Альтернативные источники энергии. 55
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
"МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ"
Политехнический факультет
РЕФЕРАТ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ: «Экология»
НА ТЕМУ:
«Альтернативные источники энергии»
Выполнил: Васильев И.С.
студент 3 курса
группы – ЭП 301(2)
Проверила: Васильева Ж.В.
МУРМАНСК 2012
Содержание
- Введение
- Энергия солнца
- Энергия ветра
- Геотермальная энергия
- Приливные электростанции (ПЭС)
- Биотопливо
- Заключение
- Список литературы
Введение.
“Нетрадиционная энергетика” нетрадиционна потому, что не везде ещё у нас есть традиция – беречь родную природу.
Разуваев В.А.
Ученые предостерегают: разведанных запасов органического топлива при нынешних темпах роста энергопотребления хватит всего на 70-130 лет. Конечно, можно перейти и на другие не возобновляемые источники энергии. Например, ученые уже многие годы пытаются освоить управляемый термоядерный синтез...
Но даже в
том случае, если на Земле будут
открыты практически
Так называемого теплового загрязнения планеты можно избежать лишь в том случае, если «взять на вооружение» солнечную энергию, которая независимо от того, использует или не использует ее человек, - нагревает атмосферу Земли.
Опыт прошлого свидетельствует, что проходит не менее 80 лет, прежде чем одни основные источники энергии заменяются другими - дерево заменил уголь, уголь - нефть, нефть - газ, химические виды топлива заменила атомная энергетика.
Энергия солнца.
Чтобы в полной мере
Один из наиболее
Есть такая «вывернутая»
Наконец появилось опытное
Однако в буквальном смысле
камень преткновения солнечной
электроэнергетики - низкий КПД
кремниевых элементов. Дело в
том, что лишь небольшая часть
солнечной энергии поглощается
электронами в полупроводниках.
Особенно перспективными считаются полупроводниковые преобразователи с так называемыми гетера- переходами. Они изготовлены из двух различных по химическому составу полупроводников. Соответственно ширина запрещенных зон в каждом различна. Коллектив ученых, работающий под руководством академика Ж. Алферова, получил на фотодиодах с гетеропереходом «арсенид алюминия - арсенид галлия» КПД около 20%.
Примечательно,
что при нагреве такие
Идет поиск и новых - дешевых материалов для фотоэлементов. Весьма перспективны, по мнению некоторых исследователей, полупроводниковые соединения меди, кадмия, серы. Преобразователи, полученные на их основе, недороги, да вот беда - КПД у них порядка 5%, и материалы нестабильны, разрушаются под воздействием окружающей среды. Сложная, дорогостоящая герметизация сводит на нет полученную экономию.
Можно уменьшить
себестоимость
Параболический концентратор. Уже само название говорит о том, что его чаша представляет собой параболоид, если направить эту чашу на Солнце, то практически все лучи, отразившиеся от ее внутренней зеркальной поверхности, соберутся в небольшой области возле фокуса параболоида. Коэффициент концентрации (отношение площади, с которой собирались лучи, к той площади, на которой они сконцентрировались) у такого устройства велик. Это, конечно, хорошо. Но в то же время приводит к чрезмерному перегреву фотоэлемента. Приходится предусматривать систему охлаждения. Да и система автоматического слежения за Солнцем тоже нужна. Чуть-чуть отклонится Солнце от оси симметрии параболоида - сразу же происходит существенная потеря фотоэлектрической мощности.
Одна из наиболее интересных разработок последних лет - призмакон. Это тоже призма. Но угол при ее вершине имеет строго определенную величину. В зависимости от показателя преломления вещества, из которого сделана призма (чаще всего это органическое или оптическое стекло), угол выбирается таким, чтобы любой луч, попавший в призму, уже не мог пройти через отражающую поверхность и оказывался в ловушке. Ему остается один путь - к собирающей грани призмы.
Видимо, вы уже догадались, что принцип работы призмакона основан на явлении полного внутреннего отражения, когда луч, входящий в оптически более плотную среду, отклоняется настолько, что следующую границу раздела ему преодолеть уже труднее, а при определенном, выше критического для данного вещества угле падения - невозможно.
Призмаконы были разработаны в НПО «Квант», в лаборатории кандидата технических наук Э. Тверьяновича. К сожалению, из-за бюрократических проволочек свой приоритет мы упустили. Пока шел неторопливый (около полугода) процесс оформления документов на заявку в Госкомизобретений, аналогичную заявку, опередив наших ученых на две недели, подал австралийский гелиотехник А. Житронч...
Упомянем концентратор еще одного типа - люминесцентный. Принцип его работы несложен. В оптическую пластину вкраплены люминофорные вещества. Свет, проникающий в пластину, возбуждает атомы люминофора, они переизлучают поглощенные фотоны, которые из-за полного внутреннего отражения уже не могут прорваться через поверхности и завершают свой путь на фотособирающей грани.
В перспективе
подобные устройства могут быть использованы
как усилители в будущих
Энергия ветра.
На первый взгляд ветер
Во-первых, с учетом рассеянности
ветра стремятся "снимать"
его кинетическую энергию с
максимальной площади. Что
Во-вторых, еще важнее добиться
равномерности, постоянства
Общий вывод, видимо, ясен: нужна установка принципиально новой конструкции.
Цифрами обозначены: 1 - направление ветра; 2 - воздухозаборное устройство; 3 - входные воздуховоды; 4 - конфузор; 5 - серводвигатель поворота; 6 - поворотный круг; 7 - диаметр ВУ; в - устройство сброса; 9 - отводящие воздуховоды; 10 -диффузор; 11 - рабочий канал; 12 - электрогенератор, 13 - турбина.
Но существует и другой порок такого "лобового" подхода: допустим, нам удалось каким-то путем удвоить величину скорости. Понятно, что мощность воздушного потока на лопастях возрастет в 8 раз. И если теперь мы решим сохранить прежнюю мощность установки, то сможем соответственно уменьшить ОП ветрового колеса. Тогда его диаметр) сократился бы в Ö 8 = 2,83 раза. Если же сумеем увеличить скорость втрое, выиграем в габаритах более чем в 5 раз ( Ö27), и т.д.
Что ж, ускорить
ветер в принципе нетрудно: нужно
загнать его в некое подобие
аэродинамической трубы, попросту говоря
- в сужающийся канал. В нем, как
известно, скорость потока растет обратно
пропорционально площади
Но, пожалуй, предложенная ВЭУ в целом кажется отнюдь не дешевой.
Геотермальная энергия.
Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на
производстве электрической эне
В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. Более чем такие паротермы распространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие горизонты пород с температурой менее 100 распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, потому наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.
Хозяйственное применение
геотермальных источников распространено
в Исландии и Новой Зеландии, Италии и Франции, Ли
Геотермальная энергетика подразделяется на два направления: петротермальная энергетика и гидротермальная энергетика.
Ресурсы
Перспективными источниками
перегретых вод обладают множественные вулканические зоны планеты в том
числе Камчатка, Курильские, Яп
Россия
На 2006 г. в России разведано 56 месторождений
термальных вод с дебитом, превышающим 300 тыс.
м³/сутки. На 20 месторождениях ведется
промышленная эксплуатация, среди них:
Паратунское (Камчатка), Казьминское и Черкесское
(Карачаево-Черкесия и Ставропо
Достоинства и недостатки
Главным достоинством геотермальной энергии является ее практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года.
Существуют следующие
принципиальные возможности использования
тепла земных глубин. Воду или смесь воды и пара в зависимости от их температуры
можно направлять для горячего водоснабжения и тепло
Если в данном регионе
имеются источники подземных
термальных вод, то целесообразно их
использовать для теплоснабжения и
горячего водоснабжения. Например, по
имеющимся данным, в Западной Сибири имеется подземное
море площадью 3 млн м2 с температурой
воды 70—90 °С. Большие запасы подземных
термальных вод находятся в Дагестане, Северной Осетии, Чечне, Ингушетии,
Главная из проблем, которые
возникают при использовании
подземных термальных вод, заключается
в необходимости
Наибольший интерес
Приливная электростанция (ПЭС).
Особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров.
Существует мнение, что
работа приливных электростанций тормозит
вращение Земли, что может привести
к негативным экологическим последствиям.
Однако ввиду колоссальной массы
Земли влияние приливных
Для получения энергии
залив или устье реки перекрывают
плотиной, в которой установлены
гидроагрегаты, которые могут работать
как в режиме генератора, так и
в режиме насоса (для перекачки
воды в водохранилище для
В России c 1968 года действует экспериментальная ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. На 2009 год её мощность составляет 1,7 МВт. На этапе проектирования находится Северная ПЭС мощностью 12 МВт. В советское время были разработаны проекты строительства ПЭС в Мезенской губе (мощность 11 000 МВт) на Белом море, Пенжинской губе и Тугурском заливе(мощностью 8000 МВт) на Охотском море, в настоящее время статус этих проектов неизвестен, за исключением Мезенской ПЭС, включённой в инвестпроект РАО «ЕЭС». Пенжинская ПЭС могла бы стать самой мощной электростанцией в мире — проектная мощность 87 ГВт.
Существуют ПЭС и за рубежом — во Франции, Великобритании, Канаде, Китае, Индии, США и других странах. ПЭС «Ля Ранс», построенная в эстуарии р. Ранс (Северная Бретань) имеет самую большую в мире плотину, ее длина составляет 800 м. Плотина также служит мостом, по которому проходит высокоскоростная трасса, соединяющая города Св. Мало и Динард. Мощность станции составляет 240 МВт[2].
Южная Корея: Запущена крупнейшая в мире приливная электростанция
Президент Республики Корея Ли Мюнг-Бак официально запустил приливную электростанцию в Сеуле, которая станет крупнейшим в мире сооружением по производству электричества из энергии волн. Этот проект представлен как часть политики, проводимой правительством страны в области развития низкоуглеродных, экологически чистых направлений в отраслях экономики.
Приливная электростанция на море Shihwa частично начала функционировать в начале августа 2011 г. – тогда были запущены шесть из десяти ее генераторов. Остальные генераторы, как ожидается, начнут работать в декабре этого же года. После полного запуска в эксплуатацию мощность сеульской электростанции составит 254 МВт. Электроэнергии, которую она будет вырабатывать, будет достаточно для обеспечения города с населением в 500 тыс. человек.
С помощью приливной
Преимуществами ПЭС является
экологичность и низкая себестоимость
производства энергии. Недостатками —
высокая стоимость
Биотопливо.
Еще один вид альтернативного источника энергии является биотопливо. Оно делается из различных природных веществ, синтезируется из нефтяных продуктов. В этой отрасли альтернативной энергетики продвинулись японцы, поэтому в моём реферате будут приводиться их разработки. Например, биотопливо из водорослей получила группа исследователей из японского университета в Тохоку. Разработанная учеными технология позволит получить 200 миллилитров топлива с одного килограмма водорослей.
Японские ученые предложили способ брожения,
с помощью которого из водорослей можно
вытянуть одну из самых эффективных разновидностей
биотоплива – биоэтанол. Технология основана
на измельчении водорослей, перемешивании
их с натуральными дрожжами и выдерживании
в течение двух недель в специальных условиях.
Напомню,
что известный современный генетик Крейг
Вентер, заявивший в марте этого года о
создании «искусственной жизни», считает
появление методик, трансплантирующих
геномы бактерий водорослей в биотопливо,
самыми эффективными. Ученые установили,
что водоросли способны превращать 10%
солнечной энергии в биотопливо. Сегодня
добываемое из кукурузы биотопливо использует
только 0,05% солнечной энергии.
Японские исследователи
отметили, что новой разработкой уже заинтересовались
местные электростанции.
Еще как не странно, специалисты из японского государственного исследовательского института смогли разработать технологию для создания дизельного топлива из таких материалов, как скошенная трава и деревянные щепки. Исследовательский институт намерен начать коммерческое производство биотоплива из травы и щепок, на которое Япония готова потратить 11,2 миллиона долларов США, к 2010-му году.
Известно, что министерство сельского хозяйства страны уже одобрило пятилетний план нескольких частных компаний, которые предлагают производить из древесины автомобильное топливо и другие промышленные продукты, которые в настоящее время делаются из импортируемой нефти.
В биодизельном топливе используется бутанол, который создается благодаря генетически модифицированным микроорганизмам. Биобутанол создается посредством культивирования множества микробов и добавления сахара, что осуществляется благодаря переработке растительных волокон, таких, как трава и щепки, древесина и рисовая соломка.
В Японии разработана эффективная технология
переработки пищевых отходов домашних
хозяйств и ресторанов в биотопливо. Её
намерен использовать для строительства
и продажи коммерческих заводов дочернее
предприятие сталелитейного концерна
"Ниппон стил".
Как сообщили
в токийском офисе "Ниппон стил инжиниринг"
- инициатора проекта, затраты на сооружение
первого в стране завода, оборудование
которого позволит ежедневно "добывать"
из 10 тонн остатков кухонной кулинарии
500 литров этанола, составят 11- 20 млн долларов.
Заказчики окупят вложенные в этот бизнес
средства за счет продажи экологически
чистого биотоплива в течение первых десяти
лет эксплуатации.
Ежегодные
"запасы" подобного сырья в Японии
достигают 20 млн тонн, 80% из них сжигается.
Новая технология утилизации такого количества
отходов, считают японские изобретатели,
даст возможность получать в год до 1 млн
этанола, который после добавления в бензин
в определенной пропорции становится
качественным топливом для "зеленых"
автомашин.
Производитель
также готов строить заводы, способные
ежедневно перерабатывать около 60 тонн
пищевых отходов, в городах и районах с
населением 300-400 тыс человек. Объем выбросов
парниковых газов от этого производства,
по оценке экспертов, при этом будет меньше
на 40%, чем при термическом уничтожении
таких отходов с помощью промышленных
установок.
Так же известно, что предпринимателя из фирмы Suncoal получили Ежегодную премию немецкого экономического еженедельника Wirtschaftswoche, присуждаемую лучшему основателю собственной фирмы. Эти предприниматели нашли техническое решение проблемы превращения остатков срезанной травы, веток плодовых деревьев и других садовых насаждений и даже куриного помета в биотопливов виде угля.
Процесс превращения биологических отходов в биоуголь занимает порядка 12 часов. Сама идея описана еще в 1910 г. немецким химиком Фридрихом Бергиусом, однако до сих пор не получила развития в виду сильной конкуренции со стороны традиционных источников энергии.
Процесс производства биотопливного угля проходил в стенах Технического университета в Берлине. Производственная установка напоминает внешне обычный котел из стали, размещенный на трех опорах с выходящими из него проводами и трубками. Первичный материал сначала измельчается, а затем смешивается с водой и нагревается до 200°С под давлением 20 бар. Масса разлагается на водород, кислород и углерод, напоминающий массу черного цвета. Черную массу сушат и получают биотопливный уголь CarboREN.
Заключение.
В конце своего реферата хочу выразить основную мысль всего выше изложенного и для чего людям необходимо применять альтернативные источники энергии.
Человечество существует на планете Земля уже не одну тысячу лет и все это время развивалось. Мы начинали, грубо говоря, с деревянных палок, а сейчас на дворе уже «ХХI» век – и пиком наших технологий являются компьютерная, космическая, и другая техника.
Для производства чего либо людям нужны были материалы, которые они заимствовали у «матушки» природы и не возвращали. Ресурсы насколько мы знаем, делятся на возобновляемые и не возобновляемые. И зачастую Мы расходуем то чего мало или нельзя восстановить. Запасы природы близки к иссечению. Лет через 100 нефти уже почти не останется с такими темпами потребления. По этой причине людям необходимо найти другие источники энергии.
Как написано в реферате в качестве альтернативных источников можно использовать энергию солнца, воды, ветра, биологических субстанций, энергию тепла Земли и много чего еще.
Есть и другая причина, почему стоит использовать энергию солнца допустим, нежели нефти. Потому что при использовании нефтепродуктов при их сжигании выделяется углекислый газ. Который в наше время в природе превышает свои концентрации по сравнению со столетней давностью. Большие выбросы углекислоты в атмосферу могут привести к глобальному потеплению, таянию ледников и нарушению озонового слоя.
Список литературы:
- "Неисчерпаемая энегия. Книга
2Ветроэнергетика", В. С. Кривцов, А. М.Олейников, А. И. Яковлев, Харьков "ХАИ" 2004. - Елистратов В.В., Константинов
И.А., Панфилов А.А. Нагрузки на элементыветроэнергетической установки, на ее фундамент и основание. Учебное пособие. Издательство СПбГТУ, 1999. - "Кремниевые солнечные батареи" Глиберман А.Я., Зайцева А.К., 1961 г., Госэнергоатомиздат
- "Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов", Г.А. Терентьев, В. М. Тюков, Ф. В. Смаль., 1989.
- Альтернативная энергетика //[Электронный ресурс] / Режим доступа: http://aenergy.ru

- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии