km dubine, a prema Whiteu (1965.) količinu topline sadržanu u zemljinoj kori do dubine od 10 km (ne računajući površinu temperatura) je približno 12,6-10^26 J. Ovi resursi su ekvivalentni toplotnom sadržaju 4,6 1016 tona uglja (pod pretpostavkom da je prosječna kalorijska vrijednost uglja 27,6-109 J/t), što je više od 70 hiljada puta više od toplotnog sadržaja svih tehnički i ekonomski isplativih svjetskih resursa uglja. Međutim, geotermalna toplina u gornjem dijelu zemljine kore (do dubine od 10 km) je previše raspršena da bi se na njenoj osnovi riješili svjetski energetski problemi. Resursi pogodni za industrijsku upotrebu su pojedinačna ležišta geotermalne energije, koncentrisana na dubini dostupnoj za razvoj, koja imaju određene zapremine i temperature dovoljne za njihovo korišćenje za proizvodnju električne ili toplotne energije.

Sa geološke tačke gledišta, izvori geotermalne energije mogu se podijeliti na hidrotermalne konvektivne sisteme, vruće suhe sisteme vulkanskog porijekla i sisteme sa visokim toplotnim fluksom.

4. Energija okeana

Oštar porast cijena goriva, poteškoće u njegovom dobivanju, izvještaji o iscrpljivanju resursa goriva - svi ovi vidljivi znaci energetske krize izazvali su posljednjih godina značajno interesovanje u mnogim zemljama za nove izvore energije, uključujući i energiju oceana.

Poznato je da su rezerve energije u Svjetskom okeanu kolosalne, jer dvije trećine zemljine površine (361 milion km 2) zauzimaju mora i okeani - Tihi okean je 180 miliona km2. Atlantik - 93 miliona km2, Indija - 75 miliona km2. Dakle, toplotna (unutrašnja) energija koja odgovara pregrijavanju površinskih voda okeana u odnosu na pridnene vode, recimo, za 20 stepeni, ima vrijednost reda 1026 J. Kinetička energija okeanskih struja procjenjuje se na vrijednosti reda 1018 J. energije, a i tada po cijenu velikih i polako otplatljivih kapitalnih ulaganja, tako da je takva energija još uvijek djelovala neperspektivno.

Posljednju deceniju karakteriziraju određeni uspjesi u korišćenju toplotne energije okeana. Tako su nastale mini-OTES i OTES-1 instalacije (OTES - početna slova engleskih riječi Ocean nThermal Energy Conversion, tj. pretvaranje toplinske energije oceana - govorimo o pretvaranju u električnu energiju). U avgustu 1979. godine u blizini Havajskih ostrva počela je da radi mini-OTES termoelektrana. Probni rad instalacije u trajanju od tri i po mjeseca pokazao je njenu dovoljnu pouzdanost. Uz kontinuirani danonoćni rad, nije bilo kvarova, ali ako se računaju manji tehnički problemi koji se obično javljaju prilikom testiranja bilo koje nove instalacije. Ukupna snaga mu je u prosjeku iznosila 48,7 kW, maksimalna -53 kW; Instalacija je eksternoj mreži dala 12 kW (maksimalno 15) za nosivost, tačnije za punjenje baterija. Ostatak proizvedene energije utrošen je za vlastite potrebe elektrane. To uključuje troškove energije za rad tri pumpe, gubitke u dva izmjenjivača topline, turbini i generatoru električne energije.

Iz sljedećeg proračuna bile su potrebne tri pumpe: jedna za dovod toplih vrsta iz okeana, druga za crpljenje hladne vode sa dubine od oko 700 m, treća za pumpanje sekundarnog radnog fluida unutar samog sistema, odnosno od kondenzatora do isparivač. Amonijak se koristi kao sekundarni radni fluid.

Mini-OTES jedinica je montirana na baržu. Ispod njenog dna nalazi se dugačak cjevovod za dovod hladne vode. Cjevovod je polietilenska cijev dužine 700 m unutrašnjeg prečnika 50 cm.Cjevovod je pričvršćen na dno posude posebnom bravom koja omogućava, po potrebi, brzo odvajanje. Polietilenska cijev se također koristi za sidrenje sistema cijevi-brod. Originalnost ovakvog rješenja je nesumnjiva, jer je sidrenje za moćnije OTEC sisteme koji se trenutno razvijaju veoma ozbiljan problem.

Po prvi put u istoriji tehnologije, mini-OTES jedinica je bila u mogućnosti da prenese korisnu snagu na eksterno opterećenje, istovremeno pokrivajući sopstvene potrebe. Iskustvo stečeno tokom rada mini-OTEC-a omogućilo je brzu izgradnju snažnije termoelektrane OTEC-1 i početak projektovanja još moćnijih sistema ovog tipa.

Nove OTES stanice kapaciteta nekoliko desetina i stotina megavata projektiraju se bez broda. Ovo je jedna grandiozna cijev, u čijem se gornjem dijelu nalazi okrugla mašinska prostorija, u kojoj su smješteni svi potrebni uređaji za pretvaranje energije (sl. 6). Gornji kraj cjevovoda hladne vode nalaziće se u okeanu na dubini od 25-50 m. Turbinska hala je projektovana oko cijevi na dubini od oko 100 m. Tu će biti ugrađene turbinske jedinice koje rade na pare amonijaka, kao i svu drugu opremu. Masa čitave konstrukcije prelazi 300 hiljada tona Čudovišna cijev se proteže skoro kilometar u hladne dubine okeana, au njenom gornjem dijelu nalazi se nešto poput malog ostrva. I nijedan brod, osim, naravno, uobičajenih brodova potrebnih za održavanje sistema i komunikaciju sa obalom.

5. Energija oseke i oseke

Vekovima su ljudi razmišljali o uzroku oseke i oseke mora. Danas pouzdano znamo da je snažan prirodni fenomen - ritmičko kretanje morskih voda - uzrokovan silama privlačenja Mjeseca i Sunca. Pošto je Sunce 400 puta dalje od Zemlje, mnogo manja masa Meseca deluje na Zemljina ognjišta dvostruko više od mase Sunca. Stoga plima uzrokovana Mjesecom (mjesečeva plima) igra odlučujuću ulogu. U moru se plime smjenjuju s osekama teoretski nakon 6 sati 12 minuta i 30 sekundi. Ako su Mesec, Sunce i Zemlja na istoj pravoj liniji (tzv. sizigija), Sunce svojim privlačenjem pojačava uticaj Meseca i tada nastaje jaka plima (plima sizigija, ili visoka voda). Kada je Sunce pod pravim uglom u odnosu na segment Zemlja-Mjesec (kvadratna adratura), javlja se slaba plima (kvadratura ili niska voda). Jake i slabe plime se izmjenjuju svakih sedam dana.

Međutim, pravi tok oseke i oseke je veoma složen. Na njega utječu karakteristike kretanja nebeskih tijela, priroda obale, dubina vode, morske struje i vjetar.

Najveći i najjači plimni valovi javljaju se u plitkim i uskim zaljevima ili ušćima rijeka koje se ulivaju u mora i okeane. Talas plime Indijskog okeana kotrlja se protiv struje Ganga na udaljenosti od 250 km od njegovog ušća. Plimni val Atlantskog okeana proteže se 900 km uz Amazonu. U zatvorenim morima, kao što su Crno ili Mediteran, javljaju se mali plimni talasi visine 50-70 cm.

Maksimalna moguća snaga u jednom ciklusu plime i oseke, odnosno od jedne plime do druge, izražava se jednadžbom gdje je p gustina vode, g je ubrzanje gravitacije, S je površina plimnog bazena, R je razlika u nivou za vrijeme plime.

Kao što se vidi iz (formule, za korištenje energije plime i oseke, takva mjesta na morskoj obali mogu se smatrati najpogodnijima, gdje plime i oseke imaju veliku amplitudu, a kontura i topografija obale omogućavaju velike zatvorene „bazene“ ” biti dogovoreno.

Kapacitet elektrana na pojedinim mjestima bi mogao biti 2-20 MW.

Prva morska elektrana na plimu i oseku snage 635 kW izgrađena je 1913. godine u zaljevu D u blizini Liverpoola. Godine 1935. u Sjedinjenim Državama počela je da se gradi elektrana na plimovanje. Amerikanci su blokirali dio zaliva Passamaquody na istočnoj obali, potrošili 7 miliona dolara, ali su radovi morali biti obustavljeni zbog nezgodnog za gradnju, previše dubokog i mekog morskog dna, kao i zbog činjenice da je velika termoelektrana izgrađena u blizini omogućila je jeftiniju energiju.

Argentinski stručnjaci predložili su korištenje vrlo visokog plimnog talasa u Magelanovom moreuzu, ali vlada nije odobrila skupi projekat.

Od 1967. godine, na ušću rijeke Rance u Francuskoj, na plimi i oseci do 13 metara visine, radi TE snage 240 hiljada kW sa godišnjom proizvodnjom od 540 hiljada kWh. Sovjetski inženjer Bernstein razvio je zgodan način za izgradnju PES jedinica koje se vuku plutaju na prava mjesta, i izračunao isplativu proceduru za uključivanje PES-a u električnu mrežu u satima njihovog maksimalnog opterećenja od strane potrošača. Njegove ideje testirane su u PES-u izgrađenom 1968. u Kislaja Gubi kod Murmanska; TE od 6 miliona kW u Mezenskom zalivu u Barencovom moru čeka na svoj red.

6. Sunčeva energija

Za stare narode Sunce je bilo bog. U Gornjem Egiptu, čija kultura datira iz četvrtog milenijuma pre nove ere, verovalo se da porodica faraona potiče od Ra, boga Sunca. Natpis na jednoj od piramida predstavlja faraona kao vicekralja Sunca na Zemlji, „koji nas svojom pažnjom liječi kada izađe, kao Sunce, koje daje zelenilo zemljama. Svako oko će se uplašiti kada ga ugleda u obliku Ra, koji se uzdiže iznad horizonta.

Sunce je svojom životvornom snagom oduvijek izazivalo kod ljudi osjećaj obožavanja i straha. Narodi, usko povezani s prirodom, očekivali su od njega milostive darove - žetvu i obilje, lijepo vrijeme i svježu kišu, ili kaznu - loše vrijeme, oluje, grad. Stoga u narodnoj umjetnosti svuda vidimo sliku Sunca: preko fasada kuća, na vezovima, u rezbarijama itd.

Gotovo svi izvori energije o kojima smo do sada govorili koriste energiju Sunca na ovaj ili onaj način: ugalj, nafta, prirodni plin nisu ništa drugo do “konzervirana” sunčeva energija. U ovom gorivu je od pamtiveka; pod utjecajem sunčeve topline i svjetlosti, biljke su rasle na Zemlji, akumulirale energiju u sebi, a zatim se, kao rezultat dugotrajnih procesa, pretvorile u gorivo koje se danas koristi. Sunce će svake godine čovječanstvu dati milijarde tona žitarica i drva. Energija rijeka i planinskih vodopada također dolazi od Sunca, koje održava kruženje vode na Zemlji.

U svim navedenim primjerima solarna energija se koristi indirektno, kroz mnoge međutransformacije. Bilo bi primamljivo isključiti ove transformacije i pronaći način direktnog pretvaranja toplotnog i svjetlosnog zračenja Sunca, koje pada na Zemlju, u mehaničku ili električnu energiju. Za samo tri dana Sunce na Zemlju pošalje onoliko energije koliko je sadržano u svim dokazanim rezervama fosilnih goriva, a za 1 s - 170 milijardi J. Najveći dio te energije raspršuje ili apsorbira atmosfera, posebno oblaci, a samo trećina dopire do površine zemlje. Sva energija koju emituje Sunce je 5000000000 puta veća od dela koji prima Zemlja. Ali čak i takva "beznačajna" vrijednost je 1600 puta više energije od svih ostalih izvora zajedno. Sunčeva energija koja pada na površinu jednog jezera je ekvivalentna snazi ​​velike elektrane.

Prema legendi, Arhimed je, dok je bio na obali, uništio neprijateljsku rimsku flotu kod Sirakuze. Kako? Uz pomoć zapaljivih ogledala. Poznato je da su slična ogledala izrađivana i u 6. vijeku. A sredinom 18. vijeka, francuski prirodnjak J. Buffon napravio je eksperimente sa velikim konkavnim ogledalom, koje se sastojalo od mnogo malih ravnih ogledala. Bili su pokretni i fokusirali su reflektovane sunčeve zrake u jednu tačku. Za vedrog ljetnog dana, sa udaljenosti od 68 m, ovaj aparat je bio sposoban da prilično brzo zapali drvo natopljeno smolom. Kasnije je u Francuskoj napravljeno konkavno ogledalo prečnika 1,3 m, u čijem fokusu je bilo moguće istopiti željeznu šipku za 16 sekundi. U Engleskoj su polirali veliko bikonveksno staklo, uz njegovu pomoć bilo je moguće istopiti liveno gvožđe za tri sekunde, a granit za minut.

Krajem 19. vijeka, na Svjetskoj izložbi u Parizu, pronalazač O. Mouchot demonstrirao je insolator - u suštini, prvi uređaj koji je solarnu energiju pretvarao u mehaničku. Ali princip je bio isti: veliko konkavno ogledalo fokusiralo je sunčeve zrake na parni kotao, koji je pokrenuo štamparsku mašinu koja je napravila 500 otisaka novina na sat. Nekoliko godina kasnije, u Kaliforniji je napravljen konusni reflektor koji radi na istom principu, uparen s parnim strojem od 15 KS. With.

I iako se od tada eksperimentalni reflektori-grijači pojavljuju u jednoj ili drugoj zemlji, a u objavljenim člancima sve više podsjećaju na neiscrpnost našeg svjetiljka, oni od toga ne postaju profitabilniji i još nisu dobili široku distribuciju: preskupi je slobodno sunčevo zračenje.

Danas, za pretvaranje sunčevog zračenja u električnu energiju, imamo dvije mogućnosti: koristiti sunčevu energiju kao izvor topline za proizvodnju električne energije na tradicionalne načine (na primjer, korištenjem turbogeneratora) ili direktno pretvaranje sunčeve energije u električnu struju u solarnim ćelijama. Implementacija obje mogućnosti je još uvijek u povojima. U mnogo većem obimu, solarna energija se koristi nakon koncentriranja uz pomoć ogledala - za topljenje tvari, destilaciju vode, grijanje, grijanje itd.

Budući da je energija sunčevog zračenja raspoređena na velikoj površini (drugim riječima, ima malu gustoću), svaka instalacija za direktno korištenje sunčeve energije mora imati sabirni uređaj (kolektor) dovoljne površine.

Najjednostavniji uređaj ove vrste je ravni kolektor; u principu je crna ploča, dobro izolirana odozdo. Prekriven je staklom ili plastikom, koja propušta svjetlost, ali ne prenosi infracrveno toplotno zračenje. U prostoru između ploče i stakla najčešće se postavljaju crne cijevi kroz koje teku voda, ulje, živa, zrak, sumpordioksid itd. Sunčevo zračenje, prodirući kroz staklo ili plastiku u kolektor, apsorbira crne cijevi i ploču i zagrijava radnu tvar u cijevima. Toplotno zračenje ne može napustiti kolektor, pa je temperatura u njemu znatno viša (pa 200-500°C) od temperature okolnog zraka. To je takozvani efekat staklene bašte. Obični baštenski staklenici su, zapravo, jednostavni kolektori sunčevog zračenja. Ali što je dalje od tropa, horizontalni kolektor je manje efikasan, a okretanje ga za Suncem je preteško i skupo. Stoga se takvi kolektori u pravilu postavljaju pod određenim optimalnim kutom prema jugu.

Složeniji i skuplji kolektor je konkavno ogledalo, koje koncentriše upadno zračenje u maloj zapremini oko određene geometrijske tačke - fokusa. Reflektirajuća površina ogledala je izrađena od metalizirane plastike ili se sastoji od mnogih malih ravnih ogledala pričvršćenih na veliku paraboličnu osnovu. Zahvaljujući posebnim mehanizmima, kolektori ovog tipa su stalno okrenuti prema Suncu - to vam omogućava da prikupite što više sunčevog zračenja. Temperatura u radnom prostoru kolektora ogledala dostiže 3000 °C i više.

Sunčeva energija je jedna od materijalno najintenzivnijih vrsta proizvodnje energije. Velika upotreba sunčeve energije povlači gigantski porast potrebe za materijalima, a samim tim i za radnim resursima za vađenje sirovina, njihovo obogaćivanje, proizvodnju materijala, proizvodnju heliostata, kolektora, druge opreme, itd. i njihov transport. Proračuni pokazuju da će za proizvodnju 1 MW* godine električne energije korištenjem solarne energije biti potrebno od 10.000 do 40.000 radnih sati. U tradicionalnoj energiji na fosilna goriva, ova brojka iznosi 200-500 čovjek-sati.

Do sada je električna energija proizvedena sunčevim zracima mnogo skuplja od one dobivene tradicionalnim metodama. Naučnici se nadaju da će eksperimenti koje će izvoditi na eksperimentalnim objektima i stanicama pomoći u rješavanju ne samo tehničkih, već i ekonomskih problema. Ali, ipak, konvertorske stanice solarne energije se grade i rade.

Od 1988. godine na poluostrvu Kerč radi krimska solarna elektrana. Čini se da mu je mjesto odredio sam zdrav razum. Pa, ako se igdje grade takve stanice, to je prvenstveno u području odmarališta, sanatorija, odmarališta, turističkih ruta; u regionu gde je potrebno mnogo energije, ali je još važnije održavati čistoću životne sredine, čije je dobro stanje, a pre svega čistoća vazduha, lekovita za ljude.

Krimska solarna elektrana je mala - kapacitet je samo 5 MW. U određenom smislu, ona je test snage. Mada, čini se, šta još treba pokušati kada se zna iskustvo izgradnje solarnih stanica u drugim zemljama.

Prema mišljenju stručnjaka, najatraktivnija ideja u pogledu konverzije sunčeve energije je korištenje fotoelektričnog efekta u poluvodičima.

Ali, na primjer, solarna elektrana u blizini ekvatora s dnevnom snagom od 500 MWh (približno koliko energije proizvodi prilično velika hidroelektrana) s efikasnošću od 10% bi zahtijevalo efektivnu površinu od oko 500.000 m 2 . Jasno je da tolika količina solarnih poluvodičkih ćelija može. o kupuju samo kada je njihova proizvodnja zaista jeftina. Efikasnost solarnih elektrana na drugim područjima Zemlje bila bi niska zbog nestabilnih atmosferskih prilika, relativno niskog intenziteta sunčevog zračenja, koje i za sunčanih dana ovdje apsorbira atmosfera, kao i fluktuacija zbog naizmjeničnog zračenja. dan i noć.

Ipak, solarne fotoćelije već danas nalaze svoju specifičnu primjenu. Pokazali su se kao praktički nezamjenjivi izvori električne struje u raketama, satelitima i automatskim međuplanetarnim stanicama, a na Zemlji - prvenstveno za napajanje telefonskih mreža u neelektrificiranim područjima ili za male potrošače struje (radio oprema, električni brijači i upaljači itd. ) . Poluprovodničke solarne baterije prvi put su instalirane na trećem sovjetskom umjetnom satelitu Zemlje (lansiran u orbitu 15. maja 1958.).

Trenutno procjene ne idu u prilog solarnim elektranama: danas su ove instalacije i dalje među najsloženijim i najskupljim tehničkim metodama korištenja solarne energije. Potrebne su nam nove opcije, nove ideje. U njima nema nestašice. Implementacija je lošija.

Zaključak

Uloga energije u održavanju i daljem razvoju civilizacije je veoma velika. U modernom društvu teško je pronaći barem jedno područje ljudske aktivnosti koje ne bi zahtijevalo - direktno ili indirektno - više energije nego što ljudski mišići mogu pružiti. Potrošnja energije je važan pokazatelj životnog standarda. U ono vrijeme kada je čovjek dobijao hranu sakupljajući šumsko voće i loveći životinje, dnevno mu je bilo potrebno oko 8 MJ energije. Nakon ovladavanja vatrom ova vrijednost se povećala na 16 MJ: u primitivnom poljoprivrednom društvu iznosila je 50 MJ, au razvijenijem 100 MJ.

U procesu civilizacijskog razvoja tradicionalni izvori energije su više puta zamijenjeni novim, naprednijim, ne zato što je stari izvor iscrpljen.

U početku se energija koristila sagorevanjem drva. Tada je drvo ustupilo mjesto uglju. Činilo se da su zalihe drveta neograničene, ali parne mašine su zahtijevale više kalorične "hrane", ali su u budućnosti počeli koristiti više nafte umjesto uglja. Ali ove resurse je teško izvući i svake godine će koštati sve više i više.

Najmoćniji izvor energije je nuklearna - vodeći u energetici.

Rezerve uranijuma, u poređenju sa rezervama uglja, nisu tako velike. Ali s druge strane, po jedinici težine, sadrži milione puta više energije od uglja.

Prilikom proizvodnje električne energije u nuklearnim elektranama, smatra se da se mora potrošiti stotinu hiljada puta manje novca i rada nego pri vađenju energije iz uglja. A nuklearno gorivo dolazi da zameni naftu i ugalj... Uvek je bilo ovako: sledeći izvor energije je takođe bio moćniji. To je bila, da tako kažem, "militantna" linija energije.

Sada, na kraju 20. veka, počinje nova, značajna faza zemaljske energije. Pojavila se “štedna” energija, ali alternativna, koja ne zagađuje ionako teško oštećenu biosferu.

U budućnosti, intenzivnim razvojem energetskog sektora, pojaviće se disperzovani izvori energije koji nisu previše moćni, ali sa visokom efikasnošću, ekološki prihvatljivi i laki za upotrebu.

Na primjer - brz početak elektrohemijske energije, koja će kasnije, očigledno, biti dopunjena sunčevom energijom. Energija se vrlo brzo akumulira, asimilira, upija sve najnovije ideje, izume, dostignuća nauke. To je razumljivo: energija je bukvalno povezana sa In ovim, i Sve je privučeno energijom, zavisi od toga.

Dakle, energetska hemija, energija vodika, svemirske elektrane, energija zapečaćena u antimateriju, kvarkovi, "crne rupe", vakuum - to su samo najupečatljivije prekretnice, dodiri, pojedinačne karakteristike scenarija koji nam se piše pred očima i koji može se nazvati sutra.Energija.

U zaključku se može zaključiti da su alternativni oblici korištenja energije bezbrojni, pod uslovom da se za to moraju razviti efikasne i ekonomične metode. Glavna stvar je provesti razvoj energije u pravom smjeru.

Bibliografska lista

1. Balakov, Yu. N. Projektovanje šema električnih instalacija [Tekst] / Yu. N. Balakov, M. Sh. Misrikhanov, A. V. Shuntov. - M.: Izdavačka kuća MPEI, 2006. - 288 str.

2. Venikov, V.A. Električni sistemi. Električne mreže [Tekst] / V. A. Venikov, A. A. Glazunov, L. A. Zhukov. - M.: Viša škola, 1998. - 510 str.

3. Guk, Yu. B. Analiza pouzdanosti elektroenergetskih postrojenja [Tekst] / Yu. B. Guk i dr. - Sankt Peterburg: Energoatomizdat, 1988. - 480 str.

4. Zorin, V. V. Pouzdanost sistema napajanja [Tekst] / V. V. Zorin, V. V. Tislenko, F. Kleppel, G. Adler. - Kijev: Viša škola, 1984. - 513 str.

5. Mikhailov, V. V. Pouzdanost napajanja industrijskih preduzeća [Tekst] / V. V. Mihajlov i dr. - M.: Energoatomizdat, 1982. - 320 str.

Hostirano na Allbest.ru

...

Slični dokumenti

    Vrste netradicionalnih obnovljivih izvora energije, tehnologije za njihov razvoj. Obnovljivi izvori energije u Rusiji do 2010. Uloga netradicionalnih i obnovljivih izvora energije u reformi elektroenergetskog kompleksa Sverdlovske oblasti.

    sažetak, dodan 27.02.2010

    Postojeći izvori energije. Svjetske rezerve energetskih resursa. Problemi traženja i implementacije beskrajnih ili obnovljivih izvora energije. Alternativna energija. Energija vjetra, nedostaci i prednosti. Princip rada i vrste vjetroagregata.

    seminarski rad, dodan 07.03.2016

    Korištenje obnovljivih izvora energije. Energija iz sunca, vjetra, biomase i padajuće vode. Proizvodnja električne energije iz geotermalnih izvora. Suština geotermalne energije. Geotermalne elektrane s kombiniranim ciklusom.

    sažetak, dodan 15.05.2010

    Karakteristike obnovljivih izvora energije: glavni aspekti upotrebe; prednosti i nedostaci u odnosu na tradicionalne; izgledi za upotrebu u Rusiji. Metode dobijanja električne i toplotne energije iz energije sunca, vetra, zemlje, biomase.

    seminarski rad, dodan 30.07.2012

    Klasifikacija obnovljivih izvora energije. Sadašnje stanje i perspektive daljeg razvoja hidro, solarne i energije vjetra, korištenje energije biomase. Solarna energija u svijetu i Rusiji. Razvoj bioenergije u svijetu iu Ruskoj Federaciji.

    seminarski rad, dodan 19.03.2013

    Proučavanje iskustava korištenja obnovljivih izvora energije u različitim zemljama. Analiza perspektiva njihove masovne upotrebe u Ruskoj Federaciji. Glavne prednosti obnovljivih alternativnih izvora energije. Tehničke karakteristike glavnih tipova generatora.

    sažetak, dodan 05.07.2009

    Distribucija sunčeve energije na Zemlji. Metode za proizvodnju električne energije iz sunčevog zračenja. Rasvjeta objekata rasvjetnim bunarima. Dobivanje energije pomoću vjetroturbina. Vrste geotermalnih izvora energije i metode za njenu proizvodnju.

    prezentacija, dodano 18.12.2013

    Upotreba vjetroturbina, solarnih panela i kolektora, biogasnih reaktora za dobivanje alternativne energije. Klasifikacija vrsta netradicionalnih izvora energije: vjetar, geotermalna, solarna, hidroenergija i biogorivo.

    sažetak, dodan 31.07.2012

    Sunčeva energija, energija vjetra, geotermalna energija i energija valova. Upotreba alternativne energije u Rusiji. Proučavanje parametara solarnih baterija i nestandardnih izvora energije. Realnost korištenja alternativne energije u praksi.

    sažetak, dodan 01.01.2015

    Korištenje obnovljivih izvora energije, njihov potencijal, vrste. Primjena geotermalnih resursa; stvaranje solarnih baterija; biogorivo. Energija svjetskog okeana: valovi, oseke i tokovi. Ekonomska efikasnost korišćenja energije vetra.

Svidio vam se članak? Podijeli sa prijateljima!
Je li ovaj članak bio od pomoći?
Da
Ne
Hvala na povratnim informacijama!
Nešto nije u redu i vaš glas nije uračunat.
Hvala ti. Vaša poruka je poslana
Da li ste pronašli grešku u tekstu?
Odaberite ga, kliknite Ctrl+Enter a mi ćemo to popraviti!