Енергетичні проблеми людства та сонячні батареї
Принцип роботи сонячної батареї. Встановлення потужності сонячних фотоелектричних перетворювачів в світі. Розвиток альтернативних джерел енергії в Україні. Впровадження новітніх технологій з метою зменшення використання палива з вичерпних ресурсів.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 08.11.2018 |
| Размер файла | 114,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Міністерство освіти і науки України
НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ М. П. ДРАГОМАНОВА
Фізико-математичний факультет
Кафедра експериментальної і теоретичної фізики та астрономії
Курсова робота
з теоретичної фізики
на тему: «Енергетичні проблеми людства та сонячні батареї»
Київ 2016
Вступ
Актуальність теми. У цій роботі розглянуті глобальні енергетичні проблеми сучасності. Зараз, як ніколи, гостро постало питання у тому, яким буде майбутнє планети в енергетичному плані. Що чекає на людство - енергетичний голод чи енергетичний достаток. У газетах і різних журналах дедалі частіше зустрічаються статті про енергетичні кризи. Через нафту виникають війни, розквітають та бідніють держави, змінюються уряди. Спостерігається відносна ресурсна обмеженість, зумовлена можливістю швидкого вичерпання найбільш доступних родовищ і перехід до розробки складніших, що спричинює подорожчання енергоносіїв і робить використання більшої частини паливних ресурсів нерентабельним. Аналітики прогнозують наближення того моменту, коли енергетичні затрати на розвідування й добування головного виду палива - нафти за межами Близького Сходу, перевищуватимуть кількість енергетики, яка може бути одержана з неї. сонячний батарея енергія технологія
Але особливо загострилися проблеми, пов'язані з негативним впливом енергетики на стан навколишнього середовища. Рослини та океан вже не встигають поглинути всю кількість вуглекислоти, яка утворюється внаслідок спалювання органічного палива. Це веде до поступового збільшення її концентрації в атмосфері, що посилює "парниковий ефект" і викликає потепління клімату.
Останнім часом у процесі виробництва електроенергії все частіше використовують сонячну енергетику. Сонячна енергетика використовує поновлюване джерело енергії і в перспективі може стати екологічно чистою, тобто такою, що не виробляє шкідливих відходів.
На сьогодні сонячна енергетика широко застосовується у випадках, коли малодоступність інших джерел енергії в сукупності з достатньою кількістю сонячного випромінювання виправдовує її економічно.
Сонячна батарея - тип збірних панелей для поглинання енергії сонячних променів та її перетворення у електричну чи теплову.
Мета роботи: виокремлення глобальних енергетичних проблем, з?ясування їх сутності, осмислення, відокремлення економічної основи у кожній глобальній проблемі, яка буде розглядатися, окреслення шляхів розв?язання, розкрити проблеми, навести конкретні приклади їх, вказати шляхи розв?язання; дослідження необхідності виробництва електричної енергії із використанням сонячної енергетики як невичерпного та екологічно чистого джерела енергії.
Завдання роботи:
1) характеристика основних глобальних проблем людства;
2) дослідження цих проблем у розрізі економічного та соціального підґрунтя;
3) пошук шляхів вирішення енергетичних проблем людства.
4) вивчення переваг та недоліків використання сонячних батарей при виробництві електроенергії.
Об'єктом дослідження виступають енергетичні проблеми суспільства, а також запровадження сонячної енергетики.
Предметом дослідження є шляхи вирішення та розв'язання цих проблем і способи оптимізації сонячної енергетики для якнайповнішого задоволення потреб людей.
Розділ 1. Енергетичні проблеми людства
1.1 Енергетика: прогноз з позиції сталого розвитку людства
Згідно з якими законами розвиватиметься енергетика світу в майбутньому, виходячи з ООНівської Концепції сталого розвитку людства? Результати досліджень іркутських вчених, зіставлення їх з роботами інших авторів дозволили встановити ряд загальних закономірностей і особливостей.
Концепція сталого розвитку людства, сформульована на Конференції ООН 1992 р в Ріо-де-Жанейро, безсумнівно, зачіпає і енергетику. На Конференції показано, що людство не може продовжувати розвиватися традиційним шляхом, який характеризується нераціональним використанням природних ресурсів і прогресуючим негативним впливом на навколишнє середовище. Якщо країни, що розвиваються підуть тим же шляхом, яким розвинені країни досягли свого благополуччя, то глобальна екологічна катастрофа буде неминучою.
В основі концепції сталого розвитку лежить об'єктивна необхідність (а також право і неминучість) соціально-економічного розвитку країн третього світу. Розвинені країни могли б, мабуть, "змиритися" (принаймні, на якийсь час) з досягнутим рівнем добробуту і споживання ресурсів планети. Однак мова йде не просто про збереження навколишнього середовища і умов існування людства, але і про одночасне підвищення соціально-економічного рівня країн, що розвиваються ("Півдня") і наближенні його до рівня розвинених країн ("Півночі").
Вимоги до енергетики сталого розвитку будуть, звичайно, ширше, ніж до екологічно чистої енергетики. Вимоги невичерпності використовуваних енергетичних ресурсів та екологічної чистоти, закладені в концепції екологічно чистої енергетичної системи, задовольняють двом найважливішим принципам сталого розвитку - дотримання інтересів майбутніх поколінь і збереження навколишнього середовища. Аналізуючи інші принципи і особливості концепції сталого розвитку, можна зробити висновок, що до енергетики в даному випадку слід пред'явити, як мінімум, дві додаткові вимоги:
- забезпечення енергоспоживання (в тому числі, енергетичних послуг населенню) не нижче певного соціального мінімуму;
- розвиток національної енергетики (так само, як і економіки) повинно бути взаємно скоординовано з розвитком її на регіональному і глобальному рівнях.
Перше випливає з принципів пріоритету соціальних факторів і забезпечення соціальної справедливості: для реалізації права людей на здорове і плідне життя, зменшення розриву в рівні життя народів світу, викорінення бідності та злиднів, необхідно забезпечити певний прожитковий мінімум, в тому числі, задоволення мінімально необхідних потреб в енергії населення і економіки.
Друга вимога пов'язана з глобальним характером, що насувається: екологічної катастрофи і необхідністю скоординованих дій усього світового співтовариства щодо усунення цієї загрози. Навіть країни, які мають достатні власні енергетичні ресурси, як, наприклад, Росія, не можуть ізольовано планувати розвиток своєї енергетики, через необхідність врахування глобальних і регіональних екологічних та економічних обмежень.
У 1998--2000 рр. в ІСЕМ СО РАН проведені дослідження перспектив розвитку енергетики світу і його регіонів в XXI столітті, в яких зазвичай ставлять за ціль визначення довгострокових тенденцій у розвитку енергетики, раціональних напрямів НТП і т.п. Зроблена спроба перевірки одержуваних варіантів розвитку енергетики "на стійкість", тобто на відповідність умовам і вимогам сталого розвитку. При цьому на відміну від варіантів розвитку, що розроблялися раніше за принципом "що буде, якщо...", автори спробували запропонувати по можливості правдоподібний прогноз розвитку енергетики світу і його регіонів в XXI столітті. При всій його умовності дається більш реалістичне уявлення про майбутнє енергетики, її можливий вплив на навколишнє середовище, необхідних економічних витрат і ін.
Загальна схема цих досліджень значною мірою традиційна: використання математичних моделей, для яких готується інформація з енергетичних потреб, ресурсів, технологій, обмежень. Для обліку невизначеності інформації, в першу чергу за потребами в енергії і обмеженням, формується набір сценаріїв майбутніх умов розвитку енергетики. Результати розрахунків на моделях потім аналізуються з відповідними висновками і рекомендаціями.
Основним інструментом досліджень була Глобальна енергетична модель GEM-10R. Ця модель - оптимізаційна, лінійна, статична, багаторегіональна. Як правило, світ ділився на 10 РЕГІОНІВ: Північна Америка, Європа, країни колишнього СРСР, Латинська Америка, Китай та ін. Модель оптимізує структуру енергетики одночасно всіх регіонів з урахуванням експорту-імпорту палива і енергії по 25-річним інтервалам - 2025, 2050, 2075 і 2100 рр. Оптимізується весь технологічний ланцюжок, починаючи з видобутку (або виробництва) первинних енергоресурсів, закінчуючи технологіями виробництва чотирьох видів кінцевої енергії (електричної, теплової, механічної та хімічної). У моделі представлено кілька сотень технологій виробництва, переробки, транспортування і споживання первинних енергоресурсів і вторинних енергоносіїв. Передбачені екологічні регіональні і глобальні обмеження (на викиди , та твердих частинок), обмеження на розвиток технологій, розрахунок витрат на розвиток і функціонування енергетики регіонів, визначення двоїстих оцінок та ін. Первинні енергетичні ресурси (в тому числі, поновлювані) в регіонах задаються з поділом на 4-9 вартісних категорій.
Аналіз результатів показав, що отримані варіанти розвитку енергетики світу і регіонів, як і раніше важко реалізувати і не цілком відповідають вимогам і умовам стійкого розвитку світу в соціально-економічних аспектах. Рівень енергоспоживання представився, з одного боку, важко досяжним, а з іншого боку, що не забезпечує бажаного наближення країн, що розвиваються до розвинених за рівнем душового енергоспоживання і економічного розвитку (питомій ВВП). У зв'язку з цим був виконаний новий прогноз енергоспоживання (знижений) в припущенні більш високих темпів зниження енергоємності ВВП та надання економічної допомоги розвинених країн таким, що розвиваються.
Високий рівень енергоспоживання визначений виходячи з питомих ВВП, в основному відповідних прогнозами Світового банку. При цьому в кінці XXI століття країни, що розвиваються, досягнуть лише сучасного рівня ВВП розвинених країн, тобто відставання складе близько 100 років. У варіанті низького енергоспоживання розмір допомоги розвинених країн, прийнятий виходячи з обговорюваних в Ріо-де-Жанейро показників: близько 0,7% ВВП розвинених країн, або 100-125 млрд дол. в рік. Зростання ВВП розвинених країн при цьому дещо зменшується, а що розвиваються - збільшується. В середньому ж по світу ВВП на душу населення в цьому варіанті збільшується, що свідчить про доцільність надання такої допомоги з точки зору всього людства.
Споживання на душу населення енергії в низькому варіанті в промислово розвинених країнах стабілізується, в країнах, що розвиваються - зросте, до кінця століття приблизно в 2,5 рази, а в середньому по світу - в 1,5 рази в порівнянні з 1990 р. Абсолютне світове споживання кінцевої енергії (з урахуванням зростання населення) збільшиться до кінця розпочатого століття за високими прогнозами приблизно в 3,5 рази, за низькими - в 2,5 рази.
Використання окремих видів первинних енергоресурсів характеризується наступними особливостями. Нафта у всіх сценаріях витрачається приблизно однаково - в 2050 р. досягається пік її видобутку, а до 2100 р. дешеві ресурси (перших п'яти вартісних категорій)вичерпуються повністю або майже повністю. Така стійка тенденція пояснюється великою ефективністю нафти для виробництва механічної і хімічної енергії, а також тепла і пікової електроенергії. В кінці століття нафта заміщається синтетичним паливом (в першу чергу, з вугілля).
Видобуток природного газу безперервно збільшується протягом всього століття, досягаючи максимуму в його кінці. Дві найбільш дорогі категорії (нетрадиційний метан і метаногідрати) виявилися неконкурентоспроможними. Газ використовується для виробництва всіх видів кінцевої енергії, але найбільшою мірою - для виробництва тепла.
Вугілля і ядерна енергія схильні до найбільших змін в залежності від обмежень, що вводяться. Будучи приблизно рівно економічними, вони заміщають один одного, особливо в "крайніх" сценаріях. У найбільшій мірі вони використовуються на електростанціях. Значна частина вугілля в другій половині століття переробляється в синтетичне моторне паливо, а ядерна енергія в сценаріях з жорсткими обмеженнями на викиди в великих масштабах використовується для отримання водню.
Використання відновлюваних джерел енергії істотно розрізняється в різних сценаріях. Стійко використовуються лише традиційні гідроенергія і біомаса, а також дешеві ресурси вітру. Решта видів ВДЕ є найбільш дорогими ресурсами, замикають енергетичний баланс і розвиваються в міру необхідності.
Цікаво проаналізувати витрати на світову енергетику в різних сценаріях. Найменше вони, природно, в двох останніх сценаріях зі зниженим енергоспоживанням і помірними обмеженнями. До кінця століття вони зростають приблизно в 4 рази в порівнянні з 1990 р. Найбільші витрати вийшли в сценарії з підвищеним енергоспоживанням і жорсткими обмеженнями. В кінці століття вони в 10 разів перевищують витрати 1990 р. і в 2,5 рази - витрати в останніх сценаріях.
Слід зазначити, що введення мораторію на ядерну енергетику при відсутності обмежень на викиди збільшує витрати всього на 2%, що пояснюється приблизною рівно економічністю АЕС і електростанцій на вугіллі. Однак, якщо при мораторію на ядерну енергетику ввести жорсткі обмеження на викиди , то витрати на енергетику зростають майже в 2 рази.
Отже, "ціни" ядерного мораторію і обмежень на викиди дуже великі. Аналіз показав, що витрати на зниження викидів можуть скласти 1-2% від світового ВВП, тобто вони виявляються порівняними з очікуваним збитком від зміни клімату планети (при потеплінні на кілька градусів). Це дає підстави говорити про допустимість (або навіть необхідність) пом'якшення обмежень на викиди . Фактично потрібно мінімізувати суму витрат на зниження викидів та збитків від зміни клімату (що, звичайно, представляє виключно складне завдання).
Дуже важливо, що додаткові витрати на зменшення викидів повинні нести, головним чином, країни, що розвиваються. Тим часом, ці країни, з одного боку, не винні в становищі положення теплового ефекту, а з іншого - просто не мають таких коштів. Отримання ж цих коштів від розвинених країн, безсумнівно, викличе великі труднощі і це - одна з найсерйозніших проблем досягнення стійкого розвитку.[1, с. 115].
1.2 Нетрадиційні джерела енергії
У XXI столітті ми усвідомлюємо реальність третього тисячоліття. На жаль, запаси нафти, газу, вугілля зовсім не нескінченні. Природі, щоб створити ці запаси, знадобилися мільйони років, витрачені вони будуть за сотні. Сьогодні в світі стали всерйоз замислюватися над тим, як не допустити хижацького розграбування земних багатств. Адже лише за цієї умови запасів палива може вистачити на століття. На жаль, багато нафтовидобувних країн живуть сьогоднішнім днем. Вони нещадно витрачають подаровані їм природою нафтові запаси. Що ж станеться тоді, а це рано чи пізно станеться, коли родовища нафти і газу будуть вичерпані? Імовірність швидкого виснаження світових запасів палива, а також погіршення екологічної ситуації в світі, (переробка нафти і досить часті аварії під час її транспортування становлять реальну загрозу для навколишнього середовища) змусили задуматися про інші види палива, здатних замінити нафту і газ.
Зараз в світі все більше вчених інженерів займаються пошуками нових, нетрадиційних джерел, які могли б взяти на себе хоча б частину турбот по постачанню людства енергією. Нетрадиційні поновлювані джерела енергії включають сонячну, вітрову, геотермальну енергію, біомасу і енергію Світового океану.
Енергія Сонця
Останнім часом інтерес до проблеми використання сонячної енергії різко зріс, і хоча це джерело також відноситься до поновлюваних, увага, яку приділяють йому в усьому світі, змушує нас розглянути його можливості окремо. Потенційні можливості енергетики, заснованої на використанні безпосередньо сонячного випромінювання, надзвичайно великі. Зауважимо, що використання всього лише 0,0125% енергії Сонця могло б забезпечити всі сьогоднішні потреби світової енергетики, а використання 0,5% - повністю покрити потреби на перспективу. На жаль, навряд чи коли-небудь ці величезні потенційні ресурси вдасться реалізувати у великих масштабах. Одним з найбільш серйозних перешкод такої реалізації є низька інтенсивність сонячного випромінювання.
Навіть при найкращих атмосферних умовах (південні широти, чисте небо) щільність потоку сонячного випромінювання складає не більше 250 Вт. Тому, щоб колектори сонячного випромінювання "збирали" за рік енергію, необхідну для задоволення всіх потреб людства потрібно розмістити їх на території 130000 . Крім того, необхідність використання колекторів величезних розмірів тягне за собою значні матеріальні витрати. Найпростіший колектор сонячного випромінювання - є темний металевий лист, усередині якого розташовуються труби з циркулюючою в них рідиною. Нагріта за рахунок сонячної енергії, поглиненої колектором, рідина надходить для безпосереднього використання. Згідно з розрахунками виготовлення колекторів сонячного випромінювання площею 1, вимагає приблизно 104 тон алюмінію. Доведені ж на сьогодні світові запаси цього металу оцінюються в 1.17 * тон.
Ясно, що існують різні фактори, що обмежують потужність сонячної енергетики. Припустимо, що в майбутньому для виготовлення колекторів стане можливим застосовувати не тільки алюміній, але і інші матеріали. Чи зміниться ситуація в цьому випадку? Будемо виходити з того, що на окремій фазі розвитку енергетики (після 2100 років) всі світові потреби в енергії будуть задовольнятися за рахунок сонячної енергії. В рамках цієї моделі можна оцінити, що в цьому випадку буде потрібно "збирати" сонячну енергію на площі від 1 * до 3 * . У той же час загальна площа орних земель в світі складає сьогодні 13 *. Сонячна енергетика відноситься до найбільш матеріаломістких видів виробництва енергії. Великомасштабне використання сонячної енергії спричиняє гігантське збільшення потреби в матеріалах, а отже, і в трудових ресурсах для видобутку сировини, її збагачення, отримання матеріалів, виготовлення геліостатів, колекторів, іншої апаратури, їх перевезення. Підрахунки показують, що для виробництва 1МВт в рік електричної енергії за допомогою сонячної енергетики буде потрібно затратити від 10 000 до 40 000 людино-годин.
У традиційній енергетиці на органічному паливі цей показник становить 200-500 людино-годин. Поки що електрична енергія, породжена сонячним промінням, обходиться набагато дорожче, ніж одержувана традиційними способами. Вчені сподіваються, що експерименти, які вони проведуть на досвідчених установках і станціях, допоможуть вирішити не тільки технічні, але й економічні проблеми.
Перші спроби використання сонячної енергії на комерційній основі відносяться до 80-х років минулого століття. Найбільших успіхів у цій області домоглася фірма Loose Industries (США). Нею в грудні 1989 року в експлуатацію введена сонячно-газова станція потужністю 80 МВт. Тут же, в Каліфорнії, в 1994 році було введено ще 480 МВт електричної потужності, причому, вартість 1 кВт / год енергії - 7-8 центів. Це нижче, ніж на традиційних станціях. У нічні години і взимку енергію дає, в основному, газ, а влітку і в денні години - сонце. Електростанція в Каліфорнії продемонструвала, що газ і сонце, як основні джерела енергії найближчого майбутнього, здатні ефективно доповнювати один одного. Тому не випадковий висновок, що в якості партнера сонячної енергії повинні виступати різні види рідкого або газоподібного палива. Найбільш імовірною "кандидатурою" є водень.
Його отримання з використанням сонячної енергії, наприклад, шляхом електролізу води може бути досить дешевим, а сам газ, що володіє високою теплотворною здатністю, легко транспортувати і довгостроково зберігати. Звідси висновок: найбільш економічна можливість використання сонячної енергії, яка проглядається сьогодні - направляти її для отримання вторинних видів енергії в сонячних районах земної кулі. Отримане рідке або газоподібне паливо можна буде перекачувати по трубопроводах або перевозити танкерами в інші райони. Швидкий розвиток геліоенергетики стало можливим завдяки зниженню вартості фотоелектричних перетворювачів у розрахунку на 1 Вт встановленої потужності з 1000 доларів в 1970 році до 3-5 доларів в 1997 році і підвищенню їх ККД з 5 до 18%. Зменшення вартості сонячного вата до 50 центів дозволить геліоустановкам конкурувати з іншими автономними джерелами енергії, наприклад, з дизельними електростанціями. [7, с. 211].
1.3 Вітрова енергія
Величезна енергія рухомих повітряних мас. Запаси енергії вітру більш ніж в сто разів перевищують запаси гідроенергії всіх річок планети. Вітри, що дмуть на просторах нашої країни, могли б легко задовольнити всі її потреби в електроенергії. Кліматичні умови дозволяють розвивати вітроенергетику на величезній території від наших західних кордонів до берегів Єнісею. Багаті енергією вітру північні райони країни вздовж узбережжя Північного Льодовитого океану, де вона особливо необхідна мужнім людям, обживають ці багатющі краї. Чому ж настільки рясне, доступне та й екологічно чисте джерело енергії так слабо використовується? В наші дні двигуни, що використовують вітер, покривають всього одну тисячну світових потреб в енергії. Техніка XX століття відкрила абсолютно нові можливості для вітроенергетики, задача якої стала іншою - отримання електроенергії. На початку століття Н.Е. Жуковський розробив теорію вітродвигуна, на основі якої могли бути створені високопродуктивні установки, здатні отримувати енергію від самого слабкого вітерцю. З'явилося безліч проектів вітроагрегатів, більш досконалих, ніж старі вітряки. У нових проектах використовуються досягнення багатьох галузей знань. У наші дні до створення конструкцій вітроколеса - серця будь-якої вітроенергетичної установки залучаються фахівці-авіабудівельники, які вміють вибрати найбільш доцільний профіль лопасті, досліджувати його в аеродинамічній трубі. Зусиллями вчених інженерів створені найрізноманітніші конструкції сучасних вітрових установок.
Першою лопастевою машиною, яка використала енергію вітру, було вітрило. Вітрило і вітродвигун крім одного джерела енергії об'єднує один і той же використовуваний принцип. Дослідження Ю. С. Крючкова показали, що вітрило можна представити у вигляді вітродвигуна з нескінченним діаметром колеса. Вітрило є найбільш досконалою лопастевою машиною, з найвищим коефіцієнтом корисної дії, яка безпосередньо використовує енергію вітру для руху.
Вітроенергетика, яка використовує вітроколеса і вітрокаруселі, відроджується зараз, перш за все, в наземних установках. У США вже побудовані і експлуатуються комерційні установки. Проекти наполовину фінансуються з державного бюджету. Другу половину інвестують майбутні споживачі екологічно чистої енергії.
Перші розробки теорії вітродвигуна відносяться до 1918 р. В. Залевський зацікавився вітряками і авіацією одночасно. Він почав створювати повну теорію вітряка і вивів кілька теоретичних положень, яким повинна відповідати вітроустановка.
На початку ХХ століття інтерес до повітряних гвинтів і вітроколес не був відокремлений від загальних тенденцій часу - використовувати вітер, де це тільки можливо. Спочатку найбільшого поширення вітроустановки отримали в сільському господарстві. Повітряний гвинт використовували для приводу суднових механізмів. На всесвітньо відомому "Фрам" він обертав динамо-машину. На вітрильниках вітряки приводили в рух насоси і якірні механізми.
У Росії до початку минулого століття крутилося близько 2500 тисячі вітряків загальною потужністю мільйон кВт. Після 1917 року млини залишилися без господарів і поступово зруйнувалися. Правда, робилися спроби використовувати енергію вітру вже на науковій і державній основі. У 1931 році поблизу Ялти була побудована найбільша на ті часи вітроенергетична установка потужністю 100 кВт, а пізніше розроблений проект агрегату на 5000 кВт. Але реалізувати його не вдалося, так як Інститут вітроенергетики, який займався цією проблемою, був закритий.
У США до 1940 року побудували вітроагрегат потужністю в1250 кВт. До кінця війни одна з його лопастей отримала пошкодження. Її навіть не стали ремонтувати - економісти підрахували, що вигідніше використовувати звичайну дизельну електростанцію. Подальші дослідження цієї установки припинилися.
Невдалі спроби використовувати енергію вітру в великомасштабній енергетиці сорокових років XX століття не були випадкові. Нафта залишалася порівняно дешевою, різко знизилися питомі капітальні вкладення на великих теплових електростанціях, освоєння гідроенергії, як тоді здавалося, гарантує і низькі ціни і задовільну екологічну чистоту.
Істотним недоліком енергії вітру є його мінливість у часі, але її можна компенсувати за рахунок розташування вітроагрегатів. Якщо в умовах повної автономії об'єднати кілька десятків великих вітроагрегатів, то середня їх потужність буде постійною. При наявності інших джерел енергії вітрогенератор може доповнювати існуючі. І, нарешті, від вітродвигуна можна безпосередньо отримувати механічну енергію. [6, с. 98]
1.4 Термальна енергія землі
З давніх-давен люди знають про стихійні прояви гігантської енергії, що таїться в надрах земної кулі. Потужність виверження багаторазово перевищує потужність найбільших енергетичних установок, створених руками людини. Правда, про безпосереднє використання енергії вулканічних вивержень говорити не доводиться - немає поки у людей можливостей приборкати цю непокірну стихію, та й, на щастя, виверження ці досить рідкісні події. Але це прояви енергії, що таїться в земних надрах, коли лише крихітна частка цієї невичерпної енергії знаходить вихід через вогнедишні жерла вулканів. Маленька європейська країна Ісландія повністю забезпечує себе помідорами, яблуками і навіть бананами. Численні ісландські теплиці отримують енергію від тепла землі - інших місцевих джерел енергії в Ісландії практично немає. Зате дуже багата ця країна гарячими джерелами і знаменитими гейзерами-фонтанами гарячої води, які з точністю хронометра вириваються з-під землі. І хоча ісландцям належить пріоритет у використанні тепла підземних джерел, жителі цієї маленької північної країни експлуатують підземну котельну дуже інтенсивно.
Рейк'явік, в якій проживає половина населення країни, опалюється тільки за рахунок підземних джерел. Але не тільки для опалення люди черпають енергію з глибин землі. Вже давно працюють електростанції, що використовують гарячі підземні джерела. Перша така електростанція, зовсім ще малопотужна, була побудована в 1904 році в невеликому італійському містечку Лардерелло. Поступово потужність електростанції росла, в дію вступали все нові агрегати, використовувалися нові джерела гарячої води, і в наші дні потужність станції досягла вже значної величини - 360 тисяч кВт. У Новій Зеландії існує така електростанція в районі Вайракей, її потужність 160 тисяч кВт. У 120 кілометрах від
Сан-Франциско, в США, виробляє електроенергію геотермальна станція потужністю 500 тисяч кВт. [6, с. 111]
1.5 Енергія внутрішніх вод
Перш за все люди навчилися використовувати енергію річок. Але в золотий вік електрики, відбулося відродження водяного колеса у вигляді водяної турбіни. Електричні генератори, що виробляють енергію, необхідно було обертати, а це цілком успішно могла робити вода. Можна вважати, що сучасна гідроенергетика народилася в 1891 році. Переваги гідроелектростанцій очевидні - постійно поновлюваний самою природою запас енергії, простота експлуатації, відсутність забруднення навколишнього середовища. Та й досвід будівництва та експлуатації водяних коліс міг би надати чималу допомогу гідроенергетикам.
Однак, щоб привести в обертання могутні гідротурбіни, потрібно накопичити за дамбою величезний запас води. Для побудови греблі потрібно укласти таку кількість матеріалів, що обсяг гігантських єгипетських пірамід в порівнянні з ним покажеться нікчемним. У 1926 році в лад увійшла Волховська ГЕС, в наступному почалося будівництво знаменитої Дніпровської. Енергетична політика нашої країни, призвела до того, що у нас розвинена система потужних гідроелектричних станцій. Енергоустановка на річці Ранс, що складається з 24 реверсивних турбогенераторів, і має вихідну потужність 240 МВт - одна з найбільш потужних гідроелектростанцій у Франції. Гідроелектростанції є найбільш економічно вигідним джерелом енергії. Але мають недоліки - при транспортуванні електроенергії лініями електропередач відбуваються втрати до 30% і створюється екологічно небезпечне електромагнітне випромінювання. Поки людям служить лише невелика частина гідроенергетичного потенціалу землі. Щорічно величезні потоки води, що утворилися від дощів і танення снігів, стікають в моря невикористаними. Якби вдалося затримати їх за допомогою дамб, людство отримало б додатково колосальну кількість енергії. [6, с. 118].
1.6 Енергія біомаси
У США в середині 70-х років група фахівців в області дослідження океану, морських інженерів і водолазів створила першу в світі океанську енергетичну ферму на глибині 12 метрів під залитою сонцем гладдю Тихого океану поблизу міста Сан-Клемент. На фермі вирощувалися гігантські каліфорнійські бурі водорості. На думку директора проекту доктора Говарда А. Уілкокса, співробітника Центру дослідження морських і океанських систем в Сан-Дієго (Каліфорнія), до 50% енергії цих водоростей може бути перетворене в паливо - природний газ, метан. Океанські ферми майбутнього, вирощують бурі водорості на площі приблизно 100 000 акрів (40 000 га), зможуть давати енергію, якої вистачить, щоб повністю задовольнити потреби американського міста з населенням в 50 000 чоловік ".
До біомаси, крім водоростей, можна також віднести і продукти життєдіяльності домашніх тварин. Так, 16 січня 1998 року в газеті "Санкт Петербурзкие Ведомости" була надрукована стаття, під назвою "Електрика з курячого посліду", в якій говорилося про те, що в фінському місті Там перезнаходиться фірма міжнародного норвезького суднобудівного концерну Kvaerner, що прагне отримати підтримку ЄС для спорудження в британській Нортхемптонській електростанції установки, діючої на курячому посліді. Проект входить в програму ЄС Thermie, яка передбачає розвиток нових, нетрадиційних джерел енергії та методів заощадження енергетичних ресурсів.
Спроектована фінською фірмою силова установка буде спалювати в топках 120 тисяч тон курячого посліду на рік, виробляючи 75 млн кВт*год енергії.[3, с. 75].
Розділ 2. Сонячні батареї
2.1 Принцип роботи сонячної батареї
Напівпровідникові фотоелектричні елементи, що працюють на принципі перетворення світлової енергії сонячного випромінювання безпосередньо в електрику називають сонячними батареями.
Тонка пластина складається з двох шарів кремнію з різними фізичними властивостями. Внутрішній шар являє собою чистий монокристалічний кремній. Зовні він покритий дуже тонким шаром «забрудненого» кремнію, наприклад з домішкою фосфору. Після опромінення такої «вафлі» сонячними променями між шарами виникає потік електронів і утворюється різниця потенціалів, а в зовнішньому ланцюзі, що з'єднує шари, з'являється електричний струм.
При цьому генерується постійний струм. Енергія може використовуватися як напряму, різними навантаженнями постійного струму, запасатися в акумуляторних батареях для подальшого використання або покриття пікового навантаження, а також перетворюватися в змінний струм напругою 220 В для живлення різного навантаження змінного струму.
Вживання сонячних батарей стає ефективним при об'єднанні їх в єдину систему з такими пристроями, як акумулятори, контролери, інвертування. [8, с. 215].
2.2 Використання сонячних батарей
Технології використання сонячної енергії активно розвиваються в багатьох країнах світу. Деякі з них вже досягли комерційної зрілості, успішно конкурують на ринку енергетичних послуг і навіть увійшли до повсякденного вжитку.
У Німеччині, наприклад, в рамках проекту «Тисяча дахів» 2250 будинків було обладнано фотоелектричними сонячними батареями. В США була прийнята ще масштабніша програма «Мільйон сонячних дахів», яка розрахована на період до 2010 року і склала 6,3 млрд доларів бюджетних вкладень.
Встановлена потужність сонячних фотоелектричних перетворювачів в світі перевищує 1 ГВт, причому на частку Японії доводиться 50%. Україна, на жаль, набагато відстає по рівню вживання цих джерел енергії, хоча по праву може вважатися одним з родоначальників цього напряму. Багато космічних апаратів обладнано сонячними панелями, розробленими і випущеними в Києві.
В Каракумах для зварки конструкцій ферми застосували розроблений туркменськими фахівцями апарат, що використовує енергію сонця. Замість того, щоб привозити з собою громіздкі балони із стислим газом, зварювачі можуть використовувати невеликий акуратний чемоданчик, куди поміщена сонячна батарея. Народжений сонячним промінням постійний електричний струм використовується для хімічного розкладання води на водень і кисень, які подаються в пальник газозварювального апарату. Вода і сонце в Каракумах є біля будь-якого колодязя, так що громіздкі балони, які нелегко возити по пустелі, стали непотрібними.
Велика сонячна електростанція потужністю близько 300 кВт створюється в аеропорту міста Фенікс в американському штаті Арізона. Сонячну енергію в електрику перетворюватиме сонячна батарея, що складається з 7200 сонячних елементів. В тому ж штаті діє одна з найбільших в світі іригаційних систем, насоси якої використовують енергію сонця, перетворену в електрику фотоелементами. В Нігері, Малі і Сенегалі теж діють сонячні насоси. Величезні сонячні батареї живлять електроенергією мотори насосів, які піднімають прісну воду, необхідну в цих пустинних місцевостях, з величезного підземного моря, розташованого під пісками.
Сонячні батареї поступово входять в наш побут. Вже нікого не дивують мікрокалькулятори, що працюють без батарей. Джерелом живлення для них служить невелика сонячна батарея, вмонтована в кришку приладу. Замінюють інші джерела живлення мініатюрною сонячною батареєю і в електронному годиннику, радіоприймачах і магнітофонах, садових ліхтарях. З'явилися сонячні радіотелефони-автомати уздовж доріг в пустелі Сахара. Перуанське місто Тірунтам стало володарем цілої радіотелефонної мережі, що працює від сонячних батарей. Японські фахівці сконструювали сонячну батарею, яка за розмірами і формою нагадує звичайну черепицю. Якщо такою сонячною черепицею покрити будинок, то електроенергії вистачить для задоволення потреб його мешканців. Правда, поки неясно, як вони обходитимуться в періоди снігопадів, дощів і туманів? Без традиційної електропроводки обійтися, мабуть, не вдасться.
Конкуренції сонячним батареям немає там, де сонячних днів багато, а інші джерела енергії не використовуються. Наприклад, зв'язківці з Казахстану встановили між Алма-Атою і містом Шевченка на Мангишлаці дві радіорелейні станції ретрансляцій для передачі телепередач. Але не прокладати ж для їх живлення лінію електропередачі. Допомогли сонячні батареї, які діють в сонячні дні, а їх на Мангишлаці багато - цілком достатньо енергії для живлення приймача і передавача.
Хорошим сторожем для тварин, що пасуться, служить тонкий дріт, по якому пропущений слабкий електричний струм. Але пасовища звичайно розташовані оддалік ліній електропередач. Вихід запропонували французькі інженери. Вони розробили автономну огорожу, яку живить сонячна батарея. Сонячна панель вагою всього півтора кілограми дає енергію електронному генератору, який посилає в подібний забір імпульси струму високої напруги, безпечні, але достатньо чутливі для тварин. Однієї такої батареї вистачає, щоб побудувати огорожу завдовжки 50 кілометрів.
Мексиканські конструктори розробили електромобіль, енергію для двигуна якого доставляють сонячні батареї. По їх розрахунках, при поїздках на невеликі відстані цей електромобіль зможе розвивати швидкість до 40 кілометрів на годину. Світовий рекорд швидкості для сонцемобіля - 50 кілометрів на годину.
А ось австралійський інженер Ганс Толструп назвав свій сонцемобіль «Тихіше їдеш - далі будеш». Конструкція його гранично проста: трубчаста сталева рама, на якій укріплені колеса і гальма від гоночного велосипеда. Корпус машини зроблений з склопластика і нагадує собою звичайну ванну з невеликими віконцями. Зверху вся ця споруда накрита плоским дахом, на якому закріплено 720 кремнієвих фотоелементів. Струм від них поступає в електромотор потужністю в 0,7 кВт. Мандрівники (а окрім конструктора, в пробігу брав участь інженер і автогонщик Ларрі Перкинс) поставили своєю задачею перетнути Австралію від Індійського океану до Тихого (це 4130 кілометрів) не більше ніж за 20 днів. На початку 1983 року незвичайний екіпаж стартував з міста Перт, щоб фінішувати в Сіднеї. Не дивлячись на труднощі, сонцемобіль неухильно просувався до мети, знаходячись в дорозі 11 годин щодня. Середня швидкість машини склала 25 кілометрів на годину.
Двома роками пізніше в швейцарських Альпах відбулося незвичайне автораллі. На старт вийшли 58 автомобілів, двигуни яких приводилися в рух енергією, одержаною від сонячних батарей. За п'ять днів екіпажам найхимерніших конструкцій належало подолати 368 кілометрів по гірських альпійських трасах - від Боденського до Женевського озера. Кращий результат показав сонцемобіль «Сонячна срібна стріла», побудований сумісно західнонімецькою фірмою «Мерседес-Бенц» і швейцарською «Альфа-Реал». На вигляд автомобіль-переможець якнайбільше нагадує великого жука з широкими крилами. В цих крилах розташовано 432 сонячні елементи, які живлять енергією срібно-цинкову акумуляторну батарею. Від цієї батареї енергія поступає до двох електродвигунів, що обертають колеса автомобіля. Але так відбувається тільки в похмуру погоду або під час руху в тунелі. Коли ж світить сонце, струм від сонячних елементів поступає прямо до електродвигунів. Часом швидкість переможця досягала 80 кілометрів на годину.
Японський моряк Кеніті Хоріе став першою людиною, яка поодинці перетнула Тихий океан на судні з сонячною енергетичною установкою. Інших джерел енергії на човні не було. Сонце допомогло відважному мореплавцю подолати 6000 кілометрів від Гавайських островів до Японії.
Достатньо цікавим прикладом використання технології фотогальванічного ефекту є застосування сонячних батарей як основного джерела енергії в декількох авіапроектах. Найпершим з них став проект Pathfinder. Цей літак, що використовує як приводні механізми електричні двигуни, живлені від сонячних батарей, був розроблений ще на початку 1980 року в рамках секретної програми в США. Проте в ті роки рівень розвитку техніки був ще не настільки високий, щоб забезпечити безперервний політ апарату протягом декількох діб, тому розробки були заморожені. Тільки в 1994 році програма була відновлена за участю NASA в рамках проекту ERAST (Environmental Research Aircraftand Sensor Technology). Літак має наступні технічні характеристики: розмах крил - 29,5м, довжина - 3,6м, маса - 252 кг, корисне навантаження - 45кг, швидкість 27-32 км/ч, номінальна потужність сонячних батарей - 7,5кВт. Пізніше велася розробка схожих проектів: Centurion, Icare II, Helios. Останній вже характеризується потужністю встановлених батарей 20 кВт і розвиває швидкість від 30 до 50 км/год.
У Швейцарії в середу, 7 квітня 2010 року, відбувся перший тривалий політ літака SolarImpulse, двигуни якого працюють виключно на сонячній енергії. Літак, керований досвідченим льотчиком Маркусом Шерделем, злетів в середу в 10:32 за місцевим часом (11:32 по Києву) з військового аеродрому в районі міста Пайерн і полетів у бік міста Гранкур, повідомляє швейцарська газета 24 Heures. SolarImpulse знаходився в повітрі близько півтори години.
Конструктор літака Бертран Пікар спостерігав за польотом з борту одного з вертольотів, які супроводжували Solar Impulse. В 11:45 (12:45 по Києву) літак без подій приземлився на тому ж аеродромі, звідки злетів.
Розмах крил літального апарату складає 63,4 метри, вага - всього 1,6 тонни. На його крилах знаходяться близько 12 тисяч фотогальванічних елементів, які забезпечують сонячною енергією чотири електромотори потужністю 10 кінських сил. Створений конструктором Пікаром і інженером Андре Боршбергом, літак був вперше представлений публіці в кінці червня 2009 року. В 2012 році творці апарат планують відправити до кругосвітнього польоту, розділеного на п'ять етапів.
Англієць Алан Фрідмен сконструював велосипед без педалей. Він приводиться в рух електрикою, що поступає з акумуляторів, що заряджаються встановленою на кермі сонячною батареєю. Запасеної в акумуляторі «сонячної» електроенергії вистачає на те, щоб проїхати близько 50 кілометрів із швидкістю 25 кілометрів на годину.
Сонячні батареї використовувалися в космічній галузі на космічній станції «Салют-7».[8, с. 223].
2.3 Ситуація в Україні
Розвиток альтернативних джерел енергії в Україні, як вже було описано в попередніх статтях, знаходиться у зародковому стані, однак, як і в ситуації з вітроенергетикою, ми маємо непоганий потенціал для розвитку сонячної енергетики. Сьогодні в країні налагоджене власне виробництво високоефективних кремнієвих сонячних батарей із ККД до 20%. А необхідні для комплектації систем електропостачання системи керування, акумуляторні батареї й інвертори, що перетворюють постійний електричний струм у змінний, виробляються в сусідній Росії. Хоча 90% комплектуючих до сонячних батарей сьогодні експортується за кордон, наявність високотехнологічного виробництва дозволяє говорити про можливість виробництва сонячних батарей власного виробництва, що значно здешевить їх кінцеву вартість. Тим більше, що своєрідний «фундамент» у розвиток альтернативних джерел енергії вже закладений Верховною Радою. На початку 2009 року екс-президентом України Віктором Ющенко був підписаний закон «Про стимулювання використання альтернативних джерел енергії». Закон встановлює спеціальний коефіцієнт «зеленого» тарифу для електроенергії з використанням різних альтернативних джерел енергії, на який множиться звичайний тариф для споживачів другого класу напруги. У випадку енергії сонячного випромінювання, відповідно до закону, коефіцієнт має три можливих значення: для наземних об'єктів електроенергетики -- 4,8, установлених на дахах будинків, будинків і споруд із величиною встановленої потужності понад 100 кВт -- 4,6, а менш 100 кВт, а також установлених на фасадах будь-якої потужності -- 4,4. Закон встановлює «зелений» тариф на строк до 1 січня 2030 року.
2.4 Переваги використання сонячних батарей
До переваг використання сонячних батарей можна віднести:
· Автономність.
· Висока надійність.
· Зниження витрат на гаряче водопостачання і опалювання до 85% (сонячна енергія безкоштовна).
· Економія органічних видів палива (мазуту, нафти, газу).
· Скорочення викидів двоокису вуглецю.
· Загальнодоступність і невичерпність джерела.
· Відсутність проміжних фаз перетворення енергії.
· Напівпровідникові сонячні батареї мають дуже важливу перевагу - довговічність. При тому, що догляд за ними не вимагає від персоналу особливо великих знань і максимального обслуговування.
· Теоретично, повна безпека для навколишнього середовища (екологічно чисте джерело енергії) і людини (технічна безпека відповідає всім світовим стандартам).
· Розповсюдження сонячних установок серед населення і промисловості позитивно впливає на енергетичну безпеку України.
Недоліками сонячних батарей є перманентна залежність потужності від місцевих умов, часу доби і року, відносна дорожнеча, маленький коефіцієнт корисної дії і чутливість до механічних пошкоджень.
Розрахунки показують: щоб одержати великі кількості енергії, сонячні батареї повинні займати величезну площу - тисячі квадратних кілометрів.
Сьогодні виготовити таку величезну кількість сонячних елементів практично неможливо.
Вживані в сучасних фотоелементах надчисті матеріали - надзвичайно дорогі. Щоб їх виготовити, потрібне складне устаткування, вживання особливих технологічних процесів. Економічні і технологічні міркування поки не дозволяють розраховувати на отримання таким шляхом значних кількостей електричної енергії. Ця задача залишається XXI століттю.
Останнім часом вчені у сфері конструювання матеріалів для напівпровідникових фотоелементів провели ряд робіт, що дозволили наблизити час створення сонячних електростанцій. Коефіцієнт корисної дії сонячних батарей з нових структур напівпровідникових матеріалів досягає вже 30%, а теоретично він може скласти і 90%.
Вживання таких фотоелементів дозволить в десятки разів скоротити площі панелей майбутніх сонячних електростанцій. Їх можна скоротити ще в сотні разів, якщо сонячний потік заздалегідь зібрати з великої площі, сконцентрувати і тільки потім подати на сонячну батарею. Отже в XXI столітті сонячні електростанції з фотоелементами можуть стати звичним джерелом енергії. Та і в наші дні вже має сенс одержувати енергію від сонячних батарей в тих місцях, де інших джерел енергії немає. [4, с. 13].
Розділ 3. Вивчення теми у школі
В результаті аналізу шкільних навчальних програм [9], виявили, що тема «Збереження енергетичних ресурсів» вивчається у 8-ому класі в розділі «Теплові явища».
Розробимо план-конспект уроку на тему «Збереження енергетичних ресурсів» за підручником «Фізика 8» Бар'яхтар В. Г., Божинова Ф. Я., Довгий С. О., Кірюхіна О. О. [2].
Тема: Способи збереження енергетичних ресурсів.
Мета уроку:дидактична:розширити знання учнів про глобальні енергетичні проблеми та способи збереження енергетичних ресурсів; розвиваюча:розвивати пізнавальні інтереси щодо вичерпних енергетичних ресурсів; виховна: створити мотивацію до навчання; встановлювати зв'язок з життєвим досвідом; формувати в дітях особистість, яка бережливо ставиться до використання природних ресурсів.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
Таблиця 1. План уроку
|
Контроль знань |
5 хв |
Перевірити домашнє завдання. |
|
|
Демонстрації |
10 хв |
Фрагмент відеофільму «Альтернативна енергетика» |
|
|
Вивчення нового матеріалу |
25 хв |
1. Роль теплоенергетики в житті людини. 2. Збереження енергетичних ресурсів. 3. Енергозберігаючі технології. 4. Вплив теплоенергетики на природу. |
|
|
Закріплення вивченого матеріалу |
5 хв |
Контрольні запитання |
1. Роль теплоенергетики в житті людини.
Протягом багатьох століть паливо було практично єдиним джерелом енергії для людства, інші джерела (вітер і вода) посідали незначне місце.
У XX ст. альтернативні джерела енергії стали відігравати помітну роль в енергетиці. Прикладами таких джерел є гідроелектростанції,атомні електростанції, вітрогенератори, сонячні батареї.
Альтернативні джерела енергії, розроблення й створення яких потребує значних витрат, виникли «не від доброго життя». Адже саме у XX ст. різко зросло використання теплових машин - пристроїв, що перетворюють енергію палива на інші види енергії (електричну, механічну).Ідеться насамперед про автомобілі та решту транспортних засобів, що використовують як джерело енергії продукти переробки нафти (бензині дизельне паливо). Крім того, практично всюди для обігрівання житла та приготування їжі застосовують пристрої, що спалюють природний газ. Цей газ у значній кількості використовують також у виробничих процесах (металургія, хімічний синтез). Газ, нафту, вугілля застосовують для вироблення електроенергії на теплових електростанціях.
Як ви знаєте, зазначені види палива є викопними ресурсами і їх запаси обмежені. Приблизно за 100 років мільйони автомобілів «з'їли» значну кількість світових запасів нафти. Існує думка, що запаси природного газу вичерпаються протягом десь 40 років; розвіданих запасів вугілля вистачить на кількасот років споживання. До того ж для спалювання вугілля, нафти та газу потрібна велика кількість кисню. Так, щоб спалити 1 кг вугілля, необхідно 2,7 кг кисню, 1 кг нафти - 3,4 кг, 1 кг природного газу (метану) - 4 кг.
2. Збереження енергетичних ресурсів.
Наведені дані свідчать про те, що через декілька десятків років звичні зараз види палива опиняться на межі зникнення. Що ж робити?На сьогодні пропонують три напрями розв'язання проблеми майбутнього «енергетичного голоду».
1) Економія наявних викопних ресурсів. Ідеться про використання нових технічних рішень -- енергозбережувальних технологій.
2) Поступова заміна палива з викопних ресурсів на паливо, одержуване з рослин. Зараз уже використовують два типи технологій виробництва рослинного палива: видобування замінників бензину з рослин,що містять цукор, та переробляння на дизельне паливо олії, одержуваноїз деяких рослин (наприклад, ріпаку).
3) Використання альтернативних джерел енергії. Насамперед ідеться про ядерну та термоядерну енергії. Викопних запасів урану - палива для атомних станцій - вистачить на кілька сотень років. У багатьох країнах (Франція, Україна, США) цей вид виробництва електричної енергії є одним із провідних. Так, в Україні на атомних станціях виробляють близько половини всієї електроенергії. Невичерпним джерелом може стати термоядерна енергія. Запасів важкого водню - палива для термоядерного синтезу - у Світовому океані вистачить на багато тисячоліть.
3. Енергозберігаючі технології.
Сучасні принципи енергозбереження полягають не лише в застосуванні певних новинок, нехай і унікальних. Принциповим є завдання комплексного використання кількох технологій. Розглянемо звичайну квартиру. Найбільша кількість енергії, що надходить до неї, - це енергія, необхідна для обігрівання. Заміна традиційних вікон на склопакети, утеплення дверей, нанесення спеціального теплозахисного покриття на зовнішні стіни будинку дозволяютьз економити значну кількість тепла, яке зазвичай втрачається на «обігрівдовкілля».
Часто гаряча вода надходить до будинків від котелень, які розташовані на відстані в декілька кілометрів. Усю цю відстань гаряча вода проходить по трубах. Такий довгий шлях постачання пов'язаний із великими втратами тепла. Якщо ж обігрівач (електричний або газовий котел) установити у квартирі, то цей шлях складатиме лише кілька метрів. Більш того, котел не тільки нагріває батареї, але й забезпечує гарячу воду для кухні та ванної.
Для економії електричної енергії слід застосовувати економічні лампи та електричні прилади з невеликим споживанням енергії.
4. Вплив теплоенергетики на природу.
Доки теплові станції не мали великої потужності, а автомобілів було небагато, шкідливість теплових машин не дуже турбувала людство. Проблема стала актуальною в другій половині XX ст., коли з'явилися кислотні дощі, спричинені викидами електростанцій, люди почали задихатися в автомобільних заторах, вдихати разом із повітрям отруйний чадний газ тощо. Учені пропонують різні технічні вирішення цих проблем. Як приклад наведемо кілька рішень щодо зменшення викидів бензинових двигунів:
- видалення зі складу бензину отруйних сполук свинцю;
...Подобные документы
Роль і місце сонячної енергетики сьогодення та перспективи її розвитку в світі та в Україні. Будова та принцип дії сонячних елементів, їх можливе застосування у сучасному побуті і промисловості. Фотоелементи та практичне застосування фотоефекту.
курсовая работа [157,9 K], добавлен 05.11.2010Загальні вимоги до систем сонячного теплопостачання. Принципи використання сонячної енегрії. Двоконтурна система з циркуляцією теплоносія. Схема роботи напівпровідникового кремнієвого фотоелемента. Розвиток альтернативних джерел енергії в Україні.
реферат [738,1 K], добавлен 02.08.2012Переваги та недоліки сонячних електростанцій різних типів, перспективні технології для покращення роботи як сонячних елементів, так і сонячних електростанцій. Аналіз розвитку малої енергетики у світі та в Україні на основі відновлюваних джерел енергії.
статья [635,5 K], добавлен 22.02.2018Коеволюція як процес існування умов, необхідних для збереження людства у складі біосфери. Застосування альтернативної енергії. Основні відомості про сонячну енергетику, її переваги, недоліки, розвиток в Україні. Принцип роботи сонячної електростанції.
реферат [757,4 K], добавлен 14.04.2015Основні види альтернативних джерела енергії в Україні, технології їх використання: вітряна, сонячна та біогазу. Географія поширення відповідних станцій в Україні. Сучасні тенденції та оцінка подальших перспектив розвитку альтернативних джерел енергії.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 17.05.2015Загальна характеристика основних видів альтернативних джерел енергії. Аналіз можливостей та перспектив використання сонячної енергії як енергетичного ресурсу. Особливості практичного використання "червоного вугілля" або ж енергії внутрішнього тепла Землі.
доклад [13,2 K], добавлен 08.12.2010Загальна характеристика енергетики України та поновлювальних джерел енергії. Потенційні можливості геліоенергетики. Сонячний колектор – основний елемент геліоустановки. Вплив використання сонячної енергії та геліоопріснювальних установок на довкілля.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 30.03.2014Загальна характеристика біоенергетичних ресурсів, їх переваги та недоліки. Енергетична ситуація та потенціал альтернативних видів палива в Україні. Політична і законодавча база в сфері біоенергетичних ресурсів, її фінансова підтримка на державному рівні.
курсовая работа [55,4 K], добавлен 27.10.2011Оцінка компенсації реактивної потужності за допомогою встановлення батареї статичних конденсаторів. Побудування добових графіків навантаження для зимового і літнього періодів. Розрахунок координат максимального і мінімального режимів для споживчої мережі.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 08.06.2013Використання сонячних систем гарячого водопостачання в умовах півдня України. Проектування сонячної системи гарячого водопостачання головного корпусу ЧДУ ім. Петра Могили та вибір режиму її експлуатації. Надходження сонячної енергії на поверхню Землі.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 05.10.2011Використання сонячної енергетики. Сонячний персональний комп'ютер (ПК): перетворення сонячного світла на обчислювальну потужність. Вітроенергетика як джерело енергії для ПК. Комбінована енергетична система. Основні споживачі енергії нетрадиційних джерел.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 27.01.2012Обґрунтування необхідності дослідження альтернативних джерел видобування енергії. Переваги і недоліки вітро- та біоенергетики. Методи використання енергії сонця, річок та світового океану. Потенціальні можливості використання електроенергії зі сміття.
презентация [1,9 M], добавлен 14.01.2011Характеристика альтернативних джерел енергії, до яких належать сонячна, вітрова, геотермальна, енергія хвиль та припливів, гідроенергія, енергія біомаси, газу з органічних відходів та газу каналізаційно-очисних станцій. Вторинні енергетичні ресурси.
презентация [3,6 M], добавлен 14.11.2014Основні способи отримання електрики з сонячного випромінювання. Стан і перспективи розвитку сонячної енергетики. Значення і перспективи реалізації проектів по організації виробництва сонячних батарей в Україні. Найбільша у світі сонячна електростанція.
реферат [843,1 K], добавлен 06.05.2015Розгляд енергії вітрів як одного з найбільш перспективних напрямків заміни традиційних джерел. Використання вітряних турбін та розробка вітроенергетичних програм. Утилізація і видобуток в Україні шахтного метану і використання гідропотенціалу малих річок.
реферат [30,7 K], добавлен 14.01.2011Альтернативні джерела енергії: вода. Енергія води, приливів, гідроенергія. Біологічні і фізичні наслідки будівництва приливних електростанцій. Перспективи вітрової енергетики в Україні. Сонячна енергія та її використання. Перспективи сонячної енергетики.
реферат [21,5 K], добавлен 07.12.2010Заходи щодо впровадження енергозберігаючих технологій у електроприводі. Принцип роботи перетворювача частоти та залежність економії від схеми перетворювача. Тенденція розвитку частотно-регульованого привода. Застосування тиристорних перетворювачів.
реферат [839,5 K], добавлен 29.11.2014Види оптичних втрат фотоелектричних перетворювачів. Спектральні характеристики кремнієвих ФЕП. Відображення в інфрачервоній області спектру ФЕП на основі кремнію. Вимір коефіцієнта відбиття абсолютним методом. Характеристика фотометра відбиття ФО-1.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 17.11.2015Вивчення світової ситуації з енергоносіями. Аналіз розвитку науково-технічної бази виробництва альтернативних видів палива. Загальна характеристика виробництва етанолу. Потреба людства у використані етанолу. Світова геополітика у використані біопалива.
реферат [22,5 K], добавлен 24.12.2013Основні параметри сонячних перетворювачів. Сучасний стан нормативного забезпечення випробувань сонячних елементів та колекторів. Комбіновані теплофотоелектричні модулі, відображення сигналу на екрані осцилографа. Відображення форм хвилі постійного струму.
курсовая работа [11,0 M], добавлен 26.06.2019
