Реферат: Нетрадиционные методы производства энергии

Министерство общего и профессионального образования

Томский политехнический университет

Факультет       МС

Направление   машиностроение

Кафедра          Экологии и ОБЖ

Нетрадиционные методы производства энергииТематический реферат по экологии

 Студент                                  К.А. Вилипп

Принял:                           В.Г. Горбатенко

Томск 2001

СОДЕРЖАНИЕ

1.   ВВЕДЕНИЕ                                                                              2 стр.

2.   ЭНЕРГЕТИКА                                                                         4 стр.

3.   ЭНЕРГИЯ ВЕТРА                                                                   5 стр.

4.   СОЛНЕЧНАЯЭНЕРГИЯ                                                         7 стр.

5.   ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ ИЗКОСМОСА                                     11 стр.

6.   ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                        14стр.

7.   СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙЛИТЕРАТУРЫ                        15 стр.

Введение

Рождение энергетикипроизошло несколько миллионов лет тому назад, когда люди научились использоватьогонь.  Огонь давал им тепло  и свет, был источником вдохновения и оптимизма,оружием против врагов и диких зверей, лечебным средством, помощником вземледелии, консервантом продуктов, технологическим средством и т.д.

На протяжении многих летогонь поддерживался путем сжигания растительных энергоносителей (древесины,кустарников, камыша, травы, сухих водорослей и т.п.), а затем была обнаруженавозможность использовать для поддержания огня ископаемые вещества: каменныйуголь, нефть, сланцы, торф.

Никакая деятельностьневозможна без использования энергии. Производительность  --  и,  в  конечном счете,  прибыль  --  в

значительной  степени  зависит  от стабильности подачиэнергии.

Наличие энергии — одно  из  необходимых  условий для  решения практически любой задачи.

Получением,  а правильнеесказать, преобразованием энергии лучшие  умы  человечества  занимаются  не  одну   сотню   лет. Производство  энергии  предполагает ее получение в видеудобном для использования, а само получение — только преобразование из одноговида в другой.

Сейчас известно, чтодревесина — это аккумулированная с помощью фотосинтеза солнечная энергия. Присгорании каждого килограмма сухой древесины выделяется около 20 000 к Дж тепла,теплота сгорания бурого угля равна примерно 13 000 кДж/кг, антрацита 25 000кДж/кг, нефти и нефтепродуктов 42 000 кДж/кг, а природного газа 45 000кДж/кг. Самой высокой теплотой сгорания обладает водород 120 000 кДж/кг.

Одной из важных  проблем в  энергетике,  кроме  получения энергии,   является  обеспечение возможностей  ее  хранения  и транспортирования. Химические источники тока, известные  более 100  лет,  позволяют  вырабатывать,  хранить  ипреобразовывать энергию. Они являются непременными спутниками любых  автономныхисточников энергии.

Наиболее универсальнаяформа энергии — электричество. Оно вырабатывается   на   электростанциях  и распределяется  между потребителями  посредством  электрических  сетей коммунальными службами. Прекращение подачи электроэнергии парализует все видыдеятельности. Для того чтобы этого не произошло – используются системы бесперебойного  электропитания  и автономные источники энергии.

Человечеству нужна энергия,причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с тем запасытрадиционных природных топлив (нефти, угля, газа и др.) конечны. Конечны такжеи запасы ядерного топлива — урана и тория, из которого можно получить вреакторах-размножителях плутоний. Практически неисчерпаемы запасы термоядерноготоплива — водорода, однако управляемые термоядерные реакции пока не освоены, инеизвестно когда они будут использованы для промышленного получения энергии вчистом виде, т.е. без участия в этом процессе реакторов деления В связи суказанными проблемами становится все более необходимым использованиенетрадиционных энергоресурсов, в первую очередь солнечной, ветровой,геотермальной энергии, наряду с внедрением энергосберегающих технологий.

Земля каждый день получаетот Солнца в тысячу  раз  больше энергии,  чем  ее  вырабатывается  всеми электростанциямимира. Задача  здесь  состоит  в  том,  чтобы  научиться   практическииспользовать  хотя  бы  ее небольшое количество. Нельзя утверждать,  что  широкомасштабное   использование   солнечной энергии  не  будет  иметь никаких  последствий  для окружающей среды,  но  все  же  они  будут несравненно  меньшими,  чем  в традиционной энергетике.

ЭНЕРГЕТИКА

В  эпоху  угольной  и мазутной энергетики необходимо было получать электричество и тепло на  крупных станциях,  а  затем передавать  их  потребителям  находящимся  на расстоянии.Такие системы были  оправданы  --  они  возникли  в  те  годы,  когда основным источником  энергии  для  страны  был каменный уголь. Сжигать его трудно — нужна сложная техника для размола.  Кроме того, следовало располагать станцииподальше от жилья.      Затем  появились  электростанции и котельные на мазуте.Но мазут — это топливо доступное только для сжигания  на  крупных установках, причем,  с  обилием  выделяемых  токсичных газов в выбросах из дымовых труб.      Атомные  электростанции   наносят   не   меньший   ущерб. Утилизация  отработанного топлива  ядерных  реакторов и тепла, последствия  радиоактивных  выбросов  и аварий   --   неполный перечень недостатков «мирного атома».

     Зачастую мы не можем вабсолютных единицах выразить ущерб, который  всегда  наносит любая тепло- илиэлектростанция. Выбор вариантов развития энергетики разумен только в томслучае, если сравниваются  не  только  положительные,  но  и   отрицательныефакторы.

     Главные  объекты дискуссий  — тепловые, гидравлические и атомные электростанции. Каждая изэтих  «фабрик  электричества» имеет   серьезные   недостатки   из которых  на  первое  место выдвигается наносимый ими экологический ущерб. Дляпонимания в энергетике   необходимы   критерии   учитывающие  необходимостьпродолжения хозяйственной деятельности  человека  и,  наряду  с этим,минимизирующие ущерб наносимый окружающей среде.

     Основной  вклад  в загрязнение атмосферы углекислым газом вносят  ТЭЦ,  ГРЭС  и  автомобили. Атомные  электростанции  не выбрасывают  углекислый  газ, а потому«парниковый эффект» стал главным аргументом у сторонников атомнойэнергетики.

     Достаточно  большим энергетическим  потенциалом  обладают разведанные   запасы  газа.  С  экологической точки  зрения  у природного  газа  два  недостатка:  выбросы  окислов  азота  и углекислого  газа  усиливающего  парниковый  эффект. При умелом сжигании газа,  в  парогазовых   установках,   окислов   азота образуется  немного, авыбросы углекислого газа примерно вдвое ниже, чем при использовании угля илинефти.

     До  того  как  мы научимся  получать  энергию  в  больших количествах    из    принципиально  новых   источников   будут использоваться    традиционные    виды    топлива.     Поэтому разрабатываются  новые  месторождения  и  исследуютсяпроцессы, позволяющие  эффективнее   использовать   энергию   ископаемоготоплива  и  уменьшить  связанное  с этим загрязнение окружающей среды.

     Парниковый эффект

     Опасность парникового   эффекта   человечество   осознало сравнительно  недавно.  Наряду с термическими процессами,  происходящими внутри нашей планеты, большую частьэнергии несет излучение солнца. За десятилетие 1970...80 гг. повышениетемпературы  земной поверхности   составило   0,3oС.   В   последующие десятилетия прогнозировался  рост  температуры   на   несколько   градусов.Реальное  повышение температуры происходит несколько медленнее. Однако, вбудущем потепление может стать  причиной  глобального экологического  бедствия --  привести к таянию полярных льдов, повышению уровня и затоплению прибрежных  территорий  мирового океана.  По  предварительным  оценкам  таяние полярных «шапок» Земли приведет к повышению уровня мирового океана на6 метров.

ЭНЕРГИЯ ВЕТРА

     Первой лопастноймашиной,  использовавшей  энергию  ветра, был  парус.  Парус  и ветродвигатель  кроме  одного  источника энергии  объединяет  один  и  тот же   используемый   принцип. Исследования   Ю.   С.   Крючкова  показали,  что парус  можно представить  в  виде  ветродвигателя  с  бесконечным  диаметромколеса.  Парус является наиболее совершенной лопастной машиной, с   наивысшим  коэффициентом   полезного   действия,   которая непосредственно используетэнергию ветра для движения.

     Ветроэнергетика, использующая ветроколеса и ветрокарусели (двигатели  карусельного  типа), возрождается сейчас,   прежде  всего,  в  наземных  установках.  В  США  ужепостроены и  эксплуатируются  коммерческие  установки.  Проекты наполовину финансируются  из  государственного бюджета. Вторую половину инвестируютбудущие  потребители  экологически  чистой энергии.

     В  России  к  началу нынешнего  века вращалось около 2500 тысяч ветряков общей мощностью  миллион киловатт.  После  1917 года  мельницы  остались  без  хозяев и постепенноразрушились. Правда, делались попытки  использовать  энергию  ветра  уже  нанаучной  и государственной основе. В 1931 году вблизи Ялты была построена крупнейшая  по  тем   временам   ветроэнергетическая установка  мощностью  100 кВт,  а  позднее  разработан  проект агрегата на 5000 кВт. Но реализовать егоне  удалось,  так  как Институт  ветроэнергетики,  занимавшийся  этой проблемой,  был закрыт.

     Существенным недостатком  энергии   ветра   является   ее изменчивость  во  времени, но егоможно скомпенсировать за счет расположения ветроагрегатов. Если в условиях полной  автономии объединить   несколько   десятков  крупных  ветроагрегатов, то средняя  их  мощность  будет  постоянной.  При  наличии  других источников энергииветрогенератор может дополнять существующие. И,  наконец,  от  ветродвигателяможно непосредственно получать механическую энергию.

     Принцип  действия  всех ветродвигателей один: под напором ветра вращается ветроколесо  с  лопастями, передавая  крутящий момент  через систему передач валу генератора,вырабатывающего электроэнергию,   водяному   насосу.   Чем    больше    диаметрветроколеса,  тем больший воздушный поток оно захватывает и тем больше энергиивырабатывает агрегат. Принципиальная простота дает здесь исключительный простор для  конструкторского  творчества, но только неопытному взглядуветроагрегат представляется простой конструкцией.

     Традиционная компоновкаветряков — с горизонтальной  осью вращения   — неплохое решение для агрегатовмалых размеров и мощностей. Когда же размахи лопастей выросли,  такаякомпоновка  оказалась  неэффективной,  так как на разной высоте ветер дует вразные стороны. В этом случае не только не удается оптимально ориентировать агрегат  по  ветру,  но  и  возникает опасность разрушения лопастей.

     Кроме  того,  концы лопастей крупной установки двигаясь с большой скоростью создают шум. Однако главное  препятствие  на пути  использовании  энергии  ветра  все  же экономическая  — мощность агрегата остается  небольшой  и  доля  затрат  на его эксплуатацию  оказывается  значительной.  В итоге себестоимость энергии непозволяет ветрякам с горизонтальной  осью  оказывать реальную конкуренциютрадиционным источникам энергии.

     Основные разновидности ветроагрегатов делятся на две группы:

     ветродвигатели сгоризонтальной осью вращения (крыльчатые);

     ветродвигатели  свертикальной осью вращения (карусельные:

лопастные и ортогональные).

     Типы   крыльчатых  ветродвигателей   отличаются    только количеством лопастей.

     Для  крыльчатых ветродвигателей, наибольшая эффективность

которых достигается придействии потока воздуха перпендикулярно

к плоскости  вращения лопастей-крыльев,  требуется  устройство

автоматического  поворота оси вращения. С этой целью применяют

крыло-стабилизатор. Карусельные  ветродвигатели  обладают  тем

преимуществом,  что  могутработать при любом направлении ветра

не изменяя своего положения.

     Карусельным  установкамразличие   в   аэродинамике  дает преимущество  в  сравнении  с традиционными   ветряками.   При увеличении  скорости  ветра  они  быстро наращивают силу тяги, после  чего  скорость  вращения  стабилизируется.  Карусельные ветродвигатели  тихоходны  и это позволяет использовать простыеэлектрические схемы, например, с асинхронным  генератором,  без риска потерпетьаварию при случайном порыве ветра. Тихоходность выдвигает   одно ограничивающее  требование  --  использование многополюсного генератораработающего на малых оборотах.  Такие генераторы  не  имеют широкогораспространения, а использование

мультипликаторов   (мультипликатор     [лат.     multiplicator

умножающий] — повышающийредуктор) не эффективно из-за низкого КПД последних.

     Еще  более  важным преимуществом  карусельной конструкции стала ее способность без дополнительных ухищрений  следить  за тем  «откуда  дует ветер», что весьмасущественно для приземных рыскающих потоков. Ветродвигатели  подобного  типа строятся  в США, Японии, Англии, ФРГ, Канаде.

     Ортогональные  ветроагрегаты, как  полагают  специалисты, перспективны   для   большой    энергетики.   Сегодня    перед ветропоклонниками  ортогональных конструкций стоятопределенные трудности. Среди них, в частности, проблема запуска. Вортогональных установках  используется  тот  же  профиль крыла,  что  и  в дозвуковом  самолете. Самолет, прежде чем «опереться» на подъемнуюсилу крыла, должен разбежаться. Так же обстоит дело и  в  случае  с ортогональной установкой.  Сначала к ней нужно подвести энергию – раскрутить идовести до определенных аэродинамических  параметров,  а  уже потом она самаперейдет из режима двигателя в режим генератора.

     У мощноговетродвигателя  большие  размеры.  Однако  можно обойтись  и  малыми  -- взять  числом,  а не размером. Снабдив каждый электрогенератор  отдельным преобразователем можно  просуммировать  выходную  мощность  вырабатываемуюгенераторами. В этом случае повышается надежность  и  живучесть ветроустановки.

     Реально    работающие   ветроагрегаты    обнаружили   ряд отрицательных      явлений.     Например,      распространение ветрогенераторов может затруднить приемтелепередач и создавать мощные звуковые колебания.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

     Солнце — гигантское светило, имеющее диаметр 1392тыс. км. Его масса (2*1030 кг) в 333 тыс. раз превышает массу Земли,а объем в 1,3 млн. раз больше объема Земли. Химический состав Солнца:81,76 % водорода, 18,14 % гелия и 0,1% азота. Средняя плотностьвещества Солнца равна 1400 кг/м3. Внутри Солнца происходяттермоядерные реакции превращения водорода в гелий и ежесекундно 4 млрд. кгматерии преобразуется в энергию, излучаемую Солнцем в космическое пространствов виде электромагнитных волн различной длины.

     Верхней границы атмосферы Земли за год достигаетпоток солнечной энергии в количестве 5,6*1024 Дж. Атмосфера Землиотражает 35 % этой энергии обратно в космос, а остальная энергия расходуется нанагрев земной поверхности, испарительно-осадочный цикл и образование волн вморях и океанах, воздушных и океанских течений и ветра.

     Среднегодовое количество солнечной энергии,поступающей за 1 день на 1м2 поверхности Земли, колеблется от 7,2МДж/м2 на севере до 21,4 МДж/м2  в пустынях и тропиках.

     Первые  попытки  использования   солнечной   энергии   на

коммерческой  основе  относятся к  80-м годам нашего столетия.

Крупнейших  успехов  в  этой области  добилась   фирма   Loose

Industries (США). Ею вдекабре 1989 года введена в эксплуатацию

солнечно-газовая станциямощностью 80 МВт.

     Здесь  же,  в Калифорнии, в 1994 году введено еще 480 МВт электрической мощности, причем,стоимость  1  кВтч  энергии  — 7...8  центов. Это ниже, чем на традиционныхстанциях. В ночные часы и зимой энергию дает, в основном, газ, а летом  в дневные часы — солнце.

     Электростанция  в Калифорниипродемонстрировала, что газ и солнце, как основные  источники  энергии ближайшего  будущего, способны эффективно  дополнять  друг друга. Поэтому неслучаен вывод,  что  в  качестве  партнера  солнечной  энергии   должнывыступать  различные  виды  жидкого  или газообразного топлива. Наиболее вероятной  «кандидатурой»   является   водород.   Его получение  с использованием солнечной энергии, например, путем электролиза воды может быть достаточно  дешевым,  а  сам  газ, обладающий    высокой    теплотворной   способностью,    легко транспортировать и длительно хранить.

     Отсюда    вывод:   наиболее    экономичная    возможность использования   солнечной   энергии,  которая  просматривается сегодня — направлять ее для получения вторичныхвидов  энергии в   солнечных  районах  земного  шара.  Полученное  жидкое  илигазообразное топливо можно будет перекачивать по  трубопроводам или перевозитьтанкерами в другие районы.

     Быстрое развитиегелиоэнергетики стало возможным благодаря снижению стоимости фотоэлектрическихпреобразователей в расчете на 1 Вт  установленной  мощности с 1000 долларов в1970 году до 3...5 долларов в 1997 году и повышению  их  КПД  с  5  до  18%.Уменьшение  стоимости  солнечного  ватта  до 50 центов позволит гелиоустановкамконкурировать с другими автономными источниками энергии, например, сдизельэлектростанциями.

     Одним  из  лидеров практического  использования   энергии Солнца   стала   Швейцария.   Здесь  построено  примерно  2600 гелиоустановок на кремниевых фотопреобразователяхмощностью  от 1  до 1000 кВт и солнечных коллекторных устройств для получениятепловой энергии. Программа, получившая наименование «Солар-91» и  осуществляемая   под   лозунгом    «За    энергонезависимуюШвейцарию!»,  вносит  заметный  вклад  в  решение экологических проблем и энергетическую  независимость  страны  импортирующей сегодня более 70 процентовэнергии. Гелиоустановку  на  кремниевых  фотопреобразователях, чаще всегомощностью  2...3  кВт,  монтируют  на  крышах  и  фасадах зданий.  Она занимаетпримерно 20...30 квадратных метров. Такая установка   вырабатывает   в   год  в   среднем   2000    кВтч электроэнергии,  что  достаточно  для  обеспечениябытовых нужд среднего швейцарского дома  и  зарядки  бортовых  аккумуляторов

электромобиля. Дневнойизбыток энергии в летнюю пору направляют

в  электрическую  сеть общегопользования. Зимой же, особенно в

ночные часы, энергия можетбыть бесплатно возвращена  владельцу

гелиоустановки.

     Крупные   фирмы  монтируют   на  крышах  производственных

корпусов гелиостанциимощностью до 300 кВт. Одна такая  станция

может покрыть потребностипредприятия в энергии на 50...70%.

     В   районах альпийского  высокогорья,  где  нерентабельно прокладывать   линии  электропередач,   строятся    автономные гелиоустановки с аккумуляторами.

     Опыт   эксплуатации свидетельствует,  что  Солнце  уже  в состоянии обеспечить энергопотребности,по меньшей  мере,  всех жилых зданий в стране. Гелиоустановки, располагаясь накрышах и стенах   зданий,  на  шумозащитных  ограждениях  автодорог,  натранспортных  и  промышленных  сооружениях   не   требуют   для размещения дорогостоящей  сельскохозяйственной  или  городской территории.

     Современная  концепция использования  солнечной   энергии наиболее  полно  выражена  при строительстве  корпусов  завода оконного  стекла  в  Арисдорфе,  где солнечным  панелям  общей мощностью   50   кВт   еще  при  проектировании была  отведена дополнительная роль элементов перекрытия и оформления фасада.

     КПД кремниевыхфотопреобразователей  при  сильном  нагреве заметно снижается и, поэтому, подсолнечными панелями проложены вентиляционные  трубопроводы  для  прокачки наружного воздуха. Нагретый  воздух  работает   как   теплоноситель  коллекторных устройств.      Темно-синие,      искрящиеся      на     солнцефотопреобразователи    на    южном    и    западном     фасадахадминистративного корпуса, отдавая в сеть 9 кВт электроэнергии, выполняют рольдекоративной облицовки.

     Существуют  и  другие направления  в  освоении  солнечной энергии. Это,  прежде  всего, использование  фотосинтезирующей способности  растений.  Уже  созданы и успешноработают, правда пока в лабораторных условиях,  фотобиохимические  системы, где энергия  кванта света используется для переноса электронов. Они являются прообразом  эффективных преобразователей   будущего, использующих принципыестественного фотосинтеза.

     Солнечные    установки     практически     не     требуют эксплуатационных  расходов,  не нуждаются  в ремонте и требуют затрат лишь на их сооружение и поддержание вчистоте.  Работать они могут бесконечно.

     Солнечная  энергия можетнепосредственно преобразовываться в механическую. Для  этого  используется двигатель  Стирлинга. Если   в   фокусе   параболического  зеркала  диаметром 1,5  м установить динамический преобразователь,  работающий  по  циклуСтирлинга,   получаемой  мощности  (1  кВт)  достаточно,  чтобы поднимать сглубины 20 метров 2 м3 воды в час.

     Среднее за год значениесуммарной  солнечной  радиации  на

широте  55o,  поступающей  в сутки  на  20  м2  горизонтальной

поверхности,  составляет 50...60   кВтч.   Это   соответствует

затратам энергии на отоплениедома площадью 60 м2.

     Для условий эксплуатациисезонно обитаемого жилища средней

полосы   наиболее  подходящей   является   воздушная   система

теплоснабжения. Воздухнагревается в солнечном коллекторе и  по

воздуховодам   подается   в  помещение.   Удобства  применения

воздушного теплоносителя посравнению с жидкостным очевидны:

     нет опасности, чтосистема замерзнет;

     нет необходимости втрубах и кранах;

     простота и дешевизна.

     Недостаток — невысокаятеплоемкость воздуха.

     Конструктивно   коллектор    представляет    собой    ряд застекленных   вертикальных  коробов,  внутренняя  поверхность которых  зачернена  матовой  краской,  не дающей  запаха   при нагреве. Ширина короба около 60 см.      В   части  расположения  солнечного  коллектора  на  доме

предпочтение отдаетсявертикальному варианту. Он много проще  в строительстве   и   дальнейшем обслуживании.  По  сравнению  с

наклонным коллектором(например, занимающим  часть  крыши),  не

требуется   уплотнения  от воды,  отпадает  проблема  снеговой

нагрузки, с вертикальныхстекол легко смыть пыль.

     Плоский  коллектор, помимо  прямой  солнечной   радиации,

воспринимает  рассеянную  и отраженную  радиацию:  в пасмурную

погоду, при легкойоблачности, словом, в тех условиях, какие мы

реально имеем в среднейполосе.

     Плоский коллектор несоздает высокопотенциальной  теплоты,

как  концентрирующийколлектор, но для конвекционного отопления

этого и не требуется, здесьдостаточно иметь низкопотенциальную

теплоту.   Солнечный  коллектор   располагается   на   фасаде,

ориентированном  на  юг (допустимо отклонение до 30o на восток

или на запад).

     Неравномерностьсолнечной радиации в течение дня, а  также

желание  обогревать  дом ночью  и  в  пасмурный  день  диктует

необходимость  устройства теплового  аккумулятора.   Днем   он

накапливает  тепловую энергию,  а  ночью  отдает. Для работы с

воздушным   коллектором  наиболее    рациональным    считается

гравийно-галечныйаккумулятор. Он дешев, прост в строительстве.

Гравийную   засыпку   можно  разместить  в  теплоизолированной

заглубленной цокольной частидома. Теплый воздух нагнетается  в

аккумулятор с помощьювентилятора.

     Для дома, площадью 60м2, объем аккумулятора составляет от

3 до 6  м3. Разбросопределяется качеством исполнения элементов

гелиосистемы, теплоизоляцией,  а   также   режимом   солнечной

радиации в конкретнойместности.

     Система  солнечноготеплоснабжения дома работает в четырех

режимах:

     отопление иаккумулирование тепловой энергии;

     отопление отаккумулятора;

     аккумулирование тепловойэнергии;

     отопление от коллектора.

     В холодные солнечные дни  нагретый  в  коллекторе  воздух

поднимается  и черезотверстия у потолка поступает в помещения.

Циркуляция воздуха идет засчет естественной конвекции. В ясные

теплые дни горячий воздухзабирается из верхней зоны коллектора и с помощью вентилятора  прокачивается через  гравий,  заряжая тепловой   аккумулятор.  Для  ночного  отопления  и на  случай пасмурной  погоды  воздух  из   помещения   прогоняется   черезаккумулятор и возвращается в комнаты подогретый.

     В  средней  полосегелиосистема лишь частично обеспечивает

потребности  отопления. Опыт  эксплуатации   показывает,   что

сезонная  экономия  топлива за  счет  использования  солнечной

энергии достигает 60%.

 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ ИЗ КОСМОСА

Идея сооруженияМеждународной опытной космической электростанции (КСЭС), подающейэлектроэнергию земным потребителям, возникла в 1960 году и не сходит с тех порсо страниц популярных и научных изданий.

     КСЭС в совокупности с промежуточными атмосфернымисооружениями сможет на только подавать электроэнергию земным потребителям, но и непосредственно освещать большие участки земной поверхности ночью и затенятьих днем, регулировать климатические условия, уничтожать тайфуны и смерчи,снабжать энергией космические корабли, воздушные средства, наземный транспорт,удаленные от линий электропередачи промышленные предприятия и т.д.

     Целесообразность создания КСЭС диктуетсянеисчерпаемостью солнечной энергии, экологическими соображениями инеобходимостью сохранять ныне широко применяемые природные энергоносители(нефть, газ, уголь) для нужд химической промышленности.

     КСЭС с периодически сменяемым персоналом могла быстать на только прообразом сверхмощных станций будущего, но и одновременновыполнять огромное количество обычной “космической работы” (исследования,наблюдения, эксперименты) Потребность в такой опытной КСЭС имеется уже сейчас,причем не только потребность, но и возможность ее создания при условиимеждународного сотрудничества.

     При этом следует учесть, что наша страна первой вмире освоила пилотируемые космические полеты с пребыванием людей на станции втечение одного года, у нас создан и опробован в космосе уникальный монтажныйинструмент, а космонавтами получен уникальный опыт работы по развертываниюкрупногабаритных космических сооружений, в том числе и дополнительных панелейсолнечных батарей, освоены длительные рабочие выходы космонавтов в открытыйкосмос, успешно проведены первые испытания новой универсальной ракеты-носителя“Энергия”, способной выводить на околоземную орбиту более 100 т полезногогруза.

     Практическое использование солнечной энергии вкосмонавтике началось в 1958 году на первом ИСЗ США и на третьем советском ИСЗ.Эти  спутники, как известно, имели солнечные батареи.

     Первая публикация по проблеме КСЭС с изложениемтехнической сущности принадлежит американскому инженеру П. Гейзеру. В егопроекте масса КСЭС достигает 30 тыс.т, размер (“размах”) солнечных батарей 60км, а электрическая мощность — примерно 8,5 ГВт.   Таким образом, мощностьспроектированной станции выше мощности эксплуатируемых ныне крупнейшихэлектростанций мира: ГЭС “Гленд-Кули” (США) — 6,2 ГВт, Красноярской ГЭС — 6ГВт, АЭС “Фукушима”- 4,7 ГВт, ТЭС “Кашима”- 4,4 ГВт (Япония).

     Целесообразность создания КСЭС и КТЭС  диктуетсянеисчерпаемостью как солнечной энергии, так и горючего для КТЭС- космическоговодорода, экологическими соображениями и необходимостью сохранить ныне широкоприменяемые природные химические энергоресурсы для нужд химической промышленности.

     В связи с печальным опытом аварии наЧернобыльской АЭС возникает вопрос, а не грозит ли создание КСЭС какими-либоновыми бедами людям, ведь передача энергии будет происходить через атмосферу, аследовательно, воздействовать на ее состав и динамику. Будет ли это воздействиеположительным? Расчеты вселяют оптимизм, но окончательный ответ может датьтолько опытная эксплуатация электропередачи Космос-Земля.

     Наличие энергетических установок характерно длявсех космических аппаратов. Характеристики космических солнечных батарей (СБ),применяемых в настоящее время, весьма разнообразны. Удельная масса панельных СБсоставляет 5-10 кг/м2, причем около 40 % массы приходится наполупроводниковые элементы, а остальное на конструкцию. Ожидается, что использованиематериалов на основе бора и углерода позволит уменьшить массу конструкций в 2 раза.

     Срок службы СБ пока подтвержден 5 годами, однакосчитается, что он может составить 30 лет, правда, с деградацией (уменьшением)КПД СБ к концу этого периода на 40 %.

     Достигнутое КПД для двухслойного элемента,составленного из арсенида галлия (GaAs) и кремния (Si), равно 28,5 %, что касается дальнейших перспектив, то они оцениваются довольно высокими значениямидо 60 %.

     В космической энергетике большая роль отводитсяаккумуляторам. Самые лучшие из современных маховиков способны накапливатьвесьма значительную энергию — до 1 МДж/кг,  хотя существуют и такиеэкспериментальные устройства, которые способны накапливать энергию до 12МДж/кг. Но для расчетов ограничиваются значением 0,07 МДж/кг.

     Вряд ли первая опытная КСЭС установленноймощностью для земных потребителей 5000 кВт способна сколько-нибудь существеннопомочь энергетике нашей страны. Тем не менее она, как и первая АЭС, необходима,причем главный смысл ее эксплуатации — натуральное изучение способовбеспроводной передачи энергии на сверхдальние расстояния, изучение влиянияэтого процесса на окружающую среду, оптимизация параметров станции.

     Первые практические опыты в нашей стране попередаче энергии без проводов с помощью СВЧ-излучения были проведены подруководством профессора С.И. Тетельбаума в Киевском политехническом институтеоколо 30 лет назад. две простейшие квадратные антенны со стороной квадрата 100м при длине волны 1 см позволили передавать энергию на расстояние 50 км с КПД40%, а на расстояние 5 км — с КПД 60%. Современное состояние техники позволяетсущественно улучшить все показатели беспроводной линии передачи энергии спомощью СВЧ-излучения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     Можно сказать суверенностью что человек зависим от энергии. Для решения той или иной задачинеобходима энергия и потребности в ней возрастают, но запасы традиционныхтоплив (нефти, газ, угля и др.) кончены. Существует необходимость введениенетрадиционных источников энергии. По моему мнению нетрадиционные источникинеобходимо вводить постепенно, первоначально необходимо оптимальноиспользовать   

имеющуюся энергию, повысить КПД имеющихся источников.

     Наиболее оптимальным источником мне кажетсясолнечная энергия,

в сравнении с ветровой энергией так как доля затрат наэксплуатацию значительно ниже. Но будущее энергетики стоит за смешеннымиисточниками.

     Электроэнергия из космоса выглядит как выдумкафантаста, как нечто сказочное, но может быть через некоторое время это будеттак же обыденно как электрическая лампочка.

     Энергетическая проблема может быть решена еслиначать движение в этом направлении. Необходимо действовать сейчас.    

Список  используемойлитературы:

·  Янтовский Е. Стратегия энергетики ''Наука и жизнь'' № 1  1991  67стр

· Лаврус В.С. Источники энергии«Информационное Издание»  1997  63стр

·  Ревель П. Вилипп К.А. Энергетические проблемычеловека ''Среда нашего обитания'' Кн. 3  1995  291стр