Энергетические ресурсы
Сырьевая база для развития энергетики в России, пять групп ресурсов. Характеристика ископаемых энергоносителей. Свойства нефти, запасы угля. Использование ядерной энергии. Применение альтернативных источников энергии, рациональное использование энергии.
Рубрика | География и экономическая география |
Вид | контрольная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 30.01.2010 |
Размер файла | 31,6 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.
23
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ:
«ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ И РЕГИОНОВЕДЕНИЕ»
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава I. Ископаемые топлива
1.1 Нефть и природный газ
1.2 Запасы угля
Глава II. Ядерная энергия
Глава III. Альтернативные источники энергии
3.1 Солнечная энергия
3.2 Геотермальная энергия
3.3 Гидроэнергия
3.4 Приливная энергетика
3.5 Ветроэнергетика
3.6 Твердые отходы и биомасса
3.7 Топливные элементы
Глава IV. Рациональное использование энергии
4.1 Аккумулирование энергии
4.2 Передача электроэнергии
4.3 Водород как теплоноситель
4.4 Магнитогидродинамика
4.5 Пределы потребления энергии
Заключение
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Для России, с ее холодным климатом и энергоемким производством, энергетика играет не просто определяющее социально-экономическое значение, но является условием цивилизованного существования.
Сырьевая база для развития энергетики в России огромна и включает пять групп ресурсов. Первая группа - естественные природные ресурсы, четыре другие - ресурсы, которая энергетика получает соответственно из секторов примитивного, аграрного хозяйства, сырьевых секторов. К естественным ресурсам энергетики относятся солнечная, ветровая, геотермальная энергия, энергия морских приливов, энергия падающей воды и течений. В России данные источники энергии представлены в отдельных регионах (соответственно - юг, морские побережья, Камчатка, узкие морские заливы, крупные реки, водопады) и имеют локально-региональное значение.
Повсеместно распространенными являются ресурсы, получаемые примитивным хозяйством - древесина, жир, воск. Однако данные виды ресурсов имеют низкую теплотворную способность и могут быть использованы, скорее, в домашних хозяйствах, чем в производственных целях. Третья группа ресурсов производится аграрным хозяйством. Это остатки растительного сырья и биогаз. Данный вид ресурсов также пригоден для локального энергоснабжения, но его промышленное использование пока ограничено.
Четвертую группу ресурсов составляет углеводородное сырье - нефть, газ, уголь, торф, горючие сланцы. По этой группе ресурсов имеющихся запасов России хватит на сотни лет, а высокая теплотворная способность и сгораемость делают эти виды сырья идеальными для крупномасштабного производства тепла и энергии.
Наконец, пятую группу ресурсов составляет металлическое и неметаллическое сырье. Урановые руды (Россия обладает 12% мировых запасов) служат энергетическим ресурсом (материалом, обеспечивающим цепную реакцию и выделение тепла), графит - материалом, с помощью которого контролируется цепная реакция, свинец - материалом для создания защитных покрытий и т. д. Таким образом, Россия обладает достаточной ресурсной базой для развития энергетики (солнце, ветер, энергия приливов и падающей воды), а также сырье, производимое примитивным, аграрным хозяйством, сектором углеводородного сырья и сектором металлического и неметаллического сырья. Итак, цель данной работы - рассмотреть энергетические ресурсы, их экономическое, социальное и экологическое значение.
ГЛАВА I. ИСКОПАЕМЫЕ ТОПЛИВА
Существуют три основных вида ископаемых энергоносителей:
ь уголь,
ь нефть.
ь природный газ.
Примерные значения теплоты сгорания этих видов топлива, а также разведанные и промышленные (т.е. допускающие экономически рентабельную разработку при данном уровне техники) запасы нефти представлены в табл. 1 и 2.
Таблица 1.
ТЕПЛОТВОРНАЯ СПОСОБНОСТЬ ИСКОПАЕМЫХ ТОПЛИВ |
||
Топливо |
Теплотворная способность, ГДж |
|
1 т каменного угля |
30,5 |
|
1 т нефти |
46,6 |
|
1000 м3 (н.) природного газа |
38,5 |
|
1 т бензина |
47,0 |
Таблица 2.
МИРОВЫЕ ЗАПАСЫ НЕФТИ (ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ДАННЫЕ), МЛРД. Т |
|||
Регион |
Разведанные запасы |
Промышленные запасы |
|
1 |
2 |
3 |
|
Ближний Восток |
82 |
50 |
|
Страны СНГ |
51 |
10 |
|
Африка |
34 |
7,5 |
|
1 |
2 |
3 |
|
Латинская Америка |
31 |
9,5 |
|
Дальний Восток и Океания |
27 |
3 |
|
США |
27 |
4 |
|
Китай |
17 |
3 |
|
Канада |
13 |
1 |
|
Западная Европа |
3 |
3 |
|
Всего: |
285 |
91 |
1.1 Нефть и природный газ
Сырая нефть - природная легко воспламеняющаяся жидкость, которая находится в глубоких осадочных отложениях и хорошо известна благодаря ее использованию в качестве топлива и сырья для химического производства.
Химическая нефть - это сложная смесь углеводородов с различным числом атомов углерода в молекулах; в их составе могут присутствовать сера, азот, кислород и незначительные количества некоторых металлов. Поиски нефти идут непрерывно во всех частях света.
Геологические исследования показали, что нефть обычно находится в пористых осадочных породах (таких, как известняки и глины) невулканического происхождения, хотя обнаружены исключения из этого общего правила: известны промышленные месторождения и в магматических породах (месторождение Белый Тигр во Вьетнаме, где нефть добывается из гранитов) и ряд месторождений Якутии, где газоносны вулканические и вулкано-осадочные породы. Среди осадочных нефте- и газоносных пород ведущее место - порядка 50-60% - занимают песчаники, 40-45% - известняки и доломиты, а залежи в глинах скорее исключение.
Из сырой нефти различными физико-химическими методами производится более 3 тыс. продуктов. Эти продукты включают горючие газы, бензин, лигроин, растворители, керосин, газойль, бытовое топливо, широкий состав смазочных масел, мазут, дорожный битум и асфальт; сюда относятся также парафин, вазелин, медицинские и различные инсектицидные масла. Масла из нефти используются как мази и кремы, а также в производстве взрывчатых веществ, медикаментов, чистящих средств, пластмасс, все возрастающего числа различных химикатов. Многие нефтеперерабатывающие предприятия производят не только индивидуальные углеводороды, но и многие химические производные этих углеводородов.
Природный (нефтяной) газ, состоящий из метана и других легких насыщенных углеводородов, - весьма дешевое и удобное топливо. Природный газ называется «сухим», если почти не содержит бензина (менее 1 л на 25 м3 газа). «Жирный» газ может содержать бензина в 10 раз больше.
Смесь жидких углеродов может быть получена как путем сжатия и охлаждения газа, так и путем его абсорбции нефтью. Полученные жидкости называются сжиженным нефтяным газом (газоконденсатом) и имеют разнообразное применение. Природный газ широко распространен в мире, главным образом как попутный нефтяной газ. Ведущими странами-производителями газа являются США, Россия и Канада, но большие перспективы открытия потенциально значительных месторождений дают поисково-разведочные работы в море, особенно у побережья Африки, Азии, Южной Америки, в Северном и Каспийском морях. Главное использование природного газа - в качестве топлива в промышленности и быту. В промышленности он применяется при выплавке металлов и стекла, производстве извести и цемента, приготовлении хлеба и другой пищи и во многих других случаях. Он используется также в производстве бензина, сажи и некоторых важных химических продуктов, таких, как метиловый спирт, формальдегид, синтетический аммиак. В домашнем хозяйстве газ служит горючим в печах, нагревательных приборах, газовых плитах и т.п. Задача обнаружения новых месторождений нефти и газа на практике сводится к поискам возможных ловушек углеводородов. До сих пор нет методик, аппаратуры и механизмов, которые могли бы безошибочно обнаруживать подземные площади, где имеются нефтяные или газовые месторождения. Поэтому геологи и геофизики ищут места, где имеются либо структурные, либо стратиграфические условия, благоприятные для аккумуляции углеводородов; эти участки затем опробуются на наличие нефти и газа бурением скважин. Трудно точно рассчитать, на сколько лет еще хватит запасов нефти. Если существующие тенденции сохранятся, то годовое потребление нефти в мире к 2018 достигнет 3 млрд. т. Даже допуская, что промышленные запасы существенно возрастут, геологи приходят к выводу, что к 2030 будет исчерпано 80% разведанных мировых запасов нефти.
1.2 Запасы угля
Запасы угля оценить легче (см. табл. 3). Три четверти мировых его запасов, составляющих по приближенной оценке 10 трлн. т, приходятся на страны бывшего СССР, США и КНР.
Таблица 3.
МИРОВЫЕ ЗАПАСЫ КАМЕННОГО УГЛЯ (ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ДАННЫЕ) |
||
Регион |
Млрд. т |
|
1 |
2 |
|
Страны СНГ |
4400 |
|
США |
1570 |
|
Китай |
1570 |
|
Западная Европа |
865 |
|
Океания |
800 |
|
1 |
2 |
|
Африка |
225 |
|
Азия (без стран СНГ и Китая) |
185 |
|
Канада |
65 |
|
Латинская Америка |
60 |
|
Всего: |
9740 |
Хотя угля на Земле гораздо больше, чем нефти и природного газа, его запасы не безграничны. В 1990-х годах мировое потребление угля составляло более 2,3 млрд. т в год. В отличие от потребления нефти, потребление угля существенно увеличилось не только в развивающихся, но и в промышленно развитых странах. По существующим прогнозам, запасов угля должно хватить еще на 420 лет. Но если потребление будет расти нынешними темпами, то его запасов не хватит и на 200 лет.
ГЛАВА II. ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ
В 1995 более или менее достоверные мировые запасы урана оценивались в 1,5 млн. т. Дополнительные ресурсы оценивались в 0,9 млн. т. Крупнейшие из известных источников урана находятся в Северной Америке, Австралии, Бразилии и Южной Африке. Считается, что большими количествами урана обладают страны бывшего Советского Союза.
В 1995 число действующих ядерных реакторов во всем мире достигло 400 (в 1970 - только 66) и их полная мощность составила около 300 000 МВт. В США планируется и ведется строительство лишь 55 новых АЭС, а проекты 113 других аннулированы. Ядерный реактор-размножитель обладает чудесной способностью, вырабатывая энергию, в то же время производить еще и новое ядерное топливо. К тому же он работает на более распространенном изотопе урана 238U (преобразуя его в делящийся материал плутоний). Считается, что при использовании реакторов-размножителей запасов урана хватит не менее чем на 6000 лет. По-видимому, это ценная альтернатива ядерным реакторам нынешнего поколения. Даже самые строгие критики атомной энергетики не могут не признать, что в легководных ядерных реакторах ядерный взрыв невозможен. Однако существуют другие четыре проблемы: возможность (взрывного или приводящего к утечке) разрушения защитной оболочки реактора, радиоактивные выбросы (низкого уровня) в атмосферу, транспортировка радиоактивных материалов и длительное хранение радиоактивных отходов. Если активную зону реактора оставить без охлаждающей воды, то она быстро расплавится. Это может привести к взрыву пара и выбросу в атмосферу радиоактивных «осколков» ядерного деления. Правда, разработана система аварийного охлаждения активной зоны реактора, которая предотвращает расплавление, заливая активную зону водой в случае аварии в первом контуре реактора. Однако действие такой системы исследовалось в основном путем компьютерного моделирования. Обстоятельная проверка некоторых результатов моделирования проводилась на небольших опытных реакторах в Японии, Германии и США. Самым слабым местом используемых компьютерных программ являются, по-видимому, предположения о том, что отказать может не более одного узла сразу и что ситуацию не усложнит ошибка оператора. Оба эти предположения оказались неверными в самой серьезной из аварий, происшедших на АЭС в США. 28 мая 1979 в Три-Майл-Айленде близ Гаррисберга (шт. Пенсильвания) отказ оборудования и ошибка оператора привели к выходу из строя реактора с частичным расплавлением его активной зоны. Небольшое количество радиоактивных веществ было выброшено в атмосферу. Через семь лет после аварии Министерству энергетики США удалось извлечь разрушенную сборку активной зоны для обследования. Ущерб, нанесенный жизням людей и их собственности за пределами территории АЭС, был незначителен, но из-за этой аварии у общественности сложилось неблагоприятное мнение о безопасности реактора. В апреле 1986 произошла гораздо более серьезная авария на Чернобыльской АЭС в Советском Союзе. Во время плановой остановки одного из четырех графитовых кипящих реакторов неожиданно резко повысилась выходная мощность и в реакторе образовался газообразный водород. Взрыв водорода разрушил здание реактора. Частично расплавилась активная зона, загорелся графитовый замедлитель, и произошел выброс огромных количеств радиоактивных веществ в атмосферу. Два работника погибли при взрыве, не менее 30 других вскоре умерли от лучевой болезни. До 1000 человек были госпитализированы из-за облучения. Около 100 000 человек в Киевской, Гомельской и Черниговской областях получили большие дозы излучения. Оказались сильно загрязненными почва и вода в регионе, в том числе огромное Киевское водохранилище. После того как пожар был погашен, поврежденный реактор был закрыт «саркофагом» из бетона, свинца и песка. Радиоактивность, связанная с этой аварией, была зарегистрирована даже в Канаде и Японии. Уровень радиоактивности, измеренный в Париже, был, как утверждают, сравним с радиоактивным фоном в 1963, до подписания Соединенными Штатами и Советским Союзом договора о прекращении испытаний ядерного оружия в атмосфере. Деление ядер - не идеальное решение проблемы энергоресурсов. Более перспективной в экологическом плане представляется энергия термоядерного синтеза. Такую энергию можно получать за счет образования тяжелых ядер из более легких. Этот процесс называется реакцией ядерного синтеза. Как и при делении ядер, небольшая доля массы преобразуется в большое количество энергии. Энергия, излучаемая Солнцем, возникает в результате образования ядер гелия из сливающихся ядер водорода. На Земле ученые ищут способ осуществления управляемого ядерного синтеза с использованием небольших, поддающихся контролю масс ядерного материала. Дейтерием D и тритием T называются тяжелые изотопы водорода 2H и 3H. Атомы дейтерия и трития необходимо нагреть до температуры, при которой они полностью диссоциировались бы на электроны и «голые» ядра. Такая смесь несвязанных электронов и ядер называется плазмой. Для того чтобы создать реактор термоядерного синтеза, нужно выполнить три условия. Во-первых, плазма должна быть достаточно сильно нагрета, чтобы ядра могли сблизиться на расстояние, необходимое для взаимодействия. Для дейтерий-тритиевого синтеза необходимы очень высокие температуры. Во-вторых, плазма должна быть достаточно плотной, чтобы в одну секунду происходило много реакций. И в-третьих, плазма должна достаточно долго удерживаться от разлетания, чтобы могло выделиться значительное количество энергии. Исследования в области управляемого термоядерного синтеза ведутся в двух основных направлениях. Одно из них - удержание плазмы магнитным полем, как бы в магнитной бутылке. Второе (метод инерционного удержания плазмы) - очень быстрое нагревание лучом мощного лазера дейтерий-тритиевой крупинки (таблетки), вызывающее реакцию термоядерного синтеза в форме управляемого взрыва.
Энергия ядер дейтерия, содержащихся в 1 м3 воды, равна примерно 3ґ1012 Дж. Иначе говоря, 1 м3 морской воды в принципе может дать столько же энергии, как и 200 т нефти-сырца. Таким образом, мировой океан представляет собой практически неограниченный источник энергии.
В настоящее время ни методом магнитного, ни методом инерционного удержания плазмы еще не удалось создать условия, необходимые для термоядерного синтеза. Хотя наука неуклонно движется по пути все более глубокого понимания основных принципов реализации обоих методов, пока нет оснований полагать, что термоядерный синтез начнет давать реальный вклад в энергетику ранее 2010.
ГЛАВА III. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
В последнее время исследуется ряд альтернативных источников энергии. Наиболее перспективным из них представляется солнечная энергия.
3.1 Солнечная энергия
У солнечной энергии два основных преимущества. Во-первых, ее много и она относится к возобновляемым энергоресурсам: длительность существования Солнца оценивается приблизительно в 5 млрд. лет. Во-вторых, ее использование не влечет за собой нежелательных экологических последствий. Однако использованию солнечной энергии мешает ряд трудностей. Хотя полное количество этой энергии огромно, она неконтролируемо рассеивается. Чтобы получать большие количества энергии, требуются коллекторные поверхности большой площади. Кроме того, возникает проблема нестабильности энергоснабжения: солнце не всегда светит. Даже в пустынях, где преобладает безоблачная погода, день сменяется ночью. Следовательно, необходимы накопители солнечной энергии. И наконец, многие виды применения солнечной энергии еще как следует не апробированы, и их экономическая рентабельность не доказана. Можно указать три основных направления использования солнечной энергии: для отопления (в том числе горячего водоснабжения) и кондиционирования воздуха, для прямого преобразования в электроэнергию посредством солнечных фотоэлектрических преобразователей и для крупномасштабного производства электроэнергии на основе теплового цикла.
3.2 Геотермальная энергия
Геотермальная энергия, т.е. теплота недр Земли, уже используется в ряде стран, например в Исландии, России, Италии и Новой Зеландии. Земная кора толщиной 32-35 км значительно тоньше лежащего под ней слоя - мантии, простирающейся примерно на 2900 км к горячему жидкому ядру. Мантия является источником богатых газами огненно-жидких пород (магмы), которые извергаются действующими вулканами. Тепло выделяется в основном вследствие радиоактивного распада веществ в земном ядре. Температура и количество этого тепла столь велики, что оно вызывает плавление пород мантии. Горячие породы могут создавать тепловые «мешки» под поверхностью, в контакте с которыми вода нагревается и даже превращается в пар. Поскольку такие «мешки» обычно герметичны, горячая вода и пар часто оказываются под большим давлением, а температура этих сред превышает точку кипения воды на поверхности земли. Наибольшие геотермальные ресурсы сосредоточены в вулканических зонах по границам корковых плит.
Основным недостатком геотермальной энергии является то, что ее ресурсы локализованы и ограничены, если изыскания не показывают наличия значительных залежей горячей породы или возможности бурения скважин до мантии. Существенного вклада этого ресурса в энергетику можно ожидать только в локальных географических зонах.
3.3 Гидроэнергия
Гидроэнергетика дает почти треть электроэнергии, используемой во всем мире. Норвегия, где электроэнергии на душу населения больше, чем где-либо еще, живет почти исключительно гидроэнергией. На гидроэлектростанциях (ГЭС) и гидроаккумулирующих электростанциях (ГАЭС) используется потенциальная энергия воды, накапливаемой с помощью плотин. У основания плотины расположены гидротурбины, приводимые во вращение водой (которая подводится к ним под нормальным давлением) и вращающие роторы генераторов электрического тока.
Существуют очень крупные ГЭС. Широко известны две большие ГЭС в России: Красноярская (6000 МВт) и Братская (4100 МВт). Самая крупная ГЭС в США - Грэнд-Кули полной мощностью 6480 МВт. В 1995 на гидроэнергетику приходилось около 7% электроэнергии, вырабатываемой в мире. Гидроэнергия - один из самых дешевых и самых чистых энергоресурсов. Он возобновляем в том смысле, что водохранилища пополняются приточной речной и дождевой водой. Остается под вопросом целесообразность строительства ГЭС на равнинах.
3.4 Приливная энергетика
Существуют приливные электростанции, в которых используется перепад уровней воды, образующийся во время прилива и отлива. Для этого отделяют прибрежный бассейн невысокой плотиной, которая задерживает приливную воду при отливе. Затем воду выпускают, и она вращает гидротурбины. Приливные электростанции могут быть ценным энергетическим подспорьем местного характера, но на Земле не так много подходящих мест для их строительства, чтобы они могли изменить общую энергетическую ситуацию.
3.5 Ветроэнергетика
Исследования, проведенные Национальной научной организацией США и НАСА, показали, что в США значительные количества ветроэнергии можно получать в районе Великих озер, на Восточном побережье и особенно на цепочке Алеутских островов. Максимальная расчетная мощность ветровых электростанций в этих областях может обеспечить 12% потребности США в электроэнергии в 2000. Крупнейшие ветроэлектростанции США расположены под Голдендейлом в штате Вашингтон, где каждый из трех генераторов (установленных на башнях высотой 60 м, с диаметром ветрового колеса, равным 90 м) дает 2,5 МВт электроэнергии. Проектируются системы на 4,0 МВт.
3.6 Твердые отходы и биомасса
Примерно половину твердых отходов составляет вода. Легко собрать можно лишь 15% мусора. Самое большее, что могут дать твердые отходы, - это энергию, соответствующую примерно 3% потребляемой нефти и 6% природного газа. Следовательно, без радикальных улучшений в организации сбора твердых отходов они вряд ли дадут большой вклад в производство электроэнергии. На биомассу - древесину и органические отходы - приходится около 14% полного потребления энергии в мире. Биомасса - обычное бытовое топливо во многих развивающихся странах. Были предложения выращивать растения (в том числе и лес) как источник энергии. Быстрорастущие водяные растения способны давать до 190 т сухого продукта с гектара в год. Такие продукты можно сжигать в качестве топлива или пускать на перегонку для получения жидких или газообразных углеводородов. В Бразилии сахарный тростник был применен для производства спиртовых топлив, заменяющих бензин. Их стоимость ненамного превышает стоимость обычных ископаемых энергоносителей. При правильном ведении хозяйства такой энергоресурс может быть восполняемым. Необходимы дополнительные исследования, особенно быстрорастущих культур и их рентабельности с учетом затрат на сбор, транспортировку и размельчение.
3.7 Топливные элементы
Топливные элементы как преобразователи химической энергии топлива в электроэнергию характеризуются более высоким КПД, нежели теплоэнергетические устройства, основанные на сжигании. Если КПД типичной электростанции, сжигающей топливо, не превышает примерно 40%, то КПД топливного элемента может достигать 85%. Правда, пока что топливные элементы относятся к дорогостоящим источникам электроэнергии.
ГЛАВА IV. РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ
Хотя в мире пока еще не ощущается нехватки энергоресурсов, в предстоящие два-три десятилетия возможны серьезные трудности, если не появятся альтернативные источники энергии или не будет ограничен рост ее потребления. Очевидна необходимость более рационального использования энергии. Имеется ряд предложений по повышению эффективности аккумулирования и транспортирования энергии, а также по более эффективному ее использованию в различных отраслях промышленности, на транспорте и в быту.
4.1 Аккумулирование энергии
Нагрузка электростанций изменяется на протяжении суток; происходят также ее сезонные изменения. Эффективность работы электростанций можно повысить, если в периоды провала графиков энергетической нагрузки затрачивать излишек мощности на перекачку воды в большой резервуар. Затем в периоды пиковой нагрузки можно выпускать воду, заставляя ее вырабатывать на ГАЭС дополнительную электроэнергию.
Более широкое применение могло бы найти использование мощности базового режима электростанции для накачки сжатого воздуха в подземные полости. Турбины, работающие на сжатом воздухе, позволили бы экономить первичные энергоресурсы в периоды повышенной нагрузки.
4.2 Передача электроэнергии
Большие энергетические потери связаны с передачей электроэнергии. Для их снижения расширяется использование линий передачи и распределительных сетей с повышенным уровнем напряжения. Альтернативное направление - сверхпроводящие линии электропередачи. Электросопротивление некоторых металлов падает до нуля при охлаждении до температур, близких к абсолютному нулю. По сверхпроводящим кабелям можно было бы передавать мощности до 10 000 МВт, так что для обеспечения электроэнергией всего Нью-Йорка было бы достаточно одного кабеля диаметром 60 см. Установлено, что некоторые керамические материалы становятся сверхпроводящими при не очень низких температурах, достижимых с помощью обычной холодильной техники. Это удивительное открытие могло бы привести к важным новациям не только в области передачи электроэнергии, но и в области наземного транспорта, компьютерной техники и техники ядерных реакторов.
4.3 Водород как теплоноситель
Водород - это легкий газ, но он превращается в жидкость при -253° C. Теплотворная способность жидкого водорода в 2,75 раза больше, чем природного газа. У водорода имеется и экологическое преимущество перед природным газом: при сжигании в воздухе он дает в основном лишь пары воды.
Водород можно было бы без особых трудностей транспортировать по трубопроводам для природного газа. Можно также хранить его в жидком виде в криогенных резервуарах. Водород легко диффундирует в некоторые металлы, например титан. Его можно накапливать в таких металлах, а затем выделять, нагревая металл.
4.4 Магнитогидродинамика (МГД)
Это метод, позволяющий более эффективно использовать ископаемые энергоносители. Идея состоит в том, чтобы заменить медные токовые обмотки обычного машинного электрогенератора потоком ионизованного (проводящего) газа. Наибольший экономический эффект МГД-генераторы могут давать, вероятно, при сжигании угля. Поскольку в них нет движущихся механических частей, они могут работать при очень высоких температурах, а это обеспечивает высокий КПД. Теоретически КПД таких генераторов может достигать 50-60%, что означало бы до 20% экономии по сравнению с современными электростанциями на ископаемых энергоносителях. Кроме того, МГД-генераторы дают меньше сбросной теплоты.
Дополнительное их преимущество состоит в том, что они в меньшей степени загрязняли бы атмосферу выбросами газообразных оксидов азота и соединений серы. Поэтому МГД-электростанции могли бы, не загрязняя окружающей среды, работать на углях с повышенным содержанием серы.
Серьезные исследования в области МГД-преобразователей ведутся в Японии, Германии и особенно в России. Так, например, в России была запущена малая МГД-установка мощностью 70 МВт на природном газе, которая служила также опытной для создания электростанции на 500 МВт. В США разработки ведутся в меньших масштабах и в основном в направлении систем, работающих на угле. В течение 500 ч непрерывно проработал МГД-генератор мощностью 200 МВт, построенный фирмой «Авко Эверетт».
4.5 Пределы потребления энергии
Непрерывный рост потребления энергии не только ведет к истощению запасов энергоресурсов и загрязнению среды обитания, но и в конце концов может вызвать значительные изменения температуры и климата на Земле.
Энергия химических, ядерных и даже геотермальных источников в конечном счете превращается в тепло. Оно передается земной атмосфере и сдвигает равновесие в сторону более высокой температуры. При нынешних темпах роста численности населения и душевого потребления энергии к 2060 повышение температуры может составить 1° C. Это заметно скажется на климате.
Еще раньше климат может измениться из-за повышения содержания в атмосфере углекислого газа, образующегося при сгорании ископаемых топлив.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом:
1. На протяжении тысячелетий основными видами используемой человеком энергии были химическая энергия древесины, потенциальная энергия воды на плотинах, кинетическая энергия ветра и лучистая энергия солнечного света. Но в 20 в. главными источниками энергии стали ископаемые топлива: каменный уголь, нефть и природный газ. В связи с быстрым ростом потребления энергии возникли многочисленные проблемы и встал вопрос о будущих источниках энергии. Достигнуты успехи в области энергосбережения. В последнее время ведутся поиски более чистых видов энергии, таких, как солнечная, геотермальная, энергия ветра и энергия термоядерного синтеза.
2. Сырьевая база для развития энергетики в России огромна и включает пять групп ресурсов. Первая группа - естественные природные ресурсы, четыре другие - ресурсы, которая энергетика получает соответственно из секторов примитивного, аграрного хозяйства, сырьевых секторов.
3. Россия полностью обеспечена сырьем для производства универсальных ресурсов. Однако распределение источников сырья в пространстве и времени не полностью совпадает с размещением потребителей. Подавляющая часть истчников энергетического сырья, пресной воды и чистого воздуха размещена в азиатской части страны при максимальном размещении потребителей в европейской части. Поэтому приближение универсальных ресурсов к потребителям и потребителей к источникам ресурсов остается актуальной экономико-географической задачей.
4. Потребление энергии всегда было прямо связано с состоянием экономики. Увеличение валового национального продукта (ВНП) сопровождалось увеличением потребления энергии. Однако энергоемкость ВНП (отношение использованной энергии к ВНП) в промышленно развитых странах постоянно снижается, а в развивающихся - возрастает.
5. Энергоемкость российского ВВП (затраты энергии на производство продукции) в 6 раз выше, чем в США, и в 16 раз выше, чем в Японии. Поэтому использование энергосберегающих технологий российскими потребителями, особенно промышленностью, способно резко повысить экспортные возможности энергетики даже при сокращении существующего объема производства.
6. Внедрение новых технологий на электростанциях способно также повысить эффективное использование топлива и сократить негативное воздействие на окружающую среду. Предприятия энергетики являются основным источником загрязнения атмосферного воздуха и поверхностных водоемов, создавая проблему кислотных осадков и глобального потепления климата.
ЛИТЕРАТУРА
1. Антропов П.Я. Топливно-энергетический потенциал Земли. - М., 2004.
2. Козьева И.А. Экономическая география и регионолистика. - М., 2008.
3. Одум Г., Одум Е. Энергетический базис человека и природы. - М., 1978.
4. Скопин А.Ю. Экономическая география России. - М., 2009.
5. Энергетические ресурсы СССР, тт. 1-2. - М., 1968.
Подобные документы
Программа энергетической безопасности России: освоение принципиально новых источников энергии (термоядерный синтез), развитие и внедрение нефтезаменяющих технологий (энергия рек, приливов и прибоя, ветра), рациональное использование нефтепродуктов.
научная работа [54,9 K], добавлен 07.12.2008Основа топливно-энергетической базы Китая, экономически рентабельные для добычи запасы нефти. Динамика производства топлива и энергии в Китае, использование нетрадиционных видов топлива. Развитие атомной энергетики в Китае, импорт энергоносителей.
реферат [367,0 K], добавлен 30.11.2009Понятие и многообразие видов сырья. Возникновение глобальной ресурсно-сырьевой проблемы, её сущность (недостаточное обеспечение производства сырьем), причины (быстрый рост добычи запасов) и пути решения (использование альтернативных источников энергии).
презентация [3,9 M], добавлен 06.10.2013Исследование различных альтернативных источников энергии. Их основные преимущества и недостатки. Процессы связанные с добычей, переработкой и хранением ресурсов. Захоронение отработанного ядерного топлива. Мировая тенденция процесса загрязнения планеты.
презентация [1,3 M], добавлен 06.01.2009Оценка проблемы энергосбережения в современном мире. Основные инструменты и методы осуществления государственной политики ФРГ в области энергосбережения. Освоение альтернативных видов энергетики и использование возобновляемых источников энергии.
курсовая работа [38,1 K], добавлен 23.09.2014Мировой океан как главная часть гидросферы Земли. Состав и свойства океанской воды. Разнообразие жизни в океане, пищевые и минеральные ресурсы, добыча нефти, использование энергии приливов, ресурсы морей России. Современные способы изучения океанов.
реферат [18,0 K], добавлен 14.11.2010Мировые тенденции роста загрязнения планеты в ходе нерационального использования природных ресурсов. Преимущества и недостатки альтернативных источников энергии. Процессы, связанные с добычей, переработкой и хранением ресурсов, с точки зрения географии.
презентация [1,2 M], добавлен 04.09.2012Экономическая характеристика мировой энергетики. Производство и потребление энергии по регионам. Основные экспортно-импортные потоки топливно-энергетической промышленности. Альтернативные источники энергии. Топливно-энергетический комплекса Беларуси.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 03.08.2010Эндогенные и экзогенные (космическая и солнечная энергия) энергетические источники географических процессов, их влияние на географическую оболочку. Соотношение различных потоков энергии. Циклы круговорота вещества и энергии. Формы динамики земной коры.
презентация [3,7 M], добавлен 01.12.2013Пути поступления первичной энергии в ландшафт. Вещественно-энергетические ландшафтные связи. Схема тепло-влагооборота в условиях летней антициклональной погоды. Распределение энергии на примере ландшафтов широколиственного леса умеренного пояса.
презентация [620,3 K], добавлен 16.09.2015