Основные источники энергии на службе человеку
Ископаемые виды топлива, такие как нефть, газ и уголь являются основными и чрезвычайно полезными для экономического развития. Однако все эти виды топлива имеют свои недостатки. Уголь является неэффективным. Нефть существует в ограниченных запасах.
Газ, хотя легко перемещать с места на место, может быть опасным, при его утечке. Включение угля, газа, нефти и других видов топлива в выработку электричества есть способ, чтобы сделать их гораздо более универсальными и полезными.
Электрическую энергии обычно получают на электростанциях при сжигании топлива. Около 40 процентов электроэнергии, в России производится из угля. Внутри электростанции, уголь сжигается в огромной печи, чтобы освободить энергию в виде тепла.
Тепло используется для кипячения воды и производства пара, который в свою очередь вращает винто-подобный механизм называемый турбиной. Турбины соединены с генератором, который вырабатывает электричество.
Самое замечательное в электричестве, то что этот вид энергии универсален. Практически любой вид топлива может быть превращен в электричество .
После электроэнергия полученная в силовой установкой, легко передается от одного места в другое надземные или подземными кабельными линиями. Внутри дома, завода и офиса, электричество снова преобразуется в другие виды энергии с помощью широкого спектра техники. Если у вас есть электрическая печь или тостер, то они преобразует электроэнергию, поставляемую с электростанции обратно в тепловую энергию для приготовления пищи.
Лампы в вашем доме преобразуют электрическую энергию в световую. По данным Министерства энергетики России, мировое потребление электроэнергии, вырастет на 71 процент в период между 2003 и 2030 гг. Около 80 процентов энергии которую мы используем сегодня, происходит от ископаемых видов топлива, но это не может продолжаться долго. Ископаемое топливо закончится рано или поздно.
К счастью, у нас есть альтернативы, основным источникам энергии. Мы можем сделать электричество из энергии ветра, или солнечных батарей.
Мы можем сжигать мусор для производства тепла, которое будет стимулировать электростанцию. Мы можем выращивать так называемые "энергетические культуры" (биомассы), чтобы сжечь в наших электростанциях вместо ископаемого топлива.
И мы можем использовать огромные запасы тепла в заключенные внутри Земли, известные как геотермальная энергия. Вместе, эти источники энергии, известны как возобновляемые источники энергии, потому что они будут длиться вечно (или, по крайней мере до тех пор, пока будет светить Солнце), не иссякая.
Если бы мы могли покрыть только один процент от пустыни Сахара солнечными панелями (площадь чуть меньше, чем Соединенные Штаты Америки), мы могли бы сделать более чем достаточно электроэнергии для всей нашей планеты. Мы также должны быть умнее в том, как мы используем энергию. Это называется энергоэффективность (экономия энергии).
Сегодня большинство электроэнергии поступает из далеко расположенных электростанций, и передается по кабельным линиям. При передачи электроэнергии из одного места в другое теряется примерно две трети энергии. Другими словами, если вы сжигаете три тонны угля на электростанции, вы тратите две тонны на то, что-бы доставить электроэнергию потребителям. Вот почему здания в будущем, необходимо, делать с собственным подключением к электросети, например, солнечные батареи или небольшие ветряные турбины на крышах.
Последовательное развитие возобновляемых источников энергии и технологий будет означать снижение доли централизованной крупной энергетики. Для общества это будет означать независимость от крупных энергетических компаний, а также повышение надежности электроснабжения.
Общий вывод очевиден. Научно-технический прогресс, появление новых технологий и материалов постоянно повышают роль возобновляемых источников энергии, которые уже замещают традиционные, основные источники энергии в значительном объеме. Общественное мнение «сдвигается» в сторону «распределенной энергетики», где основное место займут возобновляемые источники энергии.
Все это приводит к более глубокому изучению и использованию нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Основное преимущество возобновляемых источников энергии их неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты.
Ещё больше интересных статей
Menu ГЛАВНАЯ НАЙТИ МАСТЕРА КАЛЬКУЛЯТОР НОВОСТИ БИЗНЕСА — земельные участки — недвижимость — покупка недвижимости — аренда продажа ОХРАНА ТРУДА и ТБ СТРОИТЕЛЬСТВО — фундаменты — гидроизоляция — стены и фасад — кровля и мансарда — теплоизоляция — окна и двери — полы и напольные покрытия — отделочные работы — инженерные системы — строительные материалы — вентиляция и кондиционирование — потолок — системы отопления — дома и коттеджи — конструкция окон — конструкция дверей — ремонтные работы — системы водоснабжения — проектирование — технологии строительства БАНИ САУНЫ — особенности русской бани — строительство и материалы ПЕЧИ КАМИНЫ — печи, котлы, камины АРХИТЕКТУРА — архитектура древности — современная архитектура — дизайн интерьера — ландшафтный дизайн — декорирование — мебель и обстановка — стили интерьера ТЕХНОЛОГИИ — научно-технический прогресс — библиотека строителя — инженерное оборудование — станки — оборудование и инструмент — услуги — строительная техника — энергосбережение О ПРОЕКТЕ — Пользовательское соглашение — Политика конфиденциальности — Использование cookie КАРТА САЙТА
Как внутри Земли, так и на ее поверхности происходят процессы, которые определяют формирование .
Каждому региону на Земле, на суше и на дне океана свойствен собственный тектонический режим, определяющей развитие рельефа. Эндогенный фактор образования рельефа включает тектонические, сейсмические и вулканические явления. До глубины 400 - 700 км прослеживаются особенно крупные разрывные нарушения, гипоцентры , магматические очаги, с которыми связаны . На этих глубинах происходят переходы вещества из твердого состояния в пластичное и даже жидкое (и обратно), разогревание и плавление его в результате радиоактивного распада, гравитационная и химическая дифференциация веществ.
Эндогенные процессы (от греч. endon — внутри и genes — рожденный) бывают как активными и длительными, например, в вулканических поясах, так и импульсивными. Внешние процессы, называемые экзогенные (от греч. ехо - вне и genes - рожденный), протекают на поверхности благодаря воздействию солнечной энергии, силе тяжести, физико-химическим изменениям и осадков, перемещению веществ из недр Земли в вертикальном и горизонтальном направлениях. Накопление осадков на дне морей и океанов, перемещение рыхлого материала на суше - также результат экзогенных процессов.
Основной источник энергии внешних сил планеты — это солнечная энергия. Из нее на экзогенные процессы расходуется около 60%, остальная часть возвращается во внеземное пространство. Солнечная энергия поглощается . Это определяет высокую степень подвижности его вод: течений, вихрей и др. Но и суше достается значительная доля энергии, которая не только расходуется, но и идет на накопление, уплотнение и преобразование осадков и минералов. Немалая часть ее сохраняется в . Помимо солнечной энергии на создание форм рельефа расходуется энергия падающих на Землю космических тел - метеоритов. Нетрудно заметить, что у эндогенных и экзогенных процессов имеются общие источники энергии: солнечное излучение, вращение планеты и физико-химические превращения вещества. Однако экзогенные процессы теснее связаны с и, прежде всего, с ландшафтно-климатическими условиями. Для каждого ландшафтного пояса характерны свои действующие экзогенные процессы. Установлено, что главным фактором в распределении и свойствах экзогенных процессов является непосредственное соотношение тепла и влаги. Это энергетическая основа многих географических процессов на поверхности Земли, в том числе процессов образования рельефа. Распределение тепла и влаги на поверхности планеты никогда не было постоянным. Это зависело от величины угла наклона оси вращения планеты, которая менялась от 15 - 20° до 30 - 40°. Сейчас этот угол составляет около 27°.
На проблему происхождения и развития рельефа суши и дна морей ученые смотрят по-разному. Одни полагают, что океаны возникли одновременно с появлением планеты. Однако они постоянно сокращают свою площадь, поскольку идет рост континентов. Другие считают, что океаны возникли при разрыве и дрейфе первичных , когда пространство между ними стало заполняться водой. Третьи предполагают, что возникли на месте существовавших некогда континентов в результате «океанизации» Земли.
Самая большая энергетическая машина в мировом пространстве, мощность которой исчисляется не в миллионах и не в миллиардах, а в биллионах , - это Солнце. на Земле.
Каменный уголь, сгорающий в топках паровых котлов и испаряющий воду, возник из лесов, существовавших миллионы лет тому назад. Эти леса росли под тем же солнцем, под которым зреют наши хлеба, Солнце испаряет воду, которая приводит в движение водяные турбины.
Оно же создает воздушные течения, заставляющие работать ветряные двигатели. Великий русский ботаник Тимирязев говорил, что солнечный луч - это источник энергии , который в конечном счете приводит в движение не только огромный маховик мощной , но и кисть художника, и перо писателя.
Земля - аккумулятор солнечной энергии
Нашу планету Земля можно сравнить с гигантским приемником и аккумулятором солнечной энергии . Трудно представить себе то количество энергии, которое Земля получает от Солнца. Оно составляет двести шестьдесят биллионов лошадиных сил . 260 000 000 000 000 - это 260 миллионов миллионов, что в 100 000 раз превышает мощность всех энергетических станций и двигателей , созданных рукою человека!
Использование энергии Солнца
Уже десятки лет тому назад человек пытался непосредственно использовать энергию Солнца . Первые «солнечные» станции были построены в Крыму, в Египте и по ту сторону Атлантического океана, в Калифорнии. Большие вращающиеся вогнутые алюминиевые зеркала улавливают солнечные лучи и направляют их на паровой котел. Пар из парового котла поступает в паровую машину или турбину, которые вращают вал генератора, вырабатывающего электрический ток.
Так Солнце превращает энергию водяного пара в электричество, зажигающее миллионы солнц в наших жилищах. В Средней Азии существуют «солнечные» бани и «солнечные» плиты для варки пищи. Большая «солнечная» станция с площадью зеркала около 10 квадратных километров могла бы снабжать электроэнергией круглые сутки всю Германию. И это используя только лучистую энергию Солнца - источника энергии. Но не только солнце может служить людям источником энергии.
Земля - мощный источник энергии
Наша Земля может быть не только приемником и аккумулятором энергии Солнца, но и мощным источником энергии . Внутри ее кроется колоссальная энергия. Вспомним только о горячих источниках, и огнедышащих вулканах. Пока мы знаем, что температура ядра Земли достигает 4000°С . Если в глубь Земли пробуравить отверстие длиною 20-30 километров и подвести туда воду, то на наших глазах Земля превратится в гигантский паровой котел.
Горячим паром, выходящим из недр Земли, можно было бы не только приводить в движение машины, но и растопить льды на полюсах Земли, оттаять вечную мерзлоту в Сибири и превратить в цветущие сады ледяные и песчаные пустыни. Люди могли бы расходовать энергии в десять раз больше по сравнению с той энергией, которую они получают от каменного угля. Один французский ученый предлагает использовать «паровой котел» Земли дважды.
Воду можно направлять в глубокие скважины, чтобы использовать ее для работы гидроэлектростанции. Там, в глубине Земли, вода превратится в пар, и этот пар, в свою очередь, будет совершать полезную работу. Это не утопия, а технические расчеты, из которых созреют смелые проекты.
Осуществление их в наших руках. Уже сегодня в Италии, в Тосканской области, водяные пары, выходящие из земли, используются для получения электрической энергии. Если бы удалось использовать Везувий, можно было ежегодно экономить по 1350000 тонн каменного угля. Все это не менее увлекательно, чем фантастические романы Жюля Верна.
Энергия атомов
Но солнечные и вулканические станции - далеко не пределы возможного. Энергия атомов , крошечных строительных кирпичиков космоса, значительно превышает тепловую энергию, скрывающуюся в недрах Земли . 27 июня 1954 года впервые в мире в Дубне под Москвой была запущена в эксплуатацию атомную электростанцию Академии наук СССР. Совершенно ясно она доказывает превосходство атомной энергии над всеми другими видами энергии.
Обладая мощностью в 5000 киловатт, она расходует за 24 часа только 30 граммов урана . Тепловая электростанция такой же мощности за это время потребовала бы 80-100 тонн угля . Это значит, что из одного куска урана можно получить в два миллиона раз больше энергии, чем из такого же куска каменного угля.
Достаточно 70 граммов урана, чтобы заменить работу такой мощной гидроэлектростанции, как Днепровская, в течение целого года. Мощность двигателей атомного ледокола «В. И. Ленин» составляет 44 000 лошадиных сил. Ученые занимаются также конструированием атомных реактивных самолетов и ракет, которые открывают новые перспективы для космических полетов и посадки на другие планеты мира.
Известно, что шаг от паровой турбины к атомному двигателю был значительно короче, чем от к паровой машине . Развитие техники не знает остановок и преград. Технику двигают люди. Еще люди не исчерпали запасы каменного угля, нефти, урана, как ученые нашли способы использования энергии атома водорода. Тогда бескрайние моря и океаны превратятся в неисчерпаемые источники энергии для человечества будущего.
Для существования и развития человеческого общества необходимы . Решающая роль в развитии мировой энергетики принадлежит ресурсам энергии, выяснению вопроса о том, какими геологическими и разведанными запасами различных источников энергии и, в частности, нефти и газа, располагает человечество, каков энергетический потенциал нашей планеты.
По степени долговечности источники энергии делятся на возобновляемые и не возобновляемые. К возобновляемым или неисчерпаемым источникам энергии относятся: солнечная энергия, энергия ветра, энергия приливов и отливов, гидроэнергия, геотермальная энергия.
Не возобновляемые источники энергии: атомная энергия и энергия каустобиолитов. Каустобиолиты - это горючие полезные ископаемые (каусто - горючий, биос - органический, литос - камень). К ним относятся каменный уголь, нефть, природные углеводородные газы, сланцы, торф.
Мировые источники энергии: солнечная энергия
Ежедневно на Землю поступает 1,5⋅10*22 Дж солнечной энергии . Около 30 % солнечных лучей отражается облаками и земной поверхностью, но большая часть проникает через атмосферу. Нагревая атмосферу, океаны и сушу, солнечное тепло вызывает ветры, дожди, снегопады и океанские течения.
Однако вся энергия вновь излучается в холодный космос, сохраняя земную поверхность в тепловом равновесии.
Небольшая часть солнечной энергии аккумулируется в озёрах и реках, другая же часть - в живых растениях и животных. Солнечная энергия обладает такими свойствами, которые не встречаются ни у одного другого источника: она возобновляема, экологически чиста, управляема, по величине в тысячи раз превосходит всю ту энергию, которая используется в настоящее время.
Солнечная энергия используется для обогрева теплиц, домов, аккумулируется в солнечных батареях, которые преобразуют солнечную радиацию в электроэнергию, на космических кораблях применяются солнечные панели или фотоэлементы, обеспечивающие космонавтов электроэнергией при работе в открытом космосе. Недостаток этой энергии в том, что солнечные лучи рассеиваются земной поверхностью и требуется большая поверхность, собирающая солнечный свет.
Энергия ветра
Примерно 46 % поступающей солнечной энергии поглощается океаном, сушей и атмосферой. Эта энергия вызывает ветры, волны и океанские течения, нагревает моря и порождает колебания погоды. Оценка энергии ветра в глобальном масштабе – порядка 10*15 Вт, однако большая часть энергии сосредоточена в ветрах, дующих на заоблачных высотах, и, следовательно, недоступна для использования на поверхности суши. Устойчивые поверхностные ветры обладают мощностью порядка 10*12 Вт и могут быть использованы ветряными установками и в перевозках по морю.
В последние годы производство ветровой энергии в мире ежегодно увеличивается на 28 %. Предполагается, что к 2020 году на эту энергию будет приходиться до 10 % производимого в мире электричества.
В 2005 году принят закон Азербайджанской Республики о применении энергии Солнца и ветра, которых достаточно в стране.
Энергия приливов и отливов
Приливы являются результатом гравитационного притяжения Луны и Солнца, причём воздействие Луны значительно больше. Сила приливов является выражением силы вращения планеты. Высота приливов не везде одинакова.
Она редко превышает один метр при больших глубинах в океане, а над континентальным шельфом может достигать до 20 метров. Мощность приливов оценивается в 0,85⋅10*20 Дж. Во Франции (река Ранс) и в России (Кислая Губа) станции уже генерируют электричество из приливных волн. В утилизации приливов и отливов существует много проблем. Для эффективной работы станций требуется высота приливной волны более 5 м и наличие перекрытых лёгкими плотинами заливов - эстуариев. Но почти везде прибрежные приливы имеют высоту около 2 м и только, примерно, 30 мест на Земле удовлетворяют указанным требованиям. Наиболее важными из них являются: два смежных залива - Фанди (Канада) и Пассамукуодди (США); французское побережье вдоль Ла-Манша, где станция на Ранс успешно действует уже много лет, в Ирландском море эстуарии рек Англии, Белое море (Россия) и побережье Кимберли (Австралия). Энергия приливов может иметь достаточно большое значение в будущем, потому что является одной из немногих энергетических систем, которые действуют без серьёзного ущерба для окружающей среды.
Гидроэнергия
Примерно 23 % солнечной радиации уходит на испарение воды, выпадающей затем в виде дождя и снега.
Энергия воды представляет собой возобновляемые ресурсы. Примитивным образом сила воды использовалась за тысячи лет до двадцатого столетия, когда началось широкомасштабное перекрытие рек для производства электроэнергии. Из всех возобновляемых энергетических ресурсов наиболее интенсивно используется сила воды. Но неблагоприятным обстоятельством является то, что плотины имеют конечный и, скорее всего, короткий срок жизни. Движущийся поток воды переносит груз тонких глинистых частиц в виде суспензии; как только поток перекрывается, и скорость воды падает, этот материал отлагается, и резервуар может быть целиком заполнен ими за 50-200 лет.
Наибольший неосвоенный потенциал этой энергии может быть использован там, где имеются большие запасы энергии воды.
Геотермальная энергия
При погружении вглубь земли на 1 км температура увеличивается от 15 до 75 С. В ядре земли температура, вероятно, превышает 5000 C. В среднем из недр к поверхности поступает 6,3⋅10*6 Дж энергии. Кроме того, геотермальная энергия связана с распадом таких радиоактивных элементов как U
238 , U 235 , Th 232 , K 40, которые в рассеянном виде распространены в недрах повсеместно. При этом подземные воды нагреваются и выходят на поверхность в виде пара и горячей воды (гейзеры). Геотермальные горячие воды используются в Исландии, Японии, Италии, Индонезии, на Филиппинах, России, Америке и Новой Зелландии для обогрева домов, плавательных бассейнов, теплиц. Но они имеют всё же малое значение по сравнению с производством электроэнергии.
Атомная энергия
Атомную энергию можно получить с помощью двух процессов. Первый - слияние или синтез лёгких элементов, таких как водород и литий, при котором образуются более тяжёлые элементы. Это процессы, идущие на Солнце и в водородной бомбе, но они трудно контролируемы; возможно, в будущем синтез таких элементов может стать главным источником энергии. Второй процесс - деление (распад) тяжёлых элементов, таких как уран и торий. Это процесс, идущий в атомной бомбе. Поскольку эта реакция может быть контролируема, деление тяжёлых элементов уже используется для генерации электричества на атомных электростанциях. Природной способностью к распаду обладает только уран-235, который составляет всего 0,7 % общего количества природных атомов урана. Цепная реакция урана-235 впервые была осуществлена профессором Энрико Ферми 2 декабря 1942 года в одном из наиболее важных экспериментов в истории Земли. Стоимость выделения атомов урана-235 высока. Однако при распаде одного атома урана-235 высвобождается 3,2⋅10*11 Дж энергии.
Поскольку в 1 г атома урана-235 содержится около 2,56⋅10-21 атомов, то при распаде 1 г урана образуется около 8,19⋅10*10 Дж, что эквивалентно энергии, получаемой при сгорании 2,7 т угля. В настоящее время на уране-235 работает около 300 атомных электростанций. Первое место по использованию атомной энергии занимает США (около 50 %), затем Европа (30 %) и Япония (12 %). При использовании атомной энергии остро стоит проблема безопасности, а также проблема утилизации радиоактивных отходов.
Горючие ископаемые
В настоящее время используются три вида горючих ископаемых: каменный уголь, нефть и природный газ. На их долю приходится около 90 % мировой энергии. Уголь. Мировые запасы всех видов углей оцениваются в 13800 млрд. т., а дополнительные потенциальные ресурсы - в 6650 млрд. т. География распределения такова: примерно 43 % углей мира залегают в России, 29 % - в Северной Америке, 14,5 % - в странах Азии, главным образом в Китае, и 5,5 % - в Европе. На остальной мир приходится 8 %.
Хотя уголь во всём мире не является ведущим видом топлива, в некоторых странах он всё ещё преобладает, и, возможно, в будущем трудности в снабжении нефтью и газом приведут к возрастающему использованию угля. При использовании угля возникает много трудностей. Он содержит от 0,2 % до 7 % серы, присутствующей в основном в виде пирита FeS2, сульфата закисного железа FeSO4⋅7H2O, гипса CaSO4⋅2H2 O и некоторых органических соединений.
Когда уголь сгорает, выделяется окисленная сера, выбросы которой в атмосферу вызывают кислотные дожди и смог. Другая проблема - это сама добыча угля. Подземные методы разработки трудны и даже опасны. Разработка открытым методом более эффективна и менее опасна, но вызывает нарушение поверхностного слоя на большой площади. В современном мире основное применение в качестве источников энергии имеют нефть и природные углеводородные газы.
Система измерения теплоты два века назад базировалась на представлении о том, что тепловая энергия сохраняется, никуда не пропадает, а только переходит из одного места в другое. Мы до сих пор пользуемся следующими правилами: Для измерения количества тепла заставим его...
Виды энергии – известные человечеству типы энергии
Понятие «энергия» определяется как мера различных форм движения материи и как мера перехода движения материи из одной формы в другую. Соответственно, виды и типы энергии различают по формам движения материи. Челочек имеет дело с различными видами энергии. По сути, весь технологический процесс есть преобразование одних видов энергии в другие. В процессе прохождения технологического тракта энергия многократно преобразуется из одного вида в другой, что ведет к уменьшению ее полезного количества из-за потерь и рассеяния в окружающей среде.Типы энергии известные сегодня
- Механическая
- Электрическая
- Химическая
- Тепловая
- Световая (Лучистая)
- Ядерная (Атомная)
- Термоядерная (Термоядерного синтеза)