Размещено на http://www.allbest.ru/

"Традиционные и альтернативные источники энергии: проблемы и перспективы"



Введение

Человечество развивается очень быстро. В наши дни на душу населения требуется большое количество электроэнергии. И с каждым днем наши потребности в электроэнергии растут в геометрической прогрессии. У каждого человека дома мы можем увидеть телевизор, музыкальный центр, пылесос, микроволновую печь, электрическую плиту, ноутбук, электрический чайник и т.д. Мы не можем представить себе жизнь без этих предметов, они стали неотъемлемой частью нашей жизни. Это малая часть электроприборов, которые мы используем. Если посчитать, сколько электроэнергии использует один человек, и умножить на население планеты, то мы получим огромное число. В мире есть много городов, которые никогда «не спят», такие как Москва, Нью-Йорк и т.д. На улицах этих городов светло как днем из-за множества ярких фонарей. Но где же нам взять столько электроэнергии, способной удовлетворить наши безграничные нужды? Для этого существуют электростанции. Они обеспечивают электроэнергией все население мира. Электростанции разнообразны в зависимости от источника энергии.

Например, гидроэлектростанция (энергия воды), теплоэлектростанции (энергия органического топлива), солнечные электростанции (энергия солнца) и т.д. Не смотря на разнообразие электростанций, традиционными источниками энергии являются: ТЭС (теплоэлектростанции), ГЭС (гидроэлектростанции), АЭС (атомные электростанции). Их конкурентами являются альтернативные источники энергии, например, Солнечные электростанции (СЭС), ветряные электростанции (ВЭС), приливные электростанции (ПЭС) и т.д. Что представляют собой электростанции, и какое они оказывают воздействие на окружающую среду?



1. Традиционные источники энергии

1.1 Теплоэлектростанции (ТЭС)

ТЭС для производства электроэнергии использует такие виды топлива как уголь, нефть, природный газ, торф, мазут и т.д.

В тепловой электростанции есть топка, где топливо сгорает и нагревает воду. Образовавшийся пар по специальным трубам подается в лопатки турбины, соединенной с электрогенератором. Струя пара проходит через три турбины до тех пор, пока её энергия не закончится. В конденсаторе пар превращается в воду.

Теплоэнергетика занимает первое место в мире среди традиционных источников энергии. ТЭС вырабатывает 62% энергетики всего мира.

Страны, вырабатывающие большую часть электроэнергии мира на ТЭС: США, Китай, ФРГ, Австралия

Страны, в которых почти всю электроэнергию вырабатывают ТЭС:

Польша, ЮАР - уголь,

Саудовская Аравия, Кувейт, ОАЭ, Алжир - нефть.

Основные факторы размещения ТЭС:

- сырьевой фактор

- потребительский фактор

- транспортный

Плюсы ТЭС

· Работоспособность не зависит от сезонных изменений

· Кроме электроэнергии, производят тепло в виде горячей воды ( ТЭЦ)

· Времени на строительство уходит меньше, чем на ГЭС и АЭС

· Можно построить в любом месте (т.к. сырье может быть привозное)

Минусы ТЭС

· Самый экологически грязный источник энергии

· Использует исчерпаемые невозобновимые природные ресурсы

1.2 Гидроэлектростанции (ГЭС)

ГЭС для производства электроэнергии использует энергию потока воды. С помощью гидротехнических сооружений обеспечивается необходимый напор воды, попадающий на лопасти гидротурбины. Гидротурбина приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию. Таким образом, энергия падающей воды преобразуется в энергию вращения турбины - механическую, а затем с помощью генератора в электроэнергию. ГЭС вырабатывает 20% энергетики всего мира.

Гидроэлектростанции обычно строят на крупных, быстрых реках. На спокойных, равнинных реках сооружают плотины и водохранилища.

Мощность ГЭС определяется:

· Расходом воды (м3/с)

· Гидростатическим напором (разность высот между начальной и конечной точкой падения воды).

Проект станции основывается на одной из этих переменных или на обеих.

ГЭС в зависимости от вырабатываемой мощности разделяются на:

· Мощные - вырабатывают от 25 МВт и выше

· Средние - до 25 МВт

· Малые - до 5 МВт

ГЭС в зависимости от максимального использования напора воды разделяются на:

· высоконапорные -- более 60 м;

· средненапорные -- от 25 м;

· низконапорные -- от 3 до 25 м

Страны, вырабатывающие большую часть электроэнергии мира на ГЭС: Канада (Ревелсток на реке Колумбия), США (Гранд-Кули на реке Колумбия), Латинская Америка (Итайпэ на реке Парана; Санто-Антонио на реке Мадейра), Россия (Саяно-Шушенская на реке Енисей; Братская на реке Ангара), Китай (Лунтань на реке Хуншуйхэ; Три ущелья на реке Янцзы), Египет (Асуанская на реке Нил).

Страны, в которых почти всю электроэнергию вырабатывают ГЭС (93%):

Норвегия, Бразилия

Основные факторы размещения:

- Сырьевой (запасы гидроэнергоресурсов)

Плюсы ГЭС

· Самый экологически чистый (среди традиционных источников энергии).

· Дешевая электроэнергия

· Использует возобновимый природный ресурс

· Быстрый (относительно ТЭС) выход на режим выдачи рабочей мощности после включения станции.

Минусы ГЭС

· Производится мертвая вода

· Размещение зависит от расположения рек

· Перегораживаются реки, меняется их русло, затопляются долины рек.

· Затопление пахотных земель

1.3 АЭС

АЭС для производства электроэнергии использует ядерное горючее (уран, плутоний и т.д.).

АЭС работают по аналогичному принципу с ТЭЦ, но энергию для парообразования, получают при радиоактивном распаде. В качестве топлива используется обогащенная руда урана.

Главная часть атомной электростанции - ядерный реактор, поддерживающий непрерывность реакции расщепления, которая не должна переходить в ядерный взрыв.

Длинные стальные трубки - тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ)- заполняют рудой, содержащей 3% урана 235. Реакция расщепления происходит, если большое количество ТВЭЛов расположить рядом друг с другом. Для контролирования реакции, между ТВЭЛами устанавливают регулирующие стержни; выдвигая и возвращая их обратно, можно управлять интенсивностью распада урана-235. Ядерный реактор - это комплекс неподвижных ТВЭЛов и подвижных регуляторов. Тепло, выделяемое реактором, используется для кипячения воды и получения пара, приводящего в движение турбину атомной электростанции, которая вырабатывает электричество. АЭС вырабатывает 17% энергетики всего мира.

Страны, вырабатывающие большую часть электроэнергии мира на АЭС:

США, Франция, Япония, ФРГ, Россия, Великобритания.

Страны, в которых почти всю электроэнергию вырабатывают АЭС:

Франция, Япония, Бельгия, Литва.

Факторы размещения АЭС:

- Потребительский

Плюсы АЭС

· Дешевая электроэнергия

· При малых затратах огромное количество энергии

· Не нарушается гидрологический режим рек

· Не выбрасывается в атмосферу загрязняющие ее газы

· Урановых месторождений хватит на долгий срок

Минусы АЭС

· Аварии, при нарушении режима работы

· Радиация

· Проблема утилизации ядерных отходов



2. Альтернативные (нетрадиционные) источники энергии

2.1 Причины перехода к альтернативным источникам энергии (АИЭ)

В наши дни, когда населения становиться все больше, когда нужно все больше энергии, вопрос о производстве чистой и безопасной электроэнергии становится более актуальным. Переход к АИЭ затрагивает все сферы жизни общества - политическую, экономическую, социальную и т.д. Вот несколько причин перехода от традиционных источников энергии к АИЭ:

· Глобально-экологическая причина: технологии производства энергии с помощью традиционных источников пагубно воздействует на окружающую среду.

· Политическая: многие страны стремятся стать лидерами в освоении альтернативных источников энергии. Это связано с тем, что освоив в должной мере АИЭ, данные государства смогут устанавливать и регулировать цены на топливные ресурсы.

· Экономическая: АИЭ очень выгодны для страны, потому что стоимость энергии производимой АИЭ ниже энергии из традиционных источников энергии, а также строительство альтернативных электростанций окупается быстрее.

· Социальная: из-за постоянного роста численности и плотности населения становится труднее найти районы для строительства АЭС, чтобы производство электроэнергии было безопасно для окружающей среды. Рядом с АЭС возрастает риск развития онкологических заболеваний.

· Эволюционно-историческая: традиционная энергетика является тупиковой т.к. количества топливных ресурсов становится меньше и оно ограниченно. Для Эволюционного развития мы должны как можно скорее освоить и перейти на АИЭ.



2.2 Ветряные электростанции

энергия глобальный экологический

Ветряная электростанция представляет собой установку, которая преобразует кинетическую энергию ветра в электрическую. ВЭС включает в себя ветродвигатель, генератор электрического тока, автоматическое устройство управления работой ветродвигателя и генератора, сооружения для их установки и обслуживания.

Ветер приводит в движение лопасти ветряка, а они в свою очередь - вал электрогенератора, который вырабатывает электрическую энергию.

Плюсы ВЭС

· Дешевая электроэнергия

· Использует неисчерпаемый источник энергии

· Экологически чистый источник энергии

· Просты в эксплуатации, быстрая установка, низкие затраты на техобслуживание

· Низкие потери при передаче энергии

Минусы ВЭС

· Работа зависит от погодных условий (наличия и силы ветра)

· Создают помехи для воздушных сообщений и радиоволн

· Большие ВЭС очень шумные

· Мешают птицам

2.3 Геотермальные электростанции

Геотермальные электростанции используют тепловую энергию Земли (энергию горячих пароводяных источников - гейзеров) и преобразует её в электричество.

Бьющий из скважин пар идет по трубам наверх и вращает турбины электростанций.

Плюсы геотермальных электростанций

· Дешевая электроэнергия

· Экологически чистый источник энергии

· Вода из скважин идет на отопление домов

· Использует возобновляемый источник энергии

Минусы геотермальных электростанций

· Оседание грунтов и сейсмическая активность

· Подземные газы могут содержать ядовитые вещества

· Необходимость определенных геологических условий

2.4 Солнечные электростанции (СЭС)

Солнечные батареи преобразуют солнечное излучение в электрическую энергию. Основой солнечных батарей являются фотоэлементы -- кристаллы кремния, покрытые тончайшим, прозрачным для света слоем металла. Поток фотонов - частиц света - проходит через слой металла и выбивает электроны из кристалла. Количество электронов в слое металла увеличивается, и между слоем металла и кристаллом возникает разность потенциалов.

Если мы соединим тысячи таких фотоэлементов параллельно, то получим солнечную батарею, которая способна питать электроэнергией электронную аппаратуру на космических кораблях, спутниках. В южных районах, на крышах домов размещают солнечные батареи, которые способны частично удовлетворить потребность в необходимой электроэнергии.

Плюсы СЭС

· Дешевая электроэнергия

· Экологически чистый источник энергии

· Использует неисчерпаемый источник энергии

Минусы СЭС

· Сравнительно низкий КПД

· Дорогостоящая установка

· Зависимость от погодных условий, суточной и сезонной цикличности

2.5 Приливные электростанции (ПЭС)

Приливные электростанции используют энергию приливов и отливов. Когда начинается отлив, заслонки в дамбе закрываются, таким образом, поддерживается высокий уровень воды за плотиной. Как только разница уровней воды превышает три метра, заслонки открываются, и вода возвращается в море, вращая лопатки 24 больших турбин, а вместе с ними роторы электрогенераторов. Когда снова начинается прилив, вода через открытые заслонки проходит за плотину, и цикл повторяется заново. Целесообразно устанавливать ПЭС в районах, где приливные колебания уровня моря более 4 м.

Плюсы ПЭС

· Использует возобновимый источник энергии

· Отсутствует угроза катастрофы при нарушении правил эксплуатации

· Экологическая безопасность

Минусы ПЭС

· Строительство возможно только на берегу морей и океанов

· Низкая мощность и высокая стоимость

· Неравномерность выработки электроэнергии во времени

2.6 Энергия биомассы

Энергия биомасс - это энергия получаемая из растений; энергия энергоносителей растительного происхождения, которые образуются путем фотосинтеза. Эту энергию используют в той и иной форме 50% населения планеты. Например, биогаз (смесь метана и диоксида углерода) образуется при гниении бытовых отходов или навоза. Биомассу можно разделить на две группы: одна относится к традиционным источникам энергии (древесина, опилки), а другая - альтернативным (растения, отходы с\х производства).

Существуют разные способы переработки биомассы, которые представлены в схеме, в табл.1 представлены технологии получения альтернативного топлива.

Схема 1

энергия глобальный экологический



Таблица 1

Плюсы электростанций на биомассе:

· Использует возобновляемый источник энергии

· Снижение эрозии, и образование мест обитания для животных (при выращивании сырья)

· Относительно экологически чистый источник энергии (при использовании биотоплива выделяется меньше вредных веществ, чем при использовании угля, нефти; CO2 не загрязняет атмосферу т.к. поглощается растениями)

Минусы электростанций на биомассе:

· Обеднение почв (при сборе сырья без последующего выращивания растений на этих землях)

· Расположение с источником сырья

· Конкуренция с пищевым производством

· Некоторые вещества при выбросе загрязняют атмосферу

· Безграничная заготовка топлива причиняет вред природе



Заключение

Каждый день ученые ищут решение энергетической «проблемы». На данный момент в мире три традиционных и боле десятка альтернативных источников энергии. Большинство стран используют энергию, получаемую от АИЭ, но в мире энергия вырабатывается преимущественно традиционными источниками энергии. АИЭ в этой гонке пока дышат в спину традиционным источникам энергии, но в ближайшем будущем они займут лидирующее положение; потому что люди уже сейчас задумываются над тем, что бы сохранить природу и не причинять ей больший вред. Ведь наша планета - наш дом, и мы должны поддерживать чистоту в нашем «доме», а не загрязнять его еще больше. Переход на АИЭ процесс не одношаговый. Поэтому медленно, но верно весь мир перейдет на АИЭ. У каждой страны свои потенциал и возможности. Не смотря на то, бедная страна или богатая, она выберет тот АИЭ, который ей больше всего подойдет. У каждой электростанции свои преимущества и недостатки, но АИЭ - это наше будущее, наш путь к процветанию и сохранению нашей планеты Земля.



Список литературы

1. 1000 чудес природы. - ESP: изд.дом Ридерз Дайджест, 2001. - 448 с.

2. Неразгаданные тайны человечества. -FRA: изд.дом Ридерз Дайджест, 2004. - 384 с.

3. НАУКА. Энциклопедия. - GBR: изд-во Дорлинг Киндерсли Лимитед, 1997. - 448 с.4. Наука и жизнь [Электрон.ресурс].// -2005-2013. - Режим доступа: http://www.nkj.ru/

5.BBC русская служба [Электрон.ресурс].// - 1998. - Режим доступа: http://www.bbc.co.uk/russian/

6. Альтернативные источники энергии [Электрон.ресурс].// - 2012. - Режим доступа: http://konec-sveta.org/analitika/ekologiya/alternativnye-istochniki-jenergii.html

7. Альтернативная энергетика и мировой потенциал ВИЭ [Электрон.ресурс].// - 2012. - Режим доступа: http://www.spbenergo.com/

8. Традиционные и нетрадиционные источники энергии [Электрон.ресурс].// -2007-2013. - Режим доступа: http://dom-en.ru/sprav2/

9. Альтернативная энергетика в России [Электрон.ресурс].// 2011.- Режим доступа: http://www.memoid.ru/node/Alternativnaya_ehnergetika_v_Rossii

10. Альтернативная энергия [Электрон.ресурс].// Режим доступа: http://alternativenergy.ru/.

Размещено на Allbest.ru

...