Inimühiskonna eksisteerimiseks ja arenguks on see vajalik. Otsustav roll maailma energeetika arengus on energiaressurssidel, küsimuse selgitamisel, millised on inimkonna erinevate energiaallikate, eelkõige nafta ja gaasi geoloogilised ja tõestatud varud, milline on meie planeedi energiapotentsiaal.

Vastupidavusastme järgi jaotatakse energiaallikad taastuvateks ja taastumatuteks. Taastuvate ehk ammendamatute energiaallikate hulka kuuluvad: päikeseenergia, tuuleenergia, loodete energia, hüdroenergia, geotermiline energia.

Taastumatud energiaallikad: tuumaenergia ja kaustobioliitenergia. Kaustobioliidid on põlevad mineraalid (causto - põlev, bios - orgaaniline, litos - kivi). Nende hulka kuuluvad kivisüsi, nafta, looduslikud süsivesinikgaasid, põlevkivi ja turvas.

Maailma energiaallikad: päikeseenergia

Iga päev saab Maa 1,5⋅10*22 J päikeseenergia . Umbes 30% päikesekiirtest peegeldub pilvedelt ja maapinnalt, kuid suurem osa neist tungib läbi atmosfääri. Soojendades atmosfääri, ookeane ja maad, põhjustab päikesesoojus tuuli, vihma, lumesadu ja ookeanihoovusi.

Kuid kogu energia kiiritatakse tagasi külma ruumi, hoides maapinna termilises tasakaalus.

Väike osa päikeseenergiast koguneb järvedesse ja jõgedesse, teine ​​osa aga elustaimedesse ja loomadesse. Päikeseenergial on omadused, mida üheski teises allikas ei leidu: see on taastuv, keskkonnasõbralik, kontrollitav ja tuhandeid kordi suurem kui kogu praegu kasutatav energia.

Päikeseenergiat kasutatakse kasvuhoonete ja majade kütmiseks, see kogutakse päikesepaneelidesse, mis muudavad päikesekiirguse elektrienergiaks kosmoselaevadel, et varustada kosmoses töötades astronauti. Selle energia puuduseks on see, et päikesekiired hajuvad maapinnale ja päikesevalguse kogumiseks on vaja suurt pinda.

Tuuleenergia

Ligikaudu 46% sissetulevast päikeseenergiast neelab ookean, maa ja atmosfäär. See energia juhib tuuli, laineid ja ookeanihoovusi, soojendab merd ja tekitab ilmastikukõikumisi. Hinne tuuleenergia globaalses mastaabis - umbes 10 * 15 W, kuid suurem osa energiast koondub taevakõrgustel puhuvatesse tuultesse ja seetõttu pole see maapinnal kasutamiseks saadaval. Püsiva pinnatuule võimsus on umbes 10*12 W ja seda saab kasutada tuuleturbiinides ja meretranspordis.

Viimastel aastatel on ülemaailmne tuuleenergia tootmine kasvanud igal aastal 28%. Eeldatakse, et aastaks 2020 moodustab see energia kuni 10% maailma elektrienergiast.

2005. aastal võeti vastu Aserbaidžaani Vabariigi seadus päikese- ja tuuleenergia kasutamise kohta, millest riigis piisab.

Mõõnade ja voolude energia

Looded on Kuu ja Päikese gravitatsioonilise külgetõmbe tulemus ning Kuu mõju on palju suurem. Loodete tugevus on planeedi pöörlemisjõu väljendus. Loodete kõrgus ei ole igal pool sama.

Ookeani sügavusel ületab see harva ühe meetri ja mandrilaval võib see ulatuda kuni 20 meetrini. Loodete võimsus on hinnanguliselt 0,85⋅10*20 J. Prantsusmaal (Rance River) ja Venemaal (Kislaya Guba) toodavad jaamad juba praegu tõusulainetest elektrit. Mõõnade ja mõõnade kõrvaldamisel on palju probleeme. Sest tõhus töö jaamades on vaja tõusulaine kõrgust üle 5 m ja kergete tammidega blokeeritud lahtede olemasolu – suudmealad. Kuid peaaegu kõikjal on rannikualade loodete kõrgus umbes 2 m ja ainult umbes 30 kohta Maal vastab neile nõuetele. Olulisemad neist on: kaks kõrvuti asuvat lahte – Fundy (Kanada) ja Passamuquoddy (USA); Prantsusmaa rannik piki La Manche'i väina, kus Rance'i jaam on juba aastaid edukalt tegutsenud, Iiri meri, Inglismaa jõgede suudmed, Valge meri (Venemaa) ja Kimberley rannik (Austraalia). Loodete energiast võib piisata suur tähtsus tulevikus, sest see on üks väheseid energiasüsteeme, mis toimivad ilma tõsise keskkonda kahjustamata.

Hüdroenergia

Ligikaudu 23% päikesekiirgusest kulub vee aurustamisele, mis seejärel langeb vihma ja lumena.

Vee energia on taastuv ressurss. Vee jõudu kasutati primitiivsel viisil tuhandeid aastaid enne 20. sajandit, mil jõgede ulatuslik tammimine hakkas tootma elektrit. Taastuvatest energiaallikatest kasutatakse kõige intensiivsemalt veeenergiat. Kuid ebasoodne asjaolu on see, et tammide eluiga on piiratud ja tõenäoliselt lühike. Liikuv veevool kannab endas suspensiooni peeneid saviosakesi; kui vool on blokeeritud ja vee kiirus langeb, ladestub see materjal ja reservuaar saab nendega täielikult täita 50–200 aasta pärast.

Selle energia suurimat kasutamata potentsiaali saab kasutada seal, kus seda on suured reservid vee energia.

Geotermiline energia

1 km sügavusele maasse sukeldudes tõuseb temperatuur 15-75 C. Maa tuumas ületab temperatuur tõenäoliselt 5000 C. Keskmiselt tuleb sisemusest pinnale 6,3⋅10*6 J energiat. Lisaks seostatakse geotermilist energiat radioaktiivsete elementide, näiteks U, lagunemisega

238, U 235, Th 232, K 40, mis on hajutatud kujul kõikjal sügavuses levinud. Samal ajal soojendatakse maa-alust vett ja see tuleb pinnale auru ja kuuma vee kujul (geisrid). Geotermilist kuuma vett kasutatakse Islandil, Jaapanis, Itaalias, Indoneesias, Filipiinidel, Venemaal, Ameerikas ja Uus-Meremaal majade, basseinide ja kasvuhoonete kütmiseks. Kuid võrreldes elektri tootmisega on neil siiski vähe tähtsust.

Aatomienergia

Tuumaenergia võib saada kahe protsessi kaudu. Esimene neist on kergete elementide, näiteks vesiniku ja liitiumi liitmine või süntees, mis toodab raskemaid elemente. Need on protsessid, mis toimuvad Päikesel ja vesinikupommis, kuid neid on raske kontrollida; võib-olla võib tulevikus selliste elementide süntees saada peamiseks energiaallikaks. Teine protsess on raskete elementide, nagu uraan ja toorium, lõhustumine (lagunemine). See on protsess, mis toimub aatomipommis. Kuna seda reaktsiooni saab kontrollida, kasutatakse raskete elementide lõhustumist juba tuumaelektrijaamades elektri tootmiseks. Ainult uraan-235 omab loomulikku lagunemisvõimet, mis moodustab vaid 0,7% looduslike uraani aatomite koguarvust. Uraan-235 ahelreaktsiooni viis esmakordselt läbi professor Enrico Fermi 2. detsembril 1942 Maa ajaloo ühe olulisema katse käigus. Uraan-235 aatomite eraldamise hind on kõrge. Uraan-235 ühe aatomi lagunemisel vabaneb aga 3,2⋅10*11 J energiat.

Kuna 1 g uraan-235 aatomit sisaldab umbes 2,56⋅10-21 aatomit, tekib 1 g uraani lagunemisel umbes 8,19⋅10*10 J, mis võrdub 2,7 tonni kivisöe põletamisel saadava energiaga. Praegu töötab uraan-235 baasil umbes 300 tuumaelektrijaama. Tuumaenergia kasutamises on esikohal USA (umbes 50%), järgnevad Euroopa (30%) ja Jaapan (12%). Tuumaenergia kasutamisel on terav ohutuse probleem, aga ka radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamise probleem.

Fossiilsed kütused

Praegu kasutatakse kolme tüüpi fossiilkütuseid: kivisüsi, nafta ja maagaas. Need annavad umbes 90% maailma energiast. Kivisüsi. Kõikide söeliikide varud maailmas on hinnanguliselt 13 800 miljardit tonni ja täiendavad potentsiaalsed ressursid 6650 miljardit tonni. Jaotusgeograafia on järgmine: ligikaudu 43% maailma kivisöest asub Venemaal, 29% Põhja-Ameerikas, 14,5%. Aasia riikides, peamiselt Hiinas, ja 5,5% Euroopas. Ülejäänud maailm moodustab 8%.

Kuigi kivisüsi ei ole maailmas juhtiv kütus, on see mõnes riigis siiski domineeriv ning on võimalik, et edaspidised raskused nafta ja gaasi tarnimisel toovad kaasa kivisöe kasutamise suurenemise. Söe kasutamisel on palju raskusi. See sisaldab 0,2–7% väävlit, mis esineb peamiselt püriidi FeS2, raudsulfaadi FeSO4⋅7H2O, kipsi CaSO4⋅2H2O ja mõnede orgaaniliste ühendite kujul.

Söe põlemisel eraldub oksüdeeritud väävlit, mis satub atmosfääri, põhjustades happevihmade ja sudu. Teine probleem on söekaevandamine ise. Allmaakaevandamise meetodid on keerulised ja isegi ohtlikud. Avakaevandamine on tõhusam ja vähem ohtlik, kuid põhjustab pinnakihi katkemist suurel alal. Kaasaegses maailmas kasutatakse energiaallikatena peamiselt naftat ja looduslikke süsivesinikgaase.

Peamised energiaallikad inimese teenistuses

Fossiilsed kütused, nagu nafta, gaas ja kivisüsi, on majandusarenguks hädavajalikud ja äärmiselt kasulikud. Kõigil neil kütusetüüpidel on aga omad puudused. Kivisüsi on ebaefektiivne. Naftavarud on piiratud.

Kuigi gaas on kergesti liigutatav ühest kohast teise, võib see lekkimisel olla ohtlik. Söe, gaasi, nafta ja muude kütuste kaasamine elektritootmisse on viis muuta need palju mitmekülgsemaks ja kasulikumaks.

Elektrienergiat saadakse tavaliselt elektrijaamades kütuse põletamise teel. Umbes 40 protsenti elektrienergiast toodetakse Venemaal kivisöest. Elektrijaama sees põletatakse kivisütt tohutus ahjus, et vabastada energiat soojuse kujul.

Soojust kasutatakse vee keetmiseks ja auru tootmiseks, mis omakorda muudab kruvitaolise mehhanismi, mida nimetatakse turbiiniks. Turbiinid on ühendatud generaatoriga, mis toodab elektrit.

Elektri puhul on suurepärane asi see, et see energiavorm on universaalne. Peaaegu igat tüüpi kütust saab muuta elektriks.

Peale elektrijaamas vastuvõetud elektrit kandub see õhu- või maakaabelliinide abil hõlpsasti ühest kohast teise. Kodus, tehases ja kontoris muudetakse elekter taas muudeks energialiikideks lai valik tehnoloogia. Kui teil on elektriahi või röster, muundab see elektrijaamast tarnitud elektri tagasi toiduvalmistamiseks mõeldud soojusenergiaks.

Teie kodus olevad lambid muudavad elektrienergia valguseks. Venemaa energeetikaministeeriumi andmetel kasvab globaalne elektritarbimine aastatel 2003–2030 71 protsenti. Umbes 80 protsenti praegu kasutatavast energiast pärineb fossiilkütustest, kuid see ei saa jätkuda. Fossiilkütused saavad varem või hiljem otsa.

Õnneks on meil peamistele energiaallikatele alternatiive. Elektrit saame teha tuuleenergiast ehk päikesepaneelidest.

Võime põletada prügi, et toota soojust, mis hakkab elektrijaama käima. Võime kasvatada nn energiakultuure (biomassi), mida fossiilkütuste asemel oma elektrijaamades põletada.

Ja me saame kasutada Maa sees lõksus olevaid tohutuid soojusvarusid, mida nimetatakse geotermiliseks energiaks. Üheskoos tuntakse neid energiaallikaid taastuvate energiaallikatena, sest need kestavad igavesti (või vähemalt nii kaua, kuni päike paistab), ilma et need otsa saaksid.

Kui suudaksime päikesepaneelidega katta vaid ühe protsendi Sahara kõrbest (piirkond on veidi väiksem kui Ameerika Ühendriigid), saaksime kogu oma planeedi jaoks elektrit toota enam kui piisavalt. Samuti peame olema targemad energia kasutamise osas. Seda nimetatakse energiatõhususeks (energiasäästmiseks).

Tänapäeval tuleb suurem osa elektrist kaugematest elektrijaamadest ja seda edastatakse kaabelliinide kaudu. Elektrit ühest kohast teise edastades läheb kaotsi umbes kaks kolmandikku energiast. Teisisõnu, kui põletate elektrijaamas kolm tonni kivisütt, kulutate tarbijatele elektri tarnimiseks kaks tonni. Seetõttu tuleb tulevikus teha hooneid, millel on oma elektrivõrguga liitumine, näiteks päikesepaneelid või väikesed tuulikud katustel.

Taastuvate energiaallikate ja tehnoloogiate järjepidev arendamine tähendab tsentraliseeritud suurenergia osakaalu vähenemist. Ühiskonna jaoks tähendab see sõltumatust suurtest energiaettevõtetest, aga ka elektrivarustuse usaldusväärsuse suurenemist.

Üldine järeldus on ilmne. Teaduse ja tehnoloogia areng, uute tehnoloogiate ja materjalide esilekerkimine suurendab pidevalt taastuvate energiaallikate rolli, mis juba asendavad olulisel määral traditsioonilisi peamisi energiaallikaid. Avalik arvamus"nihkub" "hajaenergia" suunas, kus taastuvad energiaallikad saavad põhikoha.

Kõik see viib mittetraditsiooniliste taastuvate energiaallikate sügavama uurimise ja kasutamiseni. Taastuvate energiaallikate peamine eelis on nende ammendamatus ja keskkonnasõbralikkus. Nende kasutamine ei muuda planeedi energiabilanssi.

Veel huvitavamaid artikleid

Menüü AVALEHT LEIA MEISTERKALKULAATOR ÄRIUUDISED - krundid - kinnisvara - kinnisvara ostmine - üürimine müük TÖÖOHUTUS ja HSE EHITUS - vundamendid - hüdroisolatsioon - seinad ja fassaad - katus ja pööning - soojusisolatsioon - aknad ja uksed - põrandad ja põrandakatted - viimistlustööd - insenerisüsteemid - ehitusmaterjalid - ventilatsioon ja kliimaseade - lagi - küttesüsteemid - majad ja suvilad - akende projekteerimine - uste projekteerimine - remonditööd - veevarustussüsteemid - projekteerimine - ehitustehnoloogiad VANN SAUNA - vene sauna omadused - ehitus ja materjalid KAMINAAHJUD - ahjud, katlad, kaminad ARHITEKTUUR - iidne arhitektuur - kaasaegne arhitektuur - sisekujundus - maastikukujundus - sisustus - mööbel ja sisustus - interjööri stiilid TEHNOLOOGIA - teaduse ja tehnika progress - ehitaja raamatukogu - inseneriseadmed - masinad - seadmed ja tööriistad - teenused - ehitusseadmed - energiasääst PROJEKTI KOHTA - Kasutusleping - Privaatsuspoliitika - Küpsiste kasutamine SAIDUKART

Ühiskonna arenedes ja kinnistumisel hakkas inimkond otsima üha kaasaegsemaid ja samas säästlikumaid võimalusi energia saamiseks. Sel eesmärgil ehitatakse tänapäeval erinevaid jaamu, kuid samal ajal kasutatakse laialdaselt maa sisikonnas sisalduvat energiat. Milline see on? Proovime selle välja mõelda.

Geotermiline energia

Juba nimest on selge, et see tähistab maa sisemuse soojust. Maakoore all on magmakiht, mis on tuline vedel silikaatsulam. Uuringuandmete kohaselt on selle soojuse energiapotentsiaal palju suurem kui maailma maagaasivarude, aga ka nafta energia. Magma – laava – tuleb pinnale. Veelgi enam, suurim aktiivsus on täheldatud nendes maa kihtides, millel asuvad tektooniliste plaatide piirid, samuti seal, kus maakoort iseloomustab kõhnus. Maa geotermiline energia saadakse järgmiselt: laava ja planeedi veevarud puutuvad kokku, mille tulemusena hakkab vesi järsult soojenema. See toob kaasa geisri purske, nn kuumade järvede ja veealuste hoovuste tekke. See tähendab, et just need loodusnähtused, mille omadusi kasutatakse aktiivselt energiana.

Kunstlikud geotermilised allikad

Maa sisikonnas sisalduvat energiat tuleb kasutada targalt. Näiteks on idee luua maa-alused katlad. Selleks peate puurima kaks piisava sügavusega kaevu, mis ühendatakse põhjaga. Ehk siis selgub, et peaaegu igas maanurgas on võimalik saada geotermilist energiat tööstuslikul meetodil: ühe kaevu kaudu pumbatakse kihistusse külm vesi, teise kaudu aga ammutatakse kuum vesi või aur. Kunstlikud soojusallikad on tulusad ja ratsionaalsed, kui saadud soojus toodab rohkem energiat. Auru saab suunata turbiingeneraatoritesse, mis toodavad elektrit.

Loomulikult moodustab eemaldatud soojus vaid murdosa koguvarudest saadavast. Kuid tuleb meeles pidada, et sügavkuumus täieneb tihendusprotsesside tõttu pidevalt kivid, aluspinnase kihistumine. Nagu eksperdid ütlevad, koguneb maakoor soojust, mille koguhulk on 5000 korda suurem kui kogu maa fossiilse aluspinna kütteväärtus tervikuna. Selgub, et selliste kunstlikult loodud maasoojusjaamade tööaeg võib olla piiramatu.

Allikate omadused

Allikad, mis võimaldavad saada geotermilist energiat, on peaaegu võimatu täielikult ära kasutada. Neid leidub enam kui 60 riigis üle maailma, kusjuures kõige rohkem maapealseid vulkaane on Vaikse ookeani vulkaanilise tulerõnga territooriumil. Kuid praktikas selgub, et geotermilised allikad erinevad piirkonnad Maailmad on täiesti erinevad oma omaduste poolest, nimelt keskmise temperatuuri, mineralisatsiooni, gaasi koostise, happesuse jms poolest.

Geisrid on Maal energiaallikad, mille eripära on see, et nad pritsivad teatud ajavahemike järel keeva vett. Pärast purske toimumist muutub bassein veest vabaks, mille põhjas on näha kanal, mis läheb sügavale maasse. Geisereid kasutatakse energiaallikana sellistes piirkondades nagu Kamtšatka, Island, Uus-Meremaa ja Põhja-Ameerika ning üksikuid geisereid leidub mõnes teises piirkonnas.

Kust tuleb energia?

Jahtumata magma asub maapinnale väga lähedal. Sellest eralduvad gaasid ja aurud, mis tõusevad üles ja läbivad pragusid. Põhjaveega segunedes põhjustavad nad selle kuumenemise ja ise muutuvad kuumaks veeks, milles on lahustunud palju aineid. Selline vesi lastakse maapinnale erinevate geotermiliste allikate kujul: kuumaveeallikad, mineraalveeallikad, geisrid jne. Teadlaste sõnul on maa kuumad sisikonnad koopad või kambrid, mis on ühendatud käikude, pragude ja kanalitega. Neid lihtsalt täidetakse maa-aluse veega ja nende lähedal on magma taskud. Nii tekib looduslikult maa soojusenergia.

Maa elektriväli

Looduses on veel üks alternatiivne energiaallikas, mis on taastuv, keskkonnasõbralik ja lihtsalt kasutatav. Tõsi, seda allikat alles uuritakse ja praktikas ei kasutata. Seega asub Maa potentsiaalne energia selle elektriväljas. Energiat saab sel viisil elektrostaatika põhiseadusi ja Maa elektrivälja omadusi uurides. Sisuliselt on meie planeet elektrilisest vaatepunktist sfääriline kondensaator, mis on laetud kuni 300 000 volti. Selle sisesfääril on negatiivne laeng ja selle väliskeral - ionosfääril - on positiivne laeng. on isolaator. Selle kaudu toimub pidev ioon- ja konvektiivvoolude voog, mis ulatuvad paljude tuhandete ampriteni. Plaatide potentsiaalide erinevus aga ei vähene.

See viitab sellele, et looduses on olemas generaator, mille ülesanne on kondensaatoriplaatidelt lekkivate laengute pidev täiendamine. Sellise generaatori roll on Maa magnetväli, mis pöörleb koos meie planeediga päikesetuule voolus. Maa magnetvälja energiat on võimalik saada täpselt, kui ühendada selle generaatoriga energiatarbija. Selleks peate paigaldama usaldusväärse maanduse.

Taastuvad allikad

Kuna meie planeedi rahvaarv kasvab pidevalt, vajame oma elanikkonna toitmiseks üha rohkem energiat. Maa sooltes sisalduv energia võib olla väga erinev. Näiteks on taastuvad allikad: tuule-, päikese- ja veeenergia. Need on keskkonnasõbralikud ja seetõttu saab neid kasutada, kartmata keskkonda kahjustada.

Vee energia

Seda meetodit on kasutatud sajandeid. Tänapäeval on ehitatud tohutul hulgal tamme ja veehoidlaid, milles vett kasutatakse elektrienergia tootmiseks. Selle mehhanismi töö olemus on lihtne: jõevoolu mõjul pöörlevad turbiinide rattad ja vastavalt sellele muundatakse veeenergia elektrienergiaks.

Tänapäeval on olemas suur hulk hüdroelektrijaamu, mis muudavad veevoolu energia elektriks. Selle meetodi eripära on see, et neid uuendatakse ja vastavalt sellele on sellised struktuurid madalad. Sellepärast, hoolimata asjaolust, et hüdroelektrijaamade ehitamine võtab üsna kaua aega ja protsess ise on väga kallis, on neil konstruktsioonidel siiski oluline eelis elektrimahukate tööstusharude ees.

Päikeseenergia: kaasaegne ja paljutõotav

Päikeseenergiat saadakse päikesepaneelide abil, kuid kaasaegsed tehnoloogiad võimaldavad selleks kasutada uusi meetodeid. Maailma suurim süsteem on ehitatud California kõrbesse. See varustab täielikult 2000 kodu energiaga. Disain toimib järgmiselt: päikesekiired peegelduvad peeglitelt, mis on suunatud tsentraalsesse veeboilerisse. See keeb ja muutub auruks, mis pöörab turbiini. See omakorda on ühendatud elektrigeneraatoriga. Tuult saab kasutada ka energiana, mida Maa meile annab. Tuul ajab purjed täis ja keerutab veskid. Ja nüüd saate selle abiga luua seadmeid, mis toodavad elektrienergiat. Tuuleveski labasid pöörates paneb see käima turbiini võlli, mis omakorda on ühendatud elektrigeneraatoriga.

Maa siseenergia

See tekkis mitme protsessi tulemusena, millest peamised on akretsioon ja radioaktiivsus. Teadlaste sõnul toimus Maa ja selle massi teke mitme miljoni aasta jooksul ja see juhtus planetesimaalide tekke tõttu. Need kleepusid kokku ja vastavalt muutus Maa mass üha suuremaks. Pärast seda, kui meie planeedil oli moodne mass, kuid sellel polnud veel atmosfääri, langesid meteoroid- ja asteroidikehad sellele takistamatult. Seda protsessi nimetatakse täpselt akretsiooniks ja see tõi kaasa olulise gravitatsioonienergia vabanemise. Ja mida suuremad kehad planeeti tabavad, seda suurem on Maa sooltes sisalduv energia maht.

See gravitatsiooniline diferentseerumine tõi kaasa asjaolu, et ained hakkasid kihistuma: rasked ained lihtsalt vajusid alla, kerged ja lenduvad aga hõljusid üles. Diferentseerumine mõjutas ka gravitatsioonienergia täiendavat vabanemist.

Aatomienergia

Maa energia kasutamine võib toimuda erineval viisil. Näiteks tuumaelektrijaamade ehitamise kaudu, kui aatomiaine väikseimate osakeste lagunemise tõttu vabaneb soojusenergia. Peamine kütus on uraan, mida leidub maapõues. Paljud usuvad, et see konkreetne energiatootmisviis on kõige lootustandvam, kuid selle kasutamine on seotud mitmete probleemidega. Esiteks kiirgab uraan kiirgust, mis tapab kõik elusorganismid. Pealegi, kui see aine satub pinnasesse või atmosfääri, toimub tõeline inimtegevusest tingitud katastroof. Tšernobõli tuumaelektrijaama avarii kurbi tagajärgi kogeme siiani. Oht seisneb selles, et radioaktiivsed jäätmed võivad ohustada kõike elavat väga-väga pikka aega, aastatuhandeid.

Uus aeg – uued ideed

Loomulikult ei piirdu sellega ning iga aastaga püütakse aina rohkem leida uusi energia hankimise viise. Kui maa soojusenergia saadakse üsna lihtsalt, siis mõned meetodid polegi nii lihtsad. Näiteks on täiesti võimalik kasutada energiaallikana bioloogilist gaasi, mis saadakse jäätmete mädanemisel. Seda saab kasutada majade kütmiseks ja vee soojendamiseks.

Üha enam ehitatakse neid siis, kui veehoidlate suudmetele paigaldatakse tammid ja turbiinid, mis on ajendatud vastavalt mõõna ja mõõna mõjul ning toodavad elektrit.

Prügi põletades saame energiat

Teine meetod, mida Jaapanis juba kasutatakse, on jäätmepõletustehaste loomine. Tänapäeval ehitatakse neid Inglismaal, Itaalias, Taanis, Saksamaal, Prantsusmaal, Hollandis ja USA-s, kuid ainult Jaapanis hakati neid ettevõtteid kasutama mitte ainult ettenähtud otstarbel, vaid ka elektri tootmiseks. Kohalikud tehased põletavad 2/3 kogu jäätmetest ning tehased on varustatud auruturbiinidega. Vastavalt sellele varustavad nad soojust ja elektrit lähedalasuvatele piirkondadele. Veelgi enam, kulude osas on sellise ettevõtte ehitamine palju tulusam kui soojuselektrijaama ehitamine.

Väljavaade kasutada Maa soojust seal, kus vulkaanid on koondunud, tundub ahvatlevam. Sel juhul pole vaja Maad liiga sügavale puurida, sest juba 300–500 meetri sügavusel on temperatuur vähemalt kaks korda kõrgem kui vee keemistemperatuur.

Elektri tootmiseks on ka selline viis nagu vesinik – kõige lihtsam ja lihtsam keemiline element- võib pidada ideaalseks kütuseks, sest see on olemas seal, kus on vett. Kui põletate vesinikku, võite saada vett, mis laguneb hapnikuks ja vesinikuks. Vesinikuleek ise on kahjutu, see tähendab, et see ei kahjusta keskkonda. Selle elemendi eripära on see, et sellel on kõrge kütteväärtus.

Mis on tulevikus?

Muidugi ei suuda Maa magnetvälja või tuumaelektrijaamades saadav energia täielikult rahuldada kõiki inimkonna vajadusi, mis iga aastaga kasvavad. Eksperdid ütlevad aga, et muretsemiseks pole põhjust, kuna planeedi kütusevarusid jätkub. Veelgi enam, üha enam kasutatakse uusi keskkonnasõbralikke ja taastuvaid allikaid.

Keskkonnareostuse probleem püsib ja kasvab katastroofiliselt kiiresti. Kahjulike emissioonide kogus on vastavalt mõõtkavast erinev, õhk, mida me hingame, on kahjulik ohtlikke lisandeid, ja pinnas on järk-järgult kurnatud. Seetõttu on nii oluline kiiresti uurida sellist nähtust nagu energia Maa soolestikus, et otsida võimalusi fossiilkütuste vajaduse vähendamiseks ja mittetraditsiooniliste energiaallikate aktiivsemaks kasutamiseks.

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Hea töö saidile">

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

postitatud http://www.allbest.ru/

Sissejuhatus

1. Tuuleenergia

2. Hüdroenergia

3. Maasoojusenergia

4. Ookeani energia

5. Loodete energia

6. Päikeseenergia

Järeldus

Bibliograafia

Sissejuhatus

Energia mõiste ei ole ainult füüsiline või loodusteadus, vaid ka tehniline. Selle töö eesmärk on ennekõike tutvuda selle ebatavaliselt laiaulatusliku probleemi hetkeseisuga, analüüsida uusi võimalusi praktiliselt kasulike energiavormide saamiseks. Inimkond vajab energiat ja vajadus selle järele kasvab iga aastaga. Samas on traditsiooniliste looduslike kütuste (nafta, kivisüsi, gaas jne) varud piiratud. Tuumakütuse – uraani ja tooriumi – varud on samuti piiratud. Termotuumakütuse - vesiniku - varud on praktiliselt ammendamatud, kuid juhitavad termotuumareaktsioonid pole veel omandatud ja pole teada, millal neid hakatakse aastal tööstuslikuks energia tootmiseks kasutama. puhtal kujul, st. ilma lõhustumisreaktorite osaluseta selles protsessis. Jäänud on kaks võimalust: range kokkuhoid energiatarbimises ja ebatraditsiooniliste taastuvate energiaallikate kasutamine.

Energeetikat kui rahvamajanduse haru käsitledes on võimalik jälgida nii energiaallikate arengut kui ka uute energiaressursside (alternatiivenergiaallikate) arendamise ja kasutamise probleeme. energia ebatraditsiooniline maasoojus

Taastuvate energiaallikate hulka kuuluvad: päikese- ja geotermiline energia, loodete, tuuma-, tuule- ja laineenergia. Erinevalt fossiilkütustest ei piirdu need energiavormid geoloogiliselt kogutud varudega (kui aatomienergiat vaadelda koos termotuumaenergiaga). See tähendab, et nende kasutamine ja tarbimine ei too kaasa paratamatut varude ammendumist.

Kõik uued energia muundamise skeemid võib koondada ühe mõiste alla “ökoenergia”, mis viitab mistahes keskkonnareostust mitte põhjustava puhta energia tootmise meetoditele.

1. Tuuleenergia

Me elame õhuookeani põhjas, tuulte maailmas. Inimesed mõistsid seda juba ammu; nad tundsid pidevalt tuule mõju, kuigi pikka aega ei suutnud nad paljusid nähtusi seletada. aastal viidi läbi tuulte vaatlused Vana-Kreeka. Juba 3. sajandil. eKr e. teati, et tuul toob selle või teise ilma. Tõsi, kreeklased määrasid vaid tuule suuna. Ateenas umbes 100 eKr. e. ehitas nn tuulte torni, millele oli kinnitatud “tuuleroos” (torn on olemas tänaseni, puudu on vaid “roos”). Tuuleroose tunti ka Jaapanis ja Hiinas: tehtud draakonite kujul, näitasid tuule suunda. Kuid nende peamine eesmärk oli erinev: peletada eemale kurjad vaimud - võõrad tuuled.

Liikuvate õhumasside energia on tohutu. Tuuleenergia varud on enam kui sada korda suuremad kui kõigi planeedi jõgede hüdroenergia varud. Tuuled puhuvad pidevalt ja kõikjal maa peal – alates kergest tuulest, mis toob suvekuumuses teretulnud jaheduse kuni võimsate orkaanideni, mis põhjustavad hindamatut kahju ja hävingut. Õhuookean, mille põhjas me elame, on alati rahutu. Meie riigi avarustel puhuvad tuuled suudavad hõlpsalt rahuldada kogu selle elektrivajaduse! Kliimatingimused võimaldavad tuuleenergiat arendada suurel territooriumil - meie läänepiiridest Jenissei kallasteni. Tuuleenergia poolest on rikkad riigi põhjapoolsed piirkonnad Põhja-Jäämere rannikul, kus seda on eriti vaja nendel rikastel maadel elavatele julgetele inimestele. Miks nii rikkalikku, kättesaadavat ja keskkonnasõbralikku energiaallikat nii vähe kasutatakse? Tänapäeval katavad tuulejõul töötavad mootorid vaid ühe tuhandiku maailma energiavajadusest.

Erinevate autorite hinnangul on Maa tuuleenergia kogupotentsiaal 1200 TW, kuid selle energialiigi kasutusvõimalused Maa erinevates piirkondades ei ole samad. Aasta keskmine tuulekiirus 20-30 m kõrgusel maapinnast peab olema piisavalt suur, et õigesti orienteeritud vertikaallõike läbiva õhuvoolu võimsus saavutaks teisendamiseks vastuvõetava väärtuse. Tuuleelektrijaam, mis asub kohas, kus õhuvoolu aastane keskmine võimsustihedus on umbes 500 W/m2 (õhuvoolu kiirus 7 m/s), suudab sellest 500 W/m2 elektrienergiaks muuta umbes 175.

Liikuvas õhuvoolus sisalduv energia on võrdeline tuule kiiruse kuubikuga. Kuid kogu õhuvoolu energiat ei saa isegi ideaalse seadmega kasutada. Teoreetiliselt võib õhuvoolu energia efektiivsustegur (UCI) olla võrdne 59,3%. Praktikas on avaldatud andmetel tuuleenergia maksimaalne kasutegur reaalses tuulikus ligikaudu 50%, kuid seda näitajat ei saavutata mitte kõigil kiirustel, vaid ainult projektiga ette nähtud optimaalsel kiirusel. Lisaks kaob osa õhuvoolu energiast mehaanilise energia muundamisel elektrienergiaks, mis toimub tavaliselt 75-95% efektiivsusega. Kõiki neid tegureid arvesse võttes moodustab reaalse tuuleenergiaploki poolt toodetud elektri erivõimsus tõenäoliselt 30–40% õhuvoolu võimsusest, eeldusel, et see seade töötab stabiilselt konstruktsiooniga ettenähtud kiirusvahemikus. Mõnikord ületavad tuulekiirused aga projekteerimiskiiruse piirnorme. Tuule kiirus võib olla nii väike, et tuulik ei saa üldse töötada, või nii suur, et tuulik tuleb peatada ja võtta kasutusele meetmed selle hävimise eest kaitsmiseks. Kui tuule kiirus ületab nimitöökiirust, ei kasutata osa eraldatud mehaanilisest tuuleenergiast, et mitte ületada generaatori nimielektrilist võimsust. Neid tegureid arvesse võttes moodustab elektrienergia eritoodang aasta jooksul tõenäoliselt 15-30% tuuleenergiast või isegi vähem, olenevalt tuuliku asukohast ja parameetritest.

Viimased uuringud on suunatud eelkõige tuuleenergiast elektrienergia saamisele. Soov meisterdada tuuleenergia masinate tootmist on viinud paljude selliste agregaatide sünnini. Mõned neist ulatuvad kümnete meetrite kõrgusele ja arvatakse, et aja jooksul võivad need moodustada tõelise elektrivõrgu. Väiketuulikud on mõeldud üksikute majade elektriga varustamiseks.

Ehitatakse valdavalt alalisvooluga tuuleelektrijaamu. Tuuleratas ajab dünamo – elektrivoolugeneraatorit, mis laeb samaaegselt paralleelselt ühendatud akusid. Aku ühendatakse generaatoriga automaatselt hetkel, kui pinge selle väljundklemmidel muutub suuremaks kui aku klemmidel, ja katkeb automaatselt ka siis, kui suhe on vastupidine.

Tuuleelektrijaamad tulid väikeses mahus kasutusele mitu aastakümmet tagasi. Neist suurim, võimsusega 1250 kW, varustas voolu Ameerika Ühendriikide Vermonti osariigi toitevõrku pidevalt aastatel 1941–1945. Pärast rootori purunemist eksperiment aga katkes – rootorit ei remonditud, kuna naabersoojuselektrijaama energia oli odavam. Majanduslikel põhjustel lakkasid ka tuuleelektrijaamad Euroopa riikides.

Tänapäeval varustavad tuuleelektrijaamad naftatöölisi usaldusväärselt elektriga; nad töötavad edukalt äärealadel, kaugetel saartel, Arktikas, tuhandetes põllumajandusfarmides, kus läheduses pole suuri asulaid ega avalikke elektrijaamu. Ameeriklane Henry Clews ehitas Maine'is kaks masti ja paigaldas neile tuuleturbiinid koos generaatoritega. Vaikse ilmaga teenivad teda 20 6 V akut ja 60 2 V akut, tagavaraks on bensiinimootor. Kuus saab Cluse oma tuuleelektrijaamadest 250 kWh energiat; sellest piisab talle kogu majapidamise valgustamiseks, kodutehnika (televiisor, plaadimängija, tolmuimeja, elektriline kirjutusmasin) toiteks, aga ka veepumba ja hästivarustatud töökoja jaoks.

Tuuleelektriseadmete laialdast kasutamist tavatingimustes takistab endiselt nende kõrge hind. Vaevalt on vaja öelda, et tuule eest pole vaja maksta, kuid selle tööks rakendamiseks vajalikud masinad on liiga kallid.

Tänapäeval on tuuleelektrigeneraatorite (täpsemalt elektrigeneraatoritega tuulemootorite) prototüüpe loodud väga erinevaid. Mõned neist näevad välja nagu tavaline laste spinner, teised näevad välja nagu jalgrattaratas, mille kodarate asemel on alumiiniumist labad. Seal on üksused karusselli kujul või masti kujul, millel on üksteise kohal rippuvad ümmargused tuulepüüdjad, millel on horisontaalne või vertikaalne pöörlemistelg, kahe või viiekümne labaga.

Joonisel fig. 2. Ohios riikliku aeronautika- ja kosmoseameti (NASA) ehitatud tuuleelektrijaama skemaatiline diagramm. Pöörlevas voolujoonelises korpuses olev generaator on paigaldatud 30,5 m kõrgusele tornile; generaatori võllil istub kahe alumiiniumist labaga sõukruvi pikkusega 19 m ja kaaluga 900 kg. Seade alustab tööd tuule kiirusel 13 km/h ja saavutab suurima jõudluse (100 kW) kiirusel 29 km/h. Propelleri maksimaalne pöörlemiskiirus on 40 pööret minutis.

Paigalduse projekteerimisel oli kõige keerulisemaks probleemiks propelleri sama arvu pöörete tagamine erinevate tuuletugevustega. Lõppude lõpuks peab generaator võrku ühendatuna andma mitte ainult elektrienergiat, vaid ainult vahelduvvoolu teatud tsüklite arvuga sekundis, st standardsagedusega 60 Hz. Seetõttu reguleeritakse labade kaldenurka tuule suhtes, pöörates neid ümber pikitelje: tugeva tuule korral on see nurk teravam, õhuvool liigub labade ümber vabamalt ja annab neile vähem oma energiat. Lisaks labade reguleerimisele pöörleb kogu generaator mastis automaatselt vastu tuult.

2. Hüdroenergia

Aastatuhandeid on voolavas vees sisalduv energia inimest ustavalt teeninud. Selle varud Maal on kolossaalsed. Pole põhjust, et mõned teadlased usuvad, et õigem oleks nimetada meie planeeti mitte Maaks, vaid Veeks - on ju umbes kolmveerand planeedi pinnast veega kaetud. Maailma ookean on tohutu energiaakumulaator, mis neelab suurema osa sellest Päikeselt. Siin loksuvad lained, mõõnad ja mõõnad ning tekivad võimsad ookeanihoovused. Sünnivad võimsad jõed, mis kannavad tohutuid veemasse meredesse ja ookeanidesse. On selge, et inimkond ei suutnud energiat otsides nii hiiglaslikest varudest mööda minna. Esiteks õppisid inimesed kasutama jõgede energiat.

Vesi oli esimene energiaallikas ja ilmselt esimene masin, milles inimene vee energiat kasutas, oli primitiivne veeturbiin. Üle 2000 aasta tagasi kasutasid mägismaalased Lähis-Idas juba labadega võlli kujulist vesiratast (joonis 3). Seadme olemus oli järgmine. Ojast või jõest kõrvale juhitud veevool avaldab teradele survet, kandes neile üle oma kineetilise energia. Terad hakkavad liikuma ja kuna need on jäigalt võlli külge kinnitatud, siis võll pöörleb. Selle külge on omakorda kinnitatud veskikivi, mis koos võlliga pöörleb statsionaarse alumise veskikivi suhtes. Täpselt nii töötasid esimesed "mehhaniseeritud" teraviljaveskid. Kuid need ehitati ainult mägistesse piirkondadesse, kus on suurte tilkade ja tugeva survega jõed ja ojad. Aeglase vooluga ojadel on horisontaalselt paigutatud labadega vesirattad ebaefektiivsed.

Samm edasi oli Vitruviuse vesiratas (1. sajand pKr), mille skeem on näidatud joonisel fig. 4. See on vertikaalne ratas, millel on suured labad ja horisontaalne võll. Ratta võll on puidust hammasrataste abil ühendatud vertikaalse võlliga, millel istub veskikivi. Samasuguseid veskeid leidub Väikesel Doonaul veel praegugi; nad jahvatavad kuni 200 kg teravilja tunnis.

Ligi poolteist tuhat aastat pärast Rooma impeeriumi kokkuvarisemist olid vesirattad Euroopas peamise energiaallikana kõikvõimalikes tootmisprotsessides, asendades inimese füüsilist tööd.

Seadmeid, milles töö tegemiseks kasutatakse veeenergiat, nimetatakse tavaliselt vee- (või hüdro-) mootoriteks. Lihtsamad ja iidsemad neist on ülalkirjeldatud vesirattad. Seal on ülemise, keskmise ja alumise veevarustusega rattad.

Kaasaegses hüdroelektrijaamas tormab veemass suurel kiirusel turbiini labadele. Tammi tagant voolab vesi - läbi kaitsevõrgu ja reguleeritava värava - terastorustiku kaudu turbiini, mille kohale on paigaldatud generaator. Vee mehaaniline energia kantakse turbiini kaudu generaatoritele ja muundatakse elektrienergiaks. Pärast töö tegemist voolab vesi järk-järgult laieneva tunneli kaudu jõkke, kaotades oma kiiruse.

Hüdroelektrijaamad liigitatakse võimsuse järgi väikesteks (installeeritud elektrivõimsusega kuni 0,2 MW), väikesteks (kuni 2 MW), keskmiseks (kuni 20 MW) ja suurteks (üle 20 MW). Teine kriteerium, mille järgi hüdroelektrijaamad jagunevad, on rõhk. On madalrõhu hüdroelektrijaamu (rõhk kuni 10 m), keskrõhuga (kuni 100 m) ja kõrgrõhuga (üle 100 m). Harvadel juhtudel ulatuvad kõrgsurve hüdroelektrijaamade tammid 240 m kõrgusele. Sellised tammid koondavad veeenergiat turbiinide ette, akumuleerides vett ja tõstes selle tasapinnale.

Hüdroelektrijaama rajamise kulud on suured, kuid need kompenseerib see, et energiaallika – vee – eest ei pea (vähemalt selgesõnaliselt) maksma. Kaasaegsete kõrgel insenertehniliselt projekteeritud hüdroelektrijaamade võimsus ja kasutegur ületab 100 MW. on 95% (vesirataste kasutegur on 50-85%). Selline võimsus saavutatakse rootori üsna madalatel pööretel (umbes 100 p/min), mistõttu on tänapäevased hüdroturbiinid oma mõõtmetelt silmatorkavad. Näiteks nime saanud Volžskaja HEJ turbiiniratas. V.I Lenin on umbes 10 m pikk ja kaalub 420 tonni.

Turbiin on energeetiliselt väga kasulik masin, sest vesi muudab translatsiooniliikumise lihtsalt ja lihtsalt pöörlevaks. Sama põhimõtet kasutatakse sageli masinates, mis ei näe üldse välja nagu vesiratas (kui labad on auru mõjul, siis räägime auruturbiinist).

Hüdroelektrijaamade eelised on ilmselged - looduse enda poolt pidevalt uuendatav energiavarustus, töö lihtsus ja keskkonnareostuse puudumine. Vesirataste ehitamise ja käitamise kogemus võib hüdroenergeetikainseneridele märkimisväärset abi pakkuda. Suure hüdroelektrijaama tammi ehitamine osutus aga palju keerulisemaks ülesandeks kui väikese tammi ehitamine veskiratta keeramiseks. Võimsate hüdroturbiinide juhtimiseks tuleb tammi taha koguda tohutult palju vett. Tammi ehitamiseks on vaja maha panna nii palju materjali, et Egiptuse hiiglaslike püramiidide maht tundub sellega võrreldes tühine.

Seetõttu ehitati 20. sajandi alguses vaid üksikud hüdroelektrijaamad. Pjatigorski lähedal, Põhja-Kaukaasias, Podkumoki mägijõe ääres, üsna suur, märkimisväärse nimega elektrijaam " Valge kivisüsi". See oli alles algus.

Juba ajaloolises plaanis nägi GOELRO ette suurte hüdroelektrijaamade rajamist. 1926. aastal alustas tööd Volhovi hüdroelektrijaam ja järgmisel aastal alustati kuulsa Dnepri hüdroelektrijaama ehitamist. Meie riigis aetav ettenägelik energiapoliitika on viinud selleni, et nagu ükski teine ​​riik maailmas, oleme välja töötanud võimsate hüdroelektrijaamade süsteemi. Ükski riik ei saa kiidelda selliste energiahiiglastega nagu Volga, Krasnojarski ja Bratski, Sajano-Šušenskaja hüdroelektrijaamad. Need jaamad, mis pakkusid sõna otseses mõttes energiaookeane, said keskusteks, mille ümber arenesid võimsad tööstuskompleksid.

Kuid seni teenib inimesi vaid väike osa maakera hüdroelektrienergia potentsiaalist. Igal aastal voolavad meredesse kasutamata tohutud veejoad, mis on tekkinud vihma ja lume sulamise tõttu. Kui oleks võimalik neid tammide abil edasi lükata, saaks inimkond täiendava kolossaalse koguse energiat.

3. Maasoojusenergia

Maa, see väike roheline planeet, on meie ühine kodu, kust me veel ei saa ega tahagi lahkuda. Võrreldes müriaadidega teiste planeetidega on Maa tõesti väike: suurem osa sellest on kaetud hubase ja elu andva rohelusega. Kuid see kaunis ja rahulik planeet saab vahel raevu ning siis ei tasu sellega pisiasja teha – ta on võimeline hävitama kõik, mida ta on meile ammusest ajast lahkelt andnud. Kohutavad tornaadod ja taifuunid nõuavad tuhandeid inimelusid, jõgede ja merede alistamatud veed hävitavad kõik, mis nende teel on, metsatulekahjud laastavad mõne tunniga tohutuid territooriume koos hoonete ja põllukultuuridega.

Kuid kõik need on väikesed asjad võrreldes ärganud vulkaani purskega. Vaevalt leiate Maalt teisi näiteid loodusliku energia spontaansest vabanemisest, mis võiks võimsuses konkureerida mõne vulkaaniga.

Inimesed on ammu teadnud maakera sügavustes peidetud hiiglasliku energia spontaansetest ilmingutest. Inimkonna mälus on säilinud legendid katastroofiliste vulkaanipursete kohta, mis tapsid miljoneid inimesi inimelusid, mis on tundmatuseni muutnud paljude paikade välimust Maal. Isegi suhteliselt väikese vulkaani purske võimsus on kordades suurem kui inimkätega loodud suurimate elektrijaamade võimsus. Tõsi, vulkaanipursete energia otsesest kasutamisest ei maksa rääkidagi – inimestel puudub veel võime seda mässulist elementi ohjeldada ja õnneks on need pursked üsna haruldased sündmused. Kuid need on maa sisikonda peidetud energia ilmingud, kui ainult väike osa sellest ammendamatust energiast leiab vabanemist vulkaanide tuld hingavate õhuavade kaudu.

Maa energia – geotermiline energia põhineb Maa loodusliku soojuse kasutamisel. Maakoore ülemise osa termiline gradient on 20-30 °C 1 km sügavuse kohta ja White'i (1965) järgi maakoores sisalduv soojushulk kuni 10 km sügavuseni (ilma pinnata). temperatuur) võrdub ligikaudu 12,6-10^26 J. Need ressursid on võrdväärsed 4,6 1016 tonni kivisöe soojussisaldusega (võttes kivisöe keskmiseks põlemissoojuseks 27,6-109 J/t), mis on rohkem kui 70 tuhat korda suurem kui kõigi maailma tehniliselt ja majanduslikult taaskasutatavate söeressursside soojussisaldus. Maakoore ülemises osas (kuni 10 km sügavuseni) olev geotermiline soojus on aga liiga hajus, et seda kasutada maailma energiaprobleemide lahendamiseks. Tööstuslikuks kasutamiseks sobivad ressursid on geotermilise energia üksikud maardlad, mis on koondunud arendamiseks ligipääsetavale sügavusele, mille teatud mahud ja temperatuur on piisavad, et neid kasutada elektrienergia või soojuse tootmiseks.

Geoloogilisest vaatenurgast võib geotermilised energiaallikad jagada hüdrotermilisteks konvektiivsüsteemideks, kuuma kuivvulkaanilisteks süsteemideks ja suure soojusvooluga süsteemideks.

4. Ookeani energia

Kütusehindade järsk tõus, raskused selle hankimisel, teated kütusevarude ammendumise kohta – kõik need energiakriisi nähtavad märgid on viimastel aastatel paljudes riikides äratanud märkimisväärset huvi uute energiaallikate, sealhulgas ookeanienergia vastu.

Teadaolevalt on maailmamere energiavarud kolossaalsed, sest kaks kolmandikku maakera pinnast (361 miljonit km2) on merede ja ookeanide poolt hõivatud – Vaikse ookeani pindala on 180 miljonit km2. Atlandi ookean - 93 miljonit km2, India - 75 miljonit km2. Seega on ookeani pinnavee ülekuumenemisele vastav soojus- (sisemine) energia võrreldes põhjaveega, näiteks 20 kraadi võrra, suurusjärgus 1026 J. Ookeani hoovuste kineetiline energia on hinnanguliselt suurusjärgus 1018 J. Kuid seni on inimesed saanud kasutada vaid tillukesi murdosasid sellest energiast ja ka siis suurte ja aeglaselt tasuvate kapitaliinvesteeringute hinnaga, nii et selline energia tundus siiani vähetõotav.

Viimast kümnendit on iseloomustanud teatud edu ookeanide soojusenergia kasutamisel. Nii loodi mini-OTEC ja OTEC-1 installatsioonid (OTEC - ingliskeelsete sõnade Ocea nТеrmal Energy Conversion algustähed, s.o. ookeani soojusenergia muundamine - me räägime muundamisest elektrienergiaks). 1979. aasta augustis alustas Hawaii saarte lähedal tööd mini-OTECi soojuselektrijaam. Paigalduse proovitöö kolm ja pool kuud näitas selle piisavat töökindlust. Pideva ööpäevaringse töö käigus rikkeid ei esinenud, kui arvestada väiksemaid tehnilisi probleeme, mis tavaliselt ilmnevad uute installatsioonide testimisel. Selle koguvõimsus oli keskmiselt 48,7 kW, maksimaalne -53 kW; Installatsioon andis välisvõrku 12 kW (maksimaalselt 15) kasuliku koormuse, täpsemalt akude laadimise jaoks. Ülejäänud toodetud võimsus kulus käitise enda vajadustele. Nende hulka kuuluvad energiakulud kolme pumba tööks, kaod kahes soojusvahetis, turbiinis ja elektrienergia generaatoris.

Järgmise arvutuse põhjal oli vaja kolme pumpa: üks toiteallikaks soojad vaated ookeanist, teine ​​- külma vee pumpamiseks umbes 700 m sügavuselt, kolmas - sekundaarse töövedeliku pumpamiseks süsteemi enda sees, st kondensaatorist aurustisse. Ammoniaaki kasutatakse sekundaarse töövedelikuna.

Mini-OTEC seade on paigaldatud praamile. Selle põhja all on pikk torustik külma vee kogumiseks. Torustik on 700 m pikkune polüetüleentoru siseläbimõõduga 50 cm Torujuhe kinnitatakse spetsiaalse luku abil anuma põhja, võimaldades vajadusel kiiret lahtiühendamist. Polüetüleentoru kasutatakse ka toru-laevasüsteemi ankurdamiseks. Sellise lahenduse originaalsus on väljaspool kahtlust, kuna praegu arendatavate võimsamate OTEC-süsteemide ankurdusseaded on väga tõsine probleem.

Esimest korda tehnoloogia ajaloos suutis mini-OTEC-installatsioon anda kasulikku voolu välisele koormusele, kattes samal ajal oma vajadused. Mini-OTECide käitamisest saadud kogemused võimaldasid meil kiiresti ehitada võimsama soojuselektrijaama OTEC-1 ja alustada veelgi võimsamate seda tüüpi süsteemide projekteerimist.

Uued OTEC-jaamad, mille võimsus on palju kümneid ja sadu megavateid, on projekteeritud ilma laevata. See on üks tohutu toru, mille ülemises osas on ümmargune masinaruum, kus asuvad kõik vajalikud seadmed energia muundamiseks (joon. 6). Külma veetorustiku ülemine ots asub ookeanis 25-50 m sügavusel. Toru ümber on projekteeritud umbes 100 m sügavusel ammoniaagi aurudel töötavad turbiiniagregaadid sinna paigaldatakse muud seadmed. Kogu konstruktsiooni mass ületab 300 tuhat tonni Peaaegu kilomeetri jagu ookeani külma sügavusse ulatuv koletistoru, mille ülemises osas on midagi väikese saare taolist. Ja mitte ühtegi alust, välja arvatud muidugi tavalised süsteemi hooldamiseks ja kaldaga suhtlemiseks vajalikud alused.

5. Loodete energia

Sajandeid on inimesed spekuleerinud meretõusu põhjuste üle. Täna teame kindlalt, et vägev loodusnähtus- rütmiline liikumine mereveed põhjustavad Kuu ja Päikese gravitatsioonijõude. Kuna Päike on Maast 400 korda kaugemal, mõjub Kuu palju väiksem mass Maa pinnale kaks korda tugevamini kui Päikese mass. Seetõttu mängib otsustavat rolli Kuu põhjustatud mõõn (kuu tõusulaine). Avamerel vahelduvad tõusud mõõnadega teoreetiliselt iga 6 tunni 12 minuti 30 sekundi järel. Kui Kuu, Päike ja Maa asuvad samal joonel (nn syzygy), suurendab Päike oma külgetõmbejõuga Kuu mõju ja siis tekib tugev mõõn (syzygy hood ehk suurvesi). Kui Päike on Maa-Kuu lõiguga täisnurga all (kvadratuur), tekib nõrk mõõn (kvadratuur ehk madalvesi). Tugevad ja nõrgad looded vahelduvad iga seitsme päeva tagant.

Mõõna ja mõõna tegelik kulg on aga väga keeruline. Seda mõjutavad taevakehade liikumise iseärasused, rannajoone iseloom, vee sügavus, merehoovused ja tuul.

Kõrgeimad ja tugevaimad tõusulained esinevad väikestes ja kitsastes lahtedes või jõesuudmetes, mis suubuvad meredesse ja ookeanidesse. India ookeani tõusulaine veereb vastu Gangese hoovust 250 km kaugusel selle suudmest. Atlandi ookeanist lähtuv hiidlaine ulatub 900 km kaugusele Amazonasest. Suletud meredes, näiteks Mustas või Vahemeres, esinevad väikesed tõusulained kõrgusega 50–70 cm.

Maksimaalset võimalikku võimsust ühes mõõnatsüklis, st ühest tõusust teise, väljendatakse võrrandiga, kus p on vee tihedus, g on raskuskiirendus, S on loodete basseini pindala, R on tasemete erinevus tõusulaine ajal.

Nagu valemist nähtub, võib loodete energia kasutamiseks kõige sobivamateks kohtadeks pidada kohti mererannikul, kus looded on suure amplituudiga ning ranniku kontuur ja topograafia võimaldavad rajada suuri kinniseid “basseine. ”.

Elektrijaamade võimsus võiks kohati olla 2-20 MW.

Esimene avamere loodete elektrijaam võimsusega 635 kW ehitati 1913. aastal Liverpooli lähedal asuvasse D Baysse. 1935. aastal hakati USA-s ehitama loodete elektrijaama. Ameeriklased blokeerisid osa idarannikul asuvast Passamaquody lahest, kulutasid 7 miljonit dollarit, kuid tööd tuli peatada, kuna merepõhi oli ehitamiseks liiga sügav ja pehme ning ka seetõttu, et lähedale rajatud suur soojuselektrijaam tootis odavamat energiat.

Argentina eksperdid tegid ettepaneku kasutada Magellani väinas väga kõrget hiidlainet, kuid valitsus ei kiitnud kallist projekti heaks.

Alates 1967. aastast on Prantsusmaal Rance'i jõe suudmes kuni 13 meetri kõrgustel loodetel töötanud 240 tuhande kW võimsusega loodete elektrijaam, mille aastavõimsus on 540 tuhat kWh. Nõukogude insener Bernstein töötas välja mugava viisi veepinnal veetavate PES-plokkide ehitamiseks õiged kohad ja arvutas välja kulutõhusa protseduuri PES-i ühendamiseks elektrivõrguga tarbijate maksimaalse koormuse tundidel. Tema ideid katsetati Murmanski lähedal Kislaya Gubas 1968. aastal ehitatud elektrijaamas; Barentsi mere ääres Mezeni lahes asuv 6 miljoni kW võimsusega elektrijaam ootab oma järjekorda.

6. Päikeseenergia

Muistsete rahvaste jaoks oli Päike jumal. Ülem-Egiptuses, mille kultuur ulatub tagasi neljandasse aastatuhandesse eKr, uskusid nad, et vaaraode suguvõsa sai alguse Päikesejumalal Ra-st. Ühel püramiidil olev kiri kujutab vaaraot kui Päikese asekuningat Maal, „kes tervendab meid oma hoolega, kui ta välja tuleb, nagu Päike, kes annab maadele rohelust. Iga silm hakkab kartma, kui näeb teda Ra kujul, kes tõuseb horisondi kohale.

Päike on oma eluandva jõuga inimestes alati kutsunud esile kummardamise ja hirmutunde. Loodusega lähedalt seotud rahvad ootasid temalt armulisi kingitusi – saaki ja küllust, head ilma ja värsket vihma või karistust – halba ilma, torme, rahet. Seetõttu näeme rahvakunstis Päikese kujutist kõikjal: majade fassaadide kohal, tikanditel, nikerdustel jne.

Peaaegu kõik energiaallikad, millest oleme seni rääkinud, kasutavad ühel või teisel viisil Päikese energiat: kivisüsi, nafta, maagaas pole midagi muud kui “konserveeritud” päikeseenergia. See on selles kütuses sisaldunud juba ammusest ajast; Päikesesoojuse ja valguse mõjul kasvasid taimed Maal, kogusid energiat ja muutusid siis pikkade protsesside tulemusena tänapäeval kasutatavaks kütuseks. Päike annab inimkonnale igal aastal miljardeid tonne teravilja ja puitu. Jõgede ja mägede koskede energia pärineb ka Päikesest, mis hoiab Maal veeringet.

Kõigis toodud näidetes kasutatakse päikeseenergiat kaudselt, paljude vahepealsete teisenduste kaudu. Oleks ahvatlev need muutused kõrvaldada ja leida viis, kuidas Maale langev Päikese soojus- ja valguskiirgus otse mehaaniliseks või elektrienergiaks muuta. Vaid kolme päevaga saadab Päike Maale nii palju energiat, kui see sisaldub kõigis tõestatud fossiilkütuste reservides, ja 1 sekundiga – 170 miljardit J. Suurema osa sellest energiast hajutab või neelab atmosfäär, eriti pilved ja vaid kolmandik sellest jõuab maapinnani. Kogu Päikese poolt kiiratav energia on 5000000000 korda suurem kui osa, mille Maa vastu võtab. Kuid isegi selline "ebaoluline" väärtus on 1600 korda suurem kui kõigi teiste allikate pakutav energia kokku. Ühe järve pinnale langev päikeseenergia võrdub suure elektrijaama võimsusega.

Legendi järgi hävitas Archimedes kaldal olles Syracuse lähedal vaenlase Rooma laevastiku. Kuidas? Põlevate peeglite abil. Teadaolevalt valmistati sarnaseid peegleid ka 6. sajandil. Ja 18. sajandi keskel tegi prantsuse loodusteadlane J. Buffon katseid suure nõguspeegliga, mis koosnes paljudest väikestest lamedatest peeglitest. Need olid liigutatavad ja koondasid peegeldunud päikesekiired ühte punkti. See seade suutis selgel suvepäeval vaiguga immutatud puitu kiiresti 68 m kauguselt süüdata. Hiljem valmistati Prantsusmaal 1,3 m läbimõõduga nõguspeegel, mille fookuses oli võimalik malmvarras sulatada 16 sekundiga. Inglismaal lihvisid nad suurt kaksikkumerat klaasi, selle abil oli võimalik kolme sekundiga sulatada malmi ja minutiga graniiti.

IN XIX lõpus sajandil demonstreeris leiutaja O. Mouchot Pariisi maailmanäitusel insolaatorit – sisuliselt esimest seadet, mis muutis päikeseenergia mehaaniliseks energiaks. Kuid põhimõte oli sama: suur nõgus peegel fokuseeris päikesekiired aurukatlale, mis ajas 500 ajalehetrükki tunnis teinud trükipressi. Mõni aasta hiljem ehitati Californias samal põhimõttel töötav kooniline reflektor, mis ühendati 15-hobujõulise aurumasinaga. Koos.

Ja kuigi sellest ajast alates on ühes või teises riigis ilmunud eksperimentaalsed helkurid-soojendid ja avaldatud artiklites tuletatakse neile üha enam meelde meie valgusti ammendamatust, ei muuda see neid tulusamaks ja neid ei kasutata veel laialdaselt: tasuta nauding. päikeseenergia on liiga kallis kiirgus.

Tänapäeval on meil päikesekiirguse elektrienergiaks muundamiseks kaks võimalust: kasutada päikeseenergiat soojusallikana elektri tootmiseks traditsioonilisel viisil (näiteks kasutades turbiingeneraatoreid) või muuta päikeseenergia otse päikesepatareides elektrivooluks. Mõlema võimaluse rakendamine on alles lapsekingades. Palju suuremas plaanis kasutatakse päikeseenergiat pärast selle kontsentreerimist peeglite abil - ainete sulatamiseks, vee destilleerimiseks, soojendamiseks, soojendamiseks jne.

Kuna päikesekiirguse energia jaotub suurele pinnale (teisisõnu on väikese tihedusega), peab igal päikeseenergia otseseks kasutamiseks mõeldud paigaldisel olema piisava pindalaga kogumisseade (kollektor).

Lihtsaim seda tüüpi seade on lamekollektor; põhimõtteliselt on tegemist musta plaadiga, mis on alt hästi isoleeritud. See on kaetud klaasi või plastikuga, mis laseb valgust läbi, kuid ei lase infrapunast soojuskiirgust läbi. Kõige sagedamini asetatakse ahju ja klaasi vahele jäävasse ruumi mustad torud, mille kaudu neeldub läbi klaasi või plasti kollektorisse tungiv vesi, õli, elavhõbe, õhk mustad torud ja pliit ning soojendab tööainet torudes. Soojuskiirgus ei saa kollektorist välja pääseda, mistõttu on temperatuur selles palju kõrgem (200-500°C) kui ümbritseva õhu temperatuur. Siin avaldub nn kasvuhooneefekt. Tavalised aiakasvuhooned on tegelikult lihtsad päikesekiirguse kogujad. Kuid mida kaugemal troopikast, seda vähem tõhus on horisontaalne kollektor ning selle keeramine pärast Päikest on liiga keeruline ja kulukas. Seetõttu paigaldatakse sellised kollektorid reeglina teatud optimaalse nurga all lõuna poole.

Keerulisem ja kallim kollektor on nõguspeegel, mis koondab langeva kiirguse väikeses mahus teatud geomeetrilise punkti – fookuse – ümber. Peegli peegeldav pind on valmistatud metalliseeritud plastikust või koosneb paljudest väikestest lamedatest peeglitest, mis on kinnitatud suurele paraboolsele alusele. Tänu spetsiaalsetele mehhanismidele pööratakse seda tüüpi kollektoreid pidevalt Päikese poole – see võimaldab neil koguda võimalikult palju päikesekiirgust. Temperatuur peeglikollektorite tööruumis ulatub 3000 °C ja kõrgemale.

Päikeseenergia on üks materjalimahukamaid energiatootmise liike. Päikeseenergia laiaulatuslik kasutamine toob kaasa materjalide vajaduse ja sellest tulenevalt ka tööjõuressursside hiiglasliku suurenemise tooraine kaevandamiseks, nende rikastamiseks, materjalide hankimiseks, heliostaatide, kollektorite, muude seadmete tootmiseks ja nende transportimiseks. Arvutused näitavad, et päikeseenergia abil 1 MW* aasta elektrienergia tootmiseks kulub 10 000 kuni 40 000 inimtundi. Traditsioonilises fossiilkütuseid kasutavas energiatootmises on see näitaja 200-500 töötundi.

Seni on päikesekiirte abil toodetud elektrienergia palju kallim kui traditsiooniliste meetoditega saadav energia. Teadlased loodavad, et katsed, mida nad katseseadmetes ja jaamades teevad, aitavad lahendada mitte ainult tehnilisi, vaid ka majandusprobleemid. Kuid sellest hoolimata ehitatakse päikeseenergia muundurjaamu ja need töötavad.

Alates 1988. aastast on Kertši poolsaarel töötanud Krimmi päikeseelektrijaam. Tundub, et terve mõistus ise on oma koha määranud. Kui selliseid jaamu kuhugi rajada, siis eelkõige kuurortide, sanatooriumide, puhkemajade ja turismimarsruutide piirkonda; piirkonnas, kus on vaja palju energiat, kuid veelgi olulisem on hoida puhtana keskkonda, mille heaolu ja eelkõige õhu puhtus on inimesele tervistav.

Krimmi SPP on väike - võimsus on ainult 5 MW. Teatud mõttes on ta jõuproov. Kuigi näib, mida veel tuleks proovida, kui on teada teiste riikide päikesejaamade ehitamise kogemus.

Asjatundjate sõnul on päikeseenergia muundamiseks kõige atraktiivsem idee fotoelektrilise efekti kasutamine pooljuhtides.

Aga näiteks päikeseelektrijaam ekvaatori lähedal päevase võimsusega 500 MWh (umbes sama palju energiat toodab üsna suur hüdroelektrijaam) kasuteguriga. 10% vajaks efektiivset pinda umbes 500 000 m2. On selge, et nii suur hulk päikesepooljuhtelemente suudab. o osta ainult siis, kui nende toodang on tõesti odav. Päikeseelektrijaamade kasutegur mujal Maa peal oleks madal ebastabiilsetest atmosfääritingimustest, päikesekiirguse suhteliselt nõrgast intensiivsusest, mida atmosfäär neelab tugevamalt ka päikesepaistelistel päevadel, aga ka vaheldumisest tingitud kõikumiste tõttu. päevast ja ööst.

Sellegipoolest leiavad päikesefotoelemendid juba täna oma konkreetseid rakendusi. Need osutusid praktiliselt asendamatuteks elektrivooluallikateks rakettides, satelliitides ja automaatsetes planeetidevahelistes jaamades ning Maal - peamiselt telefonivõrkude toiteks elektrifitseerimata piirkondades või väikeste voolutarbijate jaoks (raadioseadmed, elektrilised pardlid ja tulemasinad jne). ) . Pooljuhtpäikeseelemendid paigaldati esmakordselt Nõukogude Liidu kolmandale tehissatelliidile (saatsid orbiidile 15. mail 1958).

Praegu ei ole hinnangud päikeseelektrijaamade kasuks: täna on need ehitised endiselt ühed kõige keerulisemad ja kallimad päikeseenergia kasutamise tehnilised meetodid. Vajame uusi võimalusi, uusi ideid. Nendest puudust pole. Rakendamine on halvem.

Järeldus

Energia roll tsivilisatsiooni säilitamisel ja edasisel arengul on väga suur. Kaasaegses ühiskonnas on raske leida vähemalt ühte inimtegevuse valdkonda, mis ei nõuaks – otseselt või kaudselt – rohkem energiat, kui inimese lihased suudavad pakkuda. Energiatarbimine on oluline elatustaseme näitaja. Neil päevil, kui inimene hankis toitu metsavilju korjates ja loomi küttides, vajas ta päevas umbes 8 MJ energiat. Pärast tule valdamist tõusis see väärtus 16 MJ-ni: primitiivses põllumajandusühiskonnas oli see 50 MJ ja arenenumas - 100 MJ.

Tsivilisatsiooni arengu käigus asendati traditsioonilised energiaallikad mitu korda uute, arenenumatega, mitte sellepärast, et vana allikas oleks ammendatud.

Algul kasutati energiat puidu põletamisel. Siis andis puit teed kivisöele. Puiduvarud tundusid olevat piiramatud, kuid aurumasinate jaoks oli vaja rohkem kõrge kalorsusega sööta, kuid hiljem hakati söe asemel kasutama õli. Kuid neid ressursse on raske hankida ja iga aastaga lähevad need maksma aina rohkem.

Kõige võimsam energiaallikas on tuumaenergia – energia liider.

Uraanivarud pole kivisöevarudega võrreldes nii suured. Kuid kaaluühiku kohta sisaldab see miljoneid kordi rohkem energiat kui kivisüsi.

Tuumajaamas elektri tootmisel arvatakse, et raha ja tööjõudu tuleb kulutada sada tuhat korda vähem kui kivisöest energiat ammutades. Ja tuumakütus asendab naftat ja kivisütt... See on alati nii olnud: järgmine energiaallikas oli ka võimsam. See oli nii-öelda "sõjakas" energialiin.

Nüüd, 20. sajandi lõpus, algab maises energias uus, märkimisväärne etapp. Ilmunud on “healoomuline” ja alternatiivne energia, mis ei saasta niigi tugevalt kahjustatud biosfääri.

Tulevikus koos energeetika intensiivse arenguga ilmuvad hajutatud energiaallikad, mis ei ole liiga võimsad, kuid on kõrge efektiivsusega, keskkonnasõbralikud ja hõlpsasti kasutatavad.

Näiteks kiire algus elektrokeemilisele energiale, millele hiljem ilmselt lisandub päikeseenergia. Energia koguneb väga kiiresti, assimileerub, neelab kõige rohkem uusimad ideed, leiutised, teadussaavutused. See on arusaadav: energia on sõna otseses mõttes kõigega seotud ja Kõik tõmbab energiat ja sõltub sellest.

Seetõttu on energiakeemia, vesinikuenergia, kosmoseelektrijaamad, antiainesse suletud energia, kvargid, “mustad augud”, vaakum – need on vaid meie silme all kirjutatava stsenaariumi eredamad verstapostid, löögid, üksikud read. nimetatakse Tomorrow Energyks.

Kokkuvõttes võib järeldada, et alternatiivseid energiakasutuse vorme on lugematul hulgal eeldusel, et selleks tuleb välja töötada tõhusad ja säästlikud meetodid. Peaasi, et energiaarendus oleks õiges suunas läbi viidud.

Bibliograafia

1. Balakov, Yu N. Elektripaigaldusahelate projekteerimine [Tekst] / Yu N. Balakov, A. V. Shuntov. - M.: MPEI kirjastus, 2006. - 288 lk.

2. Venikov, V.A. Elektrisüsteemid. Elektrivõrgud [Tekst] / V. A. Venikov, A. A. Glazunov, L. A. Žukov. - M.: Kõrgkool, 1998. - 510 lk.

3. Guk, Yu B. Elektrijaamade töökindluse analüüs / Yu B. Guk et al., Energoatomizdat, 1988. - 480 lk.

4. Zorin, V.V. Toitesüsteemide töökindlus [Tekst] / V.V.Tislenko, F. Kleppel, G. Adler. - Kiiev: Kõrgkool, 1984. - 513 lk.

5. Mihhailov, V.V. Tööstusettevõtete toitekindlus [Tekst] / V.V.: Energoatomizdat, 1982. - 320 lk.

Postitatud saidile Allbest.ru

...

Sarnased dokumendid

Mittetraditsiooniliste taastuvate energiaallikate liigid, tehnoloogiad nende arendamiseks. Taastuvad energiaallikad Venemaal kuni 2010. Ebatraditsiooniliste ja taastuvate energiaallikate roll Sverdlovski oblasti elektrienergiakompleksi reformimisel.

abstraktne, lisatud 27.02.2010


Olemasolevad energiaallikad. Maailma energiavarud. Probleemid lõputute või taastuvate energiaallikate leidmisel ja rakendamisel. alternatiivenergia. Tuuleenergia, puudused ja eelised. Tuulegeneraatorite tööpõhimõte ja tüübid.

kursusetöö, lisatud 03.07.2016


Taastuvate energiaallikate kasutamine. Päikesest, tuulest, biomassist ja langevast veest saadav energia. Elektri tootmine geotermilistest allikatest. Geotermilise energia olemus. Kombineeritud tsükliga geotermilised elektrijaamad.

abstraktne, lisatud 15.05.2010


Taastuvate energiaallikate omadused: kasutamise peamised aspektid; eelised ja puudused võrreldes traditsiooniliste; väljavaated kasutamiseks Venemaal. Päikese, tuule, maa, biomassi energiast elektri ja soojuse saamise meetodid.

kursusetöö, lisatud 30.07.2012


Taastuvate energiaallikate klassifikatsioon. Hüdro-, päikese- ja tuuleenergia, biomassi energia kasutamise hetkeseis ja edasise arendamise väljavaated. Päikeseenergia maailmas ja Venemaal. Bioenergia areng maailmas ja Vene Föderatsioonis.

kursusetöö, lisatud 19.03.2013


Taastuvate energiaallikate kasutamise kogemuse uurimine aastal erinevad riigid. Nende massilise kasutamise väljavaadete analüüs Vene Föderatsioonis. Taastuvate alternatiivsete energiaallikate peamised eelised. Peamiste generaatoritüüpide tehnilised omadused.

abstraktne, lisatud 05.07.2009


Päikeseenergia jaotus Maal. Päikesekiirgusest elektrienergia tootmise meetodid. Hoonete valgustamine valguskaevude abil. Energia tootmine tuulegeneraatorite abil. Geotermiliste energiaallikate liigid ja saamise viisid.

esitlus, lisatud 18.12.2013


Tuulegeneraatorite, päikesepaneelide ja kollektorite, biogaasireaktorite kasutamine alternatiivenergia tootmiseks. Mittetraditsiooniliste energiaallikate liigitus: tuul, maasoojus, päike, hüdroenergia ja biokütus.

abstraktne, lisatud 31.07.2012


Päikese-, tuule-, maasoojus- ja laineenergia. Alternatiivse energia kasutamine Venemaal. Päikesepatareide parameetrite ja mittestandardsete energiaallikate uurimine. Alternatiivenergia kasutamise tegelikkus praktikas.

abstraktne, lisatud 01.01.2015


Taastuvate energiaallikate kasutamine, nende potentsiaal, liigid. Geotermiliste ressursside rakendamine; päikesepaneelide loomine; biokütus. Maailma ookeani energia: lained, mõõnad ja vood. Tuuleenergia kasutamise ökonoomne efektiivsus.

Päike on meie planeedisüsteemi ainus täht. Peaaegu ideaalne sfäär rohkem kui Maa 110 korda ja 330 tuhat korda raskem! Keskmine kaugus Maast Päikeseni on ligikaudu 150 miljonit kilomeetrit, mis tähendab, et sellelt tulev valgus jõuab meie planeedile 8 minuti 20 sekundiga.

Kuid isegi ilma kõigi nende faktide teadmata austasid paljud rahvad isegi eelajaloolistel aegadel Päikest kui Jumalat. Kuid isegi kui me jätame kõrvale kogu selle jumaliku komponendi, kes täna väidaks, et elu Maal on ikka veel kujuteldamatu ilma temata. Miks, kui Päike on pilvede taga peidus, tundub elu kuidagi tuim.

Päike võib anda mitte ainult soojust ja valgust, vaid ka elurõõmu.

Kuid meie valgustit lauldes, kujutades, jumaldades ja uurides on inimkond alati püüdnud seda kasutada. Valguskiired on vaba energia, vabad ja püsivad. Mis juhtus...

Selgub, et neid kiiri saab kasutada ainult kahel viisil – vähemalt täna. Esimene on elektrienergia tootmine, kasutades näiteks ränipaneele. Ja teine ​​võimalus on kasutada otsest päikesesoojust. Kuidas? Selleks on leiutatud palju originaalseid ja ebatavalisi seadmeid.

Päikesepaneelid.

Neid nimetatakse sageli, kuigi valesti, päikesepaneelideks. Päikesepaneelid on kogu maailmas juba ammu tunnustatud ja laialt levinud ning nende kasutusala ulatub majade katustest kosmosejaamadeni, laevadest autodeni.

Ühe maja katusel päikesepaneelid ja päikesekollektorid.

Päikesepaneelid muudavad valguse elektrivooluks, päikesekollektorid aga soojuseks. Paneelid põhinevad räniplaatidel. Need on ühendatud akude, inverteri, kontrolleriga ja mõnikord palju muuga - lihtsalt öeldes pole see lihtne seade.

Päikesekollektorid.

Kollektorid on valmistatud tavalisest metallist ja neisse tarnitakse ainult jahutusvedelikku, mis läbi kollektori ringledes soojeneb. Selle tulemusena keeb see vedelik näiteks kraaniveepaagi. See seade, nagu näeme, on palju lihtsam, kuigi tehnoloogiliselt arenenum, kui näiteks maalitud paak suvise maaduši jaoks.

Tasapinnaline päikesekollektor koosneb järgmistest elementidest:

• korpus, milles kõik seadme osad on suletud;
• neelduja – päikesekiirgust neelav element;
• soojusisolatsioonikiht;
• jahutusvedelik;

Need on kollektori neli põhiosa. Kuid loomulikult pole siin peamine mitte nende arv, vaid see, kuidas nad kõik koos töötavad.

Kõigepealt uurime, kuidas päikesekollektoreid tehakse. Esiteks keevitatakse absorber, mis on tulevase seadme aluseks. See sarnaneb akuga, ainult vastupidine - aku eraldab soojust sisemisest allikast ja neelduja võtab soojust välisest allikast - Päikesest.

Kontrollige valmis absorbeerijates mikropragude olemasolu, asetades need väikesesse vedelikuga anumasse. Selleks kasutatakse lihtsat vanamoodsat meetodit - kui 10-atmosfäärilise rõhu juures ei teki detaili pinnale ühtegi mulli, siis on see kasutusvalmis.

Seejärel kaetakse heakskiidetud absorber spetsiaalse selektiivkattega (optiline kate, mis suudab neelata päikesevalgust). Spetsiaalses vaakumkambris toimub ioon-plasma pihustamine, mille tulemusena kaetakse neelduja kergelt sillerdava sinaka õhukese kilega, mis koosneb mitmest kihist, millest igaühel on erinev murdumisnäitaja.

Selle tulemusena sellise füüsikalise nähtuse nagu interferents tulemusena vajalik füüsikalised omadused. Pinnale saabuvad ja neid kiirgavad lained näivad summeeruvat ja tegelikult muutub kiirgus minimaalseks. Saadud kattekihil on kaks olulised omadused– päikesekiirguse energia neeldumine ja minimaalne omasoojuskiirgus.

Seejärel asetatakse absorber soojusisolatsiooniga plastikkarpi, kaetakse pealt läbipaistva klaasiga ja kollektor ongi valmis. Loomulikult on kogu selle seadme südameks neelduja ja spetsiaalne kate, ilma milleta on päikesekollektor nagu kütuseta auto. Just see kate suudab säilitada kuni 95% päikeseenergiast, muutes selle soojuseks.

Päikesekollektorid on lihtsaim viis vee soojendamiseks. Midagi erilist pole vaja – lihtsalt seade ise ja Luminary ning siis juhtub kõik iseenesest. Kuid päikeseenergiat kasutavad mehhanismid ei lõpe sellega.

Päikese puri.

Üks geniaalsemaid ja ambitsioonikamaid päikeseenergiaseadmeid leiutati ühes Venemaa teadusinstituudis. Näib, et kui need on olemas kosmoselaevad, siis peavad neil purjed olema. Just see idee ajendas kodumaiseid teadlasi leiutama päikesepurje – seadme, mis kasutab kosmoses liikumiseks tavalist päikesevalgust.

Päikesepurje tööpõhimõte meenutab tõesti tavaliste merepurjede tööd. Nagu me teame, on need täidetud tuulega, mis võimaldab laeval liikuda. Päikesepuri on täidetud valguse footonitega, mis pommitades purje peegelpinda ja sellelt peegeldudes annavad sellele impulsi, mis võimaldab sellisel laeval lennata kosmosetingimustes ja aina suurema kiirusega. Neid on ainult kaks olulised tingimused– laev peaks olema võimalikult väike ja puri võimalikult suur.

Samuti on olemas päikesekollektorid, mida sageli aetakse segi paneelidega, kuigi tegemist on kahe täiesti erineva seadmega. Tõepoolest, need mõlemad töötavad Päikesest, kuid erinevad üksteisest nagu sisepõlemismootor vesinikmootorist.

Päikesepurje läikiv pind.

Materjal, millest puri on valmistatud, on kõige õhem polümeerkile, vaid paari mikroni paksune. Kogu jõud, mis päikesepurje pindala tekitab, on vaid 4 grammi. Kuid pideva pikaajalise kokkupuutega on võimalik saavutada kiirendus, mis võib viia valguse kiirusele lähedase kiiruseni!

Sellised purjed ja nende külge kinnitatud miniatuursed kosmoseaparaadid olid kunagi mõeldud kasutamiseks Marsile lendudeks. Kogu teekond pidi kestma 500 päeva ja ilma liikumiseks kütust kasutamata, kuna kõike teeb Päike.

Oli veel üks variant. Asetage sellised purjed Maa orbiidile ja peegeldage päikesevalgust öistele linnadele. See tooks kaasa märkimisväärse energiasäästu ja oleks peaaegu sama helge kui päev.

Kuid kahjuks ei suutnud kosmoselaev kosmosesse sattudes kõiki päikesepurje kroonlehti kasutusele võtta. Kuid idee on elujõuline tänaseni ning oma lihtsuse ja lubaduse tõttu väga ahvatlev.

Päikese ahi.

Lõuna-Prantsusmaal asuvas väikeses Prantsusmaa linnas Font Romeo asub ebatavaline hoone, millel on väga lihtne ja lakooniline nimi - "Päikeseahi". Selle hoone ehitamise koha valik ei olnud juhuslik, sest just nendes kohtades aasta läbi peaaegu garanteeritud: kas selge taevas või kerged pilved. Samuti ei saja siin peaaegu kunagi vihma ega pilves ilma.

Hoone on püstitatud eelmise sajandi 70ndatel ja on tõeliselt suur päikeseahi – hoone teine ​​nimi. Kuid isegi ilma ametlike valjude epiteetideta läheb seda fantastilist ebatavalisust vaadates hinge.

Üldiselt on maailmas ainult kaks suurt päikeseahju. Ja tähelepanuväärsel kombel asub teine ​​Usbekistanis. Ja hoolimata nendevahelisest tohutust vahemaast, on mõlema ahju tööpõhimõte sama.

Päikeseahju hoone Prantsusmaal.

Mõned peeglid (heliostaadid) peegeldavad päikesevalgust, samas kui teised peeglid (kontsentraatorid) fokusseerivad kiired ühte punkti, mille tulemuseks on üle 3000 kraadi Celsiuse järgi! Et oleks selge, mis kuumusega see on, oletame, et looduses pole praktiliselt ühtegi materjali, mida ei saaks päikeseahjus sulatada.

Prantsusmaa suur päikeseahi on paraboolpeegliga hoone (päikesekontsentraator), mille vastas on peegelruutudega (heliostaatidega) väli. Igaühe suurus on 7x6 meetrit ja kogupindala on üle 2800 ruutmeetrit. Heliostaatide ülesanne on väga lihtne – nad peegeldavad päikesevalgust suurele paraboolpeeglile, saates sellele sisuliselt tohutu päikesekiire.

Hoone parabool mõõtmetega 50x40 meetrit koosneb 9000 peeglist, millest igaüks on nelja kruvi abil eraldi orienteeritud. Ehituse ajal kulus üle kahe aasta, et iga peegli teravustamine õige nurga alla. See võimaldas saavutada 1 megavatise võimsuse – täpselt nii palju suudavad toota sellest kiiri kogutud päikesekiiri.

Solar Furnace’i hoones asuvad miniahjudega laborid. Siin viivad teadlased lõputult läbi katseid ja sulavad kõige rohkem erinevad materjalid. Sellised ahjud võivad sulatada kõike - puitu, kivi ja isegi terast. Kui väikestes ahjudes on päikese jõud nii ilmne, siis võib vaid ette kujutada, mis on suure paraboolpeegli fookuses.

Muidugi on seda võimalik saavutada tavalistes ahjudes, kuid päikeseahjus toimub see sekunditega. Lisaks kuumutatakse proove päikese käes, mis tähendab, et sulamid saadakse ilma lisanditeta – puhtaimad metallid, keraamika, komposiidid. Ja kõige olulisem argument on see, et keegi ei maksa energia (päikesevalguse) eest midagi.

Päike on meie planeedi igasuguse energia alus.

Päike on meie planeedi esimene võimsaim ja endiselt kõige kättesaadavam energiaallikas. Igaüks tunneb selle soojendavat soojust – selgel päeval pole vaja teha muud, kui sirutada käsi või vaadata üles.

Erinevad seadmed on võimelised valguskiirgust mitmekordselt võimendama. Kuid peale meile juba tuntud päikesepaneelide, kollektorite, kontsentraatorite ja purjede on tegelikult kõik energiaallikad Maal ka Päike. Süsi moodustub iidsetest taimedest ja need poleks kunagi kasvanud ilma meie ainsa tähe eluandvate kiirteta. Sama räägitakse nafta ja gaasi kohta. Ja isegi futuristlikud tuulikud ei pöörleks, kui poleks tuult, mille eest, nagu kogu Maa kliima, vastutab meie täht.

Üha enam nõutud energiaressursside poole püüdlemiseks on inimkond leidnud juba palju võimalusi. Kuid võib-olla on meil vaja ainult lõpetada vaatamine alla maa sügavustesse ja pöörata pilk üles – meie Päikesele.