sotrud.ru 1

Міністерство освіти і науки України


Волинський національний університет ім. Лесі Українки

Фізичний факультет

Кафедра фізики твердого тіла


Реферат на тему:
Альтернативні джерела енергії і перспективи їх використання
Підготували студентка 41 групи фізичного факультету Гладчук Г.П. студентка 41 групи фізичного факультету Свись А.П.

Луцьк - 2008
Зміст

Вступ.

1. Енергія Сонця.

2. Енергія вітру.

3. Енергія річок.

4. Енергія Світового океану.

5. Енергія припливів.

6. Енергія Землі.

7. Альтернативні джерела палива.

8. Використання біомаси як біопалива.

Висновки.

Література.

Вступ.

Зараз, як ніколи раніше, гостро постало питання: що чекає на людство – енергетичне голодування чи енергетичний достаток? Очевидно, що зараз людство переживає енергетичну кризу: бажані потреби людства у електричній енергії у декілька разів перевищують виготовлення! І це при тому, що остання цифра є майже фантастичною – 27-30 трлд. кіловат-годин щороку.

Рівень матеріальної, а відповідно і духовної культури людства прямо залежить від кількості енергії, що воно має. Для того щоб виготовити будь-яку річ нам потрібна енергія. Матеріальні потреби людства як і популяція людей постійно збільшуються, тому потреба у енергії збільшується геометрично.

Засоби масової інформації постійно інформують нас про винайдення різноманітних нових, більш екологічно чистих способів добути енергію. Але ж в чому тоді причина повільного зростання частки таких джерел у загальному видобутку енергії. Справа у тому, що досі не знайдено джерела енергії, більш рентабельного за найдавніший спосіб видобутку енергії – спалення. І зараз 80% всієї енергії людство отримує спалюючи вугілля ,нафту та нафтопродукти, природній газ, торф тощо. Але тих запасів енергії, що природа накопичувала сотні мільйонів років, вистачить лише на декількасот років. Отже єдиний спосіб змусити людину перейти на більш екологічно чисті джерела енергії – це прийняття на державному рівні та на рівні світової спільноти низки регулюючих актів, котрі б обмежили видобуток паливних ресурсів. Але ряд держав (перш за все це держави Перської затоки) і не збираються обмежувати таким способом свої прибутки.


Отже основний тягар по збереженню енергії лягає на розвинені держави Північної Америки та Європи. Все більше і більше вчених шукають якомога рентабельніші джерела, котрі б використовували відновлювані ресурси і котрі б змогли хоча б частково замінити паливні. Найбільш підходять такі джерела як використання енергії текучої води та вітру, океанських припливів та відпливів, тепла земних надр та, звичайно, енергії Сонця. Також багатообіцяючими є дослідження, метою яких є спроба повторити термоядерні процеси, що відбуваються на зірках.

Ми в своїй доповіді хочемо чітко визначити поняття енергії з наукової точки зору і з точки зору закону.

Вчені можуть сказати, що енергія – це здатність до виконання роботи, а робота здійснюється, коли на об’єкт діє фізична сила. Чітке визначеня енергії передбачає, що енергія – це різниця потенціалів у різних точках поля. Але нам достатьно визначити енергію, як джерело, з якого людина може добути електричний струм, тепло, тощо.

Поняття про енергію, що містить певна матерія є відносним. Наприклад, якщо відносно Землі течія річки рухається зі швидкістю 10 км/год, а відносно моторного човна, що пливе проти течії – 50 км/год, то відповідно: якщо ми розмістимо апарат, що видобуває енергію за рахунок руху води, на березі то ми отримаємо в п’ять разів менше енергії ніж якби ми розмістили цей же апарат на човні. Тож відносно човна течія містить більше енергії ніж відносно берега. Неважливо, коли на Землі закінчиться нафта, - через п'ятдесят, сто або двісті років. Ясно, що джерело енергії вичерпане в принципі і, отже, йому рано чи пізно доведеться шукати альтернативу. У 60-х роках із-за доступності дешевого рідкого і газоподібного палива частка альтернативних видів палива в паливному балансі країни постійно знижувалася і складала менше 2%, відповідно, різко скоротився об'єм дослідницьких і проектних робіт. Тільки до кінця 80-х років інтерес до альтернативних джерел енергії знову зріс. В даний час вирішення проблеми енергетичного використання місцевих паливних ресурсів стало одним і з невідкладних завдань соціально-економічного розвитку і життєзабезпечення багатьох регіонів


В даний час можна виділити безліч причин до переходу на АДЕ: це збільшення забруднення навколишнього середовища, порушення теплового балансу атмосфери, яке приводить до глобальної зміни клімату, це і дефіцит енергії і обмеженість паливних ресурсів зі все наростаючою гостротою показують неминучість пошуку нових джерел енергії. Основні причини швидкого переходу на АДЕ це:

1. Глобально-екологічна: сьогодні загальновідомий і доведений факт згубного впливу на навколишнє середовище традиційних енергодобувних технологій, їх використання неминуче веде до катастрофічної зміни клімату вже в перших десятиліттях XXI столітті.

2. Економічна: перехід на АДЕ дозволить зберегти теплові ресурси для переробки в хімічній і інших галузях промисловості.

3. Соціальна: чисельність і щільність населення постійно ростуть. При цьому важко знайти райони для будівництва АЕС, ГЕС і ТЕС, добре відома і шкода, що наноситься гігантськими рівнинними ГЕС, - все це збільшує соціальну напруженість.

А зараз звернемося до закону України про альтернативні джерела енергії.

Цей Закон визначає правові, економічні, екологічні та організаційні засади використання альтернативних джерел енергії та сприяння розширенню їх використання у паливно-енергетичному комплексі.

Стаття 1. Визначення термінів

У цьому Законі наведені нижче терміни вживаються у такому значенні:

альтернативні джерела енергії - поновлювані джерела, до яких відносять енергію сонячного випромінювання, вітру, морів, річок, біомаси, теплоти Землі, та вторинні енергетичні ресурси, які існують постійно або виникають періодично у довкіллі;

альтернативна енергетика - сфера енергетики, що забезпечує вироблення електричної, теплової та механічної енергії з альтернативних джерел енергії;

енергія, вироблена з альтернативних джерел, - електрична, теплова та механічна енергія, яка виробляється на об'єктах альтернативної енергетики і може виступати товарною продукцією, призначеною для купівлі-продажу;

об'єкти альтернативної енергетики - енергогенеруюче та інше обладнання, що виробляє енергію за рахунок використання альтернативних джерел енергії, частка яких становить не менш як 50 відсотків від встановленої потужності всіх задіяних на об'єкті джерел енергії;

сфера альтернативних джерел енергії - галузь діяльності, що пов'язана з використанням альтернативних джерел енергії для виробництва, постачання, транспортування, зберігання, передачі та споживання енергії, виробленої з альтернативних джерел.


1. Енергія Сонця.

Сонячна електростанція у м. Каріза, що у Каліфорнії, має максимальну потужність 6 МВт. Станція повністю забезпечує місто та передмістя електроенергією

В останній час інтерес до проблеми використання сонячної енергії різко збільшився. В даній частині я розгляну можливості саме безпосереднього використання сонячної енергії; хоча більшість всієї енергії, що потрапляє на Землю є сонячною, та основна частина її зосереджується у атмосфері та гідросфері.

Потенціальні можливості використання безпосередньо сонячної енергії дуже великі. Якщо ми зможемо використовувати 0,0125% всієї цієї енергії, то людство було б повністю забезпеченє енергією зараз, а використання 0,5% повністю б покрило всі потреби людства назавжди (якщо вважати, що населення Землі не перевищить 20 млрд.)

Нажаль, це лише потенційні можливості. Справа в тому, що навіть при найкращих погодних умовах енергетична густина сонячного потоку не перевищує 250 Вт/м2. Спробуємо порахувати: для того, щоб колектори1 “збирали” за рік таку кількість енергії їх потрібно розмістити на площі 130000 км2 !!! Окрім того, для створення такої великої кількості колекторів потрібно 1,3*109 тон алюмінію. Світовий запас алюмінію оцінюють якраз в таку цифру.


Використання систем, що концентрують, дозволяє знизити вартість сонячних електростанцій, тому що вони дешевші сонячних елементів, і тому їхнє застосування на сонячних станціях дасть можливість заощадити на фотоенергетичних пристроях.

Найбільша з існуючих сонячна електростанція знаходиться в Кариса-Плейнз у Каліфорнії. Вона була побудована менш чим за рік і має пікову потужність, рівну 7,2 Мвт.

З огляду на можливі удосконалення в виробництві нових матеріалів і створення нових пристроїв, варто очікувати електроенергія, виготовлена фотоенергетичними установками, зможе конкурувати за ціною з енергією, вироблюваної звичайними електростанціями.

Сонячна фотоенергетична установка не має частин, що рухаються, і тому не вимагає постійного контролю з боку обслуговуючого персоналу. Сонячні елементи легко робити масовими партіями, подібно тому як зараз виробляються транзистори та інтегральні схеми. Це повинно призвести до зниження їх вартості за рахунок зниження витрат, що досягається при масовому виробництві.

Сонячні батареї збираються із сонячних модулів, забезпечуючи великий вибір розмірів і типів цих пристроїв з однаковою ефективністю перетворення енергії й однаковою технологією виробництва. Електростанція, потужність якої виміряється мегаватами, може бути побудована менш чим за рік - значо швидше, ніж звичайна електростанція, і тим більше — атомна. З цієї причини є можливість гнучко враховувати зміни, обумовлені вимогами споживачів.

Швидке зниження вартості фотоелектрики і утворення в цій області ринку, підвищили потребу в такого роді енергії, причому вона росте на 25% у рік.

Оскільки надходження сонячної енергії періодичне, фотоелектричні системи найбільше раціонально включати в гібридні станції, що використовують і сонячну енергію, і природний газ. У цих гібридах може

знайти застосування нове покоління ефективних дешевих газових турбін. Гібридні малопотужні станції, що складаються з фотоелектричних панелей і дизельних генераторів, уже є надійними постачальниками енергії. Система такого типу обслуговує потреби 100 чоловік, що населяють Кокосовий острів у Торресовій протоці між Австралією і Новою Гвінеєю. Подібні системи передбачається розмістити в Африці й Австралії.


Із сонячної енергії методом термодинамічного перетворення можна одержувати електрику практично так само, як і з інших джерел. Однак сонячне випромінювання, що падає на Землю, володіє такими характерними рисами: низькою щільністю потоку енергії, добовою і сезонною циклічністю, залежністю від погодних умов. Тому при термодинамічному перетворенні цієї енергії в електричну варто прагнути до того, щоб зміни теплових режимів не вносили серйозних обмежень у роботу системи і щоб не виникало труднощів, зв'язаних з її використанням. Бажано також, щоб система допускала зміну виробництва електроенергії в часі відповідно до необхідності споживання. Отже, подібна система повинна мати пристрій, що акумулює, для виключення випадкових коливань режимів чи експлуатації забезпечення необхідної зміни виробництва енергії за часом. При проектуванні сонячних енергетичних станцій важливо правильно оцінювати метеорологічні фактори. Часте місце будівлі вибирається, виходячи лише з одного критерію: річного числа годин сонячного сяйва, при цьому нерідко зневажають іншим фактором — хмарністю.

Як приклад, що вказує на важливість цього параметра, може служити один з островів в Атлантичному океані, на якому тривалість сонячного сяйва складає 2800—3000 год у рік. При цьому близько 30 діб у році хмарність складає менш 20%, а протягом 120 діб хмарами закрито більше 80% неба. Це означає, що станція, побудована в такому місці, 4 місяці в році буде працювати з низькою ефективністю. Всупереч загальноприйнятій думці, такі випадки аж ніяк не рідкість, навіть, для тропічних районів. Таким чином, забезпечення регулярності експлуатації стає одним з основних критеріїв.

Термодинамічний перетворювач сонячної енергії повинний містити наступні компоненти:


  • систему вловлювання падаючої радіації,

  • прийомну систему, що перетворить енергію сонячного випромінювання в тепло, що передається теплоносію;
  • систему переносу теплоносія від приймача до акумулятора чи до одного або декількох теплообмінників, у яких нагрівається робоче тіло;


  • тепловий акумулятор;

  • теплообмінники, що утворять гарячі і холодні джерела теплової машини.

Можливі дві принципові схеми. У першої — (мал. 1, а) у приймачі нагрівається теплоносій і забезпечується в такий спосіб теплове завантаження акумулятора. При цьому робоче тіло нагрівається від акумулятора, що згладжує зміни в надходженні сонячної радіації. Таким чином, акумулятор постійно відіграє роль буфера, а зв'язок системи «приймач - акумулятор» з тепловою машиною здійснюється за допомогою щонайменше одного теплообмінника.

В другій схемі (мал. 1, б) у приймачі безпосередньо нагрівається робоче тіло. Зарядка акумулятора здійснюється шляхом відводу-частини нагрітого тіла, а зв'язок з тепловою машиною відбувається без проміжних пристроїв.

У першій схемі в порівнянні з другою має місце в середньому більше зниження температурного напору, тобто різниці температур між нагрівачем і холодильником теплової машини. В другій схемі тепло губиться лише при акумулюванні і поверненні. Однак у першому випадку теплова машина і її допоміжні пристрої не піддані випадковим коливанням температури навіть при відсутності системи регулювання. Крім того, у багатьох випадках теплоносій сам відіграє роль теплового акумулятора.

Системи вловлювання сонячної радіації забезпечують різні ступені концентрації

Мал. 1. Схеми термодинамічного перетворення сонячної енергії:а - схема з теплообмінником; б - схема без теплообмінника.

Зараз ще годі і казати про масштабне використання сонячного проміння. Звісно, у курортних та віддалених від електромережі регіонах сонячні електростанції можуть бути необхідними, але загальна частка сонячної енергії надзвичайно мала. Та і навіщо будувати колектори, якщо в природі існують набагато більші і потужніші колектори: атмосфера та гідросфера?

2. Енергія вітру.
Енергія повітряних мас, що постійно рухаються, у сотні разів перевищує запаси гідроенергії усіх річок планети. Всюди і постійно на землі дмуть вітри: від легкого вітерця до могутніх ураганів. Ці вітри могли б повністю задовольнити потреби людства. Але частка вітряних електростанцій становить лише 0,1%. Чому ж тоді такий доступний та екологічно чистий спосіб видобутку енергії так слабо використовується?

Людство використовує енергію вітру більш ніж 5 тис. років. Спочатку вітер використовувався для того, щоб приводити у рух човни, потім - щоб молоти зерно та підіймати воду. Зараз вітер використовується для видобутку електроенергії. Хоча зараз ціна 1 Квт-години видобутої з енергії вітру порівняно невисока – 4 центи – але всі проекти по будівництву нових вітряків зазвичай дуже повільно окуповують себе. Найбільш вдалим можна вважати проект будівництва вітряків на Гавайському острові Охіо: гігантські вітряки, з діаметром ротору 122 м. зараз виробляють понад 6200 КВт кожен, при швидкості вітру 47 км/год. Скоріш за все постійне зростання цін на паливні ресурси зробить такі проекти ще більш рентабельними, а згодом і зросте частка “вітрової” електроенергії.

Уже сьогодні в Данії вітроенергетика покриває близько 2% потреб країни в електроенергії. У США на декількох станціях працює близько 17 тисяч вітроагрегатів загальною потужністю до 1500 Мвт. Вітроенергетичні пристрої випускаються не тільки в США і Данії, але і Великій Британії, Канаді, Японії і деяких інших країнах.

Для того, щоб будівництво вітроелектростанції виявилося економічно виправданим, необхідно, щоб середньорічна швидкість вітру в даному районі складала не менш 6 метрів за секунду. У нашій країні вітряки можна будувати на узбережжях Чорного і Азовського морів, у степових районах, а також у горах Криму і Карпат. У нинішню епоху високих цін на паливо можна вважати, що вітродвигуни виявляться конкурентноздатними по вартості і зможуть брати участь у задоволенні енергетичних потреб країни.


Треба звернути увагу на те, що при швидкості вітру 33 км/год. подовження крила пропелера в 4 рази (з 15 до 60 м) збільшує виробництво енергії в 16 разів. Відмітимо також, що при довжині крила 30 м вітер зі швидкістю 50 кілометрів за годину забезпечує виробництво електроенергії у 26 разів більше, ніж вітер зі швидкістю 17 кілометрів за годину. Саме тому інженери схиляються на користь великих вітродвигунів і прагнуть перехопити вітер на великій висоті.

Більшість великих вітродвигунів, що споруджуються зараз чи уже діючих, розраховано на роботу при швидкостях вітру 17-58 кілометрів за годину. Вітер зі швидкістю менше 17 кілометрів за годину дає мало корисної енергії, а при швидкостях більш 58 кілометрів за годину можливе пошкодження двигуна.

Вітродвигуни не слід розраховувати на перехоплення штормових вітрів. Навіть якщо такий вітер забезпечує одержання набагато більше енергії, ніж слабкі вітри, він робить настільки сильний тиск на крила, що вся машина може бути зруйнована. Крім того, тривалість часу, коли дмуть штормові вітри, настільки мала, що внесок штормових вітрів у сумарне виробництво енергії незначний, і це робить подібний ризик безглуздим. Щоб усунути проблему штормових вітрів, крила вітродвигунів згинають так, щоб вони були злегка повернені в одну сторону для зменшення напору вітру; завдяки цьому повні удари сильних поривів не ушкоджують пропелер. Ця стара практика відома як «оперення». Щоб запобігти поломці крил, застосовують також нові матеріали, здатні протистояти великим навантаженням.

Інші проблеми в конструкції вітродвигунів обумовлені просто природою системи, необхідної для перехоплення енергії вітру. Двигуни звичайно встановлюють на високих вежах, щоб пропелери були відкриті більш сильним вітрам, що дмуть на великій висоті. Ближче до поверхні землі будинки, дерева, невеликі пагорби і т.п. стримують і послабляють вітер. Тому потрібні високі щогли. Однак важке устаткування - пропелер, коробка передач і генератор - повинні розміщатися на верхівці щогли, і це вимагає міцної конструкції.


Ще одну проблему використання енергії від вітродвигуна створює природа самого вітру. Швидкість вітру варіює в широких межах - від легкого подиху до могутніх поривів; у зв'язку з цим міняється і число обертів генератора за секунду. Для усунення цього перемінний струм, що виробляється при обертанні осі генератора, випрямляють, тобто перетворюють у постійний, що йде в одному напрямку. При великих розмірах вітродвигуна цей постійний струм надходить в електронний перетворювач, що робить стабільний перемінний струм, придатний для подачі в енергетичну систему. Невеликі вітродвигуни на кшталт тих, що використовують на ізольованих фермах чи на морських островах, подають випрямлений струм у великі акумуляторні батареї замість перетворювача. Акумуляторні батареї необхідні для запасання електроенергії на періоди, коли вітер занадто слабшає для виробництва енергії.

Більш важка проблема регулювання всієї системи електростанцій. Тут бувають періоди, коли генератори виробляють мало енергії чи зовсім її не виробляють. У такий час необхідно десь збільшити вироблення струму звичайною електростанцією, щоб покрити потреби в ньому.

Чи викликає вітрова енергетика забруднення повітря? Ні. Чи вимагає вона води для охолодження і чи не викликає теплового забруднення? Ні. Чи споживає вона паливо? Ні. Але вона робить шум, вимагає земельної площі і матеріалів для конструкцій. Вона також робить візуальний вплив, але опори ліній далекої електропередачі мають висоту, близьку до висоти самого вітродвигуна з числа нині розроблювальних, а градирні теплових електростанцій бувають ще вище.

Є ще один вид впливу вітрової енергетики. Генератори великих вітродвигунів обертаються зі швидкістю близько 30 обертів за секунду. Це близько до частоти синхронізації телебачення. Тому великі вітродвигуни можуть заважати прийому передач на відстані до 1,6 км. При використанні крил пропелера зі скловолокна, що виявилися дешевше металевих, відстань перешкод зменшується приблизно вдвічі. Але так справа обстоїть лише з великими вітродвигунами, і можна чекати, що це не буде проблемою для менших двигунів.


Пропелери вітродвигунів можуть убити птахів, але важко передбачити, у яких масштабах це буде відбуватися. Безсумнівно, якийсь збиток навколишньому середовищу може наноситися також видобутком руди, виготовленням акумуляторних батарей і набагато більшою кількістю дротів і ліній передач, необхідних для збору електроенергії від її численних джерел. Але в цілому, якщо ми врахуємо усі витрати на охорону середовища, вони виявляться дуже малими. Отже, огляд різних альтернативних джерел енергії показує, що на порозі широкомасштабного промислового впровадження знаходяться вітротурбіни і сонячні батареї. Якщо додати до цього енергозбереження, є надія на вирішення енергетичних проблем, що встають; таким чином, будівництво нових атомних і теплових електростанцій зовсім не обов'язково. Однак їх прийдеться ще якийсь час зберегти в якості резервних для стабільного енергозабезпечення. Що ж стосується віддаленого майбутнього, то в першу чергу варто розробляти системи запасання енергії, вироблюваною сонячними і вітровими станціями.

З погляду навколишнього середовища і стійкого розвитку ці альтернативні джерела електрики цілком надійні. На жаль, вони ніяк не вирішують проблему скорочення запасів сирої нафти, що як і раніше необхідна для транспорту.

3. Енергія річок.

І навіть при точних розрахунках будівництво плотини стає важливим екологічним фактором на великих площах. Ніщо не береться нізвідкіля: плотина зменшує швидкість течії, забираючи у неї енергію, а це може викликати заболочування та “цвітіння” води у заплавах. Дисбаланс може викликати самі непередбачувані наслідки.

Вода, що ще в стародавності використовували для здійснення механічної роботи, дотепер залишається добрим джерелом енергії - тепер вже електричної - для нашої промислової цивілізації. Енергія падаючої води, що обертає водяне колесо, служила безпосередньо для розмелу зерна, розпилювання деревини і виробництва тканин. Однак млини і лісопилки на наших річках стали зникати, коли у вісімдесятих роках позаминулого століття почалося виробництво електроенергії з водоспадів.


Виробництво електроенергії на гідростанціях звичайного типу.

Вода з водоймища надходить униз через довгий прямий канал, називаний напірним трубопроводом, і направляється на горизонтальні обертові лопатки турбіни. Вертикальний вал турбіни з'єднаний із блоком генератора. На типовій станції використовується багато турбо-генераторних агрегатів. Коефіцієнт корисної дії нерідко складає близько 60-70%, тобто 60-70% енергії падаючої води перетворюється в електричну енергію.

Спорудження гідростанцій обходиться дорого, і вони вимагають експлуатаційних витрат, але зате працюють на безкоштовному «паливі», якому не загрожує ніяка інфляція. Першоджерелом енергії служить сонце, що випаровує воду з океанів, озер і річок. Водяна пара конденсується у вигляді дощу, що випадає в підвищених місцевостях і стікає вниз до моря. Гідростанції встають на шляху цього стоку і перехоплюють енергію води, що рухається - енергію, що інакше була б витрачена на перенос відкладів до моря. Однак гідроенергетика не нешкідлива для навколишнього середовища. Коли плин ріки сповільнюється, як це звичайно і буває при попаданні її вод у водоймище, завислий осад починає опускатися на дно. Нижче водоймища чиста вода, що потрапила в річку, набагато швидше розмиває річкові береги, як би відновлюючи той обсяг осадів, що був втрачений у водоймищі. Посилення ерозії берегів нижче за течією від водоймища - звичайне явище.

Дно водоймища покривається осадами, принесеними з регіонів, розташованих вище за течією. Цей шар осадів періодично виступає на поверхню чи затопляється знову, коли рівень водоймища піднімається і падає в результаті припливу чи скидання води. Поступово осадів накопичується стільки, що якщо їх регулярно не вичерпувати, те вони починають займати частину корисного об’єму водоймища. Це означає, що водоймище, споруджене для збереження запасів води чи контролю за повенями, поступово втрачає свою ефективність, якщо не очищати його від твердих осадів, що накопичуються.


Нагромадження занадто великої кількості осадів у водоймищі можна частково запобігти. Ерозія і перенос осадів являють собою природні безперервні процеси, однак сільськогосподарські роботи, прокладка доріг, будівництво будинків і вирубка лісів - усе це прискорює ерозійні процеси, оголюючи ґрунт. Ретельний контроль за станом ґрунту сприяє зменшенню кількості уламкового матеріалу, знесеного потоками, і тим самим запобігає швидкому нагромадженню осаду у водоймищах.

Невидимі до пори купи осадів, що стають видимими лише під час низького стояння води у водоймище, - не єдина причина, по якій багато хто виступає проти будівництва гребель. Існує й інша, більш важлива причина: після заповнення водоймища під водою виявляються цінні землі, що втрачаються назавжди. Зникають також цінні тварини і рослини, причому це не тільки сухопутні види; риби, що населяють перегороджену греблею річку теж можуть зникнути, оскільки гребля перепиняє шлях до місць нересту.

Існують і інші аспекти, пов'язані з будівництвом водоймищ. У визначені періоди часу в році якість води у водоймищі і якість води, що випускається з нього, може бути на рідкість низькими. Протягом літа й осені нижні шари води у водоймищі можуть стати дуже збідненими на кисень. Нестача кисню обумовлена сполученням двох процесів. По-перше, неповним перемішуванням води у водоймищі протягом літа і ранньої осені. По-друге, бактеріальним розкладанням відмерлих рослин у донних шарах водоймища, що вимагає великої кількості кисню. Якщо ця бідна киснем вода випускається з водоймища, то наноситься шкода рибі й іншим водним організмам нижче за течією.

Щоб створити перевагу більш високої водної поверхні чи більш рівномірного стоку, фактично немає необхідності будувати греблю на вільному потоці річки. Частково відводячи воду верхнього плину, можна створити штучне озеро й осторонь від річки. Таке озеро має перевагу як висоти напору, гак і постійно доступного водяного резерву. І навіть при точних розрахунках будівництво плотини стає важливим екологічним фактором на великих площах. Ніщо не береться нізвідкіля: плотина зменшує швидкість течії, забираючи у неї енергію, а це може викликати заболочування та “цвітіння” води у заплавах. Дисбаланс може викликати самі непередбачувані наслідки.


Отже повний перехід на видобування енергії лише з річкових потоків може бути не менш небезпечним, ніж використання паливних ресурсів. Зараз ми можемо казати лише про часткове енергокористування річками у тих місцях, де постійні розливи річок стають справжніми стихійними лихами. У таких регіонах небезпечні розливи річок перетворюються за допомогою гребель на корисні джерела енергії. Як прикад можна навести каскад плотин корпорації “TVA” на річці Теннесі, США. 51 плотина захищає орні землі. На 38 з них працюють гідроелектростанції. До будівництва цих плотин ведення сільськогосподарської діяльності було майже неможливим.

Зараз у Китаї на р.Яндзи будується сама велика плотина в світі. Предбачається, що рівень води до 2004 р. підніметься на 220 м. Це при тому, що кожної секунди р. Яндзи виносить в море 34000 м3 води, а плотина повинна буде пропускати 25000 м3. Це дійсно дасть змогу видобувати колосальні кількості енергії і одразу ж вирішить енергетичні проблеми Китаю. Але половина всього сільського госполарства Китаю використовує воду з р. Яндзи та її приток. Половина сільського господарства Китаю – це 8-10% всього світового сільського господарства. Навіть страшно уявити, що буде, якщо інженери припустились фатальної помилки. Окрім того за планом проекта буде затоплено 13 великих і 70 малих міст, 1300 селищ. Затопленню також підлягає багато культурних та археологічних пам’яток, туристичних місць, серед яких всесвітьно відомі “Три ”.
4
. Енергія Світового океану.

Відомо, що запаси енергії у Світовому океані колосальні. Так теплова енергія, що відповідає перегріву поверхневих вод порівняно з донними на 20 градусів, становить приблизно 1026 Дж. А кінетична енергія океанських течій оцінюється у 1018 Дж. Проте, покищо люди вміють використовувати лише дуже малі частки цих енергій, причому ціною великих інвестицій, що повільно окуповують себе. До останніх часів використання енергії океану здавалося нерентабельним.


Але зараз, коли постійно зростаючі ціни на енергоносії змушують нас шукати нові способи видобування енергії, енергія океану стає самим перспективним напрямом подальшого розвитку енергетики. В останні роки ряд країн серйозно зацікавилися можливостями океану. В деяких країнах океаноенергетика вже досить добре розвинена.

Найбільш вживаним є видобуток енергії з енергії припливів та відпливів. З 1967 р. у дельті р.Ранс, Франція, працює приливна електростанція (ПЕС) потужністю 240 Мвт. Тут приливи досягають висоти 13 м. У 1968 р. радянський інженер Бернштейн розробив зручний спосіб буксирування ПЕС у потрібні місця. В цьому ж році він збудував експериментальну ПЕС в Кислій Губі, що біля Мурманську. Зараз будується ПЕС потужністю 6000 Мвт у Баренцевому морі.

Іншою можливістю стало вирощування гігантських швидкоростучих океанських водоростей келп, що легко перероблюються на метан. До того ж, кількість оксиду вуглецю, вивільненого при спалюванні отриманого газу, можна легко повернути у океан, якщо у екваторіальних районах розчиняти у воді чисте залізо. Залізо спричинює бурхливий ріст планктону і його кількість збільшується у декілька десятків разів, а потім планктон використовує розчинений у воді диоксид вуглецю Взагалі, у океані зосереджується більша частина вивільненого диоксиду вуглецю, тому зараз проводяться дослідження, щодо зниження температури планети за допомогою розчинення у воді чистого заліза. Вчені стверджують що 10000 тон заліза розчиненх у океані можуть зменшити температуру в атмосвері планети на 0,5о С !!!. А велика кількість планктону, увібравши в себе енергію, осяде на дні океану і через певний час утворить нові залежі паливних ресурсів. Взагал, для енергозабезпечення 1 особи досить 1 Га плантацій келп.

Також велика увага привертається “океанотермічній енергоконверсії” (ОТЕК), тобто отриманню енергії за рахунок різниць температур води на різних глибинах.

Ще однією можливістю є використання океанських течій: швидкість течії Голфстрім біля берегів Флоріди сягає 5 миль/год. Ідея встановлення тут гігантських турбін під водою є досить привабливою.


Вже зараз багато маяків, що встановлені на воді біля берегів Японії та США, живляться виключно за рахунок океанських хвиль. Розроблено проекти електростанцій, що використовують океанські хвилі для видобутку енергії, але ці станції повинні мати гігантські розміри, і тому такі проекти зараз не сприймаються серйозно.

Також Світовий океан має невичерпні запаси такого екологічно чистого палива, як водень. Можливо, в майбутьному людство і навчиться видобувати електроенергію виключно “чистими” способами, але навряд чи літак чи автомобіль на електродвигуні матиме гарні технічні характеристики. Інша справа – водень. Його паливні якості у декілька разів кращі, ніж у бензину чи дизпалива. Але існують певні проблеми зі зберіганням водню – він занадто вибухонебезпечний. Ще у 1996 році корпорація “Х’юндаї” розробила революційну технологію зберігання водню у кристалічних решітках металів. Ця розробка дозволила створити перший гідромобіль, який був визнаний достатньо безпечним для широкого вжитку і потрапив на масове виробництво. Технічні показники цього автомобіля значно кращі, а єдині вихлопи – водяна пара.

Взагалі Світовий океан є найбільш перспективним і найбільш вигідним енергоносієм майбутнього. Він ніби гігантський аккумулятор вбирає в себе випромінювання сонця, енергію вітрів та енергію, що з’являється в результаті змін гравітаційних полів Землі та Місяця.


5. Енергія припливів

У припливах і відпливах, що змінюють один одного двічі на день, також зосереджена величезна енергія. Припливи - це результат гравітаційного притягання великих мас води океанів з боку Місяця і, у меншому ступені, Сонця. При обертанні Землі частина води океану піднімається і якийсь час утримується в цьому положенні гравітаційним притяганням. Коли «горб» підйому води досягає суші, як це повинно відбуватися внаслідок обертання Землі, настає приплив. Подальше обертання Землі послабляє вплив Місяця на цю частину океану, і приплив спадає. Припливи і відпливи повторюються двічі на добу, хоча їхній точний час змінюється в залежності від сезону і положення Місяця.


Середня висота припливу складає усього лише 0,5 м, за винятком тих випадків, коли водяні маси переміщаються у відносно вузьких межах. У таких випадках виникає хвиля, висота якої може в 10-20 разів перевищувати нормальну висоту припливного підйому. Щороку найбільш високі припливи бувають тоді, коли Місяць і Сонце знаходяться майже на одній лінії, так що сумарний гравітаційний вплив збільшує обсяг переміщуваної океанської води.

Робота припливної електростанції.

На ріці побудована гребля для затримки вод високого припливу. Коли припливні води відступають, затримана греблею вода випускається в океан через грушоподібні турбіни під греблею і виробляється електроенергія. Однак можна виробляти електроенергію як при відпливі, так і при припливі. Припливна хвиля затримується за греблею в результаті відкриття ряду донних затворів, що дозволяє їй рухатися нагору по річці в напрямку джерела. Затвори закривають тоді, коли приплив досягає найвищого рівня, а потім, по мірі відпливу, воді, замкненої за греблею, дозволяють стікати до моря через турбіни. При низькому рівні води, тобто при відпливі, велика частина цієї води спускається. Коли припливні води знову настають, вони зупиняються перед закритими затворами, і рівень води з боку моря перевищує їх рівень на стороні греблі, зверненої до суші. Після того як буде досягнутий достатній напір, воді дозволяють текти нагору по річці, проходячи через турбіни, і знову виробляти електрику. Таким чином, енергія виробляється за рахунок відпливу, і за рахунок припливу.

На деяких станціях застосовується чудова технологія. В останній фазі припливу різниця в рівнях води в резервуарі за греблею й в океані може складати яких-небудь два метри. У цей час електроенергія з якого-небудь іншого джерела може бути використана для перекачування океанської води (за допомогою турбін) у припливний басейн. Вода накачується на висоту лише декількох десятків сантиметрів, тому не потрібно багато енергії. Коли приливна хвиля відступила, ця додаткова вода падає з висоти 6-10 м, виробляючи набагато більше електроенергії, ніж її було витрачено. Та ж ідея реалізується при відпливі, але тільки в цьому випадку вода відкачується з припливного басейну в океан. При цьому рівень води в басейні падає нижче рівня води в океані і припливній вода, що надходить, проходить велику дистанцію.


Через величезну вартість цих споруджень уряди не налаштовані вкладати кошти в припливну енергію. Такі станції коштують у 2,5 рази більше цінової вартості річкової гідростанції з таким же середнім виробленням енергії насамперед через додаткову вартість захисних перемичок перед і за об'єктом. Але як тільки первісні інвестиції зроблені, вироблення енергії вже не вимагає ніякого палива. Необхідно тільки технічне обслуговування системи, і тому вартість енергії залишається низкою.

Місця, де припливи могли б бути використані для вироблення електроенергії, є в усьому світі. Крім вартості спорудження станції, у припливної енергії є й інші негативні сторони. Якщо припливна станція знаходиться далеко від найближчого великого центра використання енергії, будуть потрібні довгі і дорогі лінії електропередачі. З іншого боку, така передача на великі відстані стає усе більш звичайною в міру створення нових і більш ефективних ліній.

І нарешті, варто згадати ще одну негативну рису припливної енергії - те, що її вироблення непостійне. Це легко зрозуміти, якщо на хвилину задуматися про її природу. При звичайній експлуатації припливної енергії електрика виробляється тільки на початку відпливу, тобто тоді, коли рівень води, запасеної в басейні, у достатній мірі перевищує її рівень у морі. В міру зниження рівня води в басейні вироблення електроенергії зменшується і біля нижньої точки відливу падає до нуля, оскільки різниця рівнів зникає. Якщо припливна станція обладнана реверсивними турбінами, то енергія може вироблятися і за рахунок наступаючого припливу, але тільки після того, як рівень припливу перевищить у достатній мері рівень води за греблею. Коли приплив досягає максимальної висоти, вироблення енергії знову наближається до нуля. Таким чином, крива вироблення енергії піднімається і падає двічі на добу відповідно до двох припливних циклів.

Це циклічне виробництво енергії навряд чи буде відповідати добовим потребам у ній. Пікова потреба і пікове вироблення можуть іноді збігатися, тому що години обох припливів зрушуються в міру зміни пори року, але найчастіше такого збігу не буде. Тому надходження енергії в мережу повинне якимось чином регулюватися. Це означає, що вироблення енергії іншими, центральними, станціями повинно звичайно знижуватися, коли темп припливного вироблення досягає максимуму, і зростати, коли він падає. Фактично енергія від припливної електростанції досить регулярно заміщає енергію, вироблювану за допомогою інших засобів. Якщо заміщається енергія, вироблювана станцією на вугільному паливі, то заощаджується вугілля.


Біологічні і фізичні наслідки будівництва приливних електростанцій.

Фізичні наслідки.

Коли ми дивимося на припливи з їх загрозливою енергією, нам варто подумати про вплив на навколишнє середовище припливних басейнів. Зосередимося на фізичних змінах, що можуть відбутися з морської сторони припливної електростанції.

Амплітуда припливу може збільшуватися усього лише на 30 см, але навіть така невелика зміна загрожує серйозними наслідками. Припливні води, що надходять, можуть піднятися на 15 см, а це здатне привести до вторгнення морської води в прибережні колодязі і створити загрозу для будівель, розташованих поблизу верхньої відмітки припливу. Можливе прискорення берегової ерозії, а низинні ділянки, включаючи дороги, будуть затоплятися, коли шторми і припливи, що збільшилися, об'єднають зусилля. Берегова смуга буде практично непридатна для використання через більш високі припливи. Оцінки площі берегової смуги, що може бути загублена через приливне затоплення, коливаються від 17 до 40 квадратних кілометрів. Звичайно, місцеві втрати залежать від крутизни схилу і характеру берега. Відплив, що може виявитися нижче на 15 см, здатний утруднити доступ до човнів і до води з причалів. Збільшена висота припливу може викликати надходження більш солоної води в устя річок і цим змінити співвідношення водних організмів, що живуть там. Зі збільшенням амплітуди припливів виникнуть посилені припливні плини, на 5-10% більш швидкі, що може привести до розмивання і переносу піщаних відмілин і до заповнення піском існуючих судноплавних рукавів, а в результаті до необхідності складання нових навігаційних карт. Але в цьому випадку судна незабаром почнуть застрявати, у міру того як проходи будуть змінюватися через переміщення піску.

Біологічні наслідки.

Будівництво великої приливної електростанції може привести не тільки до місцевих біологічних наслідків. У басейні за припливною станцією буде вплив на важливий біологічний простір уздовж узбережжя океану. Ця смуга, називана приливною зоною, простягається від точки найвищого припливу (чи бризів від припливних хвиль) до нижньої точки, що оголюється при відпливі. (Обидві ці межі трохи зміщаються зі зміною часів року).


У цій зоні біологічні угрупування складаються, по-перше, з організмів, що проводять тут свій час чи велику частину його частину. На піщаних берегах живуть угрупування, що риють, такі, як краби, креветки, хробаки і деякі двостулкові молюски, а на скелястих - організми, прикріплені до скель (мідії, устриці, морські жолуді, великі водорості). У воді припливної зони мається ще один набір організмів - фітопланктон. Це діатомові водорості, перидинеї; вони приносяться і виносяться з водою припливів.

Припливна енергія здатна змінити відносний баланс між видами, що складають угрупування припливної зони. Ще зовсім не ясно, як личинкові стадії морських видів зможуть переносити прохід через турбіну. Більш того, можливо, що такі шкідливі організми, як перидинеї, що викликають «червоний приплив» (такі припливи приводять до загибелі риби й іноді роблять м'ясо молюсків отруйним для людей), виявляться в сприятливому положенні, а розмноження бажаних видів, таких, як краби чи устриці, може постраждати. Крім того, не відомо напевно, що прискориться в результаті будівництва станцій - ерозія чи відкладення осадових матеріалів.

Поява припливної електростанції може не тільки вплинути на місцеві угрупування, але і заподіяти шкоду мігруючим видам. Прохід через турбіни електростанції навряд чи принесе цим видам користь. Для перекриття входу можуть бути використані сітки, але придатність сходових рибоходів як обхідний шлях усе ще залишається під сумнівом. Перелітні птахи, що годуються на солоних маршах, такі як пісочники і сивки, ймовірно, будуть знаходити менше їжі в приливному басейну за електростанцією через загибель організмів при проході через турбіну. Усе це локальні наслідки, але область їхнього впливу може зробити більш великою.

Взагалі Світовий океан є найбільш перспективним і найбільш вигідним енергоносієм майбутнього. Він ніби гігантський аккумулятор вбирає в себе випромінювання сонця, енергію вітрів та енергію, що з’являється в результаті змін гравітаційних полів Землі та Місяця.

6. Енергія Землі
Ще з давніх часів люди знають про стихійні прояви тієї потужної енергії, що знаходиться в надрах земної кулі. Потужність навіть порівняно невеликого вулкану в сотні разів перевищує потужність будь якої енергетичної споруди, що була створена людиною. Хоча людство ще не знає способу безпосереднього використання вулканічної енергії, та ми можемо навести чудовий приклад раціонального використання енергії земних надр – Ісландію. Ця маленька європейська країна повністю забезпечує себе теплом, яке отримується з гарячих фонтанів гейзерів, котрі працюють з точністю хронометра.

Але вперше ідея використання гейзерів була втілена у дійсність не в Ісландії. Ще древні римляни підвели тепло від гейзерів до лазень-терм міста Каракали.

Не тільки для отоплення люди черпають енергію з надр землі. Вже давно працюють електростанції, що використовують гарячі підземні джерела. Перша така станція була побудована ще у 1904 р. Зараз поблизу м. Сан-Франциско працює геотермальна електростанція потужністю 500 КВт.

Та не всюди з землі б’ють джерела гарячої води. Хоча гейзери і чудові джерела енергії, та характерна їм локальність заперечує будь які розмови щодо глобального використання останніх.

7. Альтернативні джерела палива.

Альтернативне паливо (від латів. alter-другий, один з двох), отримують в основному з сировини не нафтового походження, застосовують для скорочення споживання нафти з використанням (після реконструкції) енергоспоживаючих пристроїв, що працюють на нафтовому паливі.

Альтернативні види палива можна класифікувати таким чином:

· по складу: вуглеводнево-кислотні (спирти), ефіри, естери, водневі палива з добавками;

· по агрегатному стану: рідкі, газоподібні, тверді;

· за обсягами використання: цілком, як добавки;

· за джерелами сировини: з вугілля, торфу, сланців, біомаси, горючого газу, електроенергії та інші

Природний газ.


Природний газ в більшості країн є найбільш поширеним видом альтернативного моторного палива. Природний газ як моторне паливо може застосовуватися як у вигляді компрімірованного, стислого до тиску 200 атмосфер, газу, так і у вигляді зрідженого, охолодженого до -160°С газу. В даний час найбільш перспективним є застосування зрідженого газу (пропан-Бутан). У Європі це паливо називається LPG (Liquefied petroleum gas - зріджений бензиновий газ). Тоді як стислий газ (метан) знаходиться в баках під тиском 200 паскаль, що саме по собі представляє підвищену небезпеку, LPG стискується при тиску 6-8 паскаль.

Газовий конденсат.

Використання газових конденсатів як моторне паливо зведене до мінімуму із-за наступних недоліків: шкідлива дія на центральну нервову систему, зниження потужності двигуна (на 20%), підвищення питомої витрати палива [20].

Діметілефір.

Діметілефір є похідною метанолу, який виходить в процесі синтетичного перетворення газу в рідкий стан. Існують розробки по переобладнанню дизельних двигунів під діметілефір. При цьому істотно поліпшуються екологічні характеристики двигуна.

На сьогоднішній день в світі споживання діметілефіра складає близько 150 тисяч тонн в рік.

Останніми роками розробляються технологічні процеси отримання діметілефіра з синтетичного горючого газу, який виготовляють з вугілля.

На відміну від зрідженого природного газу, діметілефір менш конкурентоздатний, в основному унаслідок того, що теплотворна здатність на тонну діметілефіра на 45% нижче за теплотворення на тонну зрідженого природного газу. Також для виробництва діметілефіра потрібний не тільки вищий рівень попередніх капіталовкладень, але і більший об'єм сировинного газу для виробництва продукту з еквівалентною теплотворною здатністю.

В майбутньому діметілефір можна розглядати тільки як продукт, що має обмежені можливості, оскільки виробництво зрідженого природного газу характеризується значнішою економією за рахунок масштабів виробництва, нижчим рівнем капітальних витрат і вищою ефективністю процесу виробництва.


Шахтний метан.

Останнім часом до альтернативних видів автомобільних палив стали відносити і шахтний метан, що здобувається з вугільних порід. Так, до 1990 р. в США, Італії, Німеччині і Великобританії на шахтному метані працювали понад 90 тис. автомобілів. У Великобританії, наприклад, він широко використовується як моторне паливо для рейсових автобусів у вугільних регіонах країни. Вміст метану в шахтному газі коливається від 1% до 98%. У США за період з 1988 по 2000 рр. здобич вугільного метану із спеціальних свердловин зросла від 1 млрд. м3 до 40 млрд. м3 і в майбутньому ще подвоїться. Прогнозується, що газова здобич метану у вугільних басейнах миру вже найближчим часом складе 96-135 млрд. м3. Загальні ресурси метану у вугільних пластах Росії складають, за різними джерелами, 48-65 трлн. м3.

Етанол і метанол.

Етанол (етиловий спирт), що володіє високим октановим числом і енергетичною цінністю, здобувається з відходів деревини і цукрового очерету, забезпечує двигуну високий ККД і низький рівень викидів і особливо популярний в теплих країнах. Так, Бразилія після своєї нафтової кризи 1973 р. активно використовує етанол - в країні більше 7 млн. автомобілів заправляються етанолом і ще 9 млн. - його сумішшю з бензином (газохолом). США є другим світовим лідером по масштабному виготовленню етанолу для потреб автотранспорту. Етанол використовується як “чисте” паливо в 21 штаті, а етанол-бензинова суміш складає 10% паливного ринку США і застосовується більш ніж в 100 млн. двигунів. Вартість етанолу в середньому набагато вище за собівартість бензину. Сплеск інтересу до його використання як моторне паливо за кордоном обумовлений податковими пільгами.

Метанол як двигунне паливо має високе октанове число і є вогненебезечним. Дані обставини забезпечують його широке застосування на гоночних автомобілях. Метанол може змішуватися з бензином і служити основою для ефірної добавки - метілтретбутілового ефіру, який в даний час заміщає в США більшу кількість бензину і сирої нафти, чим всі інші альтернативні палива разом узяті.


Синтетичний бензин.

Сировиною для його виробництва можуть бути вугілля, природний газ і інші речовини. Найбільш перспективним вважається синтез бензину з природного газу. З 1 м3 синтезованого газу отримують 120-180 г синтетичного бензину. За кордоном, на відміну від Росії, виробництво синтетичних моторних палив з природного газу освоєне в промисловому масштабі. Так, в Новій Зеландії на установці фірми “Мобіл” із заздалегідь отриманого метанолу щорічно синтезується 570 тис. тонн палива для двигунів. Проте в даний час синтетичні палива з природного газу в 1,8-3,7 разу (залежно від технології отримання) дорожче нафтових. В той же час розробки по отриманню синтетичного бензину з вугілля достатньо активно ведуться в даний час в Англії [12].

Паливні елементи.

Паливні елементи - це пристрої, що генерують електроенергію безпосередньо на борту транспортного засобу, - в процесі реакції водню і кисню утворюються вода і електричний струм. Як водневмісне паливо, як правило, використовується або стислий водень, або метанол. У цьому напрямі працює достатньо багато зарубіжних автомобільних фірм, і якщо їм у результаті вдасться наблизити вартість автомобілів на паливних елементах до бензинових, то це стане реальною альтернативою традиційним нафтовим паливам в країнах, що імпортують нафту. В даний час вартість зарубіжного експериментального легкового автомобіля з паливними елементами складає порядку 1 млн. доларів США. Крім того, до недоліків застосування паливних елементів слід віднести підвищену вибухонебезпечність водню і необхідність виконання спеціальних умов його зберігання, а також високу собівартість отримання водню.

Біодизельне паливо.

Останніми роками в США, Канаді і країнах ЄС зріс комерційний інтерес до біодизельного палива, особливо до технології його виробництва з рапсу (можливо також виробництво з відпрацьованого рослинного масла). У Австрії таке паливо вже зараз складає 3% спільного ринку дизельного палива за наявності виробничих потужностей до 30 тис. т/год; у Франції ці потужності складають 20 тис. т/год; у Італії - 60 тис. т/год. У США планується на 20% замінити звичайне дизельне паливо біодизельним і використовувати його на морських судах, міських автобусах і вантажних автомобілях. Застосування біодизельного палива зв'язане, в першу чергу, із значним зниженням емісії шкідливих речовин у відпрацьованих газах (на 25-50%), поліпшенням екологічної обстановки в регіонах інтенсивного використання дизелів (міста, річки, ліси, відкриті розробки вугілля (руді), приміщення парників і т.п.) - зміст сірі в біодизельному паливі складає 0,02%.


У Європі біодизельне паливо застосовується по двох принципових схемах: “німецькою” і “французькою”. В даний час в Германії діє близько 12 централізованих і 80 децентралізованих заводів по виробництву рапсового масла, а паливо “Biodiesel” випускає вісім німецьких фірм. “Французька” схема передбачає централізоване виробництво diestera на могутніх установках (5-10 тис. тонн в рік) [6,5].

Біогаз.

Є сумішшю метану і вуглекислого газу і є продуктом метанового бродіння органічних речовин рослинного і тваринного походження. Біогаз відноситься до палива, що отримується з місцевої сировини. Хоча потенційні джерел для його виробництва достатньо багато, на практиці круг їх звужується унаслідок географічних, кліматичних, економічних і інших чинників.

Відпрацьоване масло.

В даний час на ряду підприємств різних країн світу вельми ефективно працюють установки, що перетворюють відпрацьоване масло (моторне, трансмісійне, гідравлічне, індустріальне, трансформаторне, синтетичне і т. д.) в стан, який дозволяє повністю використовувати його як дизельне або пічне паливо. Установка підмішує високоочищені (у установці) масла у відповідне паливо, в точно заданій пропорції. Отримана суміш має вищі параметри по чистоті, обезводненню і теплотворній здатності, чим дизельне паливо до його модифікації в установці

Бітумінозні піски.

Це корисна копалина, органічна частина якого є природним бітумом. За змістом бітуму діляться на багаті або інтенсивні (більше 10% по масі бітуму), середні (5-10%) і худі (до5%). Бітуми підрозділяють на декілька типів: мальти (в'язкі рідини, щільністю 0,86-1,03 г/см3, динамічні в'язкість 10 Па*с); асфальти (тверді легкоплавкі речовини, щільність рівна 1,03-1,10 г/см3, температура пл. <100°С); асфальтити (тверді речовини, щільністю 1,05-1,20 г/см3, температура пл. 100-300°С); керіти (тверді неплавкі речовини, щільністю 1,7-2,0 г/см3) .вміст смолисто-асфальтенових речовин в бітумах цих типів складає відповідно 35-60%, 60-75%, 75-90% і більше 90%. У бітумах бітумних пісків виявлено понад 25 хімічних елементів.


Бітум з пісків, здобутих кар'єрним або шахтним методом, витягують гарячою флотацією водними розчинами гідроксидів, карбонатів або силікатів лужних металів, а також екстракцією органічними розчинниками Бітум з пісків Атабаски (Канада) має наступні властивості: щільність 0,97г/см3, кінематична в'язкість 3*10-3 м2/с (40°С); зміст S- 3,80%, N- 0,6%, Fe - 0,044%, V- 0,02%, Ni- 0,006%; зольность- 0,7%; зміст фракцій, що википають в межах 195-345°С, - 13%, вище 345°С - 87%.

8. Використання біомаси як біопаливо.

Поняття біомаса включає два види: рослинну біомасу, що утворюється на основі фотосинтезу і включає різні рослини, і біомасу тваринного походження, що представляє відходи життєдіяльності і переробки тварин. Методи енергетичного використання біомаси вельми різноманітні.

Біомаси тваринного походження, в основному, що переробляється біохімічними методами (зброджування, ферментація), що дозволяють отримати метан, так званий біогаз.

Рослинна біомаса переробляється шляхом безпосереднього спалювання і шляхом термохимічеськой газифікації, що дозволяє отримати горючий газ, основні горючі компоненти якого - водень, і окисел вуглецю. Біохімічна переробка рослинної біомаси дозволяє отримати паливний спирт і горючий газ, відомі також методи хімічної переробки рослинної біомаси з отриманням рідких палив і ін.

Рослинна біомаса - одне з найбільш поширених і доступних поновлюваних джерел енергії на Землі, зростаючий інтерес до якого пов'язаний з екологічними чинниками, що викликають у людства всю більшу увагу. Викопні палива завдають значної шкоди навколишньому середовищу в місцях здобичі і при транспортуванні. При спалюванні органічних палив в атмосферу викидаються значні кількості оксидів азоту, сірі і двоокиси вуглецю, а при спалюванні вугілля ще і твердих частинок. Існує думка, що двоокис вуглецю, що викидається в атмосферу, обумовлює парниковий ефект, який веде до потепління клімату. Тому світова спільнота була вимушена прийняти конвенцію, що встановлює для всіх країн квоти на викиди в атмосферу шкідливих речовин. Природно, що такі обмеження найближчими роками будуть чинником, стримуючим розвиток традиційної енергетики


Переваги рослинної біомаси як джерела енергії добре відомі. Окрім поновлюваності даного виду палива можна відзначити такі якості, як екологічна чистота порівняно з викопними паливами, а також відсутність дії на баланс вільного вуглецю в атмосфері. Останнє пов'язане з тим, що при згоранні рослинної біомаси виділяється і викидається в атмосферу менше вуглекислого газу, чим поглинається рослинами з атмосфери в процесі фотосинтезу. Таким чином, кількість вільного вуглецю в атмосфері при спалюванні біомаси не збільшується. При спалюванні рослинної біомаси утворюється в 20-30 разів менше оксидів сірі і три-п'ять раз менше золи в порівнянні з вугіллям. Вважається, що за рахунок рослинного палива може бути реалізована до 20-30% глобальної потреби в енергії

Отримання з біомаси газоподібного палива дозволяє використовувати просту по конструкції енергетичну установку. Генераторний газ може використовуватися безпосередньо в двигунах внутрішнього згорання і газових турбінах, в останньому випадку вимоги по очищенню газу жорсткіші. Рослинна біомаса відрізняється високим виходом летючих, тому переважна її газифікація. Існує безліч схем і режимів газифікації, що відрізняється напрямом руху робочих середовищ, способом подачі і видом окислювача.

Найпростіший і перевірений у вітчизняних умовах спосіб - це шарова газифікація при атмосферному повітряному або пароповітряному дутті. Численними експериментальними і теоретичними дослідженнями встановлено, що на остаточний склад генераторного газу вирішальний вплив робить висота активної зони камери згорання газогенератора, яка визначає швидкість руху газоподібних продуктів в камері згорання газогенератора і швидкість що йдуть в камері згорання хімічних реакцій:

Основні чинники:

· відбір газу в одиницю часу;

· розмір газогенератора;

· температура і вологість первинного повітря і вологість газифікованого палива;

· реакційна здатність палива;

· фракційний склад палива;

Низька температура згорання генераторного газу, що отримується при повітряному дутті, визначається наявністю в нім значної кількості (близько 50%)

баластного газу (азоту), що поступає з повітря. Для підвищення калорійності газу до 15-20 МДж/нм3 процес слід вести на кисневому дутті, що в умовах промислової експлуатації енергетичних газогенераторів малої потужності - мало ймовірно інженерної точки зору.

Існує і розробляється ряд технологічних процесів отримання з рослинної біомаси рідкого палива як безпосередньо, так з газу, як проміжного продукту. При цьому використовується швидкісний нагрів мелкодісперсного палива (флеш-піроліз), а також зрідження під дією різних каталізаторів. Проте, на думку авторів, найближчими роками дані технології можуть знайти застосування тільки для отримання моторного палива. Доцільність їх реалізації в «великій» енергетиці усередині існуючих теплових систем проблематична, оскільки вказані технології практично можуть реалізовуватися тільки на крупних заводах


Висновок.

ЩО ВИ МОЖЕТЕ ЗРОБИТИ?

Добре інформовані й активні громадяни можуть багато чого зробити для підтримки і розвитку більш збалансованої й екологічно стійкої політики. Крім того, необхідно писати у відповідні органи, вимагаючи, щоб вони підтримали наступні заходи:

- фінансування в першу чергу не ядерної енергетики, а досліджень і технічних розробок в області використання сонячної енергії для одержання водню, дешевого виробництва сонячних батарей і легких недорогих акумуляторів з високою ємністю;

- перерозподіл асигнувань, що йдуть на прокладку автострад (що тільки стимулює витрату палива), на будівництво рейкових електротранспортних систем;

- поновлення економічного стимулювання енергозбереження і використання сонячних нагрівальних систем.

Вкладаючи гроші у ці перспективні напрямки, ми в кінцевому рахунку доможемося більшої економічної і політичної безпеки, ніж витрачаючи на заходи по охороні танкерів з нафтою.

Помітьте, що жоден з цих заходів не вимагає додаткових витрат; мова йде тільки про зміну пріоритетів, що могло б привести нас до стійкого суспільства.
Вивчайте і застосовуйте на практиці будь-які засоби, що дозволяють заощаджувати у Вашому власному будинку (зрозуміло, якщо вони не призводять до дискомфорту), поліпшуючи його теплоізоляцію і впроваджуючи, де це тільки можливо, сонячні системи опалення і гарячого водопостачання.
Нарешті, щоб захистити себе в майбутньому від нафтових криз, постарайтеся оселитися в такому місці, де користуватися автомобілем необов'язково.
Розглянувши найбільш перспективні заміни паливній енергетиці ми прийшли до висновків, що майбутнє світової енергетики саме за океанічною енергетикою. Незважаючи на те, що зараз найбільша увага приділяється атомній енергетиці, я вважаю, що в наступному сторіччі людство прагнутиме до “чистої” енергетики, до того ж, така енергетика може стати рентабільнішою за традиційну.

Протягом всього свого існування людина постійно змінювала основне джерело енергії: спочатку це було Сонце, потім вогонь, потім вугілля, а зараз нафта і газ. Але ніколи ще людство не відчувало такої гострої потреби у швидкому переході до нових джерел енергії як зараз. Тому, на мою думку, такий перехід потрібно зробити якомога раніше. Звісно, рано чи пізно, економічні фактори змусять нас відмовитись від користування нафтою і газом, але економічна потреба виникне значно пізніше, ніж екологічна.

Література
1. В. Володин, П. Хазановский “Энергия, век двадцать первый”

2. Л. С. Юдасин “Энергетика: проблемы и надежды”

3. Відеоматеріали телеканалу “Discovery”

4. Componts Reference Collection, 1996

5. Альтернативные виды топлива // URL: http// www.rokf.ru//oddities/3950.html

6. Анискин В. Н., Голубкович А.В. Перспективы использования растительных отходов в качестве биотоплив // Теплоэнергетика. 2004., №5. С 60-65.

7. Балалаева И. Новые дизельные топлива // Автомобильный транспорт. 2004. №8. С 41-42.


1 Типовий колектор сонячного випромінювання складається з затемненого металічного (як правило алюмінієвого) листа, всередині якого знаходяться труби, по яким циркулює рідина.