- •Б.И.Дегтерев
- •Ученым советом ВятГту
- •Киров 1998
- •Введение
- •Глава 1. Предмет и задачи экологии §1. История развития экологической науки
- •§2. Структура современной экологии
- •§3. Основные задачи экологии
- •§2. Роль магнитного поля Земли
- •§3. Функции живого вещества биосферы
- •§4. Этапы эволюционного развития биосферы
- •§5. Этапы взаимодействия человечества с биосферой
- •Глава 3. Экологические факторы среды §1. Классификация экологических факторов
- •§2. Абиотические факторы
- •§3. Биотические факторы
- •§4. Фундаментальный биологический принцип
- •§5. Закон минимума Либиха
- •§6. Ареал обитания и экологическая ниша. Адаптации
- •§7. Экологическая система и биогеоценоз
- •Глава 4. Принципы функционирования экосистем §1. Движение вещества и энергии по пищевым цепям
- •§2. Круговорот элементов
- •Круговорот углерода
- •Круговорот фосфора
- •§3. Источник энергии для экосистем. Пирамида биомассы
- •Глава 5. Антропогенные воздействия на природу §1. Классификация антропогенных воздействий
- •§2. Виды воздействий на литосферу.
- •§3. Загрязнение литосферы
- •§4. Загрязнение гидросферы. Водопользование и водопотребление
- •§5. Загрязнение атмосферы
- •§6. Воздействие атмосферных выбросов на почвы и живые организмы
- •§7. Взаимодействие и трансформация загрязнений в атмосфере. Вторичные явления
- •§8. Энергетические загрязнения природных сред
- •§9. Проблемы околоземного пространства
- •Глава 6. Инженерная защита литосферы §1. Основные пути решения проблемы
- •§2. Противоэрозионные мероприятия. Рекультивация земель
- •§3. Использование вторичных ресурсов
- •§4. Методы подготовки и переработки твердых отходов
- •Классификация и сортировка
- •Укрупнение частиц
- •Физико-химическое выделение компонентов при участии жидкой фазы
- •Термическая обработка
- •§5. Сохранение поверхности земли и рельефа при строительстве
- •Глава 7. Инженерная защита гидросферы §1. Контроль качества водных ресурсов
- •§2. Нормирование сбросов загрязняющих веществ в водные объекты
- •Экологическое состояние водных объектов Кировской области
- •§3. Условия выпуска сточных вод в водоемы
- •§4. Мероприятия по сохранению и восстановлению чистоты водоемов
- •§5. Вопросы охраны водных ресурсов при проектировании
- •§6. Очистка сточных вод
- •Глава 8. Инженерная защита атмосферы §1. Контроль качества атмосферного воздуха
- •§2. Защита атмосферы от промышленных загрязнений
- •§3. Гравитационные, инерционные и центробежные пылеуловители
- •§4. Очистка газов в фильтрах
- •§5. Очистка газов в мокрых пылеуловителях
- •§6. Электрическая очистка газов
- •Глава 9. Нетрадиционные источники энергии §1. Причины повышенного интереса к нетрадиционным энергоисточникам
- •§2. Солнечная энергетика
- •Тепловые стационарные устройства
- •Фотоэлектрическая солнечная электростанция
- •§3. Энергия атмосферных источников
- •Энергия атмосферного электричества
- •§4. Энергия океана
- •Энергия волн
- •Энергия приливов
- •Энергия океанских течений
- •Тепловая энергия океана
- •§5. Энергия литосферы
- •§6. Биологические источники энергии
- •Строительная площадка
- •Автодороги
- •§2. Уровни биопозитивности
- •Шумозащитные стены и здания
- •§3. Энергоактивные здания
- •Гелиоэнергоактивные здания
- •Ветроэнергоактивные здания
- •Биоэнергоактивные здания
- •Литература
- •Оглавление
Энергия атмосферного электричества
В атмосфере существует и другой вид энергии, который пока никак не используется – атмосферное электричество. Электрические явления наблюдаются не только при грозе, но возможны и в ясную погоду, т.е. электрическое поле в атмосфере – явление повседневное.
Кроме молний в атмосфере нередко наблюдается истечение электричества с остроконечных предметов, которое сопровождается свечением («огни Эльма»). Сильные электрические поля могут формироваться во время пыльных бурь и снежных метелей.
Изыскание способов преобразования электрических разрядов в электрический ток, аккумулирования огромной энергии атмосферного электричества если и не актуально сейчас, то в будущем может стать важной задачей ученых, конструкторов, технологов-энергетиков.
§4. Энергия океана
В Мировом океане, занимающем 71% поверхности планеты, имеются различные виды энергии, которые при достаточном уровне развития технологий могут использоваться человеком:
-
энергия волн и приливов;
-
энергия химических связей газов, питательных веществ, солей;
-
энергия водорода, входящего в молекулы воды;
-
энергия океанских течений;
-
тепловая энергия океана.
Энергия волн
Обрушивающиеся на морское побережье волны уже в давние времена заставляли людей задумываться об использовании их энергии. Мощность морской волны высотой 30 м оценивается в 70 тыс. кВт на каждый метр береговой линии, 6-метровой волны – около 2000 кВт и метровой волны – 54 кВт.
Первый патент на использование энергии морских волн был выдан в 1799 г. во Франции. Первая волновая установка для накачки воды в водонапорную башню начала работать в 1899 г. в США. В качестве приемников волновой энергии в ней использовались вертикально подвешенные плоские пластины, которые раскачивались волнами. Оси качающихся пластин соединялись посредством шатунов с поршнем насоса, нагнетавшего воду.
Теоретический к.п.д. такого устройства составляет 40…50%, действительный – 25…30%.
В 1941 г. в СССР была построена волновая электроустановка, принцип работы которой поясняет рисунок 62.
Турбина
Волновой напор
Рабочий
напор
Средний
уровень
моря
Рис. 62. Стационарная волновая электростанция
Набегающая волна поднимается вверх по наклонному лотку и стекает в воронку, откуда постоянным потоком течет через низконапорную гидротурбину, соединенную с электрогенератором. Мощность установки зависит от средней амплитуды волны.
Береговые волновые электростанции имеют хорошие перспективы. Они экологически чисты, не потребляют топлива, поддаются автоматизации и не требуют сложной системы обслуживания. Кроме того, лотки для набегающей волны защищают берега от разрушения.
В США и Японии опробована конструкция пневматического типа (рис. 63):
Воздушная Турбо- Поток
турбина генератор воздуха
Воздуш-
~ ~ ный
клапан
Рис. 63. Двухкамерная пневматическая волновая электростанция
Вся система неподвижно закреплена с помощью якорей. При подъеме воды во время прохождения гребня волны воздух во внутренней полости сжимается и заставляет вращаться лопасти воздушной турбины с генератором. Благодаря системе клапанов характер воздушного потока, проходящего через турбину, не меняется при движении волны как вверх, так и вниз.
Существуют предложения сооружать особого рода плавающие конструкции, которые при прохождении волн должны либо качаться друг относительно друга, либо иметь шарнирную конструкцию, позволяющую одной части подниматься и опускаться вслед за волной, а другой – оставаться неподвижной. Относительные смещения элементов конструкций можно использовать для прокачки воды или воздуха через турбины, соединенные с электрогенераторами. Пример конструкции типа «нырок» показан на рис. 64.
Поплавок Генератор Неподвижный элемент
Рис. 64. Плавающая шарнирная конструкция типа «нырок»