Реферат: Альтернативные источники энергии

Проект

По естествознанию

Учениц 6-с класса

Анастасии Фроловой и

Екатерины Костровой

“Альтернативныеисточники энергии”

2004 год

В наше время людям энергиитребуется всё больше и больше энергии, поскольку они придумывают всё больше ибольше новых изобретений, для которых требуется энергия.

Рождение энергетики произошломного миллионов лет назад, когда люди научились добывать огонь: они охотились спомощью огня, получали свет и тепло, и он служил источником радости и оптимизмана протяжении многих лет.

В нашем проекте мы расскажем овозможных экологически-чистых источниках энергии, которыми бы люди не загрязнялиокружающий мир, в котором мы живём.

1.Ветровая энергия

Огромна энергия движущихсявоздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасыгидроэнергии всех рек планеты. Постоянно и повсюду на земле дуют ветры – отлегкого ветерка, несущего желанную прохладу в летний зной, до могучих ураганов,приносящих неисчислимый урон и разрушения. Всегда неспокоен воздушный океан, надне которого мы живем. Ветры, дующие на просторах нашей страны, могли бы легкоудовлетворить все ее потребности в электроэнергии! Почему же столь обильный,доступный да и экологически чистый источник энергии так слабо используется? Внаши дни двигатели, использующие ветер, покрывают всего одну тысячную мировыхпотребностей в энергии.

            Они даютдовольно много энергии, тем более если поставить несколько ветроэлектрическихстанций, то этой энергии хватит на долго.

            Носуществует несколько важных проблем: избыток энергии в ветреную погоду инедостаток ветра в безветренную погоду.

            Для этогосуществует простое решение: ветряное колесо движет насос, которой накачиваетводу в расположенное ниже водяное хранилище и вода стекая вниз приводит вдействие водяную турбину. Существует ещё один более перспективный способ –электрический ток от ветряной мельницы разлагает воду на кислород и водород,который хранится в хранилище и его можно сжигать на тепловых электростанциях помере надобности.

2.Энергия рек

Многие тысячелетия верно служитчеловеку энергия, заключенная в текущей воде. Запасы ее на Земле колоссальны.Недаром некоторые ученые считают, что нашу планету правильнее было бы называтьне Земля, а Вода – ведь около трех четвертей поверхности планеты покрыты водой.Огромным аккумулятором энергии служит Мировой океан, поглощающий большую еечасть, поступающую от Солнца. Здесь плещут волны, происходят приливы и отливы,возникают могучие океанские течения. Рождаются могучие реки, несущие огромныемассы воды в моря и океаны. Понятно, что человечество в поисках энергии немогло пройти мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научилисьиспользовать энергию рек.

Вода была первым источникомэнергии, и, вероятно, первой машиной, в которой человек использовал энер­гиюводы, была примитивная водяная турбина. Свыше 2000 лет назад горцы на БлижнемВостоке уже поль­зовались водяным колесом в виде вала с лопатками.

Шагом вперед было водяное колесоВитрувия. Это вертикальное колесо с большими лопатками и гори­зонтальным валом.Вал колеса связан деревянными зубчатыми колесами с вертикальным валом, на кото­ромсидит мельничный жернов.

            Этот способполучения энергии даёт меньше энергии, чем ветровой, но тоже весьма практичен ине требует много затрат.

3.Геотермальная энергия

Земля, эта маленькая зеленаяпланета, наш общий дом, из которого мы пока не можем, да и не хотим, ухо­дить.По сравнению с мириадами других планет Земля действительно невелика: большая еечасть покрыта уют­ной и живительной зеленью. Но эта прекрасная и спо­койнаяпланета порой приходит в ярость, и тогда с ней шутки плохи – она способнауничтожить все, что мило­стиво дарила нам с незапамятных времен. Грозные смерчии тайфуны, неукротимые воды рек и морей разрушают все на своем пути, лесныепожары за считанные часы опустошают огромные тер­ритории вместе с постройками ипосевами.

Но все это мелочи по сравнению сизвержением про­снувшегося вулкана. Едва ли сыщешь на Земле другие примерыстихийного высвобождения природной энергии, которые по силе могли бысоперничать с некоторыми вулканами.

С геологической точки зрениягеотермальные энерго­ресурсы можно разделить на гидротермальные конвективныесистемы, горячие сухие системы вулканического происхождения и системы с высокимтепловым потоком.

            4.Гидротермальные системы

К категории гидротермальных  систем относят подземные бассейны пара илигорячей воды, ко­торые выходят на поверхность земли, образуя гейзеры, сернистыегрязевые озера и фумаролы. Образование та­ких систем связано с наличием источникатеплоты  го­рячен или расплавленнойскальной породой, располо­женной относительно близко к поверхности земли. Они обычноразмещаются по границам тектонических плит земной коры, которым свойственнавулканическая активность.

В принципе для производства электроэнергиина месторождениях с горячей водой применяется метод, основанный наиспользовании пара, образовавшегося при испарении горячей жидкости наповерхности. Этот метод использует то явление, что при приближении го­рячейводы (находящейся под высоким давлением) по скважинам из бассейна к поверхностидавление падает и около 20 % жидкости вскипает и превращается в пар.

Этот способ очень трудноосуществить этот способ в Латвии, так как очень трудно найти подводные воды вЛатвии.

5.Горячие системы вулканического происхождения

Ко второму типу геотермальныхресурсов (горячие системы вулканического происхождения) относятся маг­ма инепроницаемые горячие сухие породы (зоны за­стывшей породы вокруг магмы ипокрывающие ее скаль­ные породы). Получение геотермальной энергии непо­средственноиз магмы пока технически неосуществимо. Технология, необходимая дляиспользования энергии горячих сухих пород, только начинает разрабатываться.Предварительные технические разработки методов использования этихэнергетических ресурсов предусматри­вают устройство замкнутого контура сциркулирующей по нему жидкостью, проходящего через горячую породу. Сначалапробуривают скважину, достигающую области залегания горячей породы; затем черезнее в породу под большим давлением закачивают холодную воду, что приводит кобразованию в ней трещин. После этого через образованную таким образом зонутрещино­ватой породы пробуривают вторую скважину. Наконец, холодную воду споверхности закачивают в первую скважину. Проходя через горячую породу, онанагрева­ется  (извлекается через вторуюскважину в виде пара или горячей воды, которые затем можно использовать дляпроизводства электроэнергии одним из рассмотрен­ных ранее способов).

Этот способ невозможноиспользовать этот способ, всвязи с отсутствием вулканов.

6.Системы с высоким тепловым потоком

Геотермальные системы третьеготипа существуют в тех районах, где в зоне с высокими значениями теплово­гопотока располагается глубокозалегающий осадочный бассейн. В таких районах, какПарижский или Венгерский бассейны, температура воды, поступающая из сква­жин,может достигать 100 °С.

Особая категория месторожденийэтого типа нахо­дится в районах, где нормальный тепловой поток через грунтоказывается в ловушке из изолирующих непрони­цаемых пластов глины,образовавшихся в быстро опускающихся геосинклинальных зонах или в областяхопускания земной коры. Температу­ра воды, поступающей из геотермальныхместорождений в некоторых зонах, может достигать 150–180°С.

7. Энергия мирового океана

Резкое увеличение цен на топливо,трудности с его полученном, сообщения об истощении топливных ресурсов – все этивидимые признаки энергетического кризиса вызвали в последние годы во многихстранах значительный интерес к новым источникам энергии, в том числе к энергииМирового океана.

8.Энергия приливов и отливов

Веками люди размышляли надпричиной морских приливов и отливов. Сегодня мы достоверно знаем, что могучееприродное явление – ритмичное движение морских вод вызывают силы притяженияЛуны и Солнца. Поскольку Солнце находится от Земли в 400 раз дальше, гораздоменьшая масса Луны действует на земные поды вдвое сильнее, чем масса Солнца.Поэтому решающую роль играет прилив, вызванный Луной (лунный прилив). В морскихпросторах приливы чередуются с отливами теоретически через 6 ч 12 мин 30 с.Если Луна, Солнце и Земля находятся на одной прямой, Солнце своим притяжениемусиливает воздействие Луны, и тогда наступает сильный прилив. Когда же Солнцестоит под прямым углом к отрезку Земля-Луна, наступает слабый прилив. Сильный ислабый приливы чередуются через семь дней.

Однако истинный ход прилива иотлива весьма сложен. На него влияют особенности движения небесных тел,характер береговой линии, глубина воды, морские течения и ветер.

Самые высокие и сильные приливные волны возникают в мелких иузких заливах или устьях рек, впадающих в моря и океаны. Приливная волнаИндийского океана катится против течения Ганга на расстояние 250 км от егоустья. Приливная волна Атлантического океана распространяется на 900 км вверхпо Амазонке. В закрытых морях, например Черном или Средиземном, возникают малыеприливные волны высотой 50-70 см.

С помощью научных формул можнорассчитать место, где можно поставить электростанцию и получить самое большоеколичество энергии.

9. Энергия солнца

Для древних народов Солнце былобогом. В Верхнем Египте, культура которого восходит к четвертому тысячелетию дон.э., верили, что род фараонов ведет свое происхождение от Ра – бога Солнца.Надпись на одной из пирамид представляет фараона как наместника Солнца на Земле,«который исцеляет нас своей заботой, когда выйдет, подобно Солнцу, что даетзелень землям.

Своей жизнетворной силой Солнцевсегда вызывало у людей чувства поклонения и страха. Народы, тесно связанные сприродой, ждали от него милостивых даров – урожая и изобилия, хорошей погоды исвежего дождя или же кары – ненастья, бурь, града. Поэтому в народном искусствемы всюду видим изображение Солнца: над фасадами домов, на вышивках, в резьбе ит. п.

Почти все источники энергии, окоторых мы до сих пор говорили, так или иначе используют энергию Солнца: уголь,нефть, природный газ суть не что иное, как «законсервированная» солнечнаяэнергия. Она заключена в этом топливе с незапамятных времен; под действиемсолнечного тепла и света на Земле росли растения, накапливали в себе энергию, апотом в результате длительных процессов превратились в употребляемое сегоднятопливо. Солнце каждый год даст человечеству миллиарды тонн зерна и древесины.Энергия рек и горных водопадов также происходит от Солнца, которое поддерживаеткругооборот воды на Земле.

Во всех приведенных примерахсолнечная энергия используется косвенно, через многие промежуточныепревращения. Заманчиво было бы исключить эти превращения и найти способнепосредственно преобразовывать тепловое и световое излучение Солнца, падающеена Землю, в механическую или электрическую энергию. Всего за  три дня Солнце посылает на Землю  столько   энергии, сколько еесодержится во всех разведанных запасах ископаемых топлив, а за 1 с – 170 млрд.

Солнечная энергия, падающая наповерхность одного озера, эквивалентна мощности крупной электростанции.

Существуют несколько способприменения солнечной энергии как альтернативной энергии: водоём, нагреваемыйсолнцем, плита с аккумулятором, находящаяся на возвышенности и изогнутоезеркало.

            10.Атомная энергия

            Энергетическийядерный реактор устроен довольно просто – в нем, так же как и в обычном котле,вода превращается в пар. Для этого используют энергию, выделяющуюся при цепнойреакции распада атомов урана или другого ядерного топлива. На атомнойэлектростанции нет громадного парового котла, состоящего из тысяч километровстальных трубок, по которым при огромном давлении циркулирует вода, превращаясьв пар. Эту махину заменил относительно небольшой ядерный реактор.

Атомные реакторы на тепловыхнейтронах различаются между собой главным образом по двум признакам: какиевещества используются в качестве замедлителя нейтронов и какие в качестветеплоносителя, с помощью которого производится отвод тепла из активной зоныреактора. Наибольшее распространение в настоящее время имеют водо-водяные реакторы.

11.Водороднаяэнергетика

Передача электроэнергии попроводам обходится очень дорого: она составляет около трети себестоимостиэнергии для потребителя. Чтобы снизить расходы, строят линии электропередачивсе более высокого напряжения. Но воздушные высоковольтные линии требуютотчуждения большой земельной площади, к тому же они уязвимы для очень сильныхветров и иных метеорологических факторов. А подземные кабельные линии обходятсяв 10 – 20 раз дороже, и их прокладывают лишь в исключительных случаях(например, когда это вызвано соображениями архитектуры или надежности).

Серьезнейшую проблему составляетнакопление и хранение электроэнергии, поскольку электростанции наиболееэкономично работают при постоянной мощности и полной нагрузке. Между тем спросна электроэнергию меняется в течение суток, недели и года, так что мощностьэлектростанций приходится к нему приспосабливать. Единственную возможностьсохранять впрок большие количества электроэнергии в настоящее время даютгидроаккумулирующие электростанции, но и они в свою очередь связаны смножеством проблем.

Все эти проблемы, стоящие передсовременной энергетикой, могло бы – по мнению многих специалистов – разрешитьиспользование водорода в качестве топлива и создание так называемоговодородного энергетического хозяйства.

Водород, самый простой и легкий из всех химическихэлементов, можно считать идеальным топливом. Он имеется всюду, где есть вода.При сжигании водорода образуется вода, которую можно снова разложить на водороди кислород, причем этот процесс не вызывает никакого загрязнения окружающейсреды.

Водород – синтетическое топливо.Его можно получать из угля, нефти, природного газа либо путем разложения воды.Согласно оценкам, сегодня в мире производят и потребляют около 20 млн. тводорода в год. Половина этого количества расходуется на производство аммиака иудобрений, а остальное – на удаление серы из газообразного топлива, вметаллургии, для гидрогенизации угля и других топлив. В современной экономикеводород остается скорее химическим, нежели энергетическим сырьем.

Его можно транспортировать потрубам как природный газ.

Ещё одно полезное качествоводорода – им можно заменить бензин и выхлопные газы больше не будут загрязнятьнашу природу.

            Существуют много другие экологически-чистые источникиэнергии, которые можно разместить в Латвии. Например, буйки в море, которыесвоими колебаниями на воде дают немного энергии или разместить ветряные колёсапо всей Латвии, или устройство у Даугавы или Венты.

            Следует задуматься людям и об экономии энергии в странеи  сделать мир лучше!