Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КАФЕДРА ЕКОЛОГІЧНОГО МЕНЕДЖМЕНТУ

Реферат

з навчальної дисципліни Основи екології

Альтернативні джерела енергопостачання

Виконав

студент гр.С-13-1

Головченко Д.Р.

Перевірила

Бурик Н.О.

Донецьк 2013

Зміст

альтернативна енергія традиційна

Вступ

1. Енергія сонячного світла

2. Енергія вітру

3. Біопаливо

4. Екологічні перспективи та проблеми використання нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

Актуальність даної теми полягає в тому, що використання будь-якого виду енергії і виробництво електроенергії супроводжується утворенням багатьох забруднювачів води і повітря. Перелік таких забруднювачів на диво довгий, а їхні кількості надзвичайно величезні. Цілком природно виникає питання, чи завжди використання енергії і виробництво електроенергії повинне супроводжуватися руйнуванням навколишнього середовища. І якщо правда, що будь-який вид людської діяльності неминуче впливає на природу, то ступінь цієї шкоди різний. Ми не можемо не впливати на середовище, у якій живемо, оскільки для підтримки життєвих процесів як таких необхідно поглинати і використовувати енергію.

Людина, безумовно, впливає на навколишню його середовище, однак у природі існують природні механізми, що врівноважують, що підтримують середовище і живуть у ній, у стані рівноваги, коли всі зміни відбуваються досить повільно. Проте в багатьох випадках господарська діяльність людини порушує рівновагу, підтримувану цими механізмами, що призводить до швидких змін умов навколишнього середовища, з якими ні людина, ні природа не можуть успішно справитися.

Традиційне виробництво енергії, що дає величезні кількості забруднювачів води і повітря, ? один з видів такої діяльності людини.

Дивно, що всього двісті років тому людство крім енергії самої людини і тварин мало в своєму розпорядженні тільки трьома видами енергії. І джерелом цих усіх трьох видів енергії було Сонце. Енергія вітру обертала крила вітряних млинів, на яких мололи зерно чи ткали. Для того щоб можна було скористатися енергією води, необхідно, щоб вода бігла вниз до моря від вище розташованого джерела, де річка наповняється за рахунок дощів, що випадають. альтернативна енергія традиційна

За останнє десятиліття інтерес до цих джерел енергії постійно зростає, оскільки в багатьох відносинах вони необмежені. У міру того як постачання палива стає менш надійним і більш дорогим, ці джерела стають усе більш привабливими і більш економічними. Размещено на Allbest.ru

Альтернативне джерело енергії ? спосіб, пристрій або споруда, що дозволяє отримувати електричну енергію (або інший необхідний вид енергії) і замінює собою традиційні джерела енергії, що функціонують на нафті, що добувається природному газі та вугіллі. Мета пошуку альтернативних джерел енергії ? потреба отримувати її з енергії поновлюваних або практично невичерпних природних ресурсів і явищ.

До альтернативних або як їх іноді називають поновлюваних джерел енергії (ВДЕ) відносять сонячну, вітрову, геотермальну, енергію припливів, хвильову, біоенергетику та енергію різниці температур глибин морів і океанів і інші «нові» види відновлюваної енергії.

1. Енергія сонячного світла

Сонячна енергетика чи геліоенергетика представляє собою використання сонячного випромінювання для отримання енергії в будь-якому вигляді; сонячна енергетика використовує поновлюване джерело енергії і в перспективі може стати екологічно чистою, тобто не виробляє шкідливих відходів ? виробництво енергії за допомогою сонячних електростанцій добре узгоджується з концепцією розподіленого виробництва енергії.

Виділяють кілька способів отримання електрики і тепла з сонячного випромінювання: отримання електроенергії за допомогою фотоелементів; перетворення сонячної енергії в електрику за допомогою теплових машин: парові машини (поршневі або турбінні), які використовують водяний пар, вуглекислий газ, пропан-бутан, фреони; двигун Стірлінга і так далі; геліотермальних енергетика ? нагрівання поверхні, що поглинає сонячні промені і подальший розподіл і використання тепла (фокусування сонячного випромінювання на посудині з водою для подальшого використання нагрітої води в опаленні або в парових електрогенераторах); термоповітряні електростанції (перетворення сонячної енергію в енергію повітряного потоку, що направляється на турбогенератор); сонячні аеростатні електростанції (генерація водяної пари усередині балона аеростата за рахунок нагрівання сонячним випромінюванням поверхні аеростата, покритої селективно-поглинаючим покриттям); перевага ? запасу пара в балоні досить для роботи електростанції в темний час доби і в негоду.

Сонячна енергія ? це кінетична енергія випромінювання (в основному світла) що утворюється в результаті реакцій у надрах Сонця. Оскільки її запаси практично невичерпні (астрономи підрахували, що Сонце буде «горіти» ще кілька мільйонів років), її відносять до поновлюваних енергоресурсів.

Сонячна енергія, падаюча на поверхню одного озера, еквівалентна потужності крупної електростанції.

Отримання енергії за допомогою фотоелементів

Сонячна енергія ? найбільш грандіозний, дешевий, але й, мабуть, найменш використовуваний людиною джерело енергії.

Останнім часом інтерес до проблеми використання сонячної енергії різко зріс. Потенційні можливості енергетики, засновані на використанні безпосереднього сонячного випромінювання, надзвичайно великі.

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. Тільки дуже невелика частина цієї енергії може бути практично використана. Чи не головна причина подібної ситуації - слабка щільність сонячної енергії. Простий розрахунок показує, що якщо знімається з 1м2 освітленій сонцем поверхні потужність в середньому становить 160 Вт, то для генерування 100 тис. кВт потрібно знімати енергію з площі в 1,6 км2. Жоден з відомих у даний час способів перетворення енергії не може забезпечити економічну ефективність такої трансформації. Размещено на Allbest.ru

Вище йшлося про середні величини. Доведено, що у високих широтах щільність сонячної енергії становить 80 - 130 Вт/м2, в помірному поясі ? 130-210, а в пустелях тропічного поясу 210 - 250 Вт / м2. Це означає, що найбільш сприятливі умови для використання сонячної енергії існують в країнах, що розвиваються Африки, Південної Америки, в Японії, Ізраїлі, Австралії, в окремих районах США (Флорида, Каліфорнія). У СНД в районах, сприятливих для цього, живе приблизно 130 млн. чоловік, у тому числі 60 млн. у сільській місцевості.

Однак навіть при найкращих атмосферних умовах (південні широти, чисте небо) щільність потоку сонячного випромінювання складає не більше 250 Вт / м2. Тому, щоб колектори сонячного випромінювання «збирали» за рік енергію, необхідну для задоволення всіх потреб людства, потрібно розмістити їх на території 130 000 км2. Необхідність використовувати колектори величезних розмірів, крім того, тягне за собою значні матеріальні витрати, Найпростіший колектор сонячного випромінювання являє собою зачернений металевий (як правило, алюмінієвий) лист, усередині якого розташовуються труби з циркулюючої в ній рідиною. Нагріта за рахунок сонячної енергії, поглиненої колектором, рідина надходить для безпосереднього використання. Згідно з розрахунками виготовлення колекторів сонячного випромінювання площею 1 км2, вимагає приблизно 10000 тонн алюмінію. Доведені ж на сьогодні світові запаси цього металу оцінюються в 1170000 000 тонн.

З вище викладеного ясно, що існують різні фактори, що обмежують потужність сонячної енергетики.

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. Поки що електрична енергія, породжена сонячним промінням, обходиться набагато дорожче, ніж одержувана традиційними способами. Вчені сподіваються, що експерименти, які вони проводять на дослідних установках і станціях, допоможуть вирішити не тільки технічні, але й економічні проблеми.

Але, тим не менш, станції ? перетворювачі сонячної енергії будують, і вони працюють.

У південних районах нашої країни створені десятки сонячних установок і систем. Вони здійснюють гаряче водопостачання, опалення і кондиціонування повітря житлових і громадських будівель, тваринницьких ферм і теплиць, сушку сільськогосподарської продукції, термообробку будівельних конструкцій, підйом та опріснення мінералізованої води і так далі.

З 1988 року на Керченському півострові працює Кримська сонячна електростанція. Вона невелика - потужність всього 5 МВт. Вона працює без будь-яких викидів у навколишнє середовище, що особливо важливо в курортній зоні, і без використання органічного палива. Працюючи 2000 годин на рік, станція виробляє 6 млн. кВт електроенергії.

З початку 1950-х років в нашій країні космічні літальні апарати використовують в якості основного джерела енергоживлення сонячні батареї, які безпосередньо перетворюють енергію сонячної радіації в електричну. Вони є практично незамінним джерелом електричного струму в ракетах, супутниках і автоматичних міжпланетних станціях.

Освоєння космічного простору дозволяє розробляти проекти сонячно-космічних електростанцій для енергопостачання Землі. Ці станції, на відміну від земних, не тільки зможуть отримувати більш щільний потік теплового сонячного випромінювання, але і не залежать від погодних умов і зміни дня і ночі. Адже в космосі Сонце сяє з незмінною інтенсивністю.

Вчені та енергетики продовжують вести роботу з пошуку нових більш дешевих можливостей використання сонячної енергії. Виникають нові ідеї, нові проекти.

2. Енергія вітру

Вітроенергетика ? галузь енергетики, що спеціалізується на використанні енергії вітру ? кінетичної енергії повітряних мас в атмосфері. Енергію вітру відносять до поновлюваних видів енергії, так як вона є наслідком діяльності сонця.

Найбільшого поширення у світі набула конструкція вітрогенератора з трьома лопатями і горизонтальною віссю обертання.

Людина використовує енергію вітру з незапам'ятних часів. Але його вітрильники, що тисячоліттями борознили простори океанів, і вітряні млини використовували лише мізерну частку з тих 2,7 трлн. кВт енергії, якими володіють вітри, що дмуть на Землі. Вважають, що технічно можливо освоєння 40 млрд. кВт, але навіть це більш ніж в 10 разів перевищує гідроенергетичний потенціал планети.

Чому ж настільки рясний доступний і екологічно чисте джерело енергії так слабо використовується? У наші дні двигуни, що використовують вітер, покривають всього одну тисячну світових потреб в енергії.

Вітровий енергетичний потенціал Землі в 1989 році був оцінений в 300 млрд. кВт * год на рік. Але для технічного освоєння з цієї кількості придатне тільки 1,5 %. Головна перешкода для нього ? неуважність і мінливість вітрової енергії. Мінливість вітру вимагає спорудження акумуляторів енергії, що значно здорожує собівартість електроенергії. Через неуважність при спорудженні рівних за потужністю сонячних і вітрових електростанцій для останніх потрібна в п'ять разів більше площі (втім, ці землі можна одночасно використовувати і для сільськогосподарських потреб). Але на Землі є й такі райони, де вітри дмуть з достатнім постійністю і силою. (Вітер, що дме зі швидкістю 5-8 м / сек., Називається помірним, 14-20 м / сек. - Сильний, 20-25 м / сек. - Штормовим, а понад 30 м / сек. - Ураганним). Прикладами подібних районів можуть служити узбережжя Північного, Балтійського, арктичних морів.

Новітні дослідження направлені переважно на отримання електричної енергії з енергії вітру. Прагнення використання енергії привело до появи на світло безлічі агрегатів. Деякі з них досягають десятків метрів у висоту, і, як вважають, з часом вони могли б утворити справжню електричну мережу. Малі вітроелектричні агрегати призначені для постачання електроенергією окремих будинків. Размещено на Allbest.ru

Споруджуються спеціальні станції переважно постійного струму. Вітряне колесо приводить в рух динамо-машину ? генератор електричного струму, який одночасно заряджає паралельно з'єднані акумулятори.

Сьогодні вітроелектричні агрегати надійно постачають струмом нафтовиків; вони успішно працюють у важкодоступних районах, на далеких островах, в Арктиці, на тисячах сільськогосподарських ферм, де немає поблизу великих населених пунктів і електростанцій загального користування.

Основний напрямок використання енергії вітру - отримання електроенергії для автономних споживачів, а також механічної енергії для підйому води в посушливих районах, на пасовищах, осушення боліт і так далі. У місцевостях, що мають відповідні вітрові режими, вітроустановки в комплекті з акумуляторами можна застосовувати для харчування автоматичних метеостанцій, сигнальних пристроїв, апаратури радіозв'язку, катодного захисту від корозії магістральних трубопроводів та інше.

За оцінками фахівців, енергію вітру можна ефективно використовувати там, де без істотного господарського збитку допустимі короткочасні перерви в подачі енергії. Використання ж вітроустановок з акумулюванням енергії дозволяє застосовувати їх для постачання енергією практично будь-яких споживачів.

Потужні вітрові установки стоять зазвичай в районах з постійно дмуть вітрами (на морських узбережжях, в мілководних прибережних зонах і так далі). Такі установки вже використовують в Росії, США, Канаді, Франції та інших країнах.

Широкому застосуванню вітроелектричних агрегатів у звичайних умовах поки перешкоджає їх висока собівартість. Навряд чи потрібно говорити, що за вітер платити не потрібно, однак машини, потрібні для того, щоб запрягти його в роботу, обходяться дуже дорого.

При використанні вітру виникає серйозна проблема: надлишок енергії у вітряну погоду і нестача її в періоди безвітря. Як же накопичувати і зберегти про запас енергію вітру? Найпростіший спосіб полягає в тому, що вітряне колесо рухає насос, який накопичує воду в розташований вище резервуар, а потім вода, стікаючи з нього, приводить в дію водяну турбіну і генератор постійного або змінного струму. Існують і інші способи і проекти: від звичайних, хоч і малопотужних акумуляторних батарей до розкручування гігантських маховиків або нагнітання стислого повітря в підземні печери і аж до виробництва водню як палива. Особливо перспективним видається останній спосіб. Електричний струм розкладає воду на кисень і водень, Водень можна зберігати в зрідженому вигляді і спалювати в топках теплових електростанцій у міру потреби.

Енергія припливів і відпливів морів і океанів

Різке збільшення цін на паливо, труднощі з його отриманням, виснаження паливних ресурсів ? всі ці видимі ознаки енергетичної кризи викликали останніми роками в багатьох країнах значний інтерес до нових джерел енергії, у тому числі до енергії Світового океану.

Відомо, що запаси енергії у Світовому океані колосальні, адже дві третини земної поверхні (361 млн. км2) займають моря і океани: акваторія Тихого океану складає 180 млн. км2, Атлантичного ? 93 млн. км2, Індійського ? 75 млн. км2. Так, теплова енергія, що відповідає перегріву поверхневих вод океану в порівнянні з донними, скажімо, на 20 градусів, має величину порядку 1026 Дж. Кінетична енергія океанських течій оцінюється величиною порядку 1018Дж. Однак поки що люди вміють використовувати лише незначні частки цієї енергії, та й то ціною великих і повільно окупаються капіталовкладень, так що така енергетика досі здавалася малоперспективною.

Енергія океану давно привертає до себе увагу людини. У середині 1980-х років вже діяли перші промислові установки, а також велися розробки за такими основними напрямками: використання енергії припливів, прибою, хвиль, різниці температур води поверхневих і глибинних шарів океану, течій і так далі.

Століттями люди роздумували над причиною морських припливів і відливів. Сьогодні ми достовірно знаємо, що могутнє природне явище ? ритмічний рух морських вод викликають сили тяжіння Місяця і Сонця. Приливні хвилі таять в собі величезний енергетичний потенціал ? 3 млрд. кВт.

Принцип дії цих станцій полягає в наступному: теплу морську воду (24-32 С) направляють в теплообмінник, де рідкий аміак або фреон перетворюються на пару, що обертає турбіну, а потім надходить у наступний теплообмінник для охолодження та конденсації водою з температурою 5-6 с, надходить з глибини 200-500 метрів. Одержану електроенергію передають на берег з підводного кабелю, але її можна використовувати і на місці (для забезпечення видобутку мінеральної сировини з дна або його виділення з морської води). Гідність подібних установок ? можливість їх доставки в будь-який район Світового океану. До того ж, різниця температур різних шарів океанічної води - більш стабільне джерело енергії, ніж, скажімо, вітер, Сонце, морські хвилі або прибій. Перша така установка була пущена в 1981 році на острові Науру. Єдиний недолік таких станцій ? їх географічна прив'язаність до тропічних широт. Для практичного використання температурного градієнта найбільш придатні ті райони Світового океану, які розташовані між 20 с.ш. і 29 пд.ш., де температура води біля поверхні океану досягає, як правило, 270-28 С, а на глибині 1 кілометр має всього 40-5 С.

В океані, який складає 72 % поверхні планети, потенційно є різні види енергії ? енергія хвиль і припливів; енергія хімічних зв'язків газів, солей і інших мінералів; енергія течій, спокійно і нескінченно рухомих в різних частинах океану; енергія температурного градієнта і інші, і їх можна перетворювати в стандартні види палива. Такі кількості енергії, різноманіття її форм гарантують, що в майбутньому людство не буде відчувати в ній недоліку. Размещено на Allbest.ru

Океан наповнений позаземної енергією, яка надходить до нього з космосу. Вона доступна і безпечна, і не зачіпає навколишнє середовище, невичерпна і вільна. З космосу надходить енергія Сонця. Вона нагріває повітря, утворюючи вітри, викликають хвилі. Вона нагріває океан, який накопичує теплову енергію. Вона приводить в рух течії, які в теж час змінюють свій напрямок під вплив обертання Землі. З космосу ж надходить енергія сонячного і місячного тяжіння. Вона є рушійною силою системою Земля-Місяць і викликають припливи і відливи. Океан ? це не плоске, неживе водний простір, а величезна комора неспокійної енергії.

3. Біопаливо

Біопаливо ? це паливо з біологічної сировини, одержуване, як правило, в результаті переробки стебел цукрового очерету або насіння ріпаку, кукурудзи, сої. Існують також проекти різного ступеня опрацьованості, спрямовані на отримання біопалива з целюлози і різного типу органічних відходів, але ці технології перебувають на ранній стадії розробки або комерціалізації.

Різниться рідке біопаливо (для двигунів внутрішнього згоряння, наприклад, етанол, метанол, біодизель), тверде біопаливо (дрова, солома) і газоподібне (біогаз, водень).

Є два основних напрямки отримання палива з біомаси: за допомогою термохімічних процесів або шляхом біотехнологічної переробки. Досвід показує, що найбільш перспективна біотехнологічна переробка органічної речовини. У середині 1980-х років у різних країнах діяли промислові установки з виробництва палива з біомаси. Найбільш широкого поширення набуло виробництво спирту.

Одне з найбільш перспективних напрямків енергетичного використання біомаси - виробництво з неї біогазу, що складається на 50-80% з метану і на 20-50 % з вуглекислоти. Його теплотворність ? 5-6 тис. ккал/м3.

Найбільш ефективно виробництво біогазу з гною. З однієї тонни його можна отримати 10-12 куб. м метану. А, наприклад, переробка 100 млн. тонн такого відходу рільництва, як солома злакових культур, може дати близько 20 млрд. куб. м метану. У районах, де вирощують бавовну щорічно залишається 8-9 млн. тонн стебел бавовнику, з яких можна отримати до 2 млрд. куб. м метану. Для тих же цілей можлива утилізація бадилля культурних рослин, трав та інше.

4.Екологічні перспективи та проблеми використання нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії

В останні роки тенденція зростання використання поновлюваних джерел енергії (ВДЕ) стає досить явною. Проблеми розвитку ВДЕ обговорюються на найвищому рівні. Так на зустрічі на вищому рівні на Окінаві (червень 2000) глави восьми держав, у тому числі Президент Росії, обговорили глобальні проблеми розвитку світового співтовариства і серед них проблему ролі та місця поновлюваних джерел енергії. Було прийнято рішення утворити робочу групу для вироблення рекомендацій по значному розгортанню ринків відновлюваної енергетики. Практично в усіх розвинених країнах формуються і реалізуються програми розвитку ВДЕ.

Основна перевага поновлюваних джерел енергії ? невичерпність та екологічна чистота. Їх використання не змінює енергетичний баланс планети. Ці якості і послужили причиною бурхливого розвитку відновлюваної енергетики за кордоном і вельми оптимістичних прогнозів їх розвитку в найближчому десятилітті.

За оцінкою Американського товариства інженерів-електриків, якщо в 1980 р. частка виробленої електроенергії на ВДЕ в світі становила 1 %, то до 2005 р. вона досягне 5 %, до 2020 ? 13 % і до 2060 р. ? 33 %. За даними Міністерства енергетики США, в цій країні до 2020 обсяг виробництва електроенергії на базі ВДЕ може зрости з 11 до 22%. У країнах Європейського Союзу планується збільшення частки використання для виробництва теплової та електричної енергії з 6 % (1996) до 12 % (2010). Вихідна ситуація в країнах ЄС різна. І якщо в Данії частка використання ВДЕ в 2000 р. досягла 10 %, то Нідерланди планують збільшити частку ВДЕ з 3% у 2000 р. до 10 % в 2020 р. Основною результат у загальній картині визначає Німеччина, в якій планується збільшити частку ВДЕ з 5,9 % у 2000 р. до 12 % в 2010 р. в основному за рахунок енергії вітру, сонця і біомаси.

Висновок

Незаперечна роль енергії в підтримці і подальшому розвитку цивілізації. За час існування нашої цивілізації багато разів відбувалася зміна традиційних джерел енергії на нові, більш досконалі. І не тому, що старе джерело було вичерпано.

Тема роботи «альтернативні джерела енергії» актуальна сьогодні, тому, що при існуючому рівні науково-технічного прогресу енергоспоживання може бути покрито за рахунок використання органічних палив (вугілля, нафта, газ), гідроенергії і атомної енергії на основі теплових нейтронів. Однак, за результатами численних досліджень органічне паливо до 2020р. може задовольнити запити світової енергетики тільки частково. Інша частина енергопотреб може бути задоволена за рахунок інших джерел енергії ? нетрадиційних та поновлюваних.

Основний фактор при оцінці доцільності використання нетрадиційних відновлюваних джерел енергії ? вартість виробленої енергії в порівнянні з вартістю енергії, одержуваної при використанні традиційних джерел. Особливого значення набувають нетрадиційні джерела для задоволення локальних споживачів енергії.

Перш за все, це висока капіталомісткість, викликана необхідністю створення нової техніки і технології. По-друге, висока матеріаломісткість: створення потужних ПЕС вимагає, наприклад, величезних кількостей металу, бетону і так далі, третє, під деякі станції потрібно значне відчуження землі або морської акваторії. Крім того, розвиток використання альтернативних джерел енергії стримується також браком фахівців. Вирішення цих проблем потребує комплексного підходу на національному та міжнародному рівні, що дозволить прискорити їх реалізацію.

Список використання літератури

1. Екологія людини: Словник-довідник / За загальною редакцією академіка РАМН Н.А. Агаджаняна. М: Видавнича фірма «КРУК», 1997.

2. Екологія. Природа-Людина-Техніка: Підручник для вузів. / Т.А. Акімова, А.П. Кузьмін, В.В. Хаскин. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.

3. Екологія: Підручник для вузів / Н.І. Ніколайкін, Н.Є. Ніколайкін, О.П. Мелехова. М.: Дрофа, 2004.

4. Екологія: Підручник для вузів / А.С. Степановских. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.

Размещено на Allbest.ru