Ананьев Дмитрий

Тенденции развития современной энергетики

ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1 СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ 5

1.1 Тепловая энергетика 5

1.2 Атомная энергетика 5

1.3 Гидроэнергетика 6

1.4 Альтернативные источники энергии 6

2 ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ 9

2.1 Солнечная энергетика 9

2.2 Ветровая энергетика 10

2.3 Геотермальная энергетика 10

2.4 Энергия Мирового океана 11

2.5 Энергия водорода 12

3 МЕСТО РОССИИ В МИРОВОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ 13

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 17

ВВЕДЕНИЕ

Значительная часть человечества стремится к энергоемкому образу жизни – иметь собственный автомобиль, множество бытовой электротехники, эффективное отопление, и т.д. Особенно отличаются в этом отношении страны Запада, которые потребляют гораздо больше энергии, чем развивающиеся – главным образом сжигая ископаемое топливо, потребление которого увеличивается пугающими темпами.

Использование ископаемого топлива загрязняет воздух, увеличивая в нем процент углекислого газа, что ведет к «парниковому эффекту». Еще более тревожно, что запасы ископаемого топлива конечны и, даже, если не увеличивать потребление разведанных запасов, нефти хватит лишь до 2039 года, а природного газа до 2061г. Таким образом современная цивилизация оказывается перед угрозой гибели.

Возобновляемые источники энергии тоже не небезупречны: плотины и водохранилища ГЭС губят экосистемы рек, изменяют режим повехностных и подземных вод, приводят к потере части плодородных земель и лесных ресурсов.

1 Структура современной энергетики

1.1 Тепловая энергетика

Современная энергетика мира основана на использовании нефти, газа и угля. В наше время ТЭС дает около 50% электроэнергии мира.

Принцип работы ТЭС основан на последовательном преобразовании химической энергии топлива в тепловую и электрическую. Основным оборудованием ТЭС является котел, турбина и генератор. В котле при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется в энергию водяного пара. В турбине водяной пар превращается в механическую энергию вращения, а генератор превращает ее в электрическую.

1.2 Атомная энергетика.

При создании технологии АЭС многие ученые полагали, что в будущем она заменит нефть, газ, и уголь. Первая АЭС – Обнинская была пущена в 1954 году в СССР. После первых результатов, которые оказались очень даже хорошими в то время, некоторые высокоразвитые страны, такие как: СССР, США, Франция и ФРГ - стали вплотную заниматься атомной энергетикой.

В 60-х годах в разных странах были созданы энергетические программы, в которых намечалась массовая постройка АЭС. В связи с этим специалисты рассчитали что количество АЭС к 2000 году будет насчитывать 2000, которые будут давать более 50% всей электроэнергии, но события, произошедшие на Чернобыле и на АЭС Три-Майл-Айленд в США изменили взгляды ученых на атомную энергетику: стало понятно, что это очень опасная отрасль энергетики, а недавние события в Японии это еще раз подтвердили.

1.3 Гидроэнергетика

Гидравлические электростанции находятся на втором месте по количеству вырабатываемой энергии. Они производят наиболее дешевую электроэнергию, но имеют большую себестоимость постройки. Современные ГЭС производят до 7 млн. кВт электроэнергии, что в два раза превышает объем производимой энергии на ТЭС.

ГЭС можно разделить на две группы:

1. ГЭС на крупных равнинных реках.

2. ГЭС на горных реках.

В Европе размещение и развитие ГЭС несколько затруднено, так как земля там имеет очень большую стоимость и ГЭС загрязняет равнинные реки, которые являются основными в Европе. Ныне сохранили свое значение ГЭС, расположенные в Альпийском регионе и Скандинавии.

В России большая часть ГЭС расположена на равнинных реках, от которых стараются отказаться западные страны и перейти на горный тип.

1.4 Альтернативные источники энергии

Энерговооруженность общества – основа его научно-технического прогресса, база развития производительных сил. Развивающееся мировое хозяйство требует постоянного наращивания энерговооруженности производства. Она должна быть надежна и с расчетом на отдаленную перспективу. Энергетический кризис 1973-1974 гг. в капиталистических странах показал, что этого трудно пока достичь, основываясь лишь на традиционных источниках энергии.

Необходимо широко внедрить альтернативные источники энергии, а впоследствии полностью перейти на данный вид энергоресурсов. К альтернативным источникам относят:

1) Солнечную энергию - наиболее грандиозный, дешевый, но и, пожалуй, наименее используемый человеком источник энергии. Всего за три дня Солнце посылает на Землю столько энергии, сколько её содержится во всех разведанных запасах ископаемых топлив, а за 1 сек. – 170 млрд. Дж. Большую часть этой энергии рассеивает или поглощает атмосфера, особенно облака, и только треть её достигает земной поверхности.

Но даже такая «ничтожная» величина в 1600 раз больше энергии, которую дают все остальные источники, вместе взятые;

2) Энергию ветра, которую человек использует с незапамятных времен. Но его парусники, тысячелетиями бороздившие просторы океанов, и ветряные мельницы использовали лишь ничтожную долю из тех 2,7 трлн. кВт энергии, которыми обладают ветры, дующие на Земле. Полагают, что технически возможно освоение 40 млрд. кВт.

Новейшие исследования направлены преимущественно на получение электрической энергии из энергии ветра. Стремление освоить производство ветроэнергетических машин привело к появлению на свет множества таких агрегатов. Некоторые из них достигают десятков метров в высоту, и, как полагают, со временем они могли бы образовать настоящую электрическую сеть. Малые ветроэлектрические агрегаты предназначены для снабжения электроэнергией отдельных домов;

3) Геотермальную энергию, которая хранится в недрах земли и представляется в извержениях вулканов и термальных источников. Мощность извержения даже сравнительно небольшого вулкана колоссальна, она многократно превышает мощность самых крупных энергетических установок, созданных руками человека.

Геотермальная энергетика базируется на использовании природной теплоты Земли. Недра Земли таят в себе колоссальный, практически неисчерпаемый источник энергии. Ежегодное излучение внутреннего тепла на нашей планете составляет 2,8  10¹⁴ млрд. кВт_*час. Оно постоянно компенсируется радиоактивным распадом некоторых изотопов в земной коре.

Источники геотермальной энергии могут быть двух типов:

Первый тип – это подземные бассейны естественных теплоносителей – горячей воды (гидротермальные источники), или пара (паротермальные источники), или пароводяной смеси. По существу, это непосредственно готовые к использованию «подземные котлы», откуда воду или пар можно добыть с помощью обычных буровых скважин.

Второй тип – это тепло горячих горных пород. Закачивая в такие горизонты воду, можно также получить пар или перегретую воду для дальнейшего использования в энергетических целях;

4) Энергию мирового океана. В океане, который составляет 72% поверхности планеты, потенциально имеются различные виды энергии – энергия волн и приливов; энергия химических связей газов, солей и других минералов; энергия течений, спокойно и нескончаемо движущихся в различных частях океана; энергия температурного градиента и др., и их можно преобразовывать в стандартные виды топлива. Такие количества энергии, многообразие её форм гарантируют, что в будущем человечество не будет испытывать в ней недостатка;

5) Энергию водорода. Использование водорода в качестве основного энергоносителя приведет к созданию принципиально новой водородной экономики, станет научно-техническим прорывом, сравнимым по своим социально-экономическим последствиям с тем революционным воздействием на развитие цивилизации, которое оказали электричество, двигатель внутреннего сгорания, химия и нефтехимия, информатика и связь.

Водородный топливный элемент это – электрохимический источник электрического тока, в котором осуществляется прямое превращение энергии топлива (водорода) и окислителя (кислорода), непосредственно в электрическую энергию. Без всяких процессов горения, во-первых, малоэффективных, а во-вторых, осуществляемых с большими потерями. По мнению исследователей, энергетический КПД водородной энергоустановки может быть значительно выше, чем у традиционных, и вполне может составлять до 90%.