Перечислите известные вам виды нетрадиционных источников энергии: Перечислите известные вам виды нетрадиционных (альтернативных) источников энергии:

Posted on by alexxlab

Содержание

Нетрадиционные источники энергии

Нетрадиционные источники энергии

Энергетический кризис способствовал повышению интереса к новым видам энергоресурсов, которые получили название нетрадиционных или альтернативных. Доля их в структуре мирового потребления первичных энергоресурсов заметно растет. К нетрадиционным источникам энергии относят энергию Солнца, ветра, приливов, морских волн, геотермальную и термоядерную энергию. Особые надежды возлагают на водород, так как он является наиболее перспективным энергоносителем. Однако его промышленное получение обходится пока очень дорого.

Все более глубокий интерес в современном мире проявляется к практическому применению геотермальной энергии, использованию тепла Земли. Она находит двоякое применение. Во-первых — подача горячих подземных вод для обогрева зданий и теплиц. В наши дни наибольшее значение этот путь имеет для Исландии. Для этой цели в столице государства Рейкьявике начиная с 30-х годов создана система трубопроводов, по которым вода подается потребителям.

Благодаря геотермальной энергии, которая идет на отопление теплиц, Исландия полностью обеспечивает себя яблоками, помидорами и даже дынями и бананами. Во-вторых, применять геотермальную энергию можно путем строительства геотермальных станций. Самые крупные из них построены в США, на Филиппинах, в Мексике, Италии, Японии, Новой Зеландии, России (в Долине Гейзеров на Камчатке).

Трудно представить себе жизнь человечества без Солнца. Хорошо известно, что современная энергетика мира в значительной степени базируется на запасенной в процессе фотосинтеза солнечной энергии, аккумулированной в минеральном топливе. Однако создание солнечных электростанций позволило человечеству использовать энергию в гораздо большем объеме. Наиболее преуспели в гелиоэнергетике (от греч. helios — солнце) США, Франция, Япония, Италия, Бразилия. Построена солнечная электростанция в Крыму (Украина).

С давних пор служила человечеству энергия ветра. Примитивные ветряные двигатели применялись еще 2 тыс. лет назад.

Появление интереса человека к энергии ветра сегодня объясняется энергетическими затруднениями, возникшими в последние годы. Небольшие ветровые электростанции работают почти во всех странах мира. Конструированием и промышленным выпуском современных ветряных установок занимаются сейчас Франция, Дания, США, Великобритания, Италия. Очень важной проблемой в использовании энергии ветра является малое содержание энергии в единице объема, непостоянство силы и направления ветра, поэтому перспективно использовать ветер в странах, находящихся в районах постоянных направлений ветра.

Использование энергии волн находится пока еще в основном на стадии эксперимента.

Энергия приливов успешно используется во Франции, США, Канаде, России и Китае. Здесь построены приливные электростанции.

К нетрадиционным источникам энергии можно отнести также получение синтетического горючего на основе угля, сланцев, нефтеносных песков.

Альтернативные источники энергии: виды и использование

В течение всего периода развития цивилизации происходила борьба за обретение новых, более эффективных форм энергии. За тысячи лет был пройден путь от овладения огня до применения управляемой ядерной реакции в атомных электростанциях. Поэтому в истории человечества принято выделять несколько энергетических революций, которые заключались в переходе от одного доминирующего первичного источника энергии к другому. Результаты этих изменений затрагивали не только сферу энергетики и экономики, но и меняли социальный и культурный облик цивилизации.

В настоящее время Мировая энергетика находится на перепутье. С увеличением народонаселения Земли экономика требует все больше энергии, а запасы ископаемого топлива, на котором основана традиционная энергетика, не безграничны. Рост стоимости ископаемого топлива усугубляется и тем, что достигшее колоссальных размеров использование углеводородов наносит ощутимый вред окружающей среде, что отражается на качестве жизни населения. А это означает, что в будущем потребности в энергии, а значит и в новых способах её получения, будут только увеличиваться. На смену эре углеводородов (нефти и газа), придет эра использования альтернативной, чистой энергии.

Основные причины, указывающие на важность скорейшего перехода к АИЭ:

Глобально-экологический: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI веке.

Политический:

та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы.

Экономический: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, а на традиционную — постоянно растут.

Социальный: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, – всё это увеличивает социальную напряженность.

Эволюционно-исторический: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии.

Именно с нетрадиционными возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ) связывают будущее энергетики. Усилиями мировой науки было обнаружено множество таких источников, большинство из них уже используется более или менее широко. В настоящее время общий вклад ВИЭ в мировой энергобаланс пока невелик, около 20 % конечного потребления энергии. При этом на долю биотоплива и гидроэнергии, используемых традиционными способами, приходится основная часть – около 17 %, на долю нетрадиционных ВИЭ всего около 3 %.

Наиболее известны  и частично применяются следующие виды энергии:

— энергия Солнца;
— энергия ветра;
— биоэнергетика;
— энергия приливов и волн;
— тепловая энергия Земли.
— энергия атмосферного электричества и грозовая энергетика.

Из всех существующих видов альтернативной энергетики самыми востребованными являются солнечная, ветро- и гидроэнергетика.

Энергия солнца

Всевозможные гелиоустановки используют солнечное излучение как альтернативный источник энергии. Излучение Солнца можно использовать как для нужд теплоснабжения, так и для получения электричества.

Существуют разные способы преобразования солнечного излучения в тепловую и электроэнергию и, соответственно, различные типы солнечных электростанций. Наиболее распространены станции, использующие фотоэлектрические преобразователи (фотоэлементы), объединенные в солнечные батареи.

Солнечные электростанции активно используются более чем в 80 странах мира. Большинство крупнейших фотоэлектрических установок мира находятся в США.

К преимуществам солнечной энергии можно отнести возобновляемость данного источника энергии, бесшумность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу при переработке солнечного излучения в другие виды энергии.

Недостатками в использовании солнечной энергии являются дороговизна оборудования, зависимость интенсивности солнечного излучения от суточного и сезонного ритма, а также, необходимость больших площадей для строительства солнечных электростанций. Также серьёзной экологической проблемой является использование при изготовлении фотоэлектрических элементов для гелиосистем ядовитых и токсичных веществ, что создаёт проблему их утилизации.

Энергия ветра

Одним из перспективнейших источников энергии является ветер. Принцип работы ветрогенератора элементарен. Сила ветра, используется для того, чтобы привести в движение ветряное колесо. Это вращение в свою очередь передаётся ротору электрического генератора.

Ветроэнергетические установки (ветряные электростанции) широко используются в США, Китае, Индии, а также в некоторых западноевропейских странах (например в Дании, где 25% всей электроэнергии добывают именно таким способом). Ветроэнергетика является весьма перспективным источником альтернативной энергии, в настоящее время многие страны значительно расширяют использование электростанций данного типа.

Преимуществом ветряного генератора является, прежде всего, то, что в ветряных местах, ветер можно считать неисчерпаемым источником энергии. Кроме того, ветрогенераторы, производя энергию, не загрязняют атмосферу вредными выбросами.

К недостаткам устройств по производству ветряной энергии можно отнести непостоянство силы ветра и малую мощность единичного ветрогенератора. Также ветрогенераторы известны тем, что производят много шума (вследствие чего их стараются строить вдали от мест проживания людей), мешают перелетам птиц  и насекомых, а также создают помехи в прохождении радиоволн  и работе военных.

Биоэнергетика

Биоэнергетика позволяет из биотоплива разного вида получать энергию и тепло. Биоэнергетика сейчас находится в стадии активного развития. Крупные промышленные и сельскохозяйственные предприятия активно переходят на биотопливо, что дает им получать электроэнергию и тепло из органического мусора.

К альтернативным источникам энергии относятся не все виды биотоплива: традиционные дрова тоже являются биотопливом, но не являются альтернативным источником энергии. Альтернативное биотопливо бывает твердым (отходы деревообработки и сельского хозяйства), жидким (биодизель и биомазут, а также метанол, этанол, бутанол) и газообразное (водород, метан, биогаз).

Основными преимуществами является утилизация органического мусора, снижение уровня загрязнения окружающей среды. Биотопливо изготавливается из различного сырья, такого как навоз, отходы сельскохозяйственных культур и растений, выращенных специально для топлива. Это возобновляемые ресурсы, которые, вероятно, не закончатся в ближайшее время. Биотопливо снижает выбросы парниковых газов. Кроме того, при выращивании культур для биотоплива они частично поглощают оксид углерода, что делает систему использования биотоплива ещё более устойчивой.

Биотопливо довольно легко транспортировать, оно обладает стабильностью и довольно большой «энергоплотностью», его можно использовать с незначительными модификациями существующих технологий и инфраструктуры.

К недостаткам применения биотоплива относятся:

— ограничения региональной пригодности (в некоторых местностях просто невозможно выращивать биотопливные культуры, например, в местности с холодным или засушливым климатом).

— водопользование – чем меньше воды используется для выращивания сельскохозяйственной культуры, тем лучше, так как вода является ограниченным ресурсом.

— продовольственная безопасность (слишком активное выращивание биотоплива может привести к голоду). Проблема с выращиванием сельскохозяйственных культур для топлива заключается в том, что они займут землю, которую можно было бы использовать для выращивания продуктов питания.

— разрушение среды обитания животных и риск изменения окружающей среды, вследствие применения удобрений и пестицидов при выращивании биотопливных культур (чаще всего это монокультуры для удобства выращивания).

Энергия приливов и волн

Мировой океан аккумулирует энергию в разных видах: энергию биомассы, энергию приливов и отливов, энергию океанических течений, тепловую энергию и др. Проблема заключается в том, чтобы найти экономически и экологически приемлемые способы ее использования. По прогнозным оценкам доступная часть энергии Мирового океана во много раз превышает уровень потребления всех энергетических ресурсов в мире.

По оценкам Ocean Energy Systems, к 2050 г. с помощью подобных технологий можно будет вырабатывать 300 ГВт – это столько же, сколько бы производили 250 ядерных реакторов. А UK Carbon Trust прогнозирует, что к тому времени уже возникнет всемирный рынок приливной энергии стоимостью 126 млрд фунтов стерлингов.

В Японии протестировали устройство, которое генерирует электроэнергию из океанических течений. Испытание установки было проведено на юго-западе префектуры Кагошима. Течения у Кагошимы постоянны по силе и направлению. Турбина экспериментального генератора была установлена на уровне 20-50 м под поверхностью воды. Генератор развил мощность производства электроэнергии всего 30 кВт. Конечно, это немного, но главное – изобретение работает. Ученые полагают, что такой метод генерации электричества может быть более стабильным, чем солнечная энергетика. Организация по разработке новых энергетических и промышленных технологий NEDO надеется внедрить эту технологию в промышленное использование к 2020 г.

В США извлекают энергию из волн.

Исследователи Технологического института Джорджии разработали устройство, преобразующее в электричество энергию волн океана очень широкого диапазона частот. Энергия волн океана — самая слаборазвитая отрасль чистой энергетики. Хотя океан потенциально способен обеспечить энергией весь мир, пока что не существует экономически выгодного способа ее извлечения. Основная проблема в том, что океанские волны непостоянны и колеблются с низкой частотой, тогда как большинство генерирующих устройств лучше всего работают с постоянной амплитудой и высокой частотой.

В прошлом году в проливе Пентленд-Ферт на северном побережье Шотландии началась первая фаза строительства крупнейшей в мире приливной электростанции MeyGen, итоговая мощность которой может достичь 398 МВт. Станция способна обеспечить электричеством 175 тыс. домохозяйств. Возобновляемая энергия приливов стала одним из важнейших направлений новой энергетики, развиваемой в Шотландии. Шотландские приливы, одни из самых мощных в Европе, помогут развить эту многообещающую технологию и сократить выбросы углекислого газа. Шотландия планирует полностью (на 100%) перейти на возобновляемую электроэнергию уже в 2030 г. Достигнутый в 2016 г. уровень составил около 60%.

Аналогичные технологии применяются уже и в Северной Америке – на побережье Новой Шотландии. Эта провинция на северо-востоке Канады действительно напоминает Шотландию — и не в последнюю очередь благодаря высоким приливам.

В ноябре прошлого года там, в заливе Фанди начал работу первый в Северной Америке приливной электрогенератор. Он занимает пять этажей и весит тысячу тонн, его мощность – 2 МВт, что достаточно для питания 500 домов.

В области разработки новейших решений для использования энергии приливов лидирует Великобритания. Этому способствует идеальная схема приливов и благоприятная регулятивная среда. Канада, Китай и Южная Корея также демонстрируют устойчивый прогресс. США также являются одним из основных центров инноваций в данной сфере.

Основные плюсы – высокая экологичность и низкая себестоимость получения энергии.

К главным минусам приливных электростанций относятся высокая стоимость их строительства и суточные изменения мощности, из-за которых электростанции этого типа целесообразно использовать только в составе энергосистем, использующих также и другие источники энергии.

Тепловая энергия Земли

Огромное количество тепловой энергии хранится в глубинах Земли. Это обусловлено тем, что температура ядра Земли чрезвычайно высока. В некоторых местах земного шара происходит прямой выход высокотемпературной магмы на поверхность Земли: вулканические области, горячие источники воды или пара. Энергию этих геотермальных источников и предлагают использовать в качестве альтернативного источника сторонники геотермальной энергетики. Используют геотермальные источники по-разному. Одни источники служат для теплоснабжения, другие – для получения электричества из тепловой энергии.

Для разработки этого источника энергии используются геотермальные электростанции, использующие энергию высокотемпературных грунтовых вод, а также вулканов. На данный момент более распространенной является гидротермальная энергетика, использующая энергию горячих подземных источников. Гидротермальная энергетика, основанная на использовании «сухого» тепла земных недр, на данный момент развита слабо; основной проблемой считается низкая рентабельность данного способа получения энергии.

К преимуществам геотермальных источников энергии можно отнести неисчерпаемость и независимость от времени суток и времени года.

К негативным сторонам можно отнести тот факт, что термальные воды сильно минерализованы, а зачастую ещё и насыщены токсичными соединениями. Это делает невозможным сброс отработанных термальных вод в поверхностные водоёмы. Поэтому отработанную воду необходимо закачивать обратно в подземный водоносный горизонт. Кроме того, некоторые учёные-сейсмологи выступают против любого вмешательства в глубокие слои Земли, утверждая, что это может спровоцировать землетрясения.

Атмосферное электричество и грозовая энергетика

Атмосферное электричество может стать еще одним существенным источником экологически чистой энергии. В нижних слоях атмосферы Земли идут интенсивные процессы испарения, переноса тепла и влаги, образования облаков, сопровождающиеся явлениями электризации. В результате, у поверхности Земли напряженность электростатического поля достигает 100…150 В/м летом и до 300 В/м зимой, значительно изменяясь от погодных условий. В атмосфере постоянно висит положительный объемный заряд величиной около 0,57 млн. кулонов. Энергетический ресурс заряженной атмосферы оценивается величиной около 107 ГВт, что не менее чем в 250 раз превышает потребности человеческой цивилизации в энергии.

Вопросы формирования электрической энергии в атмосфере и использования электричества, сформированного естественным путем, тревожили умы многих ученых на протяжении столетий. Все началось со знаменитого опыта Бенджамина Франклина в июне 1752 года, когда он поднял воздушного змея перед грозовым облаком, и экспериментально доказал, что грозовые явления имеют электрическую природу. В 1850–1860-х годах получили патенты на изобретения в области атмосферного электричества Лумис и Уард в США, во Франции. Среди тех, кто мечтал завоевать и использовать атмосферное электричество в качестве практически неиссякаемого источника энергии был и знаменитый изобретатель Никола Тесла, предложивший способ преобразования высокого постоянного напряжения атмосферы в низкое переменное. В Финляндии Герман Плаусон провел эксперименты с аэростатами, изготовленными из тонких листов магниево-алюминиевого сплава, покрытого очень острыми, изготовленными электролитическим способом иглами. На свои устройства он в 1920-х годах получил патенты США, Великобритании и Германии.

К сожалению все предложенные грандиозные устройства так и не получили широкого практического применения ввиду их громоздкости, непрактичности, опасности, а самое главное, нестабильности снимаемой мощности, которая целиком зависит от «электрической погоды» в атмосфере. Но ни смотря, ни на что, интерес к исследованиям атмосферного электричества не угас, и в самые недавние годы достигнуты значительные успехи.

Новые исследования, проведенные учеными из университета Кампинаса в Бразилии, позволили по-новому взглянуть на задачу получения энергии из атмосферного электричества. В результате этих исследований ученые точно определили, каким именно образом происходит процесс формирования и момент высвобождения электричества из капелек влаги скопившейся в воздухе, как создаются электрические заряды в атмосфере, как они распространяются и каким образом они могут быть преобразованы в электрический ток, пригодный для использования.

В качестве преимуществ атмосферных электростанций отмечаются следующие факторы:

— атмосферная электростанция способна вырабатывать энергию постоянно и не выбрасывает в окружающую среду никаких загрязнителей;

— в случае открытия способа хранения и создания суперконденсатора атмосферного электричества, он будет постоянно подзаряжается с помощью возобновляемых источников энергии – солнца и радиоактивных элементов земной коры;

— электроразрядное оборудование атмосферных станций не бросается в глаза. Оно находятся в верхних слоях атмосферы, слишком высоко для того, чтобы их увидеть невооруженным глазом.

Недостатки:

— атмосферное электричество, как и энергию солнца или ветра, трудно запасать. Его необходимо либо использовать сразу же, на месте получения, либо преобразовывать в любую другую форму, например в водород;

— значительная разрядка земельно-ионосферного суперконденсатора может нарушить баланс глобального электрического контура. В этом случае последствия для окружающей среды будут непредсказуемы;

— высокое напряжение в системах атмосферных электростанций может быть опасным для обслуживающего персонала;

— электроразрядное оборудование необходимого размера сложно обслуживать и поддерживать на необходимой высоте. Кроме того, они могут представлять опасность для авиации.

Грозовая энергетика – это пока лишь теоретическое направление. Молния – это сложный электрический процесс. Для того, чтобы «поймать» и удержать энергию молнии, нужно использовать мощные и дорогостоящие конденсаторы, а также разнообразные колебательные системы. Пока еще грозовая энергетика неоконченный и не совсем сформированный проект, хотя и достаточно перспективный. Его привлекательность состоит в возможности постоянно восстанавливать ресурсы.

Вспышки молний на поверхности Земли происходят практически одновременно в самых разных местах планеты. Специалисты NASA, работая со спутником «Миссия измерения тропических штормов», проводят исследования грозовой активности в разных уголках нашей планеты. Ими собраны данные о частоте происхождения молний и создана соответствующая карта. Были установлены определенные регионы, в которых на протяжении года возникает до 70 ударов молнии на квадратный километр площади, и где в перспективе экономически целесообразно использовать данный вид энергии.

Сейчас ученые всего мира изучают этот сложный процесс и разрабатывают планы и проекты по устранению сопутствующих проблем. Возможно, со временем человечество сможет укротить «строптивую» энергию молнии и перерабатывать ее в ближайшем будущем.

Список литературы

  1. Боровский, Ю.В. Современные проблемы мировой энергетики / Ю.В. Боровский, М.: Навона, 2011 г. – 232 с.
  2. Дегтярев, К.С. К вопросу об экономике возобновляющихся источников энергии / К.С. Дегтярев, А.М. Залиханов, А.А. Соловьев, Д.А. Соловьев // Энергия. Экономика. Техника. Экология. – 2016. – № 10. – С. 10–21.
  3. Довгалюк, Ю.А. О прогнозе развития конвективных облаков и связанных с ними опасных явлений с помощью модели малой размерности / Ю. А. Довгалюк, Н.Е. Веремей, А.А. Синькевич., А.К. Слепухина // Вопросы физики облаков. Сборник статей памяти С.М. Шметера. М: ГУ «НИЦ» Планета, 2008. – 167 с.
  4. Кузнецов, Д.А. Возможности развития современной грозовой энергетики / Д.А. Кузнецов // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 4-6.
  5. Огарков, А.И. Большая эффективность малой энергетики / А.И. Огарков // АПК: экономика, управление. – 2007. – № 6. – С. 2–6.
  6. Суслов, Н.И. Возобновляемые источники энергии в стране, где много традиционных ресурсов: еще о России / Н. И. Суслов // ЭКО. – 2014. – № 3. – С. 69–87.

Картинки взяты с сайта по ссылке.

Король Раиса Александровна

© Раиса Король, научный сотрудник лаборатории моделирования и минимизации антропогенных рисков

e-mail: [email protected]

Тема 2. География мировых природных ресурсов. Загрязнение и охрана окружающей среды

Задание 1. Обеспеченность человечества разведанными запасами четырёх важнейших видов минеральных ресурсов оценивается следующим числом лет: 50, 65, 150, 240. Определите, к каким конкретным видам минерального топлива и сырья относится каждый из этих показателей.

На 50 лет – нефть, на 65 лет – газ, на 150 лет – железные руды, на 240 лет – уголь.

Задание 2. Среди перечисленных ниже стран подчеркните те, которые обладают особенно большими разведанными запасами нефти:

Венесуэла, Ирак, Иран, Кувейт, ОАЭ, Саудовская Аравия.

Задание 3. В перечисленном ниже списке стран отметьте две страны, обладающие наибольшими разведанными запасами природного газа:

Россия, Иран.

Задание 4. Закончите фразу: «Самыми большими разведанными запасами угля в мире обладают…» (выберите правильную строку):

б) Россия, ФРГ, Китай, ЮАР, США, Австралия.

Задание 5. Среди перечисленных ниже стран подчеркните разными цветами или линиями те, которые особенно выделяются:

по запасам железной руды: Австралия, Бразилия, Китай, Россия, Украина;

по запасам медной руды: Демократическая Республика Конго, Замбия, Чили;

по запасам бокситов: Австралия, Бразилия, Гвинея, Замбия;

по запасам олова: Бразилия, Демократическая Республика Конго, Китай, Малайзия, Россия.

Задание 6. На контурную карту (рис. 2) кружками нанесены районы местонахождения наиболее крупных бассейнов минерального топлива и сырья. Определите, какие виды полезных ископаемых в них залегают, и впишите в эти кружки соответствующие условные знаки. По возможности подпишите также названия бассейнов. Проанализируйте полученную картосхему.

Из данной картосхемы видно, что Земля обладает огромными природными ресурсами. Однако запасы этих ресурсов распределены неравномерно. Топливные – находятся на древних платформах, внутренних и краевых прогибах. Основные их запасы находятся в Северном полушарии, т.к. здесь сосредоточено большинство отложений мезозоя, а топливные ископаемые имеют осадочное происхождение. Нерудные полезные ископаемые – встречаются как в платформенных, так и в складчатых областях, т.е. в Северном и Южном полушариях.

Задание 7. Из приведённого ниже перечня стран выпишите те, которые обладают наибольшим гидроэнергетическим потенциалом:

Бразилия, Демократическая Республика Конго, Канада, Китай, Россия, США.

Задание 8. Перечислите известные вам виды нетрадиционных (альтернативных) источников энергии

энергия ветра, солнечная энергия, геотермальная энергия, энергия приливов и отливов.

Задание 9. На круговой диаграмме (Рис. 3) показана структура мирового земельного фонда. Укажите, какие из приведённых цифровых показателей относятся:

1) к землям под населёнными пунктами, промышленными и транспортными объектами – 2%;

2) к обрабатываемым землям – 11%;

3) к лугам и пастбищам – 23%;

4) к лесам и кустарникам – 30%;

5) к малопродуктивным и непродуктивным землям – 34%.

Сделайте выводы из этой диаграммы.

Постоянная обработка земель приводит к уменьшению её продуктивной способности, происходит истощение земель.

Задание 10. Приведите примеры стран с наибольшей (а) и наименьшей (б) обеспеченностью пахотными угодьями из расчета на душу населения:

а) Украина, Франция, США

б) Ирак, Иран, Кувейт, Нигер

Объясните причины такого различия:

обеспеченность пахотными угодьями зависит от:

1) количества жителей данной страны

2) количества земель, пригодных для пахотных угодий

3) степени развития с/х в данной стране

Задание 11. Укажите, какие из перечисленных ниже стран имеют самую высокую (подчеркните двумя чертами) и самую низкую (подчеркните одной чертой) обеспеченность водными ресурсами:

Страны, имеющие самую высокую обеспеченность водными ресурсами:

1) Россия; 4) Китай; 7) Конго; 8) Канада;

Страны, имеющие самую низкую обеспеченность водными ресурсами:

2) ФРГ; 3) Норвегия; 5) Саудовская Аравия; 6) Египет; 9) Суринам; 10) Новая Зеландия.

Объясните причины такого различия:

1) наличие источников воды (реки, озёра)

2) неравномерное географическое распределение водных ресурсов

3) степень потребления и использования водных ресурсов

Задание 12. Укажите, какие из перечисленных ниже стран относятся к странам с наибольшей (подчеркните двумя чертами) и наименьшей (подчеркните одной чертой) обеспеченностью лесными ресурсами.

Страны с наибольшей обеспеченностью лесными ресурсами:

2) Габон; 3) Демократическая Республика Конго; 4) Конго; 6) Россия; 8) Финляндия; 9) Швеция;

Страны с наименьшей обеспеченностью лесными ресурсами:

1) Великобритания; 5) Ливия; 7) Сомали; 10) Япония.

Задание 13. Заполните таблицу «Ресурсы Мирового океана» по следующей форме:

Сделайте выводы.

Океан – это огромная кладовая ресурсов, но они также нуждаются в рациональной добыче и надёжной охране.

Задание 14. Назовите три главных пути решения экологических проблем:

1) создание разного вида очистительных сооружений, переработка мусора

2) переход к малоотходным и безотходным процессам производства

3) рациональное размещение фабрик и заводов разных отраслей производства.

Объясните значение каждого из них.

1 – предотвратит загрязнение атмосферы и гидросферы

2 – может обеспечить прекращение сброса сточных вод в реки и водоёмы

3 – может предотвратить выпадение кислотных дождей в крупных населённых пунктах.

Задание 15. Назовите несколько научных концепций, относящихся к географическому ресурсоведению и геоэкологии:

Моя Энергия: История энергетики

/ Популярная энергетика / История энергетики

Энергия в древности

Современную жизнь невозможно представить без электричества и тепла. Материальный комфорт, который окружает нас сегодня, как и дальнейшее развитие человеческой мысли накрепко связаны с изобретением электричества и использованием энергии.

С древних времен люди нуждались в силе, точнее в двигателях, которые давали бы им силу большую человеческой, для того, чтобы строить дома, заниматься земледелием, осваивать новые территории.

Первые аккумуляторы пирамид

В пирамидах Древнего Египта ученые нашли сосуды, напоминающие аккумуляторы. В 1937 году во время раскопок под Багдадом немецкий археолог Вильгельм Кениг обнаружил глиняные кувшины, внутри которых находились цилиндры из меди. Эти цилиндры были закреплены на дне глиняных сосудов слоем смолы.

Впервые явления, которые сегодня называют электрическими, были замечены в древнем Китае, Индии, а позднее в древней Греции. Древнегреческий философ Фалес Милетский в VI веке до нашей эры отмечал способность янтаря, натертого мехом или шерстью, притягивать обрывки бумаги, пушинки и другие легкие тела. От греческого названия янтаря – «электрон» – это явление стали называть электризацией.

Сегодня нам уже будет нетрудно разгадать «тайну» янтаря, натертого шерстью. В самом деле, почему янтарь электризуется? Оказывается, при трении шерсти о янтарь на его поверхности появляется избыток электронов, и возникает отрицательный электрический заряд. Мы как бы «отбираем» электроны у атомов шерсти и переносим их па поверхность янтаря. Электрическое поле, созданное этими электронами, притягивает бумагу. Если вместо янтаря взять стекло, то здесь наблюдается другая картина. Натирая стекло шелком, мы «снимаем» о его поверхности электроны. В результате на стекле оказывается недостаток электронов, и оно заряжается положительно. Впоследствии, чтобы различать эти заряды, их стали условно обозначать знаками, дошедшими до наших дней, минус и плюс.

Описав удивительные свойства янтаря в поэтических легендах, древние греки так и не продолжили его изучение. Следующего прорыва в деле покорения свободной энергии человечеству пришлось ждать много веков. Зато когда он все-таки был совершен, мир в буквальном смысле слова преобразился. Еще в 3 тысячелетии до н.э. люди использовали паруса для лодок, но только в VII в. н.э. изобрели ветряную мельницу с крыльями. Началась история ветряных двигателей. Водяные колеса использовали на Ниле, Эфрате, Янцзы для подъема воды, вращали их рабы. Водяные колеса и ветряные мельницы вплоть до ХVII века являлись основными типами двигателей.

Эпоха открытий

В истории попыток использования пара записаны имена многих ученых и изобретателей. Так Леонардо да Винчи оставил 5000 страниц научных и технических описаний, чертежей, эскизов различных приспособлений.

Джанбаттиста делла Порта исследовал образование пара из воды, что было важно для дальнейшего использования пара в паровых машинах, исследовал свойства магнита.

В 1600 году придворный врач английской королевы Елизаветы Уильям Гилберт изучил все, что было известно древним народам о свойствах янтаря, и сам провел опыты с янтарем и магнитами.

Кто придумал электричество?

Термин «электричество» ввел английский естествоиспытатель, лейб-медик королевы Елизаветы Уильям Гилберт. Впервые он употребил это слово в своем трактате «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле» в 1600 году. Ученый объяснял действие магнитного компаса, а также приводил описания некоторых опытов с наэлектризованными телами.

В целом практических знаний об электричестве за XVI – XVII столетия было накоплено не так уж много, но все открытия были предвестниками по-настоящему больших перемен. Это было время, когда опыты с электричеством ставили не только ученые, но и аптекари, и врачи, и даже монархи.

Одним из опытов французского физика и изобретателя Дени Папена было создание вакуума в закрытом цилиндре. В середине 1670-х годов в Париже он вместе с голландским физиком Кристианом Гюйгенсом работал над машиной, которая вытесняла воздух из цилиндра путём взрыва пороха в нем.

В 1680 году Дени Папен приехал в Англию и создал вариант такого же цилиндра, в котором получил более полный вакуум с помощью кипящей воды, которая конденсировалась в цилиндре. Таким образом, он смог поднять груз, присоединённый к поршню верёвкой, перекинутой через шкив.

Система работала, как демонстрационная модель, но для повторения процесса весь аппарат должен был быть демонтирован и повторно собран. Папен быстро понял, что для автоматизации цикла пар должен быть произведён отдельно в котле. Французский учёный изобрёл паровой котёл с рычажным предохранительным клапаном.

В 1774 году Уатт Джеймс в результате ряда экспериментов создал уникальную паровую машину. Для обеспечения работы двигателя он применил центробежный регулятор, соединённый с заслонкой на выпускном паропроводе. Уатт детально исследовал работу пара в цилиндре, впервые сконструировав для этой цели индикатор.

В 1782 году Уатт получил английский патент на паровой двигатель с расширением. Он же ввёл первую единицу мощности — лошадиную силу (позднее его именем была названа другая единица мощности — ватт). Паровая машина Уатта благодаря экономичности получила широкое распространение и сыграла огромную роль в переходе к машинному производству.

Итальянский анатом Луиджи Гальвани в 1791 году опубликовал труд «Трактат о силах электричества при мышечном движении».

Это открытие через 121 год дало толчок исследованиям человеческого организма с помощью биоэлектрических токов. Обнаруживались больные органы при исследовании их электрических сигналов. Работа любого органа (сердца, мозга) сопровождается биологическими электрическими сигналами, имеющими для каждого органа свою форму. Если орган не в порядке, сигналы изменяют свою форму, и при сравнении «здоровых» и «больных» сигналов обнаруживаются причины заболевания.

Опыты Гальвани натолкнули на изобретение нового источника электричества профессора Тессинского университета Алессандро Вольта. Он дал опытам Гальвани с лягушкой и разнородными металлами иное объяснение, доказал, что электрические явления, которые наблюдал Гальвани, объясняются только тем, что определенная пара разнородных металлов, разделенная слоем специальной электропроводящей жидкости, служит источником электрического тока, протекающего по замкнутым проводникам внешней цепи. Эта теория, разработанная Вольтой в 1794 году, позволила создать первый в мире источник электрического тока, который назывался Вольтов столб.

Он представлял собой набор пластин из двух металлов, меди и цинка, разделенных прокладками из войлока, смоченного в соляном растворе или щелочи. Вольта создал прибор, способный за счет химической энергии производить электризацию тел и, следовательно, поддерживать в проводнике движение зарядов, то есть электрический ток. Скромный Вольта назвал свое изобретение в честь Гальвани «гальваническим элементом», а электрический ток, получающийся от этого элемента – «гальваническим током».

Первые законы электротехники

В начале XIX века опыты с электрическим током привлекали внимание ученых из разных стран. В 1802 году итальянский ученый Романьози обнаружил отклонение магнитной стрелки компаса под влиянием электрического тока, протекавшего по расположенному вблизи проводнику. В 1820 году это явление в своем докладе подробно описал датский физик Ганс Христиан Эрстед. Небольшая, всего в пять страниц, книжка Эрстеда в том же году была издана в Копенгагене на шести языках и произвела огромное впечатление на коллег Эрстеда из разных стран.

Однако правильно объяснить причину явления, которое описал Эрстед, первым сумел французский ученый Андре Мари Ампер. Оказалось, ток способствует возникновению в проводнике магнитного поля. Одной из важнейших заслуг Ампера было то, что он впервые объединил два разобщенных ранее явления – электричество и магнетизм – одной теорией электромагнетизма и предложил рассматривать их как результат единого процесса природы.

Воодушевленный открытиями Эрстеда и Ампера, другой ученый, англичанин Майкл Фарадей предположил, что не только магнитное поле может воздействовать на магнит, но и наоборот – двигающийся магнит будет оказывать воздействие на проводник. Серия опытов подтвердила эту блестящую догадку – Фарадей добился того, что подвижное магнитное поле создало в проводнике электрический ток.

Позже это открытие послужило основой для создания трех главных устройств электротехники – электрического генератора, электрического трансформатора и электрического двигателя.

Начальный период использования электричества

У истоков освещения с помощью электричества стоял Василий Владимирович Петров, профессор медицинско-хирургической Академии в Петербурге. Исследуя световые явления, вызываемые электрическим током, он в 1802 году сделал свое знаменитое открытие – электрическую дугу, сопровождающуюся появлением яркого свечения и высокой температуры.

Жертвы ради науки

Русский учёный Василий Петров, первым в мире в 1802 году описавший явление электрической дуги, не жалел себя при проведении экспериментов. В то время не было таких приборов, как амперметр или вольтметр, и Петров проверял качество работы батарей по ощущению от электрического тока в пальцах. Чтобы чувствовать слабые токи, учёный срезал верхний слой кожи с кончиков пальцев.

Наблюдения и анализ Петровым свойств электрической дуги легли в основу создания электродуговых ламп, ламп накаливания и много другого.

В 1875 году Павел Николаевич Яблочков создает электрическую свечу, состоящую из двух угольных стержней, расположенных вертикально и параллельно друг другу, между которыми проложена изоляция из каолина (глины). Чтобы горение было более продолжительным, на одном подсвечнике помещалось четыре свечи, которые горели последовательно.

В свою очередь Александр Николаевич Лодыгин ещё в 1872 году предложил вместо угольных электродов использовать нить накаливания, которая при протекании электрического тока ярко светилась. В 1874 году Лодыгин получил патент на изобретение лампы накаливания с угольным стерженьком и ежегодную Ломоносовскую премию Академии наук. Устройство было запатентовано также в Бельгии, Франции, Великобритании, Австро-Венгрии.

В 1876 году Павел Яблочков завершил разработку конструкции электрической свечи, начатой в 1875 г. и 23 марта получил французский патент, содержащий краткое описание свечи в её первоначальных формах и изображение этих форм. «Свеча Яблочкова» оказалась проще, удобнее и дешевле в эксплуатации, чем лампа А. Н. Лодыгина. Под названием «русский свет» свечи Яблочкова использовались позже для уличного освещения во многих городах мира. Так же Яблочков предложил первые практически применявшиеся трансформаторы переменного тока с разомкнутой магнитной системой.

Тогда же в 1876 году в России была сооружена первая электростанция на Сормовском машиностроительном заводе, ее прародительница была построена в 1873 году под руководством бельгийско-французского изобретателя З.Т. Грамма для питания системы освещения завода, так называемая блок-станция.

В 1879 русские электротехники Яблочков, Лодыгин и Чиколев совместно с рядом других электротехников и физиков организовали в составе Русского технического общества Особый Электротехнический отдел. Задачей отдела было содействие развитию электротехники.

Уже в апреле 1879 года впервые в России электрическими фонарями освещен мост – мост Александра II (ныне Литейный мост) в Санкт-Петербурге. При содействии Отдела на Литейном мосту введена первая в России установка наружного электрического освещения (дуговыми лампами Яблочкова в светильниках, изготовленных по проекту архитектора Кавоса), положившая начало созданию местных систем освещения дуговыми лампами некоторых общественных зданий Петербурга, Москвы и других больших городов. Электрическое освещение моста устроенное В.Н. Чиколевым, где горело 12 свечей Яблочкова вместо 112 газовых рожков, функционировало всего 227 дней.

Трамвай Пироцкого

Вагон электрического трамвая изобрел Федор Аполлонович Пироцкий в 1880 году. Первые трамвайные линии в Санкт-Петербурге были проложены только зимой 1885 года по льду Невы в районе Мытнинской набережной, так как право на использование улиц для пассажирских перевозок имели только владельцы конок – рельсового транспорта, который передвигался при помощи лошадей.

В 80-е годы возникли первые центральные станции, они были более целесообразны и более экономичны, чем блок-станции, так как снабжали электричеством сразу много предприятий.

В то время массовыми потребителями электроэнергии были источники света – дуговые лампы и лампы накаливания. Первые электростанции Петербурга вначале размещались на баржах у причалов рек Мойки и Фонтанки. Мощность каждой станции составляла примерно 200 кВт.

Первая в мире центральная станция была пущена в работу в 1882 году в Нью-Йорке, она имела мощность 500 кВт.

В Москве электрическое освещение впервые появилось в 1881 году, уже в 1883 году электрические светильники иллюминировали Кремль. Специально для этого была сооружена передвижная электростанция, которую обслуживали 18 локомобилей и 40 динамо-машин. Первая стационарная городская электростанция появилась в Москве в 1888 году.

Нельзя забывать и о нетрадиционных источниках энергии.

Предшественница современных ветроэлектростанций с горизонтальной осью имела мощность 100 кВт и была построена в 1931 году в Ялте. Она имела башню высотой 30 метров. К 1941-му году единичная мощность ветроэлектростанций достигла 1,25 МВт.

План ГОЭЛРО

В России создавались электростанции в конце XIX и начале XX веков, однако, бурный рост электроэнергетики и теплоэнергетики в 20-е годы XX столетия после принятия по предложению В.И. Ленина плана ГОЭЛРО (Государственной электрификации России).

22 декабря 1920 года VIII Всероссийский съезд Советов рассмотрел и утвердил Государственный план электрификации России – ГОЭЛРО, подготовленный комиссией, под председательством Г.М. Кржижановского.

План ГОЭЛРО должен был быть реализован в течении десяти-пятнадцати лет, а его результатом должно было стать создание «крупного индустриального хозяйства страны». Для экономического развития страны это решение имело огромное значение. Недаром свой профессиональный праздник российские энергетики отмечают именно 22 декабря.

В плане много уделялось проблеме использования местных энергетических ресурсов (торфа, воды рек, местного угля и др. ) для производства электрической энергии.

8 октября 1922 года состоялся официальный пуск станции «Уткина заводь» — первой торфяной электростанции в Петрограде.

Первая ТЭЦ России

Самая первая тепловая электростанция, построенная по плану ГОЭЛРО в 1922 году, называлась «Уткина заводь». В день пуска участники торжественного митинга переименовали ее в «Красный октябрь», и под этим именем она проработала до 2010 года. Сегодня это Правобережная ТЭЦ ПАО «ТГК-1».

В 1925 году запустили Шатурскую электростанцию на торфе, в тот же год на Каширской электростанции начали освоение новой технологии сжигания подмосковного угля в виде пыли.

Днем начала теплофикации в России можно считать 25 ноября 1924 года – тогда заработал первый теплопровод от ГЭС-3, предназначенный для общего пользования в доме номер девяносто шесть на набережной реки Фонтанки. Электростанция № 3, которую переоборудовали для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, является первой в России теплоэлектроцентралью, а Ленинград – пионером теплофикации. Централизованное снабжение горячей водой жилого дома функционировало без сбоев, и через год ГЭС-3 стало снабжать горячей водой бывшую Обуховскую больницу и бани, находящиеся в Казачьем переулке. В ноябре 1928 года к тепловым сетям государственной электростанции № 3 подключили здание бывших Павловских казарм, располагавшихся на Марсовом поле.

В 1926 году была пущена в эксплуатацию мощная Волховская ГЭС, энергия которой по линии электропередачи напряжением 110 кВ, протяженностью 130 км поступала в Ленинград.

Первая ГЭС по плану

Самая первая гидроэлектростанция, построенная по плану ГОЭЛРО – Волховская ГЭС. Ее ввели в эксплуатацию 19 декабря 1926 года. Станция и сегодня продолжает исправно работать, являясь неотъемлемой частью энергосистемы Северо-Запада.

Волховстрой стал первой школой советского гидроэнергостроительства.

Здесь впервые решались сложные инженерные и технические проблемы проектирования и строительства плотины, здания станции, линии электропередачи, электроподстанций, а также монтажа и наладки оборудования. Численность работающих доходила до 15 тысяч человек.

Строительство электростанции начиналось в трудные годы для еще молодой Советской республики. Поэтому часть необходимого оборудования приходилось закупать за границей.

Однако петроградский завод «Электросила» обратился с просьбой к Волховстрою передать им изготовление части оборудования. Это предложение рассматривалось как неслыханная дерзость. Завод «Электросила» совместно с другими заводами Петрограда–Ленинграда блестяще справился с поставленной задачей.

Даже эмигрантская газета «Накануне» досадливо признавала: «В России имеется три чуда: Красная Армия, Сельскохозяйственная выставка и Волховстрой». Четыре других генератора, высоковольтные трансформаторы, выключатели, электрооборудование для собственных нужд поставила шведская фирма «ASEA».

Все вопросы технического характера решались с широким привлечением ленинградских организаций: гидравлических лабораторий Ленинградского политехнического института, Института путей сообщений, Электротехнического института и др. По вопросам гидротехнических и строительных работ, а также по электротехническим вопросам, по которым не имелось достаточного отечественного опыта, обращались к иностранным специалистам.

Атомная энергетика XX века

20 декабря 1951 года, ядерный реактор впервые в истории произвел пригодное для использования количество электроэнергии — в нынешней Национальной Лаборатории INEEL Департамента энергии США. Реактор выработал достаточную мощность, чтобы зажечь простую цепочку из четырех 100-ваттных лампочек. После второго эксперимента, проведенного на следующий день, 16 участвовавших в нем учёных и инженеров «увековечили» свое историческое достижение, написав мелом свои имена на бетонной стене генератора.

Советские ученые приступили к разработке первых проектов мирного использования атомной энергии ещё во второй половине 1940-х годов. А 27 июня 1954 года в городе Обниск была запущена первая атомная электростанция.

Пуск первой АЭС ознаменовал открытие нового направления в энергетике, получившего признание на 1-й Международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии (август 1955, Женева). К концу ХХ века в мире насчитывалось уже более 400 атомных электростанций.

Современная энергетика. Конец XX века

Конец XX века ознаменован различными событиями, связанными как с высокими темпами строительства новых станции, началом развития возобновляемых источников энергии, ак и с появлением первых проблем от сформировавшейся огромной мировой энергосистемы и попытками их решить.

Блэкаут

Американцы называют ночь на 13 июля 1977 «Ночью страха». Тогда случилась огромная по своим размерам и последствиям авария на электрических сетях в Нью-Йорке.  Из-за попадания молнии в линию электропередачи на 25 часов была прервана подача электричества в Нью-Йорк и 9 млн жителей оказались без электроснабжения. Трагедии сопутствовал финансовый кризис, в котором пребывал мегаполис, необыкновенно жаркая погода, и небывалый разгул преступности. После отключения электричества на фешенебельные кварталы города набросились банды из бедных кварталов. Считается, что именно после тех страшных событий в Нью-Йорке понятие «блэкаут» стало повсеместно использоваться применительно к авариям в электроэнергетике. 

Так как современное сообщество всё больше зависит от электроэнергии, аварии на электросетях наносят ощутимые убытки предприятиям, населению и правительствам. Во время аварии выключаются осветительные приборы, не работают лифты, светофоры, метро. На жизненно важных объектах (больницы, военные объекты и т. д.) для функционирования жизнедеятельности во время аварий в энергосистемах используются автономные источники питания: аккумуляторы, генераторы. Статистика показывает значительное увеличение аварий в 90-е гг. XX — начале XXI вв.

В те годы продолжалось развитие альтернативной энергетики. В сентябре 1985 года состоялось пробное включение генератора первой солнечной электростанции СССР в сеть. Проект первой в СССР Крымской СЭС был создан в начале 80-х в рижском отделении института «Атомтеплоэлектропроект» при участии тринадцати других проектно-конструкторских организаций Министерства энергетики и электрификации СССР. Полностью станция вступила в строй в 1986 году.

В 1992 году началось строительство крупнейшей в мире ГЭС «Три ущелья» в Китае на реке Янцзы. Мощность станции — 22,5 ГВт. Напорные сооружения ГЭС образуют крупное водохранилище площадью 1 045 км², полезной ёмкостью 22 км³. При создании водохранилища было затоплено 27 820 га обрабатываемых земель, было переселено около 1,2 млн человек. Под воду ушли города Ваньсянь и Ушань. Полное завершение строительства и ввод в официальную эксплуатацию состоялся 4 июля 2012 года.

Развитие энергетики неотделимо от проблем, связанных с загрязнением окружающей среды. В Киото (Япония) в декабре 1997 года в дополнение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата был принят Киотский протокол. Он обязывает развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов в 2008 – 2012 годах по сравнению с 1990 годом. Период подписания протокола открылся 16 марта 1998 года и завершился 15 марта 1999 года.

По состоянию на 26 марта 2009 Протокол был ратифицирован 181 страной мира (на эти страны совокупно приходится более чем 61 % общемировых выбросов). Заметным исключением из этого списка являются США. Первый период осуществления протокола начался 1 января 2008 года и продлится пять лет до 31 декабря 2012 года, после чего, как ожидается, на смену ему придёт новое соглашение.

Киотский протокол стал первым глобальным соглашением об охране окружающей среды, основанным на рыночном механизме регулирования — механизме международной торговли квотами на выбросы парниковых газов.

Карта генерации России

XXI век, а точнее 2008 год, стал знаковым для энергетической системы России, было ликвидировано Российское открытое акционерное общество энергетики и электрификации «ЕЭС России» (ОАО РАО «ЕЭС России») — российская энергетическая компания, существовавшая в 1992—2008 годах. Компания объединяла практически всю российскую энергетику, являлась монополистом на рынке генерации и энерготранспортировки России. На её месте возникли государственные естественно-монопольные компании, а также приватизированные генерирующие и сбытовые компании.

В XXI веке в России строительство электростанций выходит на новый уровень, начинается эра применения парогазового цикла. Россия способствует наращиванию новых генерирующих мощностей — в 2018 году страна завершает строительство мощностей по программе ДПМ. Крупнейшие компании обсуждают необходимость вывода из эксплуатации старых станций, дополняя свои стратегии развития пунктами об увеличении эффективности использования текущих ресурсов. 

13 экологических проблем, которые все еще актуальны

Страны мира по плотности населения. Источник: Википедия

4. Истощение природных ресурсов – без развития альтернативных источников энергии не выжить
Это происходит из-за активного потребления ископаемых видов топлива. К тому же, это приводит к выбросам парниковых газов и глобальному потеплению. Так что по всему миру люди стремятся перейти на возобновляемые источнике энергии, такие как энергия солнца, ветра, биогаза и геотермальной энергии. Стоимость установки и поддержания инфраструктуры для их добычи в последние годы упала.

5. Утилизация отходов — необходима, но порой опасна для здоровья
К этой проблеме привело сверхпотребление ресурсов и создание пластмасс. Особенно в этом выделяются развитые страны, которые производят чрезмерное количество отходов, а потом складывают их в океанах и менее развитых странах. При этом с переработкой отходов бывают проблемы: к примеру, утилизация ядерных отходов несет огромную опасность для здоровья.

6. Потеря биоразнообразия – разрушение экосистем и исчезновение видов
Экосистемы, которым потребовались миллионы лет, чтобы достичь совершенного баланса, подвергаются опасности, когда падает численность популяции какого-то вида. Баланс природных процессов, к примеру, опыления, критически влияет на выживание экосистемы. А человеческая деятельность ставит его под угрозу. Другой пример — разрушение коралловых рифов, которые поддерживают богатую морскую жизнь.

7. Уничтожение лесов – каждый год вырубается территория, равная площади Панамы
Леса производят свежий кислород, а также помогают в регулировании температуры и осадков. В настоящее время леса занимают 30% земли, но с каждым годом все больше вырубаются — растет спрос на еду, стройматериалы и ткани. Вырубка леса просто означает превращение земельных площадей в стройплощадки для жилых и промышленных объектов.

8. Окисление океана делает моллюсков хрупкими
Это прямое воздействие чрезмерного выброса углекислого газа, 25% которого производит человек. За последние 250 лет кислотность океана увеличилась, но к 2100 году, она достигнет 150%. Такое воздействие на моллюсков и планктон подобно тому, как на людей влияет остеопороз – болезнь, которая снижает плотность костей.

9. Разрушение озонового слоя увеличивает количество заболеваний раком
Истощение озонового слоя объясняется загрязнением, вызванным хлором и бромидами, найденными в хлорфторуглеродах. Они запрещены во многих отраслях промышленности и потребительских товаров. После того, как эти токсичные газы достигают верхних слоев атмосферы, они «проедают» дыру в озоновом слое — самая большая из них находится над Антарктикой. Впрочем, есть и приятна новость: эта самая большая дыра начала затягиваться.

10. Загрязнение воды еще больше усложняет проблему нехватки этого ресурса
Пока промышленность сбрасывает в реки и океаны токсичные вещества, вода становится экономическим и политическим вопросом, люди борются за этот ресурс. Один из способов получить пригодную для употребления воду – ее опреснение.

11. Кислотные дожди влияют даже на водные виды животных и растений
Они происходит из-за загрязняющих атмосферу веществ. Порой кислотные дожди случаются внезапно из-за сжигания ископаемого топлива, извержений вулканов или гниющей растительности, которая выделяет сернистый газ и оксиды азота.

12. Разрастающиеся города занимают земли, пригодные для сельского хозяйства
А еще массовая миграция населения из сел в города приводит к деградации земель, увеличению объемов перевозок и экологическим проблемам. При этом из-за постоянно растущего спроса на землю растительный и животный мир вытесняется со своих естественных сред обитания.

13. Проблемы общественного здравоохранения напрямую связаны с экологическими
Грязная вода подвергает риску здоровье населения всего мира, угрожает качеству жизни. Реки приносят токсины, химические вещества и болезнетворные организмы. Загрязняющие воздух вещества вызывают респираторные заболевания, вроде астмы и сердечно-сосудистых проблем. А высокие температуры способствуют распространению инфекционных заболеваний.

На нашу повседневную жизнь влияет много различных факторов, в том числе государственная политика и желание придерживаться рутины. Живя «как все и всегда жили”, многие люди считают, что абсолютно не влияют на будущие поколения и среду их обитания. Пока что «зеленые» инициативы проявляют в основном крупные компании со знаменитыми названиями. А чтобы привить такие подходы среди населения, необходимо проводить широкие информационные кампании на эту тему. 

Объяснение нефти и нефтепродуктов

Что такое сырая нефть и что такое нефтепродукты?

Мы называем сырую нефть ископаемым топливом и нефтью , потому что они представляют собой смесь углеводородов, образовавшуюся из останков животных и растений (диатомовых водорослей), которые жили миллионы лет назад в морской среде до появления динозавров. На протяжении миллионов лет останки этих животных и растений были покрыты слоями песка, ила и камней.Тепло и давление этих слоев превратили останки в то, что мы теперь называем сырой нефтью или нефтепродуктами. Слово нефть означает каменное масло или нефть из земли.

Источник: Управление энергетической информации США (общественное достояние)

Нажмите для увеличения

Диатомовые водоросли под микроскопом.

Источник: изображение использовано с разрешения Micrographia

.

Сырая нефть и другие углеводороды находятся в жидкой или газообразной форме в подземных бассейнах или резервуарах, в крошечных пространствах в осадочных породах и около поверхности земли в гудроне (или нефтяном) песках . Нефтепродукты — это топливо, произведенное из сырой нефти и углеводородов, содержащихся в природном газе. Нефтепродукты также можно производить из угля, природного газа и биомассы.

Продукты из сырой нефти

После извлечения сырой нефти из земли она отправляется на нефтеперерабатывающий завод, где различные части сырой нефти разделяются на пригодные для использования нефтепродукты. Эти нефтепродукты включают бензин, дистилляты, такие как дизельное топливо и топочный мазут, топливо для реактивных двигателей, нефтехимическое сырье, воски, смазочные масла и асфальт.Дополнительные сведения см. В разделе «Переработка сырой нефти — входы и выходы»

Американский баррель сырой нефти объемом 42 галлона дает около 45 галлонов нефтепродуктов на нефтеперерабатывающих заводах США из-за увеличения переработки нефти. Это увеличение громкости похоже на то, что происходит с попкорном, когда он лопается. Ядро кукурузы меньше и плотнее, чем лопнувшееся ядро. Количество произведенных отдельных продуктов варьируется от месяца к месяцу и от года к году, поскольку нефтеперерабатывающие заводы корректируют производство в соответствии с рыночным спросом и для максимизации прибыльности.

Нажмите для увеличения

Последнее обновление: 26 июля 2021 г.

Объяснение ядерной энергетики — Управление энергетической информации США (EIA)

Ядерная энергия — это энергия в ядре атома

Атомы — это крошечные частицы в молекулах, из которых состоят газы, жидкости и твердые тела. Сами атомы состоят из трех частиц: протонов, нейтронов и электронов.У атома есть ядро ​​(или ядро), содержащее протоны и нейтроны, которое окружено электронами. Протоны несут положительный электрический заряд, а электроны несут отрицательный электрический заряд. Нейтроны не имеют электрического заряда. Огромная энергия присутствует в связях, скрепляющих ядро. Эта ядерная энергия может быть высвобождена, когда эти связи будут разорваны. Связи могут быть разорваны посредством ядерного деления, и эта энергия может быть использована для производства (генерации) электричества.

Солнце — это, по сути, гигантский шар из газообразного водорода, который превращается в термоядерный синтез и при этом выделяет огромное количество энергии.

Источник: НАСА (общественное достояние)

При делении ядер атомы разделяются на части, в результате чего выделяется энергия. Все атомные электростанции используют ядерное деление, и большинство атомных электростанций используют атомы урана. Во время деления ядра нейтрон сталкивается с атомом урана и расщепляет его, высвобождая большое количество энергии в виде тепла и излучения. Больше нейтронов также выделяется при расщеплении атома урана. Эти нейтроны продолжают сталкиваться с другими атомами урана, и процесс повторяется снова и снова.Этот процесс называется цепной ядерной реакцией. Эта реакция контролируется в реакторах атомных электростанций для получения желаемого количества тепла.

Ядерная энергия может также выделяться при ядерном синтезе, когда атомы объединяются или сливаются вместе, образуя более крупный атом. Термоядерный синтез — это источник энергии солнца и звезд. Разработка технологии использования ядерного синтеза в качестве источника энергии для производства тепла и электроэнергии является предметом текущих исследований, но будет ли это коммерчески жизнеспособной технологией, пока не ясно из-за сложности контроля реакции синтеза.

Ядерное топливо — уран

Уран является топливом, наиболее широко используемым на атомных станциях для деления ядер. Уран считается невозобновляемым источником энергии, хотя он является обычным металлом, обнаруженным в горных породах по всему миру. Атомные электростанции используют в качестве топлива определенный вид урана, называемый U-235, потому что его атомы легко разделяются на части. Хотя уран примерно в 100 раз более распространен, чем серебро, U-235 встречается относительно редко.

Мост-У.S. урановая руда добывается на западе США. После добычи урана U-235 должен быть извлечен и переработан, прежде чем его можно будет использовать в качестве топлива.

Последнее обновление: 14 июля 2021 г.

Объяснение

Coal — Управление энергетической информации США (EIA)

Уголь образуется за миллионы лет

Уголь — это горючая осадочная порода черного или коричневато-черного цвета с высоким содержанием углерода и углеводородов.Уголь классифицируется как невозобновляемый источник энергии, потому что на его образование уходят миллионы лет. Уголь содержит энергию, запасенную растениями, которые сотни миллионов лет назад жили в заболоченных лесах.

Слои земли и камней покрывали растения миллионы лет. В результате давление и тепло превратили растения в вещество, которое мы называем углем.

Виды угля

Уголь подразделяется на четыре основных типа или классов: антрацит, битуминозный, полубитуминозный и лигнит.Рейтинг зависит от типов и количества углерода, содержащегося в угле, и от количества тепловой энергии, которую уголь может производить. Класс угольных месторождений определяется количеством давления и тепла, которые воздействовали на растения с течением времени.

Антрацит содержит 86–97% углерода и обычно имеет самую высокую теплотворную способность из всех марок угля. На антрацит приходилось менее 1% угля, добытого в Соединенных Штатах в 2020 году. Все антрацитовые шахты в Соединенных Штатах находятся на северо-востоке Пенсильвании.В США антрацит в основном используется в металлургической промышленности.

Битуминозный уголь содержит 45–86% углерода. Битуминозному углю в США от 100 до 300 миллионов лет. Битумный уголь является наиболее распространенным видом угля в Соединенных Штатах, и на его долю приходилось около 44% от общего объема добычи угля в США в 2020 году. Битумный уголь используется для выработки электроэнергии и является важным топливом и сырьем для производства коксующегося угля или использование в черной металлургии.В 2020 году битуминозный уголь добывался как минимум в 18 штатах, но на долю пяти штатов приходилось около 74% общего производства битуминозных пород: Западная Вирджиния (28%), Пенсильвания (14%), Иллинойс (13%), Кентукки (10%), и Индиана (8%).

Суббитуминозный уголь обычно содержит 35–45% углерода и имеет более низкую теплотворную способность, чем битуминозный уголь. Возраст большинства полубитуминозных углей в Соединенных Штатах не менее 100 миллионов лет. Около 46% от общего объема добычи угля в США в 2020 году было суббитуминозным, около 88% было добыто в Вайоминге и 8% в Монтане.Остальное было произведено на Аляске, Колорадо и Нью-Мексико.

Бурый уголь содержит 25–35% углерода и имеет самое низкое энергосодержание среди всех марок углей. Месторождения бурого угля, как правило, относительно молодые и не подвергались воздействию высоких температур или давления. Бурый уголь рассыпчатый и имеет высокое содержание влаги, что обуславливает его низкую теплотворную способность. В 2020 году на бурый уголь приходилось 9% от общего объема добычи угля в США. Около 54% ​​было добыто в Северной Дакоте и около 39% — в Техасе.Остальные 7% были произведены в Луизиане, Миссисипи и Монтане. Бурый уголь в основном используется для выработки электроэнергии. Завод в Северной Дакоте также перерабатывает бурый уголь в синтетический природный газ, который отправляется по трубопроводам природного газа потребителям на востоке США.

Последнее обновление: 19 октября 2021 г.

невозобновляемых источников энергии | Национальное географическое общество

Большинство невозобновляемых источников энергии — это ископаемые виды топлива: уголь, нефть и природный газ.Углерод является основным элементом ископаемого топлива. По этой причине период образования ископаемого топлива (около 360-300 миллионов лет назад) называется каменноугольным периодом.

Все ископаемые виды топлива образуются аналогичным образом. Сотни миллионов лет назад, еще до появления динозавров, Земля имела другой ландшафт. Его покрывали широкие мелководные моря и болотистые леса.

На этих древних водно-болотных угодьях росли растения, водоросли и планктон. Они поглощали солнечный свет и создавали энергию посредством фотосинтеза.Когда они умирали, организмы перемещались на дно моря или озера. Когда они умирали, в растениях и животных сохранялась энергия.

Со временем мертвые растения были раздавлены морским дном. Поверх них скапливались камни и другой осадок, создавая под землей высокое тепло и давление. В этой среде остатки растений и животных в конечном итоге превращаются в ископаемое топливо (уголь, природный газ и нефть). Сегодня во всем мире есть огромные подземные резервуары (называемые резервуарами) этих невозобновляемых источников энергии.

Преимущества и недостатки

Ископаемое топливо — ценный источник энергии. Их добыча относительно недорога. Их также можно хранить, перекачивать по трубам или отправлять в любую точку мира.

Однако сжигание ископаемого топлива вредно для окружающей среды. При сжигании угля и нефти они выделяют частицы, которые могут загрязнять воздух, воду и землю. Некоторые из этих частиц улавливаются и откладываются в сторону, но многие из них выбрасываются в воздух.

Сжигание ископаемого топлива также нарушает «углеродный бюджет» Земли, который уравновешивает углерод в океане, земле и воздухе. Когда ископаемое топливо сжигается (нагревается), оно выделяет в атмосферу углекислый газ. Углекислый газ — это газ, удерживающий тепло в атмосфере Земли, процесс, называемый «парниковым эффектом». Парниковый эффект необходим для жизни на Земле, но он основан на сбалансированном углеродном бюджете.

Углерод в ископаемом топливе улавливается или хранится под землей в течение миллионов лет.Из-за удаления этого секвестрированного углерода с Земли и его выброса в атмосферу углеродный баланс Земли выходит из равновесия. Это способствует тому, что температура поднимается быстрее, чем организмы могут адаптироваться.

Уголь

Уголь — черная или коричневатая порода. Мы сжигаем уголь, чтобы получить энергию. Уголь ранжируется в зависимости от того, через какую степень «карбонизации» он прошел. Карбонизация — это процесс, через который древние организмы превращаются в уголь.Примерно 3 метра (10 футов) твердой растительности раздавлены на 0,3 метра (1 фут) угля!

Торф — это уголь самого низкого сорта. Он прошел наименьшую карбонизацию. Это важное топливо в различных регионах мира, включая Шотландию, Ирландию и Финляндию.

Антрацит — высший сорт угля. Антрацит образуется в регионах мира, где происходили гигантские движения земли, такие как образование горных хребтов. Аппалачи в восточной части Соединенных Штатов богаты антрацитом.

Мы добываем уголь из земли, чтобы сжигать его для получения энергии. Есть два способа добычи угля: подземная и открытая.

Подземная добыча используется, когда уголь находится ниже поверхности Земли, иногда на глубине 300 метров (1000 футов) — это глубже, чем у большинства Великих озер! Шахтеры спускаются на лифте в шахту. Они используют тяжелую технику, которая вырезает уголь из земли и поднимает его над землей.Это может быть опасная работа, потому что резка угля может выделять опасные газы. Газы могут вызвать взрывы или затруднить дыхание шахтеров.

Открытые разработки используются, когда уголь находится очень близко к поверхности земли. Чтобы добраться до угля, компании должны сначала очистить территорию. Они забирают деревья и землю. Тогда уголь будет легче вырезать из земли. При этом разрушаются целые среды обитания.

Около половины электроэнергии в Соединенных Штатах вырабатывается из угля.Он дает питание нашим светильникам, холодильникам, посудомоечным машинам и многим другим устройствам, которые мы подключаем к электросети. Когда уголь сжигается, он оставляет «побочные продукты», которые также имеют ценность. Мы используем побочные продукты для производства цемента, пластика, дорог и многого другого.

Преимущества и недостатки

Уголь — надежный источник энергии. Мы можем положиться на него днем ​​и ночью, летом и зимой, на солнце или дождь, чтобы обеспечить топливо и электричество.

Использование угля тоже вредно.Горное дело — одна из самых опасных профессий в мире. Шахтеры подвергаются воздействию токсичной пыли и сталкиваются с опасностями обрушения и взрывов на работе.

Когда уголь сжигается, он выделяет в атмосферу много токсичных газов и загрязняющих веществ. Добыча угля также может привести к провалу земли и возникновению подземных пожаров, которые горят десятилетиями.

Нефть

Нефть — это жидкое ископаемое топливо.Ее еще называют нефтью или сырой нефтью.

Нефть задерживается в подземных горных породах. Кое-где масло пузырится прямо из-под земли. На месторождении LaBrea Tar Pits в Лос-Анджелесе, штат Калифорния, большие лужи густой нефти поднимаются из-под земли. В гудроне до сих пор сохранились останки животных, пойманных здесь тысячи лет назад!

Большая часть мировой нефти все еще находится глубоко под землей. Мы просверливаем землю, чтобы получить доступ к нефти.Некоторые месторождения находятся на суше, а другие — под дном океана.

Начав бурение с помощью «буровой установки», нефтяные компании могут добывать нефть 24 часа в сутки, семь дней в неделю, 365 дней в году. Многие успешные нефтяные месторождения добывают нефть около 30 лет. Иногда они могут производить масло намного дольше.

Когда нефть находится под дном океана, компании ведут буровые работы на шельфе. Они должны построить нефтяную платформу. Нефтяные платформы — одни из самых больших искусственных сооружений в мире!

После того, как масло просверлено, его необходимо очистить.Нефть содержит много химикатов, помимо углерода, и очистка масла удаляет некоторые из этих химикатов.

Мы используем масло для многих вещей. Около половины мировой нефти перерабатывается в бензин. Остальное можно перерабатывать и использовать в жидких продуктах, таких как лак для ногтей и медицинский спирт, или в твердых продуктах, таких как водопроводные трубы, обувь, мелки, кровельные материалы, витаминные капсулы и тысячи других предметов.

Преимущества и недостатки

У бурения на нефть есть свои преимущества.Это относительно недорогое извлечение. Это также надежный и надежный источник энергии и денег для местного сообщества.

Oil предоставляет нам тысячи удобств. В виде бензина это портативный источник энергии, который дает нам возможность перемещаться по местам. Нефть также входит в состав многих предметов, от которых мы зависим.

Однако сжигание бензина вредно для окружающей среды. Он выделяет опасные газы и пары в воздух, которым мы дышим.Также существует вероятность разлива нефти. Если есть проблема с буровым оборудованием, нефть может взорваться из скважины и разлиться в океан или окружающую землю. Разливы нефти — это экологические бедствия, особенно разливы на море. Нефть плавает по воде, поэтому может выглядеть как пища для рыбной ловли и портить перья птиц.

Природный газ

Природный газ — еще одно ископаемое топливо, которое находится под землей в резервуарах.В основном он состоит из метана. Возможно, вы раньше чувствовали запах метана. Разлагающийся материал на свалках также выделяет метан, который пахнет тухлыми яйцами.

Под землей столько природного газа, что его измеряют в миллионах, миллиардах или триллионах кубических метров.

Природный газ находится в залежах в нескольких сотнях метров под землей. Чтобы добыть природный газ из-под земли, компании проводят бурение прямо вниз. Однако в больших открытых карманах природный газ не образуется.Природный газ задерживается в горных породах, которые могут простираться на километры.

Чтобы добраться до природного газа, некоторые компании используют процесс, называемый «гидроразрыв пласта» или гидроразрыв пласта. Hydraulic означает, что они используют воду, а гидроразрыв означает «разделение на части». В процессе используется вода под высоким давлением, чтобы расколоть скалы под землей. Это высвобождает природный газ, который задерживается в горных породах. Если порода слишком твердая, они могут направить кислоту в колодец, чтобы она растворилась.Они также могут использовать крошечные зерна стекла или песка, чтобы подпереть скалу и выпустить газ.

Мы используем природный газ для отопления и приготовления пищи. Природный газ также можно сжигать для выработки электроэнергии. Мы полагаемся на природный газ в качестве источника энергии для освещения, телевизоров, кондиционеров и кухонных приборов в наших домах.

Природный газ также можно превратить в жидкую форму, называемую сжиженным природным газом (СПГ). СПГ намного чище, чем любое другое ископаемое топливо.

Сжиженный природный газ занимает гораздо меньше места, чем газообразная форма.Количество природного газа, которое поместилось бы в большой пляжный мяч, поместилось бы в мяч для пинг-понга в виде жидкости! СПГ можно легко хранить и использовать для разных целей. СПГ может даже заменить бензин.

Преимущества и недостатки

Добыча природного газа относительно недорога и является «более чистым» ископаемым топливом, чем нефть или уголь. Когда природный газ сжигается, он выделяет только углекислый газ и водяной пар (это те же самые газы, которые мы выдыхаем, когда выдыхаем!). Это полезнее, чем сжигание угля.

Однако добыча природного газа может вызвать экологические проблемы. Разрушение горных пород может вызвать мини-землетрясения. Вода под высоким давлением и химикаты, вытесняемые под землю, также могут просачиваться в другие источники воды. Источники воды, используемые для питья или купания, могут стать загрязненными и небезопасными.

Прочие невозобновляемые источники энергии

Ископаемые виды топлива являются ведущими невозобновляемыми источниками энергии во всем мире.Однако есть и другие.

Ядерная энергия

Ядерная энергия обычно считается еще одним невозобновляемым источником энергии. Хотя ядерная энергия сама по себе является возобновляемым источником энергии, материалы, используемые на атомных электростанциях, не являются.

Ядерная энергия собирает мощную энергию в ядре или ядре атома. Ядерная энергия высвобождается в результате ядерного деления, процесса, при котором ядро ​​атома расщепляется.Атомные электростанции — это сложные машины, которые могут контролировать ядерное деление для производства электроэнергии.

Материалом, наиболее часто используемым на атомных электростанциях, является элемент уран. Хотя уран находится в горных породах по всему миру, на атомных электростанциях обычно используется очень редкий тип урана — U-235. Уран — невозобновляемый ресурс.

Атомная энергия — популярный способ производства электроэнергии во всем мире. Атомные электростанции не загрязняют воздух и не выделяют парниковые газы.Они могут быть построены в сельской или городской местности и не разрушают окружающую среду.

Однако ядерную энергию сложно добыть. Атомные электростанции очень сложны в строительстве и эксплуатации. Во многих сообществах нет ученых и инженеров для разработки безопасной и надежной программы ядерной энергетики.

Ядерная энергия также производит радиоактивные материалы. Радиоактивные отходы могут быть чрезвычайно токсичными, вызывая ожоги и повышая риск рака, болезней крови и разрушения костей у людей, которые подвергаются их воздействию.

Энергия биомассы

Энергия биомассы зависит от сырья биомассы — растений, которые перерабатываются и сжигаются для производства электроэнергии. Сырье для биомассы может включать такие культуры, как кукуруза или соя, а также древесина. Если люди не пересаживают сырье биомассы так быстро, как они его используют, энергия биомассы становится невозобновляемым источником энергии.

10 различных альтернативных источников энергии (солнечная, ветровая, геотермальная, биомасса, океан и другие источники энергии)

В мире существует 10 основных альтернативных источников энергии, которые используются для выработки электроэнергии.В то время как другие источники обнаруживаются постоянно, ни один из них не достиг той стадии, когда их можно было бы использовать для обеспечения силы, помогающей функционированию современной жизни.

Все эти различные источники энергии используются в основном для производства электроэнергии. Мир запускается серией электрических реакций — независимо от того, говорите ли вы о машине, которую вы ведете, или о свете, которую вы включаете. Все эти различные источники энергии добавляют к запасу электроэнергии, которая затем отправляется в разные места по линиям высокой мощности.

Виды источников энергии

Их можно разделить на возобновляемые и невозобновляемые источники энергии.

Возобновляемые источники энергии

Возобновляемый источник энергии — это любой природный ресурс, который может быстро и надежно заменить его. Эти источники энергии многочисленны, устойчивы, восполняются естественным образом и не наносят вреда окружающей среде.

Основными видами или источниками возобновляемой энергии являются:

  • Солнечная энергия от солнца
  • Энергия ветра
  • Геотермальная энергия из тепла внутри земли
  • Гидроэнергетика на проточной воде
  • Энергия океана в виде энергии волн, приливов, течений и тепловой энергии океана.
  • Биомасса растений

Невозобновляемый источник энергии

Невозобновляемый источник энергии — это источник с ограниченным запасом, который мы можем добывать или извлекать из земли, и в конечном итоге он закончится.

Они образовались за тысячи лет из останков древних морских растений и животных, которые жили миллионы лет назад. Большинство этих источников энергии представляют собой «грязные» ископаемые виды топлива, которые, как правило, вредны для окружающей среды.

Основными видами или источниками невозобновляемой энергии являются:

  • Нефть
  • Углеводородные газы сжиженные
  • Природный газ
  • Уголь
  • Атомная энергия

Различные источники энергии

Вот обзор каждого из различных источников энергии, которые используются, и каковы потенциальные проблемы для каждого из них.

1. Солнечная энергия

Первичный источник энергии — солнце.Солнечная энергия собирает энергию солнца с помощью коллекторных панелей для создания условий, которые затем можно превратить в своего рода энергию. Большие поля солнечных панелей часто используются в пустыне для сбора энергии, достаточной для зарядки небольших подстанций, а во многих домах солнечные системы используются для обеспечения горячей водой, охлаждения и дополнения своей электроэнергии.

Проблема с солнечной батареей заключается в том, что, хотя солнечного света достаточно, только определенные географические регионы мира получают достаточное количество прямой энергии солнца на достаточно долгое время для выработки полезной энергии из этого источника.

Его доступность также зависит от смены времен года и погоды, когда они не всегда могут быть использованы. Это требует больших начальных инвестиций для продуктивного использования, поскольку технология хранения солнечной энергии еще не достигла своего оптимального потенциала.

2. Ветровая энергия

Энергия ветра становится все более распространенной. Новые инновации, которые позволяют появляться ветряным электростанциям, делают их более распространенным явлением. Используя большие турбины, которые используют имеющийся ветер в качестве энергии для вращения, турбина может затем вращать генератор для производства электроэнергии.

Это требует больших вложений, и скорость ветра также не всегда одинакова, что влияет на выработку электроэнергии. Хотя многим это показалось идеальным решением, в реальности ветряные электростанции начинают обнаруживать непредвиденные экологические последствия, которые могут не сделать их идеальным выбором.

3. Геотермальная энергия

Источник: Canva

Геотермальная энергия — это энергия, производимая из-под земли. Он чистый, экологичный и экологически чистый. В земной коре из-за медленной задержки радиоактивных частиц постоянно возникают высокие температуры.Горячие камни, находящиеся под землей, нагревают воду, которая производит пар. Затем пар улавливается, что помогает двигать турбины. Затем вращающиеся турбины приводят в действие генераторы.

Геотермальная энергия может использоваться в жилых помещениях или в промышленных масштабах. В древние времена он использовался для купания и обогрева помещений. Геотермальные установки обычно имеют низкие выбросы, если они закачивают пар и воду, которые они используют, обратно в резервуар.

Самым большим недостатком геотермальной энергии является то, что ее можно производить только на отдельных участках по всему миру.Самая большая группа геотермальных электростанций в мире расположена на геотермальном поле Гейзеры в Калифорнии, США.

Другой недостаток заключается в том, что там, где нет подземных резервуаров, создание геотермальных электростанций может увеличить риск землетрясения в районах, которые уже считаются геологическими горячими точками.

4. Водородная энергия

Водород доступен вместе с водой (h3O) и является наиболее распространенным элементом на Земле. Вода содержит две трети водорода и может быть найдена в сочетании с другими элементами.

После отделения его можно использовать в качестве топлива для выработки электроэнергии. Водород является огромным источником энергии и может использоваться в качестве источника топлива для кораблей, транспортных средств, домов, промышленных предприятий и ракет. Он полностью возобновляем, может производиться по запросу и не оставляет токсичных выбросов в атмосферу.

5. Приливная энергия

Источник: Canva

Приливная энергия использует приливы и отливы для преобразования кинетической энергии приходящих и исходящих приливов в электрическую.Производство энергии с помощью приливной энергии наиболее распространено в прибрежных районах. Приливная энергия является одним из возобновляемых источников энергии и производит большое количество энергии, даже когда приливы идут с небольшой скоростью.

Когда уровень воды в океане увеличивается, возникают приливы, которые несутся в океане взад и вперед. Чтобы получить достаточную мощность от потенциала приливной энергии, высота прилива должна быть как минимум на пять метров (около 16 футов) выше, чем при отливе.

Огромные инвестиции и ограниченная доступность участков — это лишь некоторые из недостатков приливной энергии. Высокое гражданское строительство и высокие тарифы на закупку электроэнергии делают капитальные затраты на электростанции с приливной энергией очень высокими.

6. Волновая энергия

Источник: Canva

Энергия волн создается за счет волн, порождаемых океанами. Поскольку океан управляется гравитацией луны, использование ее силы становится привлекательным вариантом. Различные методы преобразования энергии волн в электроэнергию были изучены с использованием плотиноподобных конструкций или устройств, закрепленных на дне океана, на поверхности воды или чуть ниже нее.

Энергия волн является возобновляемой, экологически чистой и не наносит вреда атмосфере. Его можно использовать в прибрежных регионах многих стран, и он может помочь стране уменьшить свою зависимость от зарубежных стран в плане топлива.

Производство волновой энергии может нанести ущерб морской экосистеме, а также может быть источником беспокойства для частных и коммерческих судов. Он сильно зависит от длины волны, а также может быть источником визуального и шумового загрязнения. Эта энергия также менее интенсивна по сравнению с тем, что доступно в более северных и южных широтах.

7. Гидроэнергетика

Источник: Canva

. Многие люди не знают, что большинство крупных и малых городов мира полагаются на гидроэнергетику в прошлом веке. Каждый раз, когда вы видите крупную плотину, она дает электроэнергию где-то на электростанции. Сила воды используется для включения генераторов для производства электричества, которое затем используется. Он не загрязняет окружающую среду, не влечет за собой отходов и выделяет токсичные газы.

Проблемы, с которыми сейчас сталкивается гидроэнергетика, связаны со старением плотин.Многие из них нуждаются в серьезных реставрационных работах, чтобы оставаться функциональными и безопасными, а это стоит огромных денег. Утечка питьевой воды в мире также вызывает проблемы, поскольку поселкам может потребоваться питьевая вода, которая обеспечивает их электроэнергией.

8. Энергия биомассы

Источник: Canva

Энергия биомассы производится из органических материалов и широко используется во всем мире. Хлорофилл, присутствующий в растениях, улавливает солнечную энергию, превращая углекислый газ из воздуха и воды из земли в углеводы в процессе фотосинтеза.Когда растения сжигают, вода и углекислый газ снова выбрасываются обратно в атмосферу.

Биомасса обычно включает зерновые культуры, растения, деревья, обрезки дворов, древесную стружку и отходы животноводства. Энергия биомассы используется для отопления и приготовления пищи в домах, а также в качестве топлива в промышленном производстве.

Однако сбор топлива был тяжелым. Этот вид энергии производит большое количество углекислого газа в атмосферу. В отсутствие достаточной вентиляции при приготовлении пищи в помещении топливо, такое как навоз, вызывает загрязнение воздуха, что представляет серьезную опасность для здоровья.Более того, неустойчивое и неэффективное использование биомассы приводит к уничтожению растительности и, следовательно, к деградации окружающей среды.

9. Ядерная энергия

Источник: Canva

. Хотя ядерная энергетика остается предметом споров о том, насколько безопасно ее использовать и действительно ли она энергоэффективна, если принять во внимание отходы, которые она производит, факт остается фактом. возобновляемые источники энергии, доступные в мире.

Энергия создается посредством определенной ядерной реакции, которая затем собирается и используется в генераторах.Хотя почти в каждой стране есть ядерные генераторы, существуют моратории на их использование или строительство, поскольку ученые пытаются решить проблемы безопасности и утилизации отходов.

Ядерная энергия производится из урана, невозобновляемого источника энергии, атомы которого расщепляются (посредством процесса, называемого ядерным делением) для получения тепла и, в конечном итоге, электричества. Ученые считают, что уран был создан миллиарды лет назад, когда образовались звезды. Уран находится повсюду в земной коре, но добывать его и перерабатывать в топливо для атомных электростанций слишком сложно или слишком дорого.

В будущем ядерная энергетика будет использовать реакторы на быстрых нейтронах, не только за счет использования примерно в 60 раз больше энергии урана, но и за счет открытия возможности использования тория, который является более распространенным элементом, в качестве топлива. Теперь около 1,5 миллиона тонн обедненного урана, считающегося не более чем отходами, становятся топливным ресурсом.

Фактически, в процессе работы они будут «обновлять» свой собственный топливный ресурс. Возможный результат состоит в том, что ресурс топлива, доступный для реакторов на быстрых нейтронах, настолько велик, что значительное истощение источника топлива практически невозможно.

10. Ископаемое топливо (уголь, нефть и природный газ)

Источник: Canva

Когда большинство людей говорят о различных источниках энергии, в качестве возможных вариантов они называют природный газ, уголь и нефть — все они считаются лишь одним источником энергии из ископаемого топлива. Ископаемое топливо является источником энергии для большей части мира, в основном с использованием угля и нефти.

Нефть перерабатывается во многие продукты, наиболее используемым из которых является бензин. Природный газ становится все более распространенным, но используется в основном для отопления, хотя на улицах появляется все больше и больше автомобилей, работающих на природном газе.

Проблема с ископаемым топливом двоякая. Чтобы получить ископаемое топливо и преобразовать его для использования, должно произойти сильное разрушение и загрязнение окружающей среды. Запасы ископаемого топлива также ограничены, ожидается, что их хватит еще на 100 лет с учетом базового уровня потребления.

Нелегко определить, какой из этих источников энергии лучше всего использовать. У всех есть свои плюсы и минусы. Хотя сторонники каждого типа власти рекламируют свою как лучшую, правда в том, что все они ошибочны.Что должно произойти, так это согласованные усилия, чтобы изменить то, как мы потребляем энергию, и создать баланс между тем, из каких из этих источников мы черпаем.

11 Альтернативные источники энергии (с примерами)

Потенциальные проблемы, связанные с использованием ископаемого топлива, особенно с точки зрения изменения климата, были рассмотрены раньше, чем вы думаете. Шведский ученый Сванте Аррениус был первым, кто еще в 1896 году заявил, что использование ископаемого топлива может способствовать глобальному потеплению.

Этот вопрос стал горячей темой в течение последних нескольких десятилетий. Сегодня наблюдается общий сдвиг в сторону экологической осведомленности, и источники нашей энергии становятся предметом более пристального изучения.

Это привело к увеличению количества альтернативных источников энергии. Хотя жизнеспособность каждого из них можно оспорить, все они вносят положительный вклад по сравнению с ископаемым топливом.

Меньшие выбросы, более низкие цены на топливо и уменьшение загрязнения — все это преимущества, которые часто может обеспечить использование альтернативных видов топлива.

Здесь мы исследуем одиннадцать наиболее известных источников альтернативного топлива и смотрим на преимущества, которые они предлагают, и потенциал для увеличения потребления в ближайшие годы.

Вот несколько примеров альтернативных источников энергии и их значение.

1. Водородный газ

В отличие от других форм природного газа, водород является полностью экологически чистым топливом. После производства водородные газовые ячейки при использовании выделяют только водяной пар и теплый воздух.

Основная проблема, связанная с этой формой альтернативной энергии, заключается в том, что она в основном происходит за счет использования природного газа и ископаемого топлива.Таким образом, можно утверждать, что выбросы, создаваемые для его извлечения, противодействуют выгодам от его использования.

Процесс электролиза, который необходим для расщепления воды на водород и кислород, делает эту проблему менее важной. Однако электролиз по-прежнему уступает ранее упомянутым методам получения водорода, хотя исследования продолжают делать его более эффективным и экономичным.

2. Приливная энергия

Хотя приливная энергия использует энергию воды для выработки энергии, как и в случае с гидроэлектрическими методами, ее применение во многих случаях имеет больше общего с ветряными турбинами.

Хотя это довольно новая технология, ее потенциал огромен. Согласно отчету, подготовленному в Соединенном Королевстве, приливная энергия может удовлетворить до 20% текущих потребностей Великобритании в электроэнергии.

Наиболее распространенной формой генерации приливной энергии является использование генераторов приливных потоков. Они используют кинетическую энергию океана для питания турбин, не производя отходов ископаемого топлива и не будучи столь же восприимчивыми к элементам, как другие формы альтернативной энергии.

3.Энергия биомассы

Энергия биомассы бывает разных форм. Сжигание древесины использовалось в течение тысяч лет для создания тепла, но в результате недавних достижений также были обнаружены отходы, например, на свалках, и спиртовые продукты, используемые для аналогичных целей.

Если говорить о сжигании дров, то выделяемое тепло может быть эквивалентно теплу системы центрального отопления. Кроме того, связанные с этим затраты, как правило, ниже, а количество углерода, выделяемого этим видом топлива, оказывается ниже количества, выделяемого ископаемым топливом.

Однако есть ряд проблем, которые необходимо учитывать при использовании этих систем, особенно если они установлены дома. Важным фактором может быть техническое обслуживание, к тому же вам может потребоваться разрешение местных властей на его установку.

4. Энергия ветра

Этот вид производства энергии становится все более популярным в последние годы. Он предлагает те же преимущества, что и многие другие альтернативные источники топлива, поскольку в нем используется возобновляемый источник и не образуются отходы.

Текущие ветроэнергетические установки приводят в действие примерно двадцать миллионов домов в Соединенных Штатах в год, и это число растет. В большинстве штатов страны в настоящее время в той или иной форме созданы ветроэнергетические установки, и инвестиции в эту технологию продолжают расти.

К сожалению, эта форма производства энергии также сопряжена с проблемами. Ветровые турбины ограничивают обзор и могут быть опасны для некоторых видов диких животных.

5. Геотермальная энергия

По сути, геотермальная энергия — это извлечение энергии из земли вокруг нас.Он становится все более популярным, и в 2015 году в этом секторе в целом наблюдался пятипроцентный рост.

В настоящее время по оценке Всемирного банка, около сорока стран могли бы удовлетворить большую часть своих потребностей в электроэнергии с помощью геотермальной энергии.

Этот источник энергии обладает огромным потенциалом, но мало что делает, чтобы разрушить землю. Однако высокие первоначальные затраты на создание геотермальных электростанций привели к более медленному внедрению, чем можно было ожидать от столь многообещающего источника топлива.

6. Природный газ

Источники природного газа использовались в течение нескольких десятилетий, но благодаря развитию технологий сжатия он становится более жизнеспособным альтернативным источником энергии. В частности, он используется в автомобилях для снижения выбросов углерода.

Спрос на этот источник энергии растет. В 2016 году 48 нижних штатов США достигли рекордных уровней спроса и потребления.

Несмотря на это, с природным газом все же есть проблемы.Потенциал загрязнения выше, чем при использовании других альтернативных источников топлива, и природный газ по-прежнему выделяет парниковые газы, даже если их количество меньше, чем при использовании ископаемого топлива.

7. Биотопливо

В отличие от источников энергии биомассы, биотопливо использует животный и растительный мир для производства энергии. По сути, это топливо, которое можно получить из какой-либо формы органического вещества.

Их можно возобновлять в тех случаях, когда используются растения, так как их можно выращивать ежегодно.Однако им действительно требуется специальное оборудование для добычи, которое может способствовать увеличению выбросов, даже если самого биотоплива нет.

Биотопливо находит все большее применение, особенно в США. На их долю приходилось примерно семь процентов потребления топлива на транспорте по состоянию на 2012 год.

8. Волновая энергия

Вода снова доказывает, что вносит ценный вклад в альтернативные источники энергии с преобразователями энергии волн. Они имеют преимущество перед источниками энергии приливов, поскольку их можно размещать в океане в различных ситуациях и местах.

Как и в случае с приливной энергией, преимущества заключаются в отсутствии отходов. Кроме того, он более надежен, чем многие другие виды альтернативной энергии, и при правильном использовании обладает огромным потенциалом.

Опять же, стоимость таких систем является основным фактором, способствующим замедлению их внедрения. У нас также пока недостаточно данных, чтобы выяснить, как преобразователи волновой энергии влияют на природные экосистемы.

9. Гидроэнергетика

Гидроэлектрические методы фактически являются одними из самых первых способов получения энергии, хотя их использование начало сокращаться с ростом использования ископаемого топлива.Несмотря на это, они по-прежнему составляют примерно семь процентов энергии, производимой в Соединенных Штатах.

Гидроэнергетика имеет ряд преимуществ. Это не только чистый источник энергии, что означает, что он не создает загрязнений и множества проблем, которые из-за этого возникают, но и является возобновляемым источником энергии.

Еще лучше, он также предлагает ряд вторичных преимуществ, которые не сразу очевидны. Плотины, используемые для производства гидроэлектроэнергии, также способствуют борьбе с наводнениями и ирригационным технологиям.

10. Ядерная энергия

Атомная энергия — одна из самых распространенных форм альтернативной энергии. Это создает ряд прямых выгод с точки зрения выбросов и эффективности, а также способствует росту экономики за счет создания рабочих мест при создании и эксплуатации заводов.

Тринадцать стран полагались на ядерную энергию для производства не менее четверти своей электроэнергии по состоянию на 2015 год, и в настоящее время в мире насчитывается 450 действующих станций.

Недостаток в том, что когда что-то идет не так с атомной электростанцией, существует вероятность катастрофы.Ситуации в Чернобыле и Фукусиме — тому примеры.

11. Солнечная энергия

Когда большинство людей думают об альтернативных источниках энергии, они обычно используют солнечную энергию в качестве примера. С годами эта технология претерпела огромные изменения и теперь используется для крупномасштабного производства энергии и выработки электроэнергии для отдельных домов.

Ряд стран выступили с инициативами по развитию солнечной энергетики. Один из примеров — «Льготный тариф» Соединенного Королевства, а также «Налоговый кредит на инвестиции в солнечную энергию» в Соединенных Штатах.

Этот источник энергии является полностью возобновляемым, и затраты на установку перевешиваются деньгами, сэкономленными на счетах за электроэнергию от традиционных поставщиков. Тем не менее солнечные элементы склонны к износу в течение длительного периода времени и не так эффективны в неидеальных погодных условиях.

Заключение

По мере того, как проблемы, возникающие в результате использования традиционных ископаемых видов топлива, становятся все более заметными, альтернативные источники топлива, подобные упомянутым здесь, вероятно, будут приобретать еще большее значение.

Их преимущества устраняют многие проблемы, вызванные использованием ископаемого топлива, особенно когда речь идет о выбросах. Однако развитие некоторых из этих технологий замедлилось из-за количества инвестиций, необходимых для их жизнеспособности.

Объединив их все, мы сможем положительно повлиять на такие проблемы, как изменение климата, загрязнение и многие другие.

Пожалуйста, внесите свой вклад в обсуждение ниже и поделитесь с нами своими мыслями об альтернативных источниках энергии в разделе комментариев или поделившись этой статьей в социальных сетях.

Ресурсы

Обычные и нетрадиционные ресурсы — Энергетическое образование

Обычные ресурсы и Нетрадиционные ресурсы — это два очень разных, отдельных набора ресурсов, которые потенциально могут быть извлечены. Оба относятся к некоторому количеству ископаемого топлива, которое могло бы внести вклад в запасы, если бы их можно было добывать экономически. Различие между ресурсом и запасом исследуется с помощью диаграммы, известной как ящик Мак-Келви. Разница между обычным и нетрадиционным топливом относительно проста и в основном связана с легкостью, с которой можно добыть топливо.

Обычная нефть или газ поступает из пластов, которые «нормальны» или из которых легко добывать продукт. Извлечение ископаемого топлива из этих геологических формаций может осуществляться стандартными методами, которые можно использовать для экономичного удаления топлива из месторождения. Обычные ресурсы, как правило, проще и дешевле производить просто потому, что они не требуют специальных технологий и могут использовать общие методы. [1] Из-за этой простоты и относительной дешевизны традиционные нефть и газ, как правило, являются одними из первых объектов промышленной деятельности.

  • Нетрадиционные ресурсы нефти

  • Рисунок 1. Песчаник, пропитанный битумом. [2]

В отличие от этого, нетрадиционные ресурсы нефти или газа добыть гораздо сложнее. Некоторые из этих ресурсов задерживаются в коллекторах с плохой проницаемостью и пористостью, что означает, что нефть или природный газ чрезвычайно трудно или невозможно протекать через поры в стандартную скважину. [4] Чтобы иметь возможность производить добычу из этих сложных резервуаров, используются специальные методы и инструменты. Например, добыча сланцевой нефти, плотного газа и сланцевого газа должна включать этап гидроразрыва пласта, чтобы создать трещины для прохождения нефти или газа. В нефтеносных песках месторождений на месте необходимо использовать гравитационный дренаж с помощью пара, чтобы можно было извлекать толстый битум из подземных отложений. Все эти методы более дорогостоящие, чем методы, используемые для добычи ископаемого топлива из традиционного резервуара, но такая стимуляция позволяет добывать нефть и газ из ресурсов, добыча которых ранее была экономически невыгодной.Эти ресурсы становятся резервами, когда их можно использовать экономно.

Нетрадиционный ресурсный потенциал

Нетрадиционные ресурсы используются все больше и больше, поскольку десятилетия добычи нефти и природного газа привели к широкому использованию традиционных ресурсов. Из-за этого постоянно внедряются новые технологии, позволяющие более экономично добывать нетрадиционные нефть и газ, которые ранее было невозможно получить. Разработка этих нетрадиционных ресурсов имеет значительный экономический потенциал, поскольку, по оценкам, большая часть ресурсов нефти и газа находится в нетрадиционных месторождениях. [5] Согласно оценкам, запасы нефти в Канаде составляют 174 миллиарда баррелей нефти, из которых 169 миллиардов находятся в нефтеносных песках — типе нетрадиционных ресурсов. [1] Точно так же в нетрадиционных месторождениях гораздо больше природного газа, чем в традиционных.

Список литературы

  1. ↑ 1.0 1.1 PSAC. (5 июня 2015 г.). Обычные и нетрадиционные ресурсы [Онлайн]. Доступно: http://www.oilandgasinfo.ca/wp-content/uploads/Nov_2013_conv_vs_unconv.pdf
  2. ↑ Wikimedia Commons. (3 июня 2015 г.). Гудрон Песчаник [Онлайн]. Доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/95/Tar_Sandstone_California.jpg
  3. ↑ Wikimedia Commons. (3 июня 2015 г.). Горючие сланцы [Интернет]. Доступно: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Messel_oil_shale_sideritic_laminae.jpg#/media/File:Messel_oil_shale_sideritic_laminae.jpg
  4. ↑ Дж. Бойл, Б. Эверетт, С. Пик, Дж. Рэмидж. (5 июня 2015 г.). Энергетические системы и устойчивость: сила для устойчивого будущего , 2-е изд.Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета, 2012 г.
  5. ↑ Alberta Energy Regulator. (5 июня 2015 г.). Что такое нетрадиционные нефть и газ? [Интернет]. Доступно: https://www.aer.ca/about-aer/spotlight-on/unconventional-regulatory-framework/what-is-unconventional-oil-and-gas
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

2019 © Все права защищены.