Сировинні та енергетичні проблеми світу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Державний вищий навчальний заклад

"Чернівецький політехнічний коледж"

Реферат на тему:

"Сировинні та енергетичні проблеми світу"

Виконав Рух Р.О.

Чернівці 2014

Зміст

Вступ

1. Нафтова промисловість

2. Енергія річок

3. Альтернативні джерела енергії

Вступ

Кінець ХХ ст. привів до широкого переосмислення шляхів громадського розвитку. Концепція економічного зростання, яка підходить до аналізу матеріального виробництва з чисто економічної точки зору, була застосовна, поки природні ресурси здавалися невичерпними в силу обмеженого впливу виробничої діяльності людини. У Нині суспільство приходить до розуміння того, що економічна діяльність є лише частиною загальнолюдської діяльності та економічний розвиток має розглядатися в рамках більш широкої концепції суспільного розвитку.

Дійсно, все більш важливе значення набувають проблеми природного середовища та її відтворення обмеженому запасі органічних і мінеральних ресурсів.

Ця глобальна проблема пов'язана насамперед з обмеженістю найважливіших органічних та мінерально-сировинних ресурсів планети. Вчені попереджають про можливе вичерпання відомих і доступних для використання запасів нафти і газу, а так само про виснаження інших найважливіших ресурсів: залізної і мідної руди, нікелю, марганцю, алюмінію, хрому і т.д.

У сьогоднішньому світі неухильно розширюється споживання природних ресурсів:

· Нафта, млн т. 3450

· Природний газ млрд м 3 2220

· Вугілля, млн т. 4625

У світі дійсно існує ряд природних обмежень. Так, якщо брати оцінку кількості палива по трьом категоріям: розвідані, можливі, ймовірні, то вугілля вистачить на 600 років, нафти - на 90, природного газу - на

50 урану - на 27 років. Іншими словами, всі види палива по всіх категоріях будуть спалені за 800 років. Передбачається, що до 2010 р. попит на мінеральна сировина в світі збільшиться в 3 рази в порівнянні з сьогоднішнім рівнем. Вже зараз у ряді країн багаті родовища вироблені до кінця або близькі до виснаження. Аналогічне становище спостерігається і за іншими корисних копалин. Якщо енерговиробництва буде рости сьогоднішніми темпами, то всі види використовуваного зараз палива будуть витрачені через 130 років, тобто на початку ХХІІ ст.

І все ж навряд чи правомірно говорити про дефіцит природних ресурсів на нашій планеті. Людство залучило в господарський оборот меншу частину ресурсів Землі: глибина розрізів не перевищує 700 м, шахт - 2,5 км, свердловин

- 10 тис. м. Нарешті, основні резерви заощадження ресурсів містяться в відсталої технології, через яку не використовується значна частина природних ресурсів. Так, що використовується нині технологія отримує не більше 30

- 40% потенційних запасів нафти, а коефіцієнт корисного використання здобутих енергетичних ресурсів обмежений 30 - 35%.

1. Нафтова промисловість

Нафтова промисловість сьогодні - це великий господарський комплекс, який живе і розвивається за своїми закономірностям.

Що значить нафту сьогодні для господарства будь-якої країни?

Це: сировина для нафтохімії у виробництві синтетичного каучуку, спиртів, поліетилену, поліпропілену, широкої гами різних пластмас і готових виробів з них, штучних тканин, джерело для вироблення моторних палив (бензину, гасу, дизельного і реактивних палив), мастил та мастил, а також котельно-пічного палива (мазут), будівельних матеріалів (бітуми, гудрон, асфальт); сировина для одержання ряду білкових препаратів, використовуються як добавки в корм худобі для стимуляції його росту.

Нафта - національне багатство, джерело могутності країни, фундамент її економіки.

Доведені запаси нафти у світі оцінюються в 140 млрд. т, а щорічний видобуток становить близько 3.5 млрд. т. Однак навряд чи слід пророкувати наступ через 40 років глобальної кризи в зв'язку з вичерпанням нафти в надрах землі, адже економічна статистика оперує цифрами доведених запасів тобто запасів, що повністю розвідані, описані і перелічені.

А це далеко не всі запаси планети. Навіть у межах багатьох розвіданих родовищ зберігаються невраховані або не цілком враховані нафтоносні сектори, а скільки родовищ ще чекає на своїх відкривачів

За останні два десятиліття людство вичерпати з надр більше 60 млрд. т нафти. Здавалося б, доведені запаси при цьому скоротилися на таку ж величину? Зовсім ні. Якщо в 1977 році запаси оцінювалися в 90 млрд. т, то в 1987 р. вже в 120 млрд., а до 1997 року збільшилися ще на два десятки мільярдів. Ситуація парадоксальна: чим більше здобуваєш, тим більше залишається. Тим часом цей геологічний парадокс зовсім не здається парадоксом економічним. Адже чим вище попит на нафту, чим більше її добувають, тим більші капітали вливаються в галузь, тим активніше йде розвідка на нафту, тим більше людей, техніки, мізків втягується в розвідку і тим швидше відкриваються і описуються нові родовища. Крім того, вдосконалення техніки видобутку нафти дозволяє включати до складу запасів ту нафту, наявність (і кількість) якої було раніше відомо, але дістати яку не можна було при технічному рівні минулих років. Звичайно, це не означає, що запаси нафти безмежні, але очевидно, що у людства є ще не одне десятиліття, щоб удосконалювати енергозберігаючі технології та вводити в обіг альтернативні джерела енергії.

При існуючі способи видобутку нафти коефіцієнт її вилучення коливається в межах 0.25 - 0.45, що явно недостатньо і означає, що більша частина її геологічних запасів залишається в земних надрах.

Енергетика - це основа промисловості всього світового господарства.

Приблизно 1/4 всіх споживаних енергоресурсів припадає на частку електроенергетики. Інші 3/4 припадає на промислове і побутове тепло, на транспорт, металургійні та хімічні процеси. Щорічне споживання енергії у світі наближається до 10 млрд. т умовного палива, а до 2009 воно досягне, за прогнозами експертів 20-27 млрд. т.

Теплоенергетика в основному тверде паливо. Найпоширеніше тверде паливо нашої планети - вугілля. І з екологічної і з економічної точки зору метод прямого спалювання вугілля для отримання електроенергії не кращий спосіб використання твердого палива.

Енергетика є основою розвитку виробничих сил у будь-якому державі. Енергетика забезпечує безперебійну роботу промисловості, сільського господарства, транспорту, комунальних господарств. Сталий розвиток економіки неможливо без постійно розвивається енергетики.

Енергетична промисловість є частиною паливно-енергетичній промисловості і нерозривно пов'язана з іншою складовою цього гігантського господарського комплексу - паливної промисловістю

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

Одним з найбільш перспективних, на даний момент, методів рішення енергетичної проблеми-це використання альтернативних видів електроенергії.

2. Енергія річок

Багато тисячоліть, вірно, служить людині енергія, укладена в поточній воді. Запаси її на Землі колосальні. Недарма деякі вчені вважають, що нашу планету правильніше було б називати не Земля, а Вода - адже близько трьох чвертей поверхні планети покрито водою. Величезним акумулятором енергії служить Світовий океан, що поглинає велику її частину, що поступає від Сонця.

Тут плещуть хвилі, відбуваються припливи і відливи, виникають могутні океанські течії. Народжуються могутні річки, що несуть величезні маси води в моря і океани. Зрозуміло, що людство у пошуках енергії не могло пройти мимо таких гігантських її запасів. Раніше всього люди навчилися використовувати енергію річок.

Але коли настав золотий вік електрики, відбулося відродження водяного колеса, правда, вже в іншому вигляді - у вигляді водяної турбіни.

Електричні генератори, що виробляють енергію, необхідно було обертати, а це цілком успішно могла робити вода, тим більше що багатовіковий досвід у неї уже був. 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 побудови та експлуатації водяних коліс міг би надати чималу допомогу гідроенергетика. Проте споруда дамби крупної гідроелектростанції виявилася завданням куди складнішою, ніж споруда невеликий загати для обертання млинового колеса. Щоб привести у обертання могутні гідротурбіни, потрібно накопичити за дамбою величезний запас води. Для споруди дамби потрібно укласти таку кількість матеріалів, що об'єм гігантських єгипетських пірамід в порівнянні з ним покажеться нікчемним. Тому на початку XX століття було побудовано всього кілька гідроелектростанцій.

Але поки людям служить лише невелика частина гідроенергетичного потенціалу землі. Щорічно величезні потоки води, що утворилися від дощів і танення снігів, стікають в моря невикористаними. Якщо б вдалося затримати їх з допомогою дамб, людство отримало б додатково колосальну кількість енергії.

Атомна енергія.

Відкриття випромінювання урану згодом стало ключем до енергетичних скарбницями природи.

Головним, відразу ж зацікавило дослідників, було питання: звідки береться енергія променів, що випускаються ураном, і чому уран завжди трішки тепліше навколишнього середовища? Під сумнів ставився або закон збереження енергії, або затверджений століттями принцип незмінності атомів? Величезна наукова сміливість була потрібна від вчених, які переступили кордону звичного, відмовилися від усталених уявлень.

Такими сміливцями виявилися молоді вчені Ернест Резерфорд і Фредерік Содді.

Два роки наполегливої праці по вивченню радіоактивності привели їх до революційного на той час висновку: атоми деяких елементів схильні до розпаду, що супроводжується випромінюванням енергії в кількостях, величезних в порівнянні з енергією, що звільняється при звичайних молекулярних видозмінах.

Небаченими темпами розвивається сьогодні атомна енергетика. За тридцять років загальна потужність ядерних енергоблоків зросла з 5 тисяч до 23 мільйонів кіловат! Деякі вчені висловлюють думку, що в 21 столітті близько половини всієї електроенергії в світі буде вироблятися на атомних електростанціях.

В принципі енергетичний ядерний реактор влаштований досить просто - в ньому, так само як і в звичайному казані, вода перетворюється в пару. Для цього використовують енергію, що виділяється при ланцюгової реакції розпаду атомів урану або іншого ядерного палива. На атомній електростанції немає величезного парового котла, що складається з тисяч кілометрів сталевих трубок, за якими при величезному тиску циркулює вода, перетворюючись на пару. Цю махину замінив відносно невеликий ядерний реактор.

Найпоширеніший в даний час тип реактора водографітовий.

Ще одна поширена конструкція реакторів - так звані водо - водяні. У них вода не тільки відбирає тепло від твелів, але і служить сповільнювачем нейтронів замість графіту. Конструктори довели потужність таких реакторів до мільйона кіловат. Могутні енергетичні агрегати встановлені на Запорізькій, Балаковської та інших атомних електростанціях.

Незабаром реактори такої конструкції, мабуть, доженуть по потужності і рекордсмена - полуторамілліонік з Ігналінської АЕС.

Але все-таки майбутнє ядерної енергетики, мабуть, залишиться за третій типом реакторів, принцип роботи і конструкція яких запропоновані вченими, - реакторами на швидких нейтронах. Їх називають ще реакторами - множителі. Звичайні реактори використовують уповільнені нейтрони, які викликають ланцюгову реакцію в досить рідкісний ізотопу-урані-235, якого в природному урані всього біля одного відсотка. Саме тому доводиться будувати величезні заводи, на яких буквально просівають атоми урану, вибираючи з них атоми лише одного сорту урану-235. Решта уран в звичайних реакторах використовуватися не може. Виникає питання: а чи вистачить цього рідкісного ізотопу урану на скільки-небудь тривалий час або ж людство знов зіткнеться з проблемою браку енергетичних ресурсів?

Більше тридцяти років тому ця проблема була поставлена перед колективом лабораторії Фізико-енергетичного інституту. Вона була вирішена.

Керівником лабораторії Олександром Іллічем Лейпунський була запропонована конструкція реактора на швидких нейтронах. В 1955 році була побудована перша така установка.

Переваги реакторів на швидких нейтронах очевидні. У них для отримання енергії можна використовувати всі запаси природних урану і торію, а вони величезні - тільки в Світовому океані розчинено більше чотирьох мільярдів тонн урану.

Але всі 450 атомних електростанції, що працюють зараз на планеті, не можуть створити загрозу, хоча б порівнянну із загрозою, що походить від 50 тисяч боєголовок.

Немає сумніву в тому, що атомна енергетика зайняла міцне місце в енергетичному балансі людства. Вона, безумовно, буде розвиватися і надалі, без відмовлено поставляючи таку необхідну людям енергію. Однак знадобляться додаткові заходи щодо забезпечення надійності атомних електростанцій, їх безаварійної роботи, а вчені та інженери зуміють знайти необхідні рішення.

Шляхи вирішення проблем, що склалися.

Шляхи вирішення сировинної та енергетичної проблеми, зниження обсягів видобутку використання альтернативних джерел енергії шляхи вирішення збільшення ККД добування і виробництва

Зниження обсягів видобутку дуже проблематично, тому що сучасного світу потрібно все більше і більше сировини та енергії, а їх скорочення неодмінно обернеться світовою кризою. Збільшення ККД т.ж. мало перспективно тому для його здійснення потрібні великі капіталовкладення, та й сировинні запаси небезмежні. Тому пріоритет віддається альтернативних джерел енергії.

3. Альтернативні джерела енергії

Енергія сонця.

Останнім часом інтерес до проблеми використання сонячної енергії різко зріс, і хоча це джерело також відноситься до поновлюваних, увагу, що приділяється йому в усьому світі, змушує нас розглянути його можливості окремо. енергія мінеральний нафтовий

Потенційні можливості енергетики, заснованої на використанні безпосередньо сонячного випромінювання, надзвичайно великі.

Зауважимо, що використання всього лише 0.0125% цієї кількості 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 за найкращих атмосферних умовах (південні широти, чисте небо) щільність потоку сонячного випромінювання складає не більше 250

Вт/м. Тому, щоб колектори сонячного випромінювання "збирали" за рік енергію, необхідну для задоволення всіх потреб людства потрібно розмістити їх на території 130 000 км!

Величезна енергія рухомих повітряних мас. Запаси енергії вітру більш ніж у сто разів перевищують запаси гідроенергії всіх річок планети. Постійно і всюди на землі дмуть вітри - від легкого вітру, що несе бажану прохолоду в літню спеку, до могутніх ураганів, що приносять незліченну утрату і руйнування. Завжди неспокійний повітряний океан, на дні якого ми живемо.

Вітри, що дмуть на теренах нашої країни, могли б легко задовольнити всі її потреби в електроенергії!

Техніка 20 століття відкрила зовсім нові можливості для вітроенергетики, завдання якої стала іншою - отримання електроенергії. У початку століття Н.Е. Жуковський розробив теорію вітродвигуна, на основі якої могли бути створені високопродуктивні установки, здатні одержувати енергію від самого слабкого вітру. З'явилося безліч проектів вітроагрегатів, незрівнянно більш досконалих, ніж старі вітряні млини. У нових проектах використовуються досягнення багатьох галузей знання.

У наші дні до створення конструкцій вітроколеса - серця будь-якої вітроенергетичної установки - залучаються фахівці-літакобудівники, вміють вибрати найбільш доцільний профіль лопаті, досліджувати його у аеродинамічній трубі. Зусиллями вчених і інженерів створені самі різноманітні конструкції сучасних вітрових установок.

Енергія землі.

Здавна люди знають про стихійні прояви гігантської енергії, таящейся в надрах земної кулі. Пам'ять людства зберігає перекази про катастрофічних виверженнях вулканів, що забрали мільйони людських життів, невпізнанно змінили вигляд багатьох місць на Землі. Потужність виверження навіть порівняно невеликого вулкану колосальна, вона багато разів перевищує потужність найбільших енергетичних установок, створених руками людини. Правда, про безпосереднє використання енергії вулканічних вивержень говорити не доводиться - немає поки в людей можливостей приборкати цю непокірну стихію, та й, на щастя, виверження ці досить рідкісні події. Але це прояви енергії в земних надрах, коли лише крихітна частка цієї невичерпної енергії знаходить вихід через вогнедишні жерла вулканів.

Маленька європейська країна Ісландія - "країна льоду" в дослівному перекладі - 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, з точністю хронометра вириваються з-під землі. І хоча не ісландцям належить пріоритет у використанні тепла підземних джерел, жителі цієї маленької північної країни експлуатують підземну котельню дуже інтенсивно. Столиця - 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, названому так на честь французького інженера Лардереллі, який ще в 1827 році склав проект використання численних в цьому районі гарячих джерел. Поступово потужність електростанції зростала, в дію вступали все нові агрегати, використовувалися нові джерела гарячої води, і в наші дні потужність станції досягла вже значної величини-360 тисяч кіловат. У Новій Зеландії існує така електростанція в районі Вайракеі, її потужність 160 тисяч кіловат. У 120 кілометрах від Сан-Франциско в США виробляє електроенергію геотермальна станція потужністю 500 тисяч кіловат.

Енергія світового океану.

Відомо, що запаси енергії у Світовому океані колосальні. Так, теплова (внутрішня) енергія, що відповідає перегріву поверхневих вод океану в порівнянні з донними, скажімо, на 20 градусів, має величину порядку 10 Дж. Кінетична енергія океанських течій оцінюється величиною порядку 10 Дж. Проте поки що люди вміють утилізувати лише нікчемні частки цієї енергії, та й то ціною великих і повільно окупаються капіталовкладень, так що така енергетика досі здавалася малоперспективною.

Однак те, що відбувається досить швидке виснаження запасів викопних палив, використання яких до того ж пов'язано з істотним забрудненням навколишнього середовища, різка обмеженість запасів урану (енергетичне використання яких до того ж породжує небезпечні радіоактивні відходи) і невизначеність як термінів, так і екологічних наслідків промислового використання термоядерної енергії змушує вчених і інженерів приділяти все більше уваги пошукам можливостей рентабельної утилізації великих і нешкідливих джерел енергії у Світовому океані. Широка громадськість, та й багато фахівців ще не знають, що пошукові роботи по вилученню енергії з морів і океанів придбали в останні роки в ряді країн вже досить великі масштаби і що їх перспективи стають все більш обіцяли.

Найбільш очевидним способом використання океанської енергії представляється споруда приливних електростанцій (ВЕЗ). З 1967 р. в гирлі річки РАНС у Франції на припливах висотою до 13 метрів працює ПЕС потужністю 240 тис. кВт з річною віддачею 540 тис. кВтг. Совєтський інженер Бернштейн розробив зручний спосіб побудови блоків ВЕЗ, буксирувані на плаву в потрібні місця, і розрахував рентабельну процедуру включення ПЕС в енергомережі в години їх максимального навантаження споживачами. Його ідеї перевірені на ПЕС, побудованої в 1968 році в

Кислого Губі близько Мурманська; своєї черги чекає ПЕС на 6 млн. кВт в Мезенська затоці на Баренцовому морі.

Несподіваною можливістю океанської енергетики виявилося вирощування с плотів в океані швидкозростаючих гігантських водоростей, легко переробляються в метан для енергетичної заміни природного газу. За наявними оцінками, для повного забезпечення енергією кожної людини -- споживача досить одного гектара плантацій водоростей.

Велика увага придбала "океанотермічна енергоконверсія" (ОТЕК), тобто отримання електроенергії за рахунок різниці температур між поверхневими і засмоктує насосом глибинними океанськими водами, наприклад при використанні в замкнутому циклі турбіни таких легко випаровуються і рідин як пропан, фреон або амоній. В якійсь мірі аналогічними, але як поки здається, ймовірно, більш далекими представляються перспективи отримання електроенергії за рахунок різниці між солоною і прісної, наприклад морської та річкової водою.

Вже чимало інженерного мистецтва вкладено в макети генераторів електроенергії, що працюють за рахунок морського хвилювання, причому обговорюються перспективи електростанцій з потужностями на багато тисяч кіловат. Ще більше обіцяють гігантські турбіни на таких інтенсивних і стабільних океанських течіях, як Гольфстрім.

Видається, що деякі з пропонувалися океанських енергетичних установок можуть бути реалізовані, і стати рентабельними вже в даний час. Разом з тим слід очікувати, що творчий ентузіазм, мистецтво і винахідливість науково-інженерних працівників поліпшити існуючі і створять нові перспективи для промислового використання енергетичних ресурсів Світового океану. Здається, що при сучасних темпів науково-технічного прогресу істотні зрушення в океанської енергетиці повинні відбутися в найближчі десятиліття. Океан наповнений позаземної енергією, яка надходить до нього з космосу. Вона доступна і безпечна, і не забруднює навколишнє середовище, невичерпна і вільна.

З космосу надходить енергія Сонця. Вона нагріває повітря і утворює вітри, що викликають хвилі. Вона нагріває океан, який накопичує теплову енергію. Вона приводить в рух течії, які в той же час змінюють свій напрям під впливом обертання Землі.

З космосу ж надходить енергія сонячного і місячного тяжіння. Вона є рушійною силою системи Земля - Місяць і викликає припливи і відливи.

Океан - це не плоске, неживе водний простір, а величезна комора неспокійної енергії. Тут плещуть хвилі, народжуються припливи і відливи, перетинаються течії, і все це наповнене енергією.

бакени і маяки, що використовують енергію хвиль, вже усіяли прибережні води Японії. Протягом багатьох років бакени - свистки берегової охорони США діють завдяки хвильовим коливань. Сьогодні навряд чи існує прибережний район, де не було б свого власного винахідника, що працює над створенням пристрою, що використовує енергію хвиль.

Починаючи з 1966 року два французькі міста повністю задовольняють свої потреби в електроенергії за рахунок енергії припливів і відливів.

Енергоустановки на річці РАНС (Бретань), що складається з двадцяти чотирьох реверсивних турбогенераторів, використовує цю енергію. Вихідна потужність установки 240 мегават - одна з найпотужніших гідроелектростанцій у Франції.

У 70-х роках ситуація в енергетиці змінилася. Кожного разу, коли постачальники на Близькому Сході, в Африці і Південній Америці піднімали ціни на нафта, енергія припливів ставала все більш привабливою, тому що вона успішно конкурувала в ціні з викопними видами палива. Незабаром за цим в Радянському Союзі, Південній Кореї і Англії зріс інтерес до контурів берегових ліній і можливостей створення на них енергоустановок.

У цих країнах стали всерйоз думати про використання енергії припливів хвиль і виділяти кошти на наукові дослідження в цій області, планувати їх.

Не так давно група вчених океанологів звернула увагу на той факт, що Гольфстрім несе свої води поблизу берегів Флориди зі швидкістю 5 миль на годину. Ідея використати цей потік теплої води була вельми привабливою.

Чи можливо це? Чи зможуть гігантські турбіни та підводні пропелери, нагадують вітряні млини, генерувати електрику, витягуючи енергію з течій і волі? "Чи зможуть" - таке в 1974 році був висновок

Комітету Мак-Артура, що знаходиться під егідою Національного управління з дослідженню океану і атмосфери в Маямі (Флорида). Загальна думка полягало в тому, що мають місце певні проблеми, але всі вони можуть бути вирішені у разі виділення асигнувань, тому що "в цьому проекті немає нічого такого, що перевищувало б можливості сучасної інженерної і технологічної думки ".

В океані існує чудова середовище для підтримки життя, в складу якої входять живильні речовини, солі та інші мінерали. У цій середовищі розчинений у воді кисень живить всіх морських тварин від самих маленьких до найбільших, від амеби до акули. Розчинений вуглекислий газ точно так само підтримує життя всіх морських рослин від одноклітинних діатомових водоростей до досягають висоти 60-90 метрів бурих водоростей.

Морського біологу потрібно зробити лише крок вперед, щоб перейти від сприйняття океану як природної системи підтримки життя до спроби почати на науковій основі витягати з цієї системи енергію.

За підтримки військово-морського флоту США в середині 70-х років група фахівців у галузі дослідження океану, морських інженерів і водолазів створила першу в світі океанську енергетичну ферму на глибині 12 метрів під залитій сонцем гладдю Тихого океану поблизу міста Сан-Клемент.

Ферма була невелика. По суті своїй, все це було лише експериментом. На фермі вирощувалися бурі гігантські каліфорнійські водорості.

На думку директора проекту доктора Говарда А. Уілкокса, співробітника

Центру дослідження морських і океанських систем у Сан-Дієго (Каліфорнія),

"до 50% енергії цих водоростей може бути перетворене на паливо - у природний газ метан. Океанські ферми майбутнього, які вирощують бурі водорості на площі приблизно 40 000 га, зможуть давати енергію, якої вистачить, щоб повністю задовольнити потреби американського міста з населенням в 50 000 чоловік ".

У наші дні, коли зросла необхідність у нових видах палива, океанографа, хіміки, фізики, інженери і технологи звертають дедалі більшу увагу на океан як на потенційне джерело енергії.

В океані розчинено величезна кількість солей. Чи може солоність бути використана, як джерело енергії?

Може. Велика концентрація солі в океані навела ряд дослідників Скріппского океанографічного інституту в Ла-Колла (Каліфорнія) та інших центрів на думку про створення таких установок. Вони вважають, що для отримання великої кількості енергії цілком можливо сконструювати батареї, в яких відбувалися б реакції між солоною і несолоної водою.

Температура води океану в різних місцях різна. Тим тропіків Рака і тропіків Козерога поверхня води нагрівається до 82 градусів за

Фаренгейтом (27 C). На глибині 600 метрів температура падає до 35,36,37 або 38 градусів за Фаренгейтом (2-3.5 С). Виникає питання: чи є можливість використовувати різницю температур для одержання енергії? Чи могла б теплова енергоустановки, пливе під водою, виробляти електрику?

Так, і це можливо.

У далекі 20-і роки нашого століття Жорж Клод, обдарований, рішучий і дуже наполегливий французький фізик, вирішив дослідити таку можливість.

Вибравши ділянку океану поблизу берегів Куби, він зумів-таки після серії невдалих спроб отримати установку потужністю 22 кіловат. Це з'явилося великим науковим досягненням і віталося багатьма вченими.

Використовуючи теплу воду на поверхні і холодну на глибині і створивши відповідну технологію, ми маємо в своєму розпорядженні всім необхідним для виробництва електроенергії, запевняли прихильники використання теплової енергії океану. "Згідно з нашими оцінками, у цих поверхневих водах є запаси енергії, які в 10 000 разів перевищують загальносвітову потреба в ній ".

" На жаль, - заперечували скептики, - Жорж Клод отримав в затоці Матансас всього 22 кіловати електроенергії. Дало чи це прибуток? "Не дало, тому що, щоб отримати ці 22 кіловата, Клоду довелося витратити 80 кіловат на роботу своїх насосів.

Сьогодні професор Скріппского інституту океанографії Джон Ісаакс робить обчислення більш акуратно. За його оцінками, сучасна технологія дозволить створювати енергоустановки, що використовують для виробництва електрики різницю температур в океані, які виробляли б його в два рази більше, ніж загальносвітове споживання на сьогоднішній день. Це буде електроенергія, вироблена електростанцією, перетворюючої термальну енергію океану (ОТЕС).

Проте літаки і легкові автомобілі, автобуси та вантажівки можуть приводиться в рух газом, який можна витягати з води, а вже води - то в морях достатньо. Цей газ - водень, і він може використовуватися в як пальне. Водень - один з найбільш розповсюджених елементів у

Всесвіту. В океані він міститься в кожній краплі води. Пам'ятайте формулу води? Формула H-OH означає, що молекула води складається з двох атомів водню і одного атома кисню. Витягнутий з води водень можна спалювати як паливо і використовувати не тільки для того, щоб приводити у рух різні транспортні засоби, але і для отримання електроенергії.

Все більше число хіміків та інженерів з ентузіазмом ставиться до "водневої енергетики" майбутнього, тому що отриманий водень достатньо зручно зберігати: у вигляді стиснутого газу в танкерах або в зрідженому вигляді в кріогенних контейнерах при температурі -203 С. Його можна зберігати й у твердому вигляді після з'єднання з залізо-титановим сплавом або з магнієм для утворення металевих гідридів. Після цього їх можна легко транспортувати і використовувати в міру необхідності.

Ще в 1847 році французький письменник Жуль Верн, що випередив свій час, передбачав виникнення такої водневої економіки. У своїй книзі

"Таємничий острів" він передбачав, що в майбутньому люди навчаться використовувати воду як джерело для отримання палива. "Вода, -- писав він, - представить невичерпні запаси тепла і світла ".

З часів Жюля Верна були відкриті методи добування водню з води.

Один з найбільш перспективних з них - електроліз води. (Через воду пропускається електричний струм, у результаті чого відбувається хімічний розпад. Звільняються водень і кисень, а рідину зникає.)

У 60-і роки фахівцям з НАСА вдалося так успішно здійснити процес електролізу води і настільки ефективно збирати вивільняється водень, що отримується таким чином водень використовувався під час польотів за програмою "Аполлон".

Таким чином, в океані, що становить 71 відсоток поверхні планети, потенційно є різні види енергії - енергія хвиль і припливів; енергія хімічних зв'язків газів, поживних речовин, солей і інших мінералів; прихована енергія водню, що знаходиться в молекулах води; енергія течій, спокійно і нескінченно рухаються в різних частинах океану; дивовижна по запасах енергія, яку можна отримувати, використовуючи різницю температур води океану на поверхні і в глибині, і їх можна перетворити на стандартні види палива.

Такі кількості енергії, різноманіття її форм гарантують, що в майбутньому людство не буде відчувати в ній недоліку. У той же час?? е виникає необхідності залежати від одного - двох основних джерел енергії, якими, наприклад, є давно використовуються викопні види палива та ядерного пального, методи отримання якого були розроблені недавно.

Більш того, в мільйонах прибережних сіл і селищ, що не мають зараз доступу до енергосистем, буде тоді можливо поліпшити життєві умови людей.

Жителі тих місць, де на море буває сильне хвилювання, зможуть конструювати та використовувати установки для перетворення енергії хвиль живуть поблизу вузьких прибережних заток, куди під час припливів з ревом вривається вода, зможуть використовувати цю енергію.

Для всіх інших людей енергія океану у відкритому водному просторі буде перетворюватися в метан, водень або електрику, а потім передаватися на сушу по кабелю або на кораблях.

І вся ця енергія таїться в океані споконвіку. Не використовуючи її, ми тим самим просто її марнуємо.

Зрозуміло, важко навіть уявити собі перехід від настільки звичних, традиційних видів палива - вугілля, нафти і природного газу - до незнайомим, альтернативних методів одержання енергії.

Різниця температур? Водень, металеві гідриди, енергетичні ферми в океані? Для багатьох це звучить як наукова фантастика.

І, тим не менше, незважаючи на те, що вилучення енергії океану знаходяться на стадії експериментів і процес обмежений і дорогі, факт залишається фактом, що в міру розвитку науково-технічного прогресу енергія в майбутньому може в значній мірі видобуватимуться з моря. Коли -- залежить від того, як скоро ці процеси стануть досить дешевими. У зрештою справа впирається не в можливість вилучення з океану енергії в різних формах, а у вартість такого витягу, яка визначить, наскільки швидко буде розвиватися той чи інший спосіб видобутку.

Коли б цей час ні настав, перехід до використання енергії океану принесе подвійну користь: заощадить громадські кошти і зробить більш життєздатною третю планету Сонячної системи - нашу Землю.

Для того щоб задовольнити потребу в рівноправному розподіл дешевої енергії між усіма країнами, буде потрібно така її кількість, яке, можливо, в тисячі разів перевищить нинішній рівень споживання, і біосфера вже не впорається із забрудненням, що викликається використанням звичайних видів палива.

Так як змагання за володіння виснажують видами палива загострюється, витрата громадських коштів буде рости. Зростання цей продовжиться, тому що необхідно боротися із забрудненням повітря і води, теплотою, що виділяється при згорянні викопних видів палива.

Але чи варто хвилюватися у пошуках нових джерел викопного палива? Навіщо дискутувати з питання про будівництво ядерних реакторів?

Океан наповнений енергією, чистою, безпечною і невичерпною. Вона там, в океані, тільки й чекає вивільнення. І це - перевага номер один.

Друга перевага полягає в тому, що використання енергії океану дозволить Землі бути в подальшому

Размещено на Allbest.ru