Нетрадиционные источники энергии
| Загрузить архив: | |
| Файл: ref-24012.zip (188kb [zip], Скачиваний: 87) скачать |
Колледж современного управления
Реферат на тему:
«Нетрадиционные источники энергии»
Преподаватель: Крупенина Раиса Ефимовна
Студентка: Черкашенко Ксения Владимировна
Группа М-11
г. Юбилейный
2006год
Содержание
Введение......................................................................................................... 3
Энергия ветра................................................................................................ 4
Энергия солнца.............................................................................. 11
Энергия океана.............................................................................................. 14
Геотермальная энергия................................................................................. 18
Экология и нетрадиционные источники энергии......................................... 25
Заключение.................................................................................................... 32
Список литературы....................................................................................... 33
Введение
Целью данной работы является выяснения причин малого использования нетрадиционных источников энергии.
Развитие нашей цивилизации сопровождается увеличением потребностей
человечества в энергии.
При существующем уровне научно-технического прогресса энергопотребление может
быть покрыто лишь за счет использования органических топлив (уголь, нефть,
газ), гидроэнергии и атомной энергии на основе тепловых нейтронов. Однако, по
результатам многочисленных исследований органическое топливо к
В настоящее время известны следующие виды возобновляемых источников энергии:
|
|
Рассмотримнаиболее перспективные в настоящее времяальтернативные источники энергии.
Энергия ветра
Основной причиной возникновения ветра является неравномерное
нагревание солнцем земной поверхности. Земная поверхность неоднородна: суша,
океаны, горы, леса обусловливают различное нагревание поверхности под одной и
той же широтой. Вращение Земли также вызывает отклонения воздушных течений. Все
эти причины осложняют общую циркуляцию атмосферы. Возникает ряд отдельных циркуляции,
в той или иной степени связанных друг с другом. На экваторе у земной
поверхности лежит зона затишья со слабыми переменными ветрами. На север и на юг
от зоны затишья расположены зоны пассатов, которые вследствие вращения Земли с
запада на восток имеют отклонение к западу. Таким образом, в северном полушарии
постоянные ветры приходят с северо-востока, в южном с юго-востока, как показано
на схеме рис.1. Пассаты простираются примерно до 30° северной и южной широт и
отличаются равномерностью воздушных течений по направлению и скорости. Средняя
скорость юго-восточных пассатов северного полушария у поверхности земли достигает
6-8 м/сек. Эти ветры вблизи больших континентов нарушаются сильными годовыми
колебаниями температуры и давления над материками. Высота слоя пассатов
простирается от 1 до
Рис.1. Схема общей циркуляции земной атмосферы.
Днём при солнечной погоде суша нагревается сильнее, чем поверхность моря, поэтому нагретый воздух становится менее плотным и поднимается вверх. Вместе с этим более холодный морской воздух устремляется на сушу, образуя морской береговой ветер. Поднимающийся над сушей воздух течёт в верхнем слое в сторону моря и на некотором расстоянии от берега опускается вниз. Таким образом возникает циркуляция воздуха с направлением внизу –
на берег моря, вверху – от суши к морю. Ночью над сушей воздух
охлаждается сильнее, чем над морем, поэтому направление циркуляции изменяется: внизу
воздух течёт на море, а вверху с моря на сушу. Зона распространения бриза около
Муссоны. Годовые изменения температуры в береговых районах больших морей и океанов также вызывают циркуляцию, аналогичную бризам, но с годовым периодом. Эта циркуляция, более крупного размера, чем бризы, называется муссонами. Возникают муссоны по следующим причинам. Летом
континент нагревается сильнее, чем окружающие его моря и океаны; благодаря этому над континентом образуется пониженное давление, в воздух внизу устремляется к континенту от океанов, а вверху наоборот, течёт от континентов к окружающим океанам. Эти ветры носят название морских муссонов. Зимой континенты значительно холоднее, чем поверхность моря; над ними образуется область повышенного давления; вследствие этого нижние слои воздуха направляются от континента к океанам, а в верхних слоях – наоборот, от океанов к континентам. Эти ветры называются материковыми муссонами. Сильные муссоны можно наблюдать на южном побережье Азии – в Индийском океане и Аравийском море, где летом они имеют юго-западное направление, а зимой – северо-восточное. У восточных берегов Азии также наблюдаются муссоны. Зимою дуют суровые северозападные материковые ветры; летом юго-восточные и южные морские влажные ветры. Эти ветры значительно влияют на климат Дальневосточного края.
Различные зоны страны имеют ветровые режимы, сильно отличающиеся один от другого. Значение среднегодовой скорости ветра в данном районе дает возможность приближенно судить о целесообразности использования ветродвигателя и об эффективности агрегата. Энергия ветра огромна, по оценке Всемирной метеорологической организации, составляет 170 трлн. кВт*ч в год. Энергия ветра в течение длительного времени рассматривается в качестве экологически чистого неисчерпаемого источника энергии. Однако до того как энергия ветра сможет принести значительную пользу, должны быть решены многие проблемы, главные из которых: высокая стоимость ветроэнергетических установок, их способность надежно работать в автоматическом режиме в течение многих лет и обеспечивать бесперебойное электроснабжение.
История создания ветрогенераторовГермания — 57 %
Всего за год установлено 1460 МВт.
Доля стран в суммарных установленных мощностях ( год):
Производство в мире выросло с 1146 МВт. в г. до 1656 МВт. в г. продолжает удерживать мировое лидерство в производстве — 46 % мирового рынка. увеличила производство на 38 %. В производится 28 %. Три крупнейшие компании в — : Q-Cells, Schott Solar и Sunway. В было произведено 156 МВт. , что составляет 10,6 % мирового производства.
В году установленные мощности выросли на 39 %, и достигли 5 ГигаВт. Инвестиции в году в строительство новых заводов по производству составили $1 млрд.
Несмотря на 12 % рост мощностей по производству , стоимость выросла на 25 %. Из-за дефицита производство фотоэлектрических элементов в году вырастет всего на 10 %.
К году установки достигнут 3,2-3,9 ГигаВт. в год. Выручка производителей составит $18,6 -$23,1 млрд. в год.
В году все установленные мощности мира составляли 21 МВт.
фирмы в г. произвели 48 % оборудования, 11 %. В году американские фирмы занимали 26 % мирового рынка. 4 компании занимают около 50 % мирового рынка солнечных элементов и батарей: Sharp, Kyocera, BP Solar, и Shell Solar. В году Sharp увеличил производство на 32 %, Kyocera на 35 %. Sanyo произвела за год 105 МВт. , и переместилась с 7-го места в мире на 4-е.
Когда установленные мощности во всём мире удваиваются, цена электричества, производимого солнечной энергетикой падает на 20 %-30 %.
Энергия океана
Основная доля энергии, поступающей в Мировой океан – результат поглощения им солнечного излучения. Энергия поступает в океан также в результате гравитационного взаимодействия космических тел и водных масс
планеты,
создающего приливы, и поступления тепла из глубины планеты. Поверхность
Мирового океана занимает около 70 % поверхности всей планеты и составляет
примерно 360 млн. км2. Большая часть этой поверхности постоянно свободна ото
льда и хорошо поглощает солнечное излучение. В океанской воде примерно 65 %
солнечного излучения поглощается первым метром водной толщи и до 90 % –
десятиметровым слоем. В дневное время в низких широтах вода прогревается
примерно на
(λ >10 мкм) переизлучается, а частично передается в атмосферу теплопроводным пограничным слоем и вследствие испарения. Относительная роль этих процессов различна для разных районов планеты, но на широтах от 70° с.ш. до 70° ю.ш. характеризуется примерно одинаковыми значениями [2.9]: длинноволновое излучение в атмосферу и космическое пространство 41 %;
передача тепла атмосфере за счет теплопроводности 5 %; потери на испаре-
ние 54 %.
За счет движения воздушных и водных масс запасенная океаном энер-
гия переносится по всей планете, причем в области между экватором и 70° с.
ш. в среднем 40 % тепла переносится океанскими течениями, а на 20° с. ш.
вклад океана в перенос энергии составляет до 74%. Ежегодно с поверхности
океана
испаряется слой воды толщиной примерно
около 36·1012 т воды возвращается со стоком рек, ледников и т.п.
Примерно 2/3 суммарного солнечного излучения испытывают в океане
и на поверхности суши различные изменения: преобразуются в тепло 43 %;
расходуются на испарение, образование осадков 22 %; сообщение энергии
рекам, ветру, волнам, различным видам течений в океане 0,2 %. Примерно
0,02 % всей энергии воспринятого солнечного излучения идет на образова-
ние продукции фотосинтеза и частично на образование ископаемого топлива.
Соизмерим с этой величиной суммарный поток энергии, поступающей
из недр Земли и в виде приливной энергии. Выделить из указанных потоков
те, что непосредственно имеют отношение только к океану, достаточно
трудно. Для энергетики важны не абсолютные величины мощностей различ-
ных источников, а лишь та их часть, которую можно преобразовать в тре-
буемые для хозяйственной деятельности виды энергии.
Сотрудниками океанографического института Скриппса (США) вы-
полнены оценки суммарных и допустимых для переработки мощностей раз-
личных
океанических источников энергии за пять лет – с 1977 по
ответствующие данные приведены на диаграммах рис. 2, на которых от-
мечены два уровня – суммарный и допускающий преобразование (заштрихо-
ван). Более поздние оценки сделаны с учетом целого ряда технологических и
экологических факторов. Они, как правило, в части допустимой к использо-
ванию энергии оказались ниже.
Рис.2. Распределение океанских источников энергии по мощности (пра-
вые столбцы – по оценкам
Огромные количества энергии можно получить от морских волн.
Мощность, переносимая волнами на глубокой воде, пропорциональна квад-
рату их амплитуды и периоду. Поэтому наибольший интерес представляют
длиннопериодные (T ≈10 с) волны большой амплитуды (a ≈2м), позволяю-
щие снимать с единицы длины гребня в среднем от 50 до 70 кВт/м.
Наибольшее число волновых энергетических устройств разрабатывает-
ся для извлечения энергии из волн на глубокой воде. Это наиболее общий
тип волн, существующий при условии, что средняя глубина моря D превы-
шает величину половины длины волны λ /2.
Преобразование энергии волн.
В этом классе преобразователей остановимся в первую очередь на раз-
работке профессора Эдинбургского университета Стефана Солтера, назван-
ной в честь создателя «утка Солтера». Техническое название такого преобра-
зователя – колеблющееся крыло. Форма преобразователя обеспечивает мак-
симальное извлечение мощности (рис.3).
Рис.3. «Утка Солтера»: а – схема преобразования энергии волны; б –
вариант конструкции преобразователя; 1 – плавучая платформа; 2 – цилинд-
рическая опора с размещенными в ней приводами и электрогенераторами; 3 –
асимметричный поплавок.
Волны, поступающие слева, заставляют утку колебаться. Цилиндриче-
ская форма противоположной поверхности обеспечивает отсутствие распро-
странения волны направо при колебаниях утки вокруг оси. Мощность может
быть снята с оси колебательной системы с таким расчетом, чтобы обеспечить
минимум отражения энергии. Отражая и пропуская лишь незначительную
часть энергии волн (примерно 5%), это устройство обладает весьма высокой
эффективностью преобразования в широком диапазоне частот возбуждаю-
щих колебаний (рис.4).
Рис.4. Эффективность «утки Солтера» (диаметр
вана).
Геотермальная энергия
- в дословном переводе значит : земли тепловая энергия.
Объём
Земли составляет примерно 1085 млрд.куб.км и весь он, за исключением тонкого
слоя земной коры , имеет очень высокую температуру.
Если учесть ещё и теплоёмкость пород Земли, то станет ясно , что геотермальная
теплота представляет собой несомненно самый крупный источник энергии, которым в
настоящее время располагает человек. Причём это энергия в чистом виде, так как
она уже существует как теплота, и поэтому для её получения не требуется сжигать
топливо или создавать реакторы.
В некоторых районах природа доставляет геотермальную энергию к поверхности в
виде пара или перегретой воды, вскипающей и переходящей в пар при выходе на
поверхность. Природный пар можно непосредственно использовать для производства
электроэнергии. Имеются также районы, где геотермальными водами из источников и
скважин можно обогревать жилища и теплицы ( островное государство на севере
Атлантического океана -Исландия; и наши Камчатка и Курилы)
Однако в целом, особенно с учётом величины глубинного тепла Земли,
использование геотермальной энергии в мире крайне ограничено.
Для производства электроэнергии с помощью геотермального пара от этого пара
отделяют твёрдые частицы, пропуская его через сепаратор и затем направляют его
в турбину.
"Стоимость топлива" такой электростанции определяется капитальными
затратами на продуктивные скважины и систему сбора пара и является относительно
невысокой. Стоимость самой электростанции при этом также невелика, так как
последняя не имеет топки, котельной установки и дымовой трубы. В таком удобном
естественном виде геотермальная энергия является экономически выгодным
источником электрической энергии. К сожалению, на Земле редко встречаются
поверхностные выходы природного пара или перегретых ( то есть, с температурой
гораздо выше 100oС ) вод, вскипающих с образованием достаточного
кол-ва пара.
Геотермические условия чрезвычайно
разнообразны. Это связано с
геологическим строением того или иного района Земли. Известны случаи,
когда увеличение
температуры на 1° С происходит при углублении на 2-
Эти аномалии обычно находятся в областях современного вулканизма. На
глубине 400-
доходит до 150-200 °С и более.
В настоящее время получены данные о довольно глубоком промерза-
нии верхней зоны земной коры. Геотермические наблюдения в зоне вечной
мерзлоты позволили установить, что мощность мерзлых горных пород дос-
тигает 1,5 тыс. м. Так, в районе реки Мархи (приток Вилюя) на глубине 1,8
тыс. м температура составляет всего лишь 3,6 °С. Здесь геотермическая сту-
пень составляет
тории (на Русской платформе) температура с глубиной примерно следующая:
до 100° С и более.
Подземные термальные воды (гидротермы)
В земной коре существует подвижный и чрезвычайно теплоемкий
энергоноситель – вода, играющая важную роль в тепловом балансе верхних
геосфер. Вода насыщает все породы осадочного чехла. Она содержится в по-
родах гранитной и осадочной оболочек, а вероятно, и в верхних частях ман-
тии. Жидкая вода
существует только до глубин 10-
туре около 700 °С вода находится исключительно в газообразном состоянии.
На глубине 50-
сти, т.е. водяной газ приобретает такую же плотность, что и жидкая вода.
В любой точке земной поверхности, на определенной глубине, завися-
щей от геотермических особенностей района, залегают пласты горных пород,
содержащие термальные воды (гидротермы). В связи с этим в земной коре
следует выделять еще одну зону, условно называемую «гидротермальной
оболочкой». Она прослеживается повсеместно по всему земному шару толь-
ко на разной глубине. В районах современного вулканизма гидротермальная
оболочка иногда выходит на поверхность. Здесь можно обнаружить не толь-
ко горячие источники, кипящие грифоны и гейзеры, но и парогазовые струи с
температурой 180-200° С и выше.
Температура подземных вод колеблется в широких пределах, обуслов-
ливая их состояние, влияя на состав и свойства. В соответствии с температу-
рой теплоносителя все геотермальные источники подразделяют на эпитер-
мальные, мезотермальные и гипотермальные.
К эпитермальным источникам обычно относят источники горячей во-
ды с температурой 50-90 °С, расположенные в верхних слоях осадочных по-
род, куда проникают почвенные воды.
К мезотермальным источникам относят источники с температурой
воды 100-200 °С.
В гипотермальных источниках температура в верхних слоях превы-
шает 200 °С и практически не зависит от почвенных вод.
Происхождение термальных вод может быть связано с деятельностью
тепловых очагов, но чаще всего вода, тем или иным способом попадая в
пласт породы, совершает долгий путь, пока не приходит в контакт с тепло-
вым потоком или постепенно разогревается, отбирая тепло у пород.
Жидкая фаза воды и тепло могут происходить из одного источника
лишь в том случае, если таковым является остывающий магматический рас-
плав. Перегретая вода в виде паровых струй выделяется из расплава вместе с
газами и легколетучими компонентами, устремляясь в верхние, более холод-
ные горизонты. Уже при температурах 425-375 °С пар может конденсиро-
ваться в жидкую воду; в ней растворяется большинство летучих компонентов
– так появляется гидротермальный раствор «ювенильного» (первозданного)
типа. Под термином «ювенильные» геологи подразумевают воды, которые
никогда прежде не участвовали в водообороте; такие гидротермы в прямом
смысле слова являются первичными, новообразованными_______. Полагают, что подобным образом сформировалась вся поверхностная гидросфера морей и
океанов в эпоху молодой магматической активности планеты, когда только-
только зарождались твердые консолидированные «острова» материковых
платформ.
Прямой противоположностью «ювенильных» вод являются воды ин-
фильтрационного происхождения. Если «ювенильные» воды, отделяясь от
магматического расплава, поднимаются к поверхности, то преобладающее
движение инфильтрационных вод – от поверхности вглубь. Источник вод
этого типа представляет собой атмосферные осадки или вообще поверхност-
ные водотоки. По поровому пространству пород или трещинным зонам эти
воды проникают (инфильтруются) в более глубокие горизонты. По пути
движения они насыщаются различными солями, растворяют подземные газы,
нагреваются, отбирая тепло у водопроводящих пород.
В зависимости от глубины проникновения инфильтрационных вод они
становятся более или менее нагретыми. При средних геотермических усло-
виях для того, чтобы инфильтрационные воды стали термальными (т.е. с тем-
пературой более 37
°С), необходимо их погружение на глубину 800-
Инфильтрационные гидротермы способны изливаться на поверхность в
виде горячих источников, если существует возможность разгрузки воды на
поверхность по разломам, выклиниваниям слоев, что происходит в более
низких относительно области питания участках. Причем, чтобы вода остава-
лась термальной, подъем ее к поверхности должен происходить очень быст-
ро, например, по широким трещинам разломов. При медленном подъеме гид-
ротермы остывают, отдавая аккумулированное тепло вмещающим породам.
Однако, если пробурить скважину на глубину 3-4 тыс. м и обеспечить быст-
рый подъем воды, можно получить термальный раствор с температурой до
100 °С. Все это касается областей со средними геотермическими показателя-
ми и не относится к вулканическим районам или зонам недавнего горнообразования.
Вулканический тип термальных вод следует выделить особо. Как уже
говорилось, горячие источники вулканических районов нельзя целиком счи-
тать «ювенильными», т. е. магматическими. Опыт исследований показывает,
что в подавляющем случае вода вулканических терм имеет поверхностное
инфильтрационное происхождение. Помимо гейзеров вулканический тип
гидротерм включает грязевые грифоны и котлы, паровые струи и газовые
фумаролы.
Все перечисленные типы термальных вод имеют разнообразнейший
химический и газовый состав. Их общая минерализация колеблется от ульт-
рапресных категорий (менее 0,1 г/л) до категорий сверхкрепких рассолов
(более 600 г/л). Гидротермы содержат в растворенном состоянии различные
газы: активные (агрессивные), такие, как углекислота, сероводород, атомар-
ный водород, и малоактивные – азот, метан, водород.
В геотермальной энергетике могут быть использованы практически все
виды термальных вод: перегретые воды – при добыче электроэнергии, пре-
сные термальные воды – в коммунальном теплообеспечении, солоноватые
воды – в бальнеологических целях, рассолы – как промышленное сырье.
Запасы и распространение термальных вод
К областям распространения месторождений термальных вод относят-
ся: вулканическое кольцо бассейна Тихого океана, Альпийский складчатый
пояс, рифтовые долины континентов, срединно-океанические хребты, плат-
форменные погружения и предгорные краевые прогибы (рис.5).
По своему происхождению месторождения термальных вод можно
подразделить на два типа, различающиеся способом переноса тепловой энер-
гии.
Первый тип образуют геотермальные системы конвекционного про-
исхождения, отличающиеся высокой температурой вод, разгружающихся на
дневную поверхность. Это районы расположения современных или недавно
потухших вулканов, где на поверхность выходят не только горячие воды, но
и пароводяная смесь с температурой до 200 °С и более. На сегодняшний день
все геотермальные электростанции работают в районах современного вулка-
низма.
Рис. 5. Области производства геотермальной энергии в системе третич-
ных орогенических поясов (заштриховано): 1 – Калифорния; 2 – Серро Прие-
то; 3 – Мексика, Идальго; 4 – Сан-Сальвадор; 5 – Чили, Атакама; 6 – Ислан-
дия; 7 –Араак-Лак; 8 – Лардерелло, Монте-Амиата; 9 – Венгерский бассейн;
10 – Айдин-Денизли; 11 – Кавказ; 12 – Суматра; 13 – Ява; 14 – Новая
Гвинея; 15 – Новая Британия; 16 – Фиджи, Новые Гебриды; 17 – Вайракей,
Вайотапу; 18 – Филиппины; 19 – Япония; 20 – Камчатка.
К месторождениям конвекционного типа относятся также гидротер-
мальные проявления так называемых рифтовых зон, характеризующихся ак-
тивным тектоническим режимом и умеренно повышенными геотермически-
ми градиентами – 45-70 °С/км. (Рифтовые зоны и связанные с ними термо-
аномалии, как правило, простираются на огромные расстояния. Например,
Северо-Мексиканский бассейн термальных вод протянулся на 1,5 тыс. км, от
северо-восточной части Мексики до Флориды. Одна из скважин здесь с глу-
бины
флюид выходит при высоком давлении.)
Второй тип геотермальных месторождений образуется при преобла-
дающем кондуктивном прогреве подземных вод, сосредоточенных в глубо-
ких платформенных впадинах и предгорных прогибах. Они располагаются в
невулканических районах и характеризуются нормальным геотермическим
градиентом – 30-33 °С/км.
Бурением на нефть и газ, а частично и на воду обнаружены сотни под-
земных артезианских бассейнов термальных вод, занимающих площади в не-
сколько миллионов квадратных километров. Как правило, артезианские бас-
сейны, расположенные в равнинных областях и предгорных прогибах, со-
держат воду с
температурой 100-150° С на глубине 3-
Можно без преувеличения сказать, что любой отмеченный на карте
предгорный прогиб, который был сформирован в эпоху альпийского горооб-
разования, содержит бассейн термальных вод. Таковы артезианские бассей-
ны предгорных прогибов Пиренеев, Альп, Карпат, Крыма, Кавказа, Копет-
Дага, Тянь-Шаня, Памира, Гималаев. Термальные воды этих бассейнов де-
монстрируют уникальное многообразие химических типов от пресных (пить-
евых) до рассольных, употребляющихся как минеральное сырье для извлече-
ния ценных элементов. Больше половины всех известных минеральных (ле-
чебных) вод выходят в виде источников или выводятся скважинами в преде-
лах альпийских предгорных и межгорных прогибов. Опыт показывает, что
термальные воды подобных малых бассейнов являются наиболее перспек-
тивными для комплексного использования в практических целях.
Подсчеты запасов термальных вод основываются на имеющихся дан-
ных об объемах гравитационных вод, заключенных в пластах, объемах самих
водоносных горизонтов и коллекторских свойствах слагающих их горных
пород. Запасы термальных вод представляют собой общее количество выяв-
ленных термальных вод, находящихся в порах и трещинах водоносных гори-
зонтов, имеющих температуру 40-200° С, минерализацию до 35 г/л и глубину
залегания до 3,5 тыс. м от дневной поверхности.
С развитием глубокого
бурения на 10-
щающие перспективы вскрытия высокотемпературных источников тепла. На
таких глубинах в некоторых районах страны ( исключая вулканические) тем-
пература вод может достигнуть 350° С и выше.
Районы выхода на поверхность кристаллического фундамента(Балтий-
ский, Украинский, Анабарский щиты) и приподнятые горные сооружения
(Урал, Кавказ, Карпаты и т. д.) совершенно не имеют запасов термальных
вод. На участках погружения фундамента, т. е. при увеличении толщины
осадочного чехла, в недрах наблюдается некоторое «потепление» до 35-40 °С
на платформах и до 100-120 °С в глубоких предгорных впадинах.
К числу районов, имеющих максимально «теплые» земные недра, не-
сомненно, относится Курило-Камчатская вулканическая зона. Здесь нагре-
тость пород и содержащихся в них вод зависит не только от глубины их зале-
гания, но в большей степени от близости к вулканическим центрам и разло-
мам в земной коре.
Таким образом, температура пород, а следовательно, и вод находится в
зависимости от глубины залегания и от района, который характеризуется
большей или. меньшей геотермической активностью.
Экология и нетрадиционные источники энергии
В комплексе существующих экологических проблем энергетика зани-
мает одно из ведущих мест. В связи с интенсивным вовлечением возобнов-
ляемых источников энергии в практическое использование особое внимание
обращается на экологический аспект их воздействия на окружающую среду.
Экологические последствия развития солнечной энергетики
Солнечные станции являются еще недостаточно изученными объекта-
ми, поэтому отнесение их к экологически чистым электростанциям нельзя
назвать полностью обоснованным.Солнечные станции являются достаточно землеемкими.В случае создания СЭС с солнечными прудами удельная землеёмкость повысится и увеличится опасность загрязнения подземных вод рассолами.
Солнечные концентраторы вызывают большие по площади затенения
земель, что приводит к сильным изменениям почвенных условий, раститель-
ности и т. д. Нежелательное экологическое действие в районе расположения
станции вызывает нагрев воздуха при прохождении через него солнечного
излучения, сконцентрированного зеркальными отражателями. Это приводит
к изменению теплового баланса, влажности, направления ветров; в некото-
рых случаях возможны перегрев и возгорание систем, использующих кон-
центраторы, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Применение
низкокипящих жидкостей и неизбежные их утечки в солнечных энергетиче-
ских системах во время длительной эксплуатации могут привести к значи-
тельному загрязнению питьевой воды. Особую опасность представляют жид-
кости, содержащие хроматы и нитриты, являющиеся высокотоксичными ве-
ществами.
Космические СЭС за счет СВЧ-излучения могут оказывать влияние на
климат, создавать помехи теле- и радиосвязи, воздействовать на незащищен-
ные живые организмы, попавшие в зону его влияния. В связи с этим необхо-
димо использовать экологически чистый диапазон волн для передачи энер-
гии на Землю.
Неблагоприятные воздействия солнечной энергии на окружающую
среду могут проявляться:
− в отчуждении земельных площадей, их возможной деградации;
− в большой материалоемкости;
− в возможности утечки рабочих жидкостей, содержащих хлораты и
нитриты;
− в опасности перегрева и возгорания систем, заражения продуктов ток-
сичными веществами при использовании солнечных систем в сельском
хозяйстве;
− в изменении теплового баланса, влажности, направления ветра в рай-
оне расположения станции;
− в затемнении больших территорий солнечными концентраторами, воз-
можной деградации земель;
− в воздействии на климат космических СЭС;
− в создании помех телевизионной и радиосвязи;
− в передаче энергии на Землю в виде микроволнового излучения, опас-
ного для живых организмов и человека.
Влияние ветроэнергетики на природную среду
Факторы воздействия ВЭС на природную среду, а также последствия
этого влияния и основные мероприятия по снижению и устранению отрица-
тельных проявлений приведены в табл. 6
Таблица 6
Неблагоприятные факторы ветроэнергетики:
− шумовые воздействия, электро-, радио- и телевизионные помехи;
− отчуждение земельных площадей;
− локальные климатические изменения;
− опасность для мигрирующих птиц и насекомых;
− ландшафтная несовместимость, непривлекательность, визуальное не-
восприятие, дискомфортность;
− изменение традиционных морских перевозок, неблагоприятные воз-
действия на морских животных.
Возможные экологические проявления геотермальной энергетики
Основное воздействие на окружающую среду геотермальные электро-
станции оказывают в период разработки месторождения, строительства па-
ропроводов и здания станций, но оно обычно ограничено районом месторож-
дения.
Потенциальными последствиями геотермальных разработок являются
оседание почвы и сейсмические эффекты. Оседание возможно всюду, где
нижележащие слои перестают поддерживать верхние слои почвы и выража-
ется в снижении дебитов термальных источников и гейзеров и даже полном
их исчезновении. Так, при эксплуатации месторождения Вайрокей (США) с
1954 по 1970 гг.
поверхность земли просела почти на
которой произошло оседание грунта, составила около 70 км2, продолжая
ежегодно увеличиваться.
Высокая сейсмическая активность является одним из признаков близо-
сти геотермальных месторождений, и этот признак используется при поисках
ресурсов. Однако интенсивность землетрясений в зоне термальных явлений,
вызванных вулканической деятельностью, обычно значительно меньше ин-
тенсивности землетрясений, вызванных крупными смещениями земной коры
по разломам. Поэтому нет оснований считать, что разработка геотермальных
ресурсов увеличивает сейсмическую активность.
На ГеоТЭС не происходит сжигания топлива, поэтому объем отрав-
ляющих газов, выбрасываемых в атмосферу, значительно меньше, чем на
ТЭС, и они имеют другой химический состав по сравнению с газообразными
отходами станций на органическом топливе.
Одно из неблагоприятных проявлений ГеоТЭС – загрязнение поверх-
ностных и грунтовых вод в случае выброса растворов высокой концентрации
при бурении скважин. Сброс отработанных термальных вод может вызвать
заболачивание отдельных участков почвы в условиях влажного климата, а в
засушливых районах – засоление. Опасен прорыв трубопроводов, в результа-
те которого на землю могут поступить большие количества рассолов.
Неблагоприятные экологические воздействия геотермальной энерге-
тики на эколгию:
− отчуждение земель;
− изменение уровня грунтовых вод, оседание почвы, заболачивание;
− подвижки земной коры, повышение сейсмической активности;
− выбросы газов (метан, водород, азот, аммиак, сероводород) ;
− выброс тепла в атмосферу или в поверхностные воды;
− сброс отравленных вод и конденсата, загрязненных в небольших коли-
чествах аммиаком, ртутью, кремнеземом;
− загрязнение подземных вод и водоносных слоев, засоление почв;
− выбросы больших количеств рассолов при разрыве трубопроводов.
Экологические последствия использования энергии океана
При преобразовании любых видов океанической энергии неминуемы
определенные изменения естественного состояния затрагиваемых экосистем.
К отрицательным последствиям работы установок, использующих тер-
мальную энергию океана, можно отнести возможные утечки в океан аммиа-
ка, пропана или фреона, а также веществ, применяемых для промывки тепло-
обменников (хлор и др.). Возможно значительное выделение углекислого га-
за из поднимаемых на поверхность холодных глубинных вод из-за снижения
в них парциального давления СО2 и повышения температуры.
Строительство ПЭС сказывается неблагоприятно на состоянии при-
брежных земель, самого побережья и аквальной вдольбереговой полосы: из-
меняются условия подтопления, засоления, размыва берегов, формирование
пляжей и т. д. Изменение движения грунтовых вод влияет на динамику засо-
ления прибрежных земель.
При установке преобразователей вблизи побережья возникают пробле-
мы эстетического характера, так как они видны с берега. Цепочка устройств
типа ныряющих уток Солтера длиной в несколько километров выглядит эс-
тетически менее привлекательно, чем группа продуманно размещенных от-
дельно стоящих преобразователей энергии. Кроме того, непрерывная линия
преобразователей в отличие от отдельно расположенных установок может
стать препятствием для навигации и оказаться опасной для судов во время
сильных штормов.
Один из важных вопросов влияния на окружающую среду преобразо-
вания энергии волн в прибрежной зоне – это воздействие на процессы в ее
пределах. Вещества, перемещаемые волнами, называются прибрежными на-
носами. Движение их необходимо для стабилизации береговой полосы, т. е.
баланса между эрозией и отложениями. В связи с этим цепь из преобразова-
телей энергии волн целесообразно устанавливать в местах намечаемых вол-
ноломов, чтобы они выполняли двойную функцию: использование энергии
волн и защиту побережья.
Неблагоприятные экологические последствия в гидротермальной
энергетике:
− утечки в океан аммиака, фреона, хлора и др.;
− выделение СО2 из воды;
− изменение циркуляции вод, появление региональных и биологи-
ческих аномалий под воздействием гидродинамических и тепловых
возмущений;
− изменение климата.
Неблагоприятные экологические последствия в приливной энергети-
ке:
− периодическое затопление прибрежных территорий, изменение земле-
пользования в районе ПЭС, флоры и фауны акватории;
− строительное замутнение воды, поверхностные сбросы загрязненных
вод.
Неблагоприятные экологические последствия в волновой энергетике:
− эрозия побережья, смена движения прибрежных песков;
− значительная материалоемкость;
− изменение сложившихся судоходных путей вдоль берегов;
− загрязнение воды в процессе строительства, поверхностные сбросы.
Заключение
Рост потребления энергии в современном мире привел к ускоренному загрязнению окружающей среды. Этопослужило толчком к началу поиска альтернативных источников энергии. Человечество научилось использовать энергию солнца, ветра, земли, океанов, но, к сожалению, ни один из этих источников энергии не обладает свойством экологической «чистоты». Плюс к этому, все нетрадиционные источники энергии обладают географической специфичностью. Энергию приливов мы можем получать в основном на океанских побережьях, энергия ветра может быть использована только в регионах с повышенной ветровой нагрузкой, солнечную - только в тропической и субтропической зонах Земли. Кроме того, использование нетрадиционных источников энергии сдерживается невысоким КПД установок. На мой взгляд, прорыв в области нетрадиционных источников энергиивозможен только при одновременном сочетании двух действующих факторов: сохранение высоких темпов мировой экономики и сохранение высоких цен на первичные источники энергии и как следствие исчерпание традиционных источников энергии.
Данная тема вызвала мой интерес в силу того, что решение проблемы с энергообеспечением человечества является одной из основных проблем в новом тысячелетии. Также я считаю, что существующий у нас потребительский подход к природе не позволит достичь нам устойчивого развития даже при решении проблем с использованием альтернативных источников энергии. Какую бы энергию мы не использовали, мы нарушаем существующий в природе баланс. Поэтому я думаю, что настоящий прорыв может быть достигнут только на пути гармоничного существования человека в окружающей среде, который безусловно предполагает в качестве общепринятой нормы принцип разумного самоограничения потребительской активности человечества.
Список литературы
1. Дворов И.М. Геотермальная энергетика. – М.: Наука, 1976. – 192 с.
2. http://www.mtu-net.ru/lge/ – Лаборатория геотермальной энергетики ЭНИН
им.Кржижановского РАО ЕЭС «России».
3. Коробков В.А. Преобразование энергии океана. – Л.: Судостроение, 1986.
– 280 с.
4. Волновые энергетические станции в океане / В.И. Сичкарев, В.А. Акули-
чев. – М.: Наука, 1989. – 132 с.
5. http://acre.murdoch.edu.au/ – The Australian Renewable Energy Website.
6. Ахмедов Р.Б. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. - М.:
О-во «Знание», 1988.
7. Калашников Н.П. Альтернативные источники энергии. - М.: О-во «Зна-
ние», 1987.
8. Калинин Ю.Я., Дубинин А.Б. Нетрадиционные способы получения энер-
гии. - Саратов: СПИ, 1983. - 70 с.
9. Лабунцов Д.А. Физические основы энергетики. - М.: Изд-во МЭИ, 2000.
10. Марочек В.И., Соловьев С.П. Пасынки энергетики. - М.: Знание, 1981.
11. Нетрадиционные источники энергии. - М. МЭИ, 1983.
12. Нетрадиционные источники энергии. - М. Знание, 1985. - 95 с.
13. Васильев Ю.С., Хрисанов Н.И. Экология использования возобновляющих-
ся энергоисточников. – Л.: Изд-во Ленингр. ун-та. 1991. 343 с.
14. Фатеев Е.М. Ветродвигатели и ветроустановки. – М.: ОГИЗ–Сельхозгиз,
1948. – 544 с.
15. Шефтер Я.И., Рождественский И.В. Ветронасосные и ветроэлектрические
агрегаты. – М.: Колос, 1967. – 376 с.