Альтернативные источники энергии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Кафедра "Технология переработки нефти и промышленной экологии"

Реферат на тему:

Альтернативные источники энергии

Ставрополь 2009

СОДЕРЖАНИЕ

1. ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

2. АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГИЯ

3. ДРУГИЕ ВИДЫ ЭНЕРГИИ

1. ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

В современном обществе человек практически забывает о том, что ежедневно использует энергию и, по сути, ему в обыденном пользовании все равно, каким образом эта энергии получена.

Но стоит отключить свет и каждый понимает, как хорошо пользоваться благами ТЭК. Без энергии не может работать наш любимый электрический чайник, мы не можем пользоваться ПК, в конце концов вынуждены будем просидеть весь вечер "при свечах", и к сожаления получим от этого немного удовольствия. А что случиться если на заправках не будет бензина, газа.. Можно найти плюс - не будет пробок, об этом конечно мечтает житель любого большого города, но все же не такой ценой. Во-первых, станет практически все производство, люди не смогут добраться до работы ни на общественном транспорте, ни на собственном авто. Во- вторых, за этим последуют масса социальных проблем.

Вот так, очутившись в условиях, где нельзя пользоваться топливно-электрическими благами цивилизации люди стали задумываться о причинах проблем энергетики. На государственном уровне давно разбираются энергетические проблемы. И всем известно, что энергетический кризис принесет много бед. Но многие считают, что на наш век хватит.

Да, действительно, доказанные запасы нефти в мире оцениваются в 140 млрд. тонн, а ежегодная добыча составляет около 3,5 млрд. тонн. Возможно, через 40 лет глобального кризиса в связи с исчерпанием нефти в недрах Земли ожидать не стоит, ведь экономическая статистика оперирует цифрами доказанных запасов, то есть запасов, которые полностью разведаны, описаны и исчислены. За последние два десятилетия человечество вычерпало из недр более 60 млрд. тонн нефти, хотя доказанные запасы совсем не сократились на эту величину. Здесь имеет место геологический парадокс, хотя с точки зрения экономики все разумно объясняется. Чем выше спрос на нефть, газ - тем больше средств вливается в их добычу, лучшие умы внедряют новейшие технологии в разведку и разработку новых месторождений. То есть, ресурс фактически исчерпывается, но его доказанные запасы практически не уменьшаются, а порой и увеличиваются. Официально сущность использования нефти, газа, угля на данном этапе развития человеческой цивилизации, объясняется необходимостью использовать исчерпаемые ресурсы до тех пор, пока альтернативные источники энергии не смогут ее полностью заменить. Следует так же рассмотреть ряд вопросов, связанными с использованием традиционных источников энергии(топливо, гидроэнергия рек, атомная энергия):

1) какое влияние на биосферу и отдельные ее элементы оказывают основные виды современной энергетики и как будет изменяться соотношение этих видов в энергетическом балансе в ближайшей и отдаленной перспективе;

2) можно ли уменьшить отрицательное воздействие на среду современных (традиционных) методов получения и использования энергии;

3) каковы возможности производства энергии за счет альтернативных (нетрадиционных) ресурсов, таких как энергия солнца, ветра, термальных вод и других источников, которые относятся к неисчерпаемым и экологически чистым.

Что касается влияния на окружающую среду, трудно умалить вклад в ее разрушение Теплоэнергетических станций (ТЭС). Они в наибольшей степени способствуют разрушению биосферы и природной среды Земли. ТЭС уже израсходовали десятки тонн органического топлива (угля). Для его добычи в сельском хозяйстве и других сферах экономики изымаются огромные земельные площади. В местах открытой добычи угля образуются "лунные ландшафты", а повышенное содержание золы в топливе является основной причиной выброса в воздух десятков миллионов тонн SO₂. Тепловые энергетические установки во всем мире выбрасывают в атмосферу за год до 250 млн. тонн золы и около 60 млн. тонн сернистого ангидрида. Следует отметить, что при сжигании ископаемых углей и нефти, обладающих сернистостью около 2,5 %, ежегодно образуется до 400 млн. тонн сернистого газа и окислов азота, что составляет 70 кг вредных веществ на каждого жителя Земли в год. Известна озабоченность ученых по поводу "парникового эффекта", возникающего из-за выбросов углекислого газа при сжигании органического топлива, и соответствующего глобального потепления климата на нашей планете. Проблемы загазованности воздушного бассейна, "кислых" дождей, отравления рек приблизились во многих районах к критической черте.

Гидроэнергетика требует создания крупных водохранилищ, под которые затапливаются большие площади плодородных земель. Вода в них застаивается и теряет свое качество, что, в свою очередь, обостряет проблемы водоснабжения, рыбного хозяйства и индустрии досуга.

Техническая обеспеченность АЭС, бесспорно, являются крупнейшим достижением научно-технического прогресса (НТП). В случае их безаварийной работы не производится практически никакого загрязнения окружающей среды, кроме теплового. Правда, в результате работы АЭС (и предприятий атомного топливного цикла) образуются радиоактивные отходы, представляющие потенциальную опасность для всего живого. Обнадеживает тот факт, что объем радиоактивных отходов довольно мал, они весьма компактны, и их можно хранить в таких условиях, которые гарантируют отсутствие утечки. АЭС много экономичнее обычных тепловых электростанций, а, самое главное, при их правильной эксплуатации - это чистые источники энергии. Кроме того, атомная энергетика не создаст особых транспортных проблем, поскольку требует минимальных транспортных расходов, что освобождает общество от бремени постоянных перевозок огромных количеств органического топлива.

Вместе с тем, развивая ядерную энергетику в интересах экономики, нельзя забывать и о безопасности и здоровье людей, так как ошибки могут привести к катастрофическим последствиям. Всего с момента начала эксплуатации атомных станций в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности. Наиболее характерные из них: в 1957 г. - в Уиндскейле (Англия), в 1959 г. - в Санта-Сюзанне (США), в 1961 г. - в Айдахо-Фолсе (США), в 1979 г. - на АЭС Три-Майл-Айленд (США), в 1986 г. - на Чернобыльской АЭС (бывший СССР, сейчас Украина).

Использование энергии атома по сей день вызывает множество противоречий во мнениях специалистов, ученых и экологов. Сторонники и противники атомной энергетики резко расходятся в оценках ее безопасности, надежности и экономической эффективности. Кроме того, широко pаспpостpанено мнение о возможной утечке ядерного топлива из сферы выработки электpоэнеpгии и его использовании для создания ядерного оружия.

2. АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГИЯ

Под альтернативной энергией на данном этапе рассматривается использование энергии возобновляемых источников энергии, которые могут составить реальную конкуренцию традиционным источникам энергии и не наносят существенный вред окружающей среде. На схеме 1, приведены все виды экологических источников энергии доступных не Земле.

Схема 1 - Экологические источники энергии на Земле

В настоящий момент, ведутся множество исследований, по расчету эффективности от работы каждого источника и возможности полно перехода на энергию альтернативных источников. Следует подробнее остановиться на каждом из приведенных источников, а так же привести примеры других источников.

Рис 1 - Источники энергии. Энергетика

Энергия Солнца

Ведущим экологически чистым источником энергии является Солнце. В настоящее время используется лишь ничтожная часть гелеоэнергии из-за того, что существующие солнечные батареи имеют сравнительно низкий коэффициент полезного действия и очень дороги в производстве. Однако не следует сразу отказывать от практически неистощимого источника чистой энергии: по утверждениям специалистов, гелиоэнергетика могла бы одна покрыть все мыслимые потребности человечества в энергии на тысячи лет вперед. Возможно, также повысить КПД гелиоустановок в несколько раз, а разместив их на крышах домов и рядом с ними, мы обеспечим обогрев жилья, подогрев воды и работу бытовых электроприборов даже в умеренных широтах, не говоря уже о тропиках. Для нужд промышленности, требующих больших затрат энергии, можно использовать километровые пустыри и пустыни, сплошь уставленные мощными гелиоустановками. Но перед гелиоэнергетикой встает множество трудностей с сооружением, размещением и эксплуатацией гелиоэнергоустановок на тысячах квадратных километров земной поверхности. Поэтому общий удельный вес гелиоэнергетики был и останется довольно скромным, по крайней мере, в обозримом будущем. На протяжении миллиардов лет Солнце ежесекундно излучает огромную энергию. Около трети энергии солнечного излучения, попадающего на Землю, отражается ею и рассеивается в межпланетном пространстве. Много солнечной энергии идёт на нагревание земной атмосферы, океанов и суши. В настоящее время в народном хозяйстве достаточно часто используется солнечная энергия - гелиотехнические установки (различные типы солнечных теплиц, парников, опреснителей, водонагревателей, сушилок). Солнечные лучи, собранные в фокусе вогнутого зеркала, плавят самые тугоплавкие металлы. Ведутся работы по созданию солнечных электростанций, по использованию солнечной энергии для отопления домов и т.д. Практическое применение находят солнечные полупроводниковые батареи, позволяющие непосредственно превращать солнечную энергию в электрическую.

Энергия ветра

Потенциал энергии ветра подсчитан более менее точно: по оценке Всемирной метеорологической организации ее запасы в мире составляют 170 трлн кВт·ч в год. Ветроэнергоустановки разработаны и опробованы настолько основательно, что вполне прозаической выглядит картина и сегодняшнего небольшого ветряка, снабжающего дом энергией вместе с фермой, и завтрашних тысяч гигантских сотнеметровых башен с десятиметровыми лопастями, выстроенных цепью там, где постоянно дуют сильные ветры, вносящих тоже свой немаловажный "процент" в мировой энергобаланс.

У энергии ветра есть несколько существенных недостатков, которые затрудняют ее использование, но отнюдь не умаляют ее главного преимущества - экологической чистоты. Она сильно рассеяна в пространстве, поэтому необходимы ветроэнергоустановки, способные постоянно работать с высоким КПД. Ветер очень непредсказуем - часто меняет направление, вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы, что ломает ветряки. Ветроэнергостанции не безвредны: они мешают полетам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями. Но, как мы увидим дальше эти недостатки можно уменьшить, а то и вовсе свести на нет.

В настоящее время разработаны ветроэнергоустановки, способные эффективно работать при самом слабом ветре. Шаг лопасти винта автоматически регулируется таким образом, чтобы постоянно обеспечивалось максимально возможное использование энергии ветра, а при слишком большой скорости ветра лопасть столь же автоматически переводится во флюгерное положение, так что авария исключается.

Разработаны и действуют так называемые циклонные электростанции мощностью до ста тысяч киловатт, где теплый воздух, поднимаясь в специальной 15-метровой башне и смешиваясь с циркулирующим воздушным потоком, создает искусственный "циклон", который вращает турбину. Такие установки намного эффективнее и солнечных батарей и обычных ветряков.

Чтобы компенсировать изменчивость ветра, сооружают огромные "ветряные фермы". Ветряки при этом стоят рядами на обширном пространстве, потому что их нельзя ставить слишком тесно - иначе они будут загораживать друг друга. Такие "фермы" есть в США, во Франции, в Англии, но они занимают много места; в Дании "ветряную ферму" разместили на прибрежном мелководье Северного моря, где она никому не мешает, и ветер устойчивее, чем на суше.

Положительный пример по использованию энергии ветра показали Нидерланды и Швеция, которая приняла решение на протяжении 90-х годов построить и разместить в наиболее удобных местах 54 тысячи высокоэффективных энергоустановок. В мире сейчас работает более 30 тысяч ветроустановок разной мощности. Германия получает от ветра 10% своей электроэнергии, а всей Западной Европе ветер дает 2500 МВт электроэнергии.

Водород

На данный момент водород является самым разрабатываемым "топливом будущего". На это есть несколько причин: при окислении водорода образуется как побочный продукт вода, из нее же можно водород добывать. А если учесть, что 73% поверхности Земли покрыты водой, то можно считать, что водород неисчерпаемое топливо. Так же возможно использование водорода для осуществления термоядерного синтеза, который вот уже несколько миллиардов лет происходит на нашем Солнце и обеспечивает нас солнечной энергией.

Гидроэнергия

Гидроэнергостанции - еще один из источников энергии, претендующих на экологическую чистоту. В начале XX века крупные и горные реки мира привлекли к себе внимание, а концу столетия большинство из них было перегорожено каскадами плотин, дающими баснословно дешевую энергию. Однако это привело к огромному ущербу для сельского хозяйства и природы вообще: земли выше плотин подтоплялись, ниже - падал уровень грунтовых вод, терялись огромные пространства земли, уходившие на дно гигантских водохранилищ, прерывалось естественное течение рек, загнивала вода в водохранилищах, падали рыбные запасы и т.п. На горных реках все эти минусы сводились к минимуму, зато добавлялся еще один: в случае землетрясения, способного разрушить плотину, катастрофа могла привести к тысячам человеческих жертв. Поэтому современные крупные ГЭС не являются действительно экологически чистыми. Минусы ГЭС породили идею "мини-ГЭС", которые могут располагаться на небольших реках или даже ручьях, их электрогенераторы будут работать при небольших перепадах воды или движимые лишь силой течения. Эти же мини-ГЭС могут быть установлены и на крупных реках с относительно быстрым течением.

Детально разработаны центробежные и пропеллерные энергоблоки рукавных переносных гидроэлектростанций мощностью от 0.18 до 30 киловатт. При поточном производстве унифицированного гидротурбинного оборудования "мини-ГЭС" способны конкурировать с "макси" по себестоимости киловатт-часа. Несомненным плюсом является также возможность их установки даже в самых труднодоступных уголках страны: все оборудование можно перевезти на одной вьючной лошади, а установка или демонтаж занимает всего несколько часов.

Еще одной очень перспективной разработкой, не получившей пока широкого применения, является недавно созданная геликоидная турбина Горлова (по имени ее создателя). Ее особенность заключается в том, что она не нуждается в сильном напоре и эффективно работает, используя кинетическую энергию водяного потока - реки, океанского течения или морского прилива. Это изобретение изменило привычное представление о гидроэнергостанции, мощность, которой ранее зависела только от силы напора воды, то есть от высоты плотины ГЭС.

Из всех видов возобновляемых источников энергии волновая энергия представляется исследователям наиболее трудно-подчиняемой, но если ее смогут эффективно использовать, то можно с уверенностью сказать, что энергетика избавится, наконец, от глобальной зависимости от ископаемых источников энергии. Отделившаяся в свое время от шведской компании-производителя военных самолетов Saab дизайнерская фирма Minesto разработала подводную турбину Deep Green, которая вполне может генерировать около 18 терраватт электроэнергии ежегодно посредством использования волновой энергии.

Электричества, вырабатываемого подводным генератором Deep Green, хватит на обеспечение энергией 4 миллионов британских домохозяйств. Эта концепция была изначально разработана в качестве ветровой турбины, но в дальнейшем дизайнеры посчитали, что такая конструкция может быть более полезной, если разместить ее под водой, поскольку вода плотнее воздуха почти в 832 раза.

Подводный змей представляет собой привязанное тросом ко дну крыло, на котором крепятся турбина и генератор. Гидродинамические силы, воздействующие на змея, определяются скоростью течения и заставляют его передвигаться, но не произвольно, а по определенной траектории, похожей на восьмерку, которая задается автоматической системой управления. Такое уникальное движение змея позволяет увеличивать скорость потока воды на турбину в 10 раз. Вырабатываемое электричество передается на берег посредством силового кабеля, расположенного внутри троса. Поскольку высокие скорости потока воды в турбине позволяют обойтись без редуктора, а системы крепления не включают в себя массивные фундаменты, необходимых для башен и других тяжелых установок в море, подводный комплекс, как по размеру, так и по общей стоимости, оказывается весьма привлекательным для полномасштабного использования.

Типовой подводный змей имеет длину крыла 12 метров и предназначен для работы на глубине 60 - 120 метров и со скоростью течения 1,2 - 2,2 м/с. Кроме того, Deep Green эффективно функционирует даже в районах с малыми скоростями течения и на больших глубинах. Как показали исследования, технология Minesto может использовать до 40 процентов энергетического потенциала волновой энергии. Согласно смете расходов компании, один киловатт электроэнергии, полученный этой 14-тонной змеей, будет стоить примерно 0,06 - 0,14 евро, тогда как стоимость электричества ветряных электростанций равна 0,10 - 0,12 евро.

На текущий момент построен опытный образец турбины в масштабе 1:10 от реального размера. В 2011 году компанией планируется построить опытный образец размерами 1:4 от реального, для использования в водах недалеко от побережья Северной Ирландии. А следующим шагом будет установка пяти - десяти полноразмерных демонстрационных подводных змеев для генерации энергии и подключения их в электросеть. Предполагается, что для финансирования этого проекта потребуется около 40 миллионов евро.

Энергия приливов и отливов

Несоизмеримо более мощным источником водных потоков являются приливы и отливы. Подсчитано, что потенциально приливы и отливы могут дать человечеству примерно 70 млн. миллиардов киловатт-часов в год. Для сравнения: это примерно столько же энергии, сколько может дать использование в энергетических целях разведанных запасов каменного и бурого угля, вместе взятых; вся экономика США 1977 г. базировалась на производстве 200 млрд. киловатт-часов, вся экономика СССР того же года - на 1150 млрд., хрущевский "коммунизм" к 1980 г. должен был быть построен на 3000 млрд. киловатт-часов. Образно говоря, одни только приливы могли бы обеспечить процветание на Земле тридцати тысяч современных "Америк" при максимально эффективном использовании приливов и отливов, но до этого пока далеко. Проекты приливных гидроэлектростанций детально разработаны в инженерном отношении, экспериментально опробованы в нескольких странах, в том числе и на Кольском полуострове. Продумана даже стратегия оптимальной эксплуатации приливной электростанции (ПЭС): накапливать воду в водохранилище за плотиной во время приливов и расходовать ее на производство электроэнергии, когда наступает "пик потребления" в единых энергосистемах, ослабляя тем самым нагрузку на другие электростанции.

На сегодняшний день ПЭС уступает тепловой энергетике: кто будет вкладывать миллиарды долларов в сооружение ПЭС, когда есть нефть, газ и уголь, продаваемые развивающимися странами за бесценок? В тоже время она обладает всеми необходимыми предпосылками, чтобы в будущем стать важнейшей составляющей мировой энергетики, такой, какой сегодня, к примеру, является природный газ.

Для сооружения ПЭС даже в наиболее благоприятных для этого точках морского побережья, где перепад уровней воды колеблется от 1-2 до 10-16 метров, потребуются десятилетия, или даже столетия. И все же процент за процентом в мировой энергобаланс ПЭС могут и должны начать давать уже на протяжении этого столетия.

Первая приливная электростанция мощностью 240 МВт была пущена в 1966 г. во Франции в устье реки Ранс, впадающей в пролив Ла-Манш, где средняя амплитуда приливов составляет 8.4 м. Открывая станцию, президент Франции Шарль де Голль назвал ее выдающимся сооружением века. Несмотря на высокую стоимость строительства, которая почти в 2.5 раза превосходит расходы на возведение речной ГЭС такой же мощности, первый опыт эксплуатации приливной ГЭС оказался экономически оправданным. ПЭС на реке Ранс входит в энергосистему Франции и в настоящее время эффективно используется.

Благоприятные предпосылки для более широкого использования энергии морских приливов связаны с возможностью применения геликоидной турбины Горлова, которая позволяет сооружать ПЭС без плотин, сокращая расходы на строительство.

Энергия волн

Уже инженерно разработаны и экспериментально опробованы высокоэкономичные волновые энергоустановки, способные эффективно работать даже при слабом волнении или вообще при полном штиле. На дно моря или озера устанавливается вертикальная труба, в подводной части которой сделано "окно"; попадая в него, глубинная волна (а это - почти постоянное явление) сжимает воздух в шахте, а тот крутит турбину генератора. При обратном движении воздух в турбине разрежается, приводя в движение вторую турбину. Таким образом, волновая электростанция работает беспрерывно почти при любой погоде, а ток по подводному кабелю передается на берег.

Некоторые типы ВЭС могут служить отличными волнорезами, защищая побережье от волн и экономя, таким образом, миллионы долларов на сооружение бетонных волнорезов.

Под руководством директора Лаборатории энергетики воды и ветра Северо-Восточного университета в Бостоне был разработан проект первой в мире океанской электростанции. Она будет сооружена во Флоринском проливе, где берет начало Гольфстрим. На его выходе из Мексиканского залива мощность водяного потока составляет 25 млн. м3 в секунду, что в 20 раз превышает суммарный расход воды во всех реках земного шара! По подсчетам специалистов средства, вложенные в проект, окупятся в течение пяти лет.

В этой уникальной электростанции для получения тока мощностью 38 кВт будет использоваться турбина Горлова. Эта геликоидная турбина имеет три спиральные лопасти и под действием потока воды вращается в 2-3 раза быстрее скорости течения. В отличие от многотонных металлических турбин, применяемых на речных гидроэлектростанциях, размеры изготовленной из пластика турбины Горлова невелики (диаметр 50 см, длина 84 см), масса ее всего 35 кг. Эластичное покрытие поверхности лопастей уменьшает трение о воду и исключает налипание морских водорослей и моллюсков. Коэффициент полезного действия турбины Горлова в три раза выше, чем у обычных турбин.

Гольфстрим - не единственное океанское течение, которое может быть использовано для выработки энергии. Японские ученые, например, говорят о большой эффективности подобных сооружений на тихоокеанском течении Куросио. О его колоссальном энергетическом потенциале позволяют судить следующие цифры: у южной оконечности острова Хонсю ширина течения составляет 170 км, глубина проникновения - до 700 м, а объем потока - почти 38 млн. м3 в секунду!

Геотермальная энергии

Подземное тепло планеты - довольно хорошо известный и уже применяемый источник "чистой" энергии. В России первая геоТЭС мощностью 5 МВт была построена в 1966 г. на юге Камчатки, в долине реки Паужетки. В 1980 г. ее мощность составляла уже 11 МВт. В Италии, в районах Ландерелло, Монте-Амиата и Травеле, работают 11 таких станций общей мощностью 384 МВт. ГеоТЭС действуют также в США (Калифорния, Долина Больших Гейзеров), Исландии (у озера Миватн), Новой Зеландии, Мексики и Японии. Столица Исландии Рейкьявик получает тепло исключительно от горячих подземных источников. Но потенциальная мощность геотермальной энергетики намного выше.

Геологи открыли, что раскаленные до 180-200оС массивы на глубине 4-6 км занимают большую часть территории нашей страны, а с температурой до 100-150°С встречаются почти повсеместно. Кроме того, на нескольких миллионах квадратных километров располагаются горячие подземные реки и моря с глубиной залегания до 3.5 км и с температурой воды до 200?С - естественно, под давлением, - так что, пробурив ствол, можно получить фонтан пара и горячей воды без всякой электротеплоцентрали.

Гидротермальная энергия.

Кроме геотермальной энергии активно используется тепло воды. Вода - это всегда хотя бы несколько градусов тепла, а летом она нагревается до 25 С. Почему бы не использовать часть этого тепла? Для этого необходима установка, действующая по принципу "холодильник наоборот". Известно, что холодильник "выкачивает" из своей замкнутой камеры тепло и выбрасывает его в окружающую среду. Если пропускать воду через холодильный аппарат, то у нее тоже можно отбирать тепло. Горячий пар, который образуется в результате теплообмена, конденсируется, его температура поднимается до 110С, а затем его можно пускать либо на турбины электростанций, либо на нагревание воды в батареях центрального отопления до 60-65 С. На каждый киловатт-час затрачиваемой на это энергии природа дает 3 киловатт-часа! По тому же принципу можно получать энергию для кондиционирования воздуха при жаркой погоде.

Подобные установки наиболее эффективны при больших перепадах температур, как, например, в морях: на глубине вода очень холодна - около 4С, а на поверхности нагревается до 25 С, что составляет 20 градусов разницы! Все необходимые инженерные разработки уже проведены и опробованы экспериментально (например, у атолла Каваратти в Лаккадивском архипелаге около юго-западного побережья Индии), осталось только претворить их в жизнь везде, где имеются подходящие природные условия.

Пришло время, когда человечество вплотную должно заняться сохранением среды своего обитания. Необходимы как научные, так и практические усилия для охраны природы, чтобы род человеческий не только выжил, но и продолжал развиваться.

Естественным путем выживания являются максимизация стратегии бережливости в отношениях с окружающим миром и увеличение замкнутости круговорота всех веществ, вовлекаемых в сферу человеческой деятельности. Однако легко это сформулировать теоретически, но очень трудно перевести на язык практической деятельности. В этом сложном процессе должны участвовать все члены мирового сообщества, начиная от международных организаций и кончая каждым человеком в отдельности в его обычной жизни. Тогда на первом плане окажутся не идеологические, а экологические проблемы; доминировать будут не отношения между нациями, а отношения между человечеством и природой.

3. ДРУГИЕ ВИДЫ ЭНЕРГИИ

Энергия дождя.

Мы хорошо знакомы с понятиями энергия волн, энергия ветра, солнечная энергия, но энергия дождя?

"Мы подумали о дождевых каплях, поскольку это один из немногих все еще не разработанных источник энергии в природе", - говорит Жан-Жак Шейлу, один из экспертов Комиссии по атомной энергетике в Гренобле, Франция.

Шейлу и его коллеги поняли, что каждая капля упавшая на поверхность - это упущенный шанс. Каждая дождевая капля обладает энергией воздействия, которая в основном зависит от размера капли: от мелкого моросящего дождя, энергия удара которого составляет 2 микроджоуля до настоящего ливня с энергией в 1 миллиджоуль.

Группа ученых определила, что пьезоэлектрический материал может поглощать энергию такого типа. Пьезоэлектрические материалы производят электрический потенциал, если на их внешнюю поверхность воздействовать физической силой, точнее говоря, каплей. Также верно будет отметить, что при этом электрический заряд будет видоизменен, точно так же как используемый в микрофонах электрический сигнал превращается в колебания, который мы способны уловить на слух.

Во всяком случае, при проведении данного эксперимента ученые использовали пластину из поливинилиденфторида с толщиной в 25 микрометров и длиной в 10 сантиметров. Это дало возможность уловить от 1 наноджоуля до 25 микроджоулей энергии с каждой капли (в зависимости от ее размера). Общая мощность будет значительно варьироваться зависимо от условий, но в общем устройство вырабатывает приблизительно 1 микроватт энергии при мелком моросящем дожде.

Как же можно использовать эту крошечную электростанцию? Авторы идеи предполагают, что такое устройство будет весьма эффективно при работе с датчиками, особенно если это датчики обнаружения дождя или в дождливых условиях. Только представьте себе, погодный датчик посылающий сигнал о том насколько сильный идет дождь или, к примеру сенсорная модель, автоматически закрывающая окна вашего дома при приближении бури.

Поиски экологических альтернатив ископаемым видам энергии прямой дорогой ведут к исследованию Мирового океана, поскольку именно он является громадным механизмом воспроизведения биологических ресурсов. Наибольшим потенциалом, в вопросе получения биологического топлива обладают морские водоросли, растущие повсеместно, выносящие любые экстремальные температуры и обладающие способностью быстрого размножения.

Так общеизвестен фактор возможности водорослей удваивать свой вес в течение дня.

Главным аспектом в рассмотрении перспектив использования водорослей как биологического топлива лежит способность водорослей вырабатывать нефть как побочный продукт фотосинтеза. Так с 0, 5 гектар плантации водорослей можно получить нефти в пятнадцать раз больше, чем с такой же плантации арахиса или кукурузы, использование которых в производстве биотоплива уже давно не новость.

Кстати при использовании подобных культур, пусть даже на абсолютно бесплодных землях все равно ощущается необходимость в пресной воде, что в случае с водорослями делает преимуществом использование бесконечных ресурсов соленой воды Мирового океана.

Первые исследования в этой сфере начали проводиться в 80-х годах прошлого столетия, когда впервые всплеск цен на нефть заставил задуматься о возможном энергетическом кризисе и поисках вариантов альтернативного топлива.

Согласно научным исследованиям, именно морские водоросли при их неприхотливости, способны преобразовывать полученную солнечную энергию в биомассу, обладающую маслянистыми свойствами, которая после переработки в биологическое топливо является практически идентичным эквивалентом сырой нефти.

Для того чтобы производство биологического топлива из морских водорослей было экономически обоснованным, необходимо изыскивать возможности искусственного произведения водорослевой массы по себестоимости не выше одного доллара США за килограмм.

Еще один аспект - использование морскими водорослями углекислого газа как продукта обеспечивающего нормальную жизнедеятельность, что обуславливает использование для этих целей сточных вод и индустриальных отходов.

Остается главное - апробирование использования морских водорослей в качестве альтернативного биотоплива в промышленных масштабах, которые позволят на практике оценить эффективность подобных вариантов. Лабораторные исследования, вследствие их удаленности от реальной жизни не могут дать полноценную оценку данных экспериментов.

Вращающийся небоскреб.

13 мая 2007 года Дэвид Фишер, опытный итальянский архитектор, изобрел вращающиеся небоскреб, благодаря, которому можно вырабатывать электроэнергию. Небоскреб представляет собой - башню состоящую из ядра и 59 вращающихся уровней, между каждым уровнем расположены массивные горизонтальные турбины.

Изготовить хотят такой небоскреб в Дубайи, в результате увеличения цены на нефть. Постройка небоскреба состоит из нескольких фаз. Первая фаза займет в среднем шесть месяцев. На первой фазе установят ядро, так как это облегчит дальнейшую работу благодаря тому, что смогут установить лестницу и лифт. Турбины будут изготавливаться на фабрике для того, что бы гарантировать безопасность и качество их конструкции.

Завершающим этапом будет установка 58 турбин между уровнями. Каждая турбина способна произвести 0.3 мегаватт электричества - это столько же, сколько может произвести одна ветряная мельница. Дубайи - город ветров и получает 4 000 часов ветра ежегодно, и благодаря этому турбины смогут выработать 1 200 000 часов киловатт из энергии, этой электроэнергии хватит приблизительно для 50 семей.