По мере развития и становления общества человечество стало искать все более современные и при этом экономичные способы получения энергии. Для этого сегодня возводятся различные станции, но в то же время широко используется энергия, содержащаяся в недрах земли. Какой она бывает? Попробуем разобраться.
Геотермальная энергия
Уже из названия понятно, что она представляет собой тепло земных недр. Под земной корой располагается слой магмы, являющийся огненно-жидким силикатным расплавом. Согласно данным исследований, энергетический потенциал этого тепла намного выше энергии мировых запасов природного газа, а также нефти. На поверхность выходит магма — лава. Причем наибольшая активность наблюдается в тех слоях земли, на которых находятся границы тектонических плит, а также там, где земная кора характеризуется тонкостью. Геотермальная энергия земли получается следующим образом: лава и водные ресурсы планеты соприкасаются, в результате чего вода начинает резко нагреваться. Это приводит к извержению гейзера, формированию так называемых горячих озер и подводных течений. То есть именно тем явлениям природы, свойства которых активно используются как энергии.
Искусственные геотермальные источники
Энергия, содержащаяся в недрах земли, должна использоваться грамотно. Например, есть идея создания подземных котлов. Для этого нужно пробурить две скважины достаточной глубины, которые будут соединяться внизу. То есть получается, что практически в любом уголке суши можно получать геотермальную энергию промышленным способом: через одну скважину будет закачиваться холодная вода в пласт, а через вторую - извлекаться горячая вода или пар. Искусственные источники тепла будут выгодны и рациональны, если получаемое тепло будет давать больше энергии. Пар можно направлять в турбогенераторы, в которых будет вырабатываться электричество.
Конечно, отобранное тепло - это всего лишь доля того, что имеется в общих запасах. Но следует помнить, что глубинный жар будет постоянно пополняться вследствие процессов сжатия горных пород, расслоения недр. Как говорят специалисты, земная кора аккумулирует тепло, общее количество которого в 5000 раз больше теплотворной способности всех ископаемых недр земли в целом. Получается, что время работы подобных искусственно созданных геотермальных станций может быть неограниченным.
Особенности источников
Источники, позволяющие получить геотермальную энергию, практически невозможно использовать полностью. Существуют они в 60 с лишним странах мира, при этом больше всего наземных вулканов на территории Тихоокеанского вулканического огненного кольца. Но на практике оказывается, что геотермальные источники в разных регионах мира совершенно разные по своим свойствам, а именно средней температуре, минерализации, газовому составу, кислотности и так далее.
Гейзеры - источники энергии на Земле, особенности которых в том, что они с определенными промежутками извергают кипящую воду. После того как произошло извержение, бассейн становится свободным от воды, на его дне можно заметить канал, который уходит глубоко в землю. Гейзеры как источники энергии используются в таких регионах, как Камчатка, Исландия, Новая Зеландия и Северная Америка, а одиночные гейзеры встречаются и в некоторых других областях.
Откуда берется энергия?
Совсем близко к земной поверхности располагается неостывшая магма. Из нее выделяются газы и пары, которые поднимают и проходят по трещинам. Смешиваясь с подземными водами, они вызывают их нагревание, сами превращаются в горячую воду, в которой растворены многие вещества. Такая вода выделяется на поверхность земли в виде разных геотермальных источников: горячих ключей, минеральных источников, гейзеров и так далее. По мнению ученых, горячие недра земли - это пещеры или камеры, соединенные проходами, трещинами и каналами. Они как раз заполняются подземными водами, а совсем недалеко от них располагаются очаги магмы. Таким естественным образом и образуется тепловая энергия земли.
Электрическое поле Земли
Есть в природе еще один альтернативный источник энергии, который отличается возобновляемостью, экологической чистотой, простотой в использовании. Правда, до сих пор этот источник только изучается и не применяется на практике. Так, потенциальная энергия Земли кроется в ее электрическом поле. Получить энергию таким способом можно на основании изучения базовых законов электростатики и особенностей электрического поля Земли. По сути, наша планета с точки зрения электрической - это сферический конденсатор, заряженный до 300 000 Вольт. Его внутренняя сфера имеет отрицательный заряд, а внешняя - ионосфера - положительный. является изолятором. Через нее происходит постоянное течение ионных и конвективных токов, которые достигают силы во много тысяч ампер. Однако разница потенциалов между обкладками при этом не уменьшается.
Это говорит о том, что в природе есть генератор, роль которого состоит в постоянном восполнении утечки зарядов с обкладок конденсатора. В роли такого генератора и выступает магнитное поле Земли, вращающееся вместе с нашей планетой в потоке солнечного ветра. ЭнергиямагнитногополяЗемлиможет быть получена как раз путем подключения к этому генератору потребителя энергии. Чтобы сделать это, нужно выполнить монтаж надежного заземления.
Возобновляемые источники
Поскольку численность населения нашей планеты неуклонно растет, нам требуется все больше энергии, чтобы обеспечить население. Энергия, содержащаяся в недрах земли, может быть самой разной. Например, существуют возобновляемые источники: энергия ветра, солнца и воды. Они отличаются экологической чистотой, а потому использовать их можно, не боясь причинить вред окружающей среде.
Энергия воды
Этот способ используется уже на протяжении многих веков. Сегодня построено огромное количество плотин, водохранилищ, в которых вода используется для того, чтобы вырабатывалась электрическая энергия. Суть действия этого механизма проста: под влиянием течения реки вращаются колеса турбин, соответственно, энергия воды превращается в электрическую.
Сегодня существует большое количество гидроэлектростанций, которые преобразуют энергию потока воды в электроэнергию. Особенность этого способа в том, что возобновляются, соответственно, такие конструкции имеют низкую себестоимость. Именно поэтому, несмотря на то что строительство ГЭС ведется довольно долго, да и сам процесс весьма затратный, все же эти сооружения значительно выигрывают у электроемких производств.
Энергия солнца: современно и перспективно
Солнечная энергия получается с помощью солнечных батарей, однако современные технологии позволяют использовать для этого новые методы. Крупнейшей в мире является система, построенная в пустыне Калифорнии. Она полностью обеспечивает энергией 2000 домов. Конструкция работает следующим образом: от зеркал отражаются солнечные лучи, которые направляются в центральный бойлер с водой. Она закипает и превращается в пар, вращающий турбину. Она, в свою очередь, связана с электрическим генератором. Ветер тоже может использоваться как энергия, которую дает нам Земля. Ветер надувает паруса, вращает мельницы. А теперь с его помощью можно создавать устройства, которые будут вырабатывать электрическую энергию. Вращая лопасти ветряка, он приводит в действие вал турбины, который, в свою очередь, связан с электрогенератором.
Внутренняя энергия Земли
Она появилась вследствие нескольких процессов, главные из которых - аккреция и радиоактивность. По мнению ученых, становление Земли и ее массы произошло за несколько миллионов лет, причем произошло это вследствие образования планетезималей. Они слипались, соответственно, масса Земли становилась все больше. После того как наша планета стала иметь современную массу, но еще была лишена атмосферы, на нее беспрепятственно падали метеорные и астероидные тела. Этот процесс как раз и называется аккрецией, и приводил он к тому, что выделялась значительная гравитационная энергия. И чем большие по размеру тела попадали на планету, тем в большем объеме выделялась энергия, содержащаяся в недрах Земли.
Эта гравитационная дифференциация привела к тому, что вещества стали расслаиваться: тяжелые вещества просто тонули, а легкие и летучие всплывали. Дифференциация сказывалась также и на дополнительном выделении гравитационной энергии.
Атомная энергия
Использование энергии земли может происходить по-разному. Например, с помощью возведения атомных электростанций, когда тепловая энергия выделяется за счет распада мельчайших частиц материи атомов. В качестве основного топлива служит уран, который содержится в земной коре. Многие считают, что именно этот способ получения энергии наиболее перспективен, однако его применение сопряжено с рядом проблем. Во-первых, уран излучает радиацию, которая убивает все живые организмы. К тому же если это вещество попадет в почву или атмосферу, то возникнет настоящая техногенная катастрофа. Печальные последствия аварии на Чернобыльской АЭС мы испытываем на себе по сегодняшний день. Опасность таится в том, что радиоактивные отходы могут угрожать всему живому очень и очень долгое время, целые тысячелетия.
Новое время - новые идеи
Конечно, люди не останавливаются на достигнутом, и с каждым годом предпринимается все больше попыток найти новые способы получения энергии. Если энергия тепла земли получается достаточно просто, то некоторые способы не так просты. Например, в качестве источника энергии вполне можно использовать биологический газ, который получается при гниении отходов. Его можно применить для отапливания домов и нагревания воды.
Все чаще возводятся когда поперек устьев водоемов устанавливаются плотины и турбины, которые приводятся в действие приливами и отливами, соответственно, получается электроэнергия.
Сжигая мусор, получаем энергию
Еще один способ, который уже применяется в Японии, - это создание мусоросжигательных заводов. Они сегодня построены в Англии, Италии, Дании, Германии, Франции, Нидерландах и США, однако только в Японии эти предприятия стали использоваться не только по назначению, но и для получения электричества. На местных заводах сжигается 2/3 всего мусора, при этом заводы оснащены паровыми турбинами. Соответственно, они снабжают теплом и электричеством близлежащие территории. При этом по затратам построить такое предприятие гораздо выгоднее, чем возвести ТЭЦ.
Более заманчивой выглядит перспектива использования тепла Земли там, где сосредоточены вулканы. В таком случае не понадобится бурить Землю слишком глубоко, поскольку уже на глубине 300-500 метров температура будет выше точки кипения воды минимум в два раза.
Существует и такой способ получения электроэнергии, как Водород - самый простой и легкий химический элемент - может считаться идеальным топливом, ведь он есть там, где есть вода. Если сжигать водород, можно получать воду, которая разлагается на кислород и водород. Само водородное пламя безвредное, то есть вреда окружающей среде наноситься не будет. Особенность этого элемента в том, что у него высокая теплотворная способность.
Что в будущем?
Конечно, энергия магнитного поля Земли или та, которую получают на атомных станциях, не может удовлетворить полностью все потребности человечества, которые растут с каждым годом. Однако специалисты говорят о том, что поводов для переживаний нет, поскольку топливных ресурсов планеты пока хватает. Тем более что используется все больше новых источников, экологически чистых и возобновляемых.
Остается проблема загрязнения окружающей среды, причем растет она катастрофически быстро. Количество вредных выбросов зашкаливает, соответственно, воздух, которым мы дышим, вреден, вода имеет опасные примеси, а почва постепенно истощается. Именно поэтому так важно своевременно заняться изучением такого явления, как энергия в недрах Земли, чтобы искать способы сокращения потребностей в органическом топливе и активнее использовать нетрадиционные источники энергии.
Для существования живых организмов, работы машин и механизмов необходима энергия . Организмы ее получают вместе с продуктами питания, а к машинам и меха-низмам энергия поступает из различных источников. Рассмот-рим, какие источники энергии для машин и механизмов ис-пользуются человеком.
Самым распространенным источником энергии на Земле яв-ляются горючие полезные ископаемые — нефть, газ, каменный уголь, торф. Сжигая их на тепловых электростанциях, в двига-телях внутреннего сгорания автомобилей, тракторов, судов, тепловозов, самолетов, получают энергию. Недостатком этого способа добычи энергии является загрязнение окружающей сре-ды — в атмосферу попадает много вредных веществ. К тому же запасы нефти, газа, угля ограничены. И сжигать их только для получения энергии экономически невыгодно, поскольку из них еще изготавливают тысячи цепных веществ и материалов, в частности резину, пластмассы, стиральные порошки, линолеум, искусственную кожу.
Другой мощный источник энергии — вода , которая падает с высоты искусственной преграды — плотины — и заставляет дви-гаться механизмы, вырабатывающие на гидроэлектростанциях электрическую энергию. Из рисунка 120 становится понятным, что гидроэлектростанции сооружают на полноводных реках с соответствующим рельефом местности. Атмосферу такой источ-ник энергии не загрязняет, а вот природным экосистемам при-чиняет вред. Выясним, какой.
Неотъемлемой частью гидроэлектростанции является искус-ственный водоем — водохранилище, строительство которого требует затопления огромных территорий. Вследствие этого под водой оказываются плодородные почвы. Механизмы таких станций частично уничтожают обитателей водоемов, а плотина перекрывает путь рыбе к нерестилищам.
Например, Днепрогэс — первую в Украине гидроэлектростанцию — со-оружено 70 лет тому назад на Днепре в районе Запорожья. Сей-час воды Днепра отдают людям свою энергию еще на пяти гид-роэлектростанциях. Существуют в Украине гидроэлектростанции и на других реках, в частности Днестровская и Теребле-Рекская в За-карпатье.
Люди издавна использовали энергию ветра — при помощи ветряных мельниц перемалывали зерно на муку, на челны уста-навливали паруса. А в странах, расположенных на побережье морей, где дуют постоянные ветры, сейчас сооружают ветряные электростанции.
Человек старается использовать и такой мощный источник энергии, как Солнце. В этом ему помогают специальные устрой-ства — солнечные батареи . Однако, как вы догадываетесь, ночью или в пасмурный день солнечные батареи не работают.
Не так давно человек освоил особую энергию — энергию атома , или ядерную (рис. 121). Ученые выяснили, что наименьшую сос-тавляющую часть молекул — атом — можно расщепить, то есть раз-рушить. При этом выделяется энергия. В точке, поставленной на бумаге графитовым карандашом, атомов Карбона больше, чем можно увидеть звезд на небе. Поэтому атомное топливо выгодно тем, что для производства энергии его необходи-мо совсем немного по сравнению с нефтью, газом, углем. Материал с сайта
Самое распространенное топливо атомных станций — атомы химического элемента Урана. На Земле имеются запасы урановых руд. Этот источник энергии не загрязняет ни воздух, ни воду, если им правильно пользоваться. Однако в слу-чае аварии на атомной электростанции, природе и человеку при-чиняется непоправимый вред, как это произошло на Черно-быльской АЭС в 1986 году.
- Жизнедеятельность организмов, работа машин и механизмов требуют затрат энергии.
- Необходимую для жизнедеятельности энергию организмы по-лучают вместе с продуктами питания.
- Для машин источниками энергии являются топливо, вода, пада-ющая с высоты, ветер и некоторые другие.
На этой странице материал по темам:
Полезные ископаемые как источники энергии
Источники энергии земли рефераты
Ветер полезное ископаемое
сайт
Горючие ископаемые как источник энергии реферат
Вопросы по этому материалу:
Здравствуйте дорогие читатели ! Я, как и обещала, подготовила для Вас статью, в которой расскажу Вам о том, что такое возобновляемые источники энергии. Каких они бывают видов и чем каждый из них интересен. Давайте же начнем...
В наши дни ведется поиск альтернативных неисчерпаемых источников энергии. Некоторые из них уже разрабатываются. Энергия ветра использовалась сотни лет для плавания судов и работы ветряных мельниц. Современные ветровые турбины предназначенные для производства электричества (в одной лишь Калифорнии установленный в 15000 таких ветряков). Американские ученые пришли к выводу, что сила ветра может обеспечить выработку всей производимой США электроэнергии. Также в энергию можно преобразовывать и солнечное тепло. Сейчас в мире устанавливают множество солнечных батарей, которые обеспечивают электроэнергией какую-то часть населения в некоторых странах, в частности Филиппин, Австралии. В нынешней экологической ситуации на Земле всё больше и больше стран пытаются переходить на возобновляемые источники энергии и отказываться от существующих источников энергии из ископаемого топлива.
Существует множество современных разработок солнечных батарей и ветровых электростанций, которые с каждым годом усовершенствуются. Такое решение было принято для того, чтобы, во-первых, защитить нашу планету от ещё большего загрязнения, а во-вторых, чтобы удешевить электроэнергию для людей, которые с каждым годом потребляют всё больше и больше энергии. Сейчас становиться «модным» использовать энергию из возобновляемых источников, и больше такой вид энергии не считается устаревшим, неэффективным и неперспективным. Все как раз таки наоборот.
Вода, после ископаемого топлива, является древнейшим и важнейшим источником энергии. Водяные колеса используют уже более 2000 лет. Их в движение приводит течение рек. Такие колеса стали первым источником энергии в период Промышленной Революции конца XVIII века. В Европе в это время их насчитывалось примерно полмиллиона. Их использовали для перемалывания зерна, раздувания кузнечных мехов и управления падающим кузнечным молотом; при обжарке железа, высверливания оружейных стволов, а также для работы прядильных машин и ткацких станков. Чтобы обеспечить необходимый поток воды, обычно либо перегораживают реку плотиной, создавая запруду, либо отводят часть реки в мельничном пруду.
В качестве источника энергии сегодня из воды используется для производства электричества, или гидроэлектроэнергии. Современные ГЭС включают плотины и огромное водохранилища, которые обеспечивают поток падения воды с большой высоты. На современных ГЭС, вместо малоэффективных и громоздких водяных колес, сегодня установлены турбины, в которых поток воды вращает ротор. К каждой из таких турбин подключён электрогенератор.
Почти треть всей электроэнергии используемой в мире дает гидроэнергетика. Норвегия, в которой электроэнергии на душу населения больше, чем где-либо, живет практически исключительно за счёт гидроэнергии.
На гидроаккумулирующих электростанциях (ГАЭС) гидроэлектростанциях (ГЭС) используется потенциальная энергия воды, которая накапливается с помощью дамб. Существуют очень большие ГЭС. Самые широко известные две больших ГЭС в России — это Краснодарская (6000 МВт) и Братская (4100 МВт). Самая большая ГЭС в США это Гранд-Кули, ее мощность 6480 МВт. В 1995 году 7% электроэнергии, которая производилась во всём мире приходилось на гидроэнергетику.
Считается, что при использовании всех возможных источников можно было бы получить 2,25 млрд. кВт гидроэлектроэнергии. Начало 1990-х годов вырабатывалось всего лишь около 363 млн. кВт, или примерно 1% производимой энергии в мире.
Гидроэнергия — это один из самых чистых и дешевых энергоресурсов. Что очень важно этот ресурс постоянно возобновляется за счет прилива дождевой и речной воды.
Важнейшим преимуществом гидроэлектроэнергии является использование неисчерпаемых ресурсов. Однако для создания водохранилищ требуется затопление больших территорий, что наносит большой вред окружающей среде и нарушает экологический баланс.
Также для производства электричества научились использовать энергию приливов. Существуют приливные электростанции, в которых используются перепады уровней воды, образовавшиеся во время прилива и отлива. Для этого ограждают прибрежный бассейн невысокой плотиной, которая задерживает приливную воду при отливе. Потом воду выпускают, и она вращает гидротурбины. Устройство, называемое «нырок», преобразует движение волны в энергию. Приливные электростанции могут быть ценной энергетической помощью местного характера, но на Земле не так много соответствующих мест для их строительства.
Геотермальная электроэнергия вырабатывается с помощью тепла недр Земли. Проще всего использовать геотермальную энергию горячих источников и гейзеров. Геотермальная энергия уже используется в ряде стран, например Италии, Исландии, Новой Зеландии (в мире насчитывают 150 геотермальные электростанции) Толщина земной коры составляет 32 — 35 км, что значительно тоньше, чем лежащий под ней шар мантии, который тянется приблизительно на 2900 км к горячему жидкому ядру.
Мантия является источником богатых газами огненно-жидких пород (магма), которые извергаются действующими вулканами. Тепло, в основном, выделяется вследствие радиоактивного распада веществ в земном ядре. Температура и количество этого тепла настолько большие, что они провоцируют плавления пород мантии. Под поверхностью горячие породы могут создавать тепловые «мешки». В контакте с такими «мешками» вода нагревается и даже превращается в пар. Эти «мешки» преимущественно герметичны, поэтому горячая вода и пар очень часто находятся под большим давлением, а температура в этих средах превышает точку кипения воды на поверхности Земли. Самые большие геотермальные ресурсы сосредоточены в вулканических зонах на границах корковых плит.
Самым основным недостатком геотермальной энергии является тот факт, что ресурсы ограниченны и локализованы, если только исследования не показывают наличие значительных запасов горячий породы или возможность бурения скважин к мантии. А в 1991 году группе физиков ядерщиков из Оксфорда, что в Англии, удалось получить энергию с помощью ядерного синтеза. Речь идет о получении безопасного вида энергии.
Национальная научная организация США и НАСА провели исследования, которые засвидетельствовали, что значительное количество ветроэнергии в США можно получать в районе Больших озер, на Восточном побережье, а особенно на цепочке Алеутских островов. Максимальная расчетная мощность ветровых электростанций в этих областях может обеспечить 12% потребности США в электроэнергии. Самые большие ветроэлектростанции США размещены возле Голден Дейла, что в штате Вашингтон, где каждый из трёх генераторов (установленных на столбах высотой 60 м, диаметром ветрового колеса 90 м) дают 2,5 МВт электроэнергии. Также сейчас много стран Европы устанавливают ветроэлектростанции по новым современным технологиям. Они обеспечивают часть населения электроэнергией. Существуют программы по постепенному полному переходу на возобновляемые источники энергии во многих странах.
У солнечной энергии есть два основных преимущества. Во-первых: ее много и она относится к энергоресурсам, которые возобновляются (существование Солнца оценивается приблизительно в 5 млрд лет). Во-вторых: ее использование не причиняет нежеланных экологических последствий. Но использованию солнечной энергии препятствуют некоторые трудности. Количество этой энергии огромно, но она бесконтрольно рассеивается.
Для того чтобы получать большое количество энергии, необходимы коллекторные поверхности большой площади. Кроме этого, возникает проблема нестабильности энергосбережения: Солнце не всегда светит. Даже в пустынях, где преобладает безоблачная погода, день меняется ночью. Таким образом, необходимы накопители солнечной энергии. Но с современными технологиями все меняется и уже существуют такие накопители, и их постоянно усовершенствуют. Плюс ко всему технологии создания солнечных панелей тоже не стоят на месте, они стали гораздо эффективнее. Это уже не прошлый век! Это дает огромное преимущество для использования солнечной энергии. Некоторые теплые страны постепенно переходят на такие источники энергии.
Можно выделить три основных направления использования солнечной энергии: для кондиционирования воздуха, для отопления (в том числе горячего водоснабжения) и для прямого превращения в электроэнергию с помощью солнечных фотоэлектрических преобразователей и для крупномасштабного производства электроэнергии на основе теплового цикла.
На этом пока все на сегодня, пишите в комментариях, какой источник возобновляемой энергии Вам больше нравиться. Или, может быть, Вы уже используете какой-нибудь из них. Об ископаемом топливе можете почитать , а об энергетических ресурсах, в общем, . Подписывайтесь, чтоб не пропустить выход новых постов. Пока-пока всем.
Самая большая энергетическая машина в мировом пространстве, мощность которой исчисляется не в миллионах и не в миллиардах, а в биллионах , - это Солнце. на Земле.
Каменный уголь, сгорающий в топках паровых котлов и испаряющий воду, возник из лесов, существовавших миллионы лет тому назад. Эти леса росли под тем же солнцем, под которым зреют наши хлеба, Солнце испаряет воду, которая приводит в движение водяные турбины.
Оно же создает воздушные течения, заставляющие работать ветряные двигатели. Великий русский ботаник Тимирязев говорил, что солнечный луч - это источник энергии , который в конечном счете приводит в движение не только огромный маховик мощной , но и кисть художника, и перо писателя.
Земля - аккумулятор солнечной энергии
Нашу планету Земля можно сравнить с гигантским приемником и аккумулятором солнечной энергии . Трудно представить себе то количество энергии, которое Земля получает от Солнца. Оно составляет двести шестьдесят биллионов лошадиных сил . 260 000 000 000 000 - это 260 миллионов миллионов, что в 100 000 раз превышает мощность всех энергетических станций и двигателей , созданных рукою человека!
Использование энергии Солнца
Уже десятки лет тому назад человек пытался непосредственно использовать энергию Солнца . Первые «солнечные» станции были построены в Крыму, в Египте и по ту сторону Атлантического океана, в Калифорнии. Большие вращающиеся вогнутые алюминиевые зеркала улавливают солнечные лучи и направляют их на паровой котел. Пар из парового котла поступает в паровую машину или турбину, которые вращают вал генератора, вырабатывающего электрический ток.
Так Солнце превращает энергию водяного пара в электричество, зажигающее миллионы солнц в наших жилищах. В Средней Азии существуют «солнечные» бани и «солнечные» плиты для варки пищи. Большая «солнечная» станция с площадью зеркала около 10 квадратных километров могла бы снабжать электроэнергией круглые сутки всю Германию. И это используя только лучистую энергию Солнца - источника энергии. Но не только солнце может служить людям источником энергии.
Земля - мощный источник энергии
Наша Земля может быть не только приемником и аккумулятором энергии Солнца, но и мощным источником энергии . Внутри ее кроется колоссальная энергия. Вспомним только о горячих источниках, и огнедышащих вулканах. Пока мы знаем, что температура ядра Земли достигает 4000°С . Если в глубь Земли пробуравить отверстие длиною 20-30 километров и подвести туда воду, то на наших глазах Земля превратится в гигантский паровой котел.
Горячим паром, выходящим из недр Земли, можно было бы не только приводить в движение машины, но и растопить льды на полюсах Земли, оттаять вечную мерзлоту в Сибири и превратить в цветущие сады ледяные и песчаные пустыни. Люди могли бы расходовать энергии в десять раз больше по сравнению с той энергией, которую они получают от каменного угля. Один французский ученый предлагает использовать «паровой котел» Земли дважды.
Воду можно направлять в глубокие скважины, чтобы использовать ее для работы гидроэлектростанции. Там, в глубине Земли, вода превратится в пар, и этот пар, в свою очередь, будет совершать полезную работу. Это не утопия, а технические расчеты, из которых созреют смелые проекты.
Осуществление их в наших руках. Уже сегодня в Италии, в Тосканской области, водяные пары, выходящие из земли, используются для получения электрической энергии. Если бы удалось использовать Везувий, можно было ежегодно экономить по 1350000 тонн каменного угля. Все это не менее увлекательно, чем фантастические романы Жюля Верна.
Энергия атомов
Но солнечные и вулканические станции - далеко не пределы возможного. Энергия атомов , крошечных строительных кирпичиков космоса, значительно превышает тепловую энергию, скрывающуюся в недрах Земли . 27 июня 1954 года впервые в мире в Дубне под Москвой была запущена в эксплуатацию атомную электростанцию Академии наук СССР. Совершенно ясно она доказывает превосходство атомной энергии над всеми другими видами энергии.
Обладая мощностью в 5000 киловатт, она расходует за 24 часа только 30 граммов урана . Тепловая электростанция такой же мощности за это время потребовала бы 80-100 тонн угля . Это значит, что из одного куска урана можно получить в два миллиона раз больше энергии, чем из такого же куска каменного угля.
Достаточно 70 граммов урана, чтобы заменить работу такой мощной гидроэлектростанции, как Днепровская, в течение целого года. Мощность двигателей атомного ледокола «В. И. Ленин» составляет 44 000 лошадиных сил. Ученые занимаются также конструированием атомных реактивных самолетов и ракет, которые открывают новые перспективы для космических полетов и посадки на другие планеты мира.
Известно, что шаг от паровой турбины к атомному двигателю был значительно короче, чем от к паровой машине . Развитие техники не знает остановок и преград. Технику двигают люди. Еще люди не исчерпали запасы каменного угля, нефти, урана, как ученые нашли способы использования энергии атома водорода. Тогда бескрайние моря и океаны превратятся в неисчерпаемые источники энергии для человечества будущего.
Для существования и развития человеческого общества необходимы . Решающая роль в развитии мировой энергетики принадлежит ресурсам энергии, выяснению вопроса о том, какими геологическими и разведанными запасами различных источников энергии и, в частности, нефти и газа, располагает человечество, каков энергетический потенциал нашей планеты.
По степени долговечности источники энергии делятся на возобновляемые и не возобновляемые. К возобновляемым или неисчерпаемым источникам энергии относятся: солнечная энергия, энергия ветра, энергия приливов и отливов, гидроэнергия, геотермальная энергия.
Не возобновляемые источники энергии: атомная энергия и энергия каустобиолитов. Каустобиолиты - это горючие полезные ископаемые (каусто - горючий, биос - органический, литос - камень). К ним относятся каменный уголь, нефть, природные углеводородные газы, сланцы, торф.
Мировые источники энергии: солнечная энергия
Ежедневно на Землю поступает 1,5⋅10*22 Дж солнечной энергии . Около 30 % солнечных лучей отражается облаками и земной поверхностью, но большая часть проникает через атмосферу. Нагревая атмосферу, океаны и сушу, солнечное тепло вызывает ветры, дожди, снегопады и океанские течения.
Однако вся энергия вновь излучается в холодный космос, сохраняя земную поверхность в тепловом равновесии.
Небольшая часть солнечной энергии аккумулируется в озёрах и реках, другая же часть - в живых растениях и животных. Солнечная энергия обладает такими свойствами, которые не встречаются ни у одного другого источника: она возобновляема, экологически чиста, управляема, по величине в тысячи раз превосходит всю ту энергию, которая используется в настоящее время.
Солнечная энергия используется для обогрева теплиц, домов, аккумулируется в солнечных батареях, которые преобразуют солнечную радиацию в электроэнергию, на космических кораблях применяются солнечные панели или фотоэлементы, обеспечивающие космонавтов электроэнергией при работе в открытом космосе. Недостаток этой энергии в том, что солнечные лучи рассеиваются земной поверхностью и требуется большая поверхность, собирающая солнечный свет.
Энергия ветра
Примерно 46 % поступающей солнечной энергии поглощается океаном, сушей и атмосферой. Эта энергия вызывает ветры, волны и океанские течения, нагревает моря и порождает колебания погоды. Оценка энергии ветра в глобальном масштабе – порядка 10*15 Вт, однако большая часть энергии сосредоточена в ветрах, дующих на заоблачных высотах, и, следовательно, недоступна для использования на поверхности суши. Устойчивые поверхностные ветры обладают мощностью порядка 10*12 Вт и могут быть использованы ветряными установками и в перевозках по морю.
В последние годы производство ветровой энергии в мире ежегодно увеличивается на 28 %. Предполагается, что к 2020 году на эту энергию будет приходиться до 10 % производимого в мире электричества.
В 2005 году принят закон Азербайджанской Республики о применении энергии Солнца и ветра, которых достаточно в стране.
Энергия приливов и отливов
Приливы являются результатом гравитационного притяжения Луны и Солнца, причём воздействие Луны значительно больше. Сила приливов является выражением силы вращения планеты. Высота приливов не везде одинакова.
Она редко превышает один метр при больших глубинах в океане, а над континентальным шельфом может достигать до 20 метров. Мощность приливов оценивается в 0,85⋅10*20 Дж. Во Франции (река Ранс) и в России (Кислая Губа) станции уже генерируют электричество из приливных волн. В утилизации приливов и отливов существует много проблем. Для эффективной работы станций требуется высота приливной волны более 5 м и наличие перекрытых лёгкими плотинами заливов - эстуариев. Но почти везде прибрежные приливы имеют высоту около 2 м и только, примерно, 30 мест на Земле удовлетворяют указанным требованиям. Наиболее важными из них являются: два смежных залива - Фанди (Канада) и Пассамукуодди (США); французское побережье вдоль Ла-Манша, где станция на Ранс успешно действует уже много лет, в Ирландском море эстуарии рек Англии, Белое море (Россия) и побережье Кимберли (Австралия). Энергия приливов может иметь достаточно большое значение в будущем, потому что является одной из немногих энергетических систем, которые действуют без серьёзного ущерба для окружающей среды.
Гидроэнергия
Примерно 23 % солнечной радиации уходит на испарение воды, выпадающей затем в виде дождя и снега.
Энергия воды представляет собой возобновляемые ресурсы. Примитивным образом сила воды использовалась за тысячи лет до двадцатого столетия, когда началось широкомасштабное перекрытие рек для производства электроэнергии. Из всех возобновляемых энергетических ресурсов наиболее интенсивно используется сила воды. Но неблагоприятным обстоятельством является то, что плотины имеют конечный и, скорее всего, короткий срок жизни. Движущийся поток воды переносит груз тонких глинистых частиц в виде суспензии; как только поток перекрывается, и скорость воды падает, этот материал отлагается, и резервуар может быть целиком заполнен ими за 50-200 лет.
Наибольший неосвоенный потенциал этой энергии может быть использован там, где имеются большие запасы энергии воды.
Геотермальная энергия
При погружении вглубь земли на 1 км температура увеличивается от 15 до 75 С. В ядре земли температура, вероятно, превышает 5000 C. В среднем из недр к поверхности поступает 6,3⋅10*6 Дж энергии. Кроме того, геотермальная энергия связана с распадом таких радиоактивных элементов как U
238 , U 235 , Th 232 , K 40, которые в рассеянном виде распространены в недрах повсеместно. При этом подземные воды нагреваются и выходят на поверхность в виде пара и горячей воды (гейзеры). Геотермальные горячие воды используются в Исландии, Японии, Италии, Индонезии, на Филиппинах, России, Америке и Новой Зелландии для обогрева домов, плавательных бассейнов, теплиц. Но они имеют всё же малое значение по сравнению с производством электроэнергии.
Атомная энергия
Атомную энергию можно получить с помощью двух процессов. Первый - слияние или синтез лёгких элементов, таких как водород и литий, при котором образуются более тяжёлые элементы. Это процессы, идущие на Солнце и в водородной бомбе, но они трудно контролируемы; возможно, в будущем синтез таких элементов может стать главным источником энергии. Второй процесс - деление (распад) тяжёлых элементов, таких как уран и торий. Это процесс, идущий в атомной бомбе. Поскольку эта реакция может быть контролируема, деление тяжёлых элементов уже используется для генерации электричества на атомных электростанциях. Природной способностью к распаду обладает только уран-235, который составляет всего 0,7 % общего количества природных атомов урана. Цепная реакция урана-235 впервые была осуществлена профессором Энрико Ферми 2 декабря 1942 года в одном из наиболее важных экспериментов в истории Земли. Стоимость выделения атомов урана-235 высока. Однако при распаде одного атома урана-235 высвобождается 3,2⋅10*11 Дж энергии.
Поскольку в 1 г атома урана-235 содержится около 2,56⋅10-21 атомов, то при распаде 1 г урана образуется около 8,19⋅10*10 Дж, что эквивалентно энергии, получаемой при сгорании 2,7 т угля. В настоящее время на уране-235 работает около 300 атомных электростанций. Первое место по использованию атомной энергии занимает США (около 50 %), затем Европа (30 %) и Япония (12 %). При использовании атомной энергии остро стоит проблема безопасности, а также проблема утилизации радиоактивных отходов.
Горючие ископаемые
В настоящее время используются три вида горючих ископаемых: каменный уголь, нефть и природный газ. На их долю приходится около 90 % мировой энергии. Уголь. Мировые запасы всех видов углей оцениваются в 13800 млрд. т., а дополнительные потенциальные ресурсы - в 6650 млрд. т. География распределения такова: примерно 43 % углей мира залегают в России, 29 % - в Северной Америке, 14,5 % - в странах Азии, главным образом в Китае, и 5,5 % - в Европе. На остальной мир приходится 8 %.
Хотя уголь во всём мире не является ведущим видом топлива, в некоторых странах он всё ещё преобладает, и, возможно, в будущем трудности в снабжении нефтью и газом приведут к возрастающему использованию угля. При использовании угля возникает много трудностей. Он содержит от 0,2 % до 7 % серы, присутствующей в основном в виде пирита FeS2, сульфата закисного железа FeSO4⋅7H2O, гипса CaSO4⋅2H2 O и некоторых органических соединений.
Когда уголь сгорает, выделяется окисленная сера, выбросы которой в атмосферу вызывают кислотные дожди и смог. Другая проблема - это сама добыча угля. Подземные методы разработки трудны и даже опасны. Разработка открытым методом более эффективна и менее опасна, но вызывает нарушение поверхностного слоя на большой площади. В современном мире основное применение в качестве источников энергии имеют нефть и природные углеводородные газы.
