Obnovljivi viri energije s tehnologijo njihove proizvodnje in uporabe so zaradi onesnaževanja s fosilnimi gorivi v svetovni skupnosti prepoznani kot alternativno gorivo.
Beseda "obnovljiv" pomeni, da se ne zanašajo na vire, ki so količinsko omejeni, se zanašajo na tako rekoč neizčrpno Sonce.V vseh primerih je energija ogromna, vendar je razporejena po ozemlju in je nestabilna, zato je v bistvu strošek drag.
Na žalost je zaradi tega večina obnovljivih virov energije neekonomičnih za velike projekte, z izjemo hidroelektrarn, kjer je narava skoncentrirala obnovljive vire energije. Hidroenergija ima veliko privlačnih in dragocenih lastnosti, vendar so zakoni fizike neizprosni.
Obnovljivi viri vključujejo
Hidroenergija
Hidroelektrarna (kratko HE) je dobro uveljavljen in zanesljiv obnovljiv vir energije, ki zagotavlja večino električne energije v gorskih državah, kot sta Norveška in Švica.
Vendar pa je po vsem svetu omejeno število primernih gora in ne zagotavlja več kot približno treh odstotkov svetovnih potreb po energiji.
Električno energijo, proizvedeno v hidroelektrarnah, je treba prenašati na velike razdalje, daljnovodi pa morajo imeti majhne izgube.
Obnovljivi viri energije so razmeroma varni, s stopnjo smrtnosti približno štiri nesreče na tisoč megavatov. Jezovi, ki zadržujejo vodo, morajo biti zanesljivi in ne nevarni, če se porušijo. Vendar se včasih zgodi, zlasti pri zemeljskem jezu, da voda začne uhajati skozi majhne kanale, ki postopoma slabijo jez, dokler se ne poruši. Vodna stena nato pomete vse na svoji poti. Od leta 1969 je propadlo več kot osem jezov, povprečno pa je umrlo več kot 200 ljudi. Jezera v bližini jezu zagotavljajo življenjski prostor za divje živali in so lahko priljubljena za ljudi. Vendar pa med sušo gladina vode pade in povzroči grde proge blata. Poleg tega lahko ta jezera uničijo slikovite doline z vasmi in dragocenimi kmetijskimi zemljišči.
Veter
Od ostalih obnovljivih virov energije najbolj obeta veter. Mline na veter so uporabljali že od antičnih časov, vetrni generatorji pa so danes pogost prizor na podeželju. Imajo več pomanjkljivosti, vendar je glavna ta, da veter ni konstanten in izhodna moč niha. Ko so sunki vetra, se nihanja povečajo, ker je izhodna moč sorazmerna s kubom hitrosti vetra. To pomeni, da je energija na voljo le v omejenem obsegu hitrosti vetra, ko je hitrost vetra nizka, se proizvede zelo malo energije. Takrat, če je orkan, je varnostna meja presežena in se je treba izogniti katastrofalni škodi.
Splošni viri vetra na splošno ne zadovoljujejo vseh naših potreb po energiji in jih ni mogoče vedno realizirati zaradi visokih stroškov (dva ali trikrat dražji od energije iz premoga), nezanesljivosti in velike količine potrebnega zemljišča. Lahko pa je koristen prispevek, če je mogoče znatno zmanjšati stroške.
Vetrna energija je presenetljivo nevarna, s petimi nesrečami na tisoč megavatov. To je posledica velikega števila turbin, ki so neizogibno nevarne. Poleg tega obstajajo nevarnosti med gradnjo in vzdrževanjem.
Vpliv vetrnih turbin na okolje je vse bolj priznan. Zgrajeni morajo biti na odprtih mestih, kjer jih je mogoče videti več kilometrov naokoli. Oddajajo vztrajno brenčanje, ki se ljudem v bližini zdi nevzdržno. Pogosto so ljudje, ki so se preselili zaradi duševnega miru, prisiljeni zapustiti kraj z vetrnimi elektrarnami. Vetrne elektrarne je mogoče zgraditi ob obali, vendar to poveča stroške in lahko predstavlja nevarnost za ladijski promet.
Kljub intenzivnim prizadevanjem v preteklih letih so obnovljivi viri energije v obliki vetra še vedno nedonosni in so v večini primerov odvisni od velikih državnih subvencij. Raziskave za premagovanje teh težav potekajo, vendar vetrnih turbin še ni pametno postavljati v velikem obsegu.
Proti vetrni energiji se včasih trdi, da lopatice ubijejo veliko število ptic, ki jih v Združenih državah ocenjujejo na približno 70.000 na leto. Ta številka ustreza številu ptic, ki jih na avtocestah ubijejo avtomobili. 
Plimovanje
Nekateri rečni estuariji so oblikovani tako, da so izpostavljeni plimovanju. Ko je plima visoka, morska voda teče na določeno razdaljo od morja. Ob oseki voda spet odteče nazaj v morje. Ta tok vode lahko vrti turbine in proizvaja elektriko. Takšna naprava že vrsto let deluje v ustju La Rance v Franciji in proizvaja 65 MW. To je zanesljiv vir, čeprav se konice razlikujejo glede na Luno in Sonce, zato električna energija ni vedno na voljo, ko je potrebna.
Proizvodni strošek je približno dvakrat višji od običajne elektrarne. To je praktično izvedljivo, a komaj privlačno za prihodnost.
Valovanje
Obnovljivi viri, kot je uporaba valov, so ogromni, vendar jih je težko osredotočiti. Za to je bilo izdelanih več naprav, vendar rezultat ni stroškovno učinkovit.
Ena taka naprava, ki v Veliki Britaniji stane več kot milijone dolarjev, ima moč 75 kW, kar zadostuje za samo 25 notranjih električnih grelnikov.
Nevarnost je, da se lahko na milost in nemilost pojavijo ogromni valovi, ki lahko uničijo opremo v nekaj minutah. 
sončna
Sonce oddaja Zemlji v povprečju približno 200 vatov energije na kvadratni meter, zato je obnovljiv vir, ki ga prejemamo sorazmerno s površino. Ocenjuje se, da bi zadostitev energetskih potreb štirih hiš zahtevala zbiralnik v velikosti velikega radijskega teleskopa. Sončna svetloba se lahko uporablja neposredno za ogrevanje vode, ki kroži v ceveh na strehi. Ta postopek je ekonomsko sprejemljiv in se pogosto uporablja. Mora pa obstajati dodaten vir goriva, ko ne sije sonce. Sončne žarke lahko usmeriš v kotel stotin ogledal. Proizvodnja pare se lahko uporablja za pogon majhnih turbin za proizvodnjo električne energije. Pomanjkljivost je, da je treba ogledala nenehno vrteti z dragimi servomehanizmi, da se sončni žarki koncentrirajo na kotel. Torej je celoten postopek nedobičkonosen.
Električno energijo lahko proizvajamo tudi s pomočjo fotovoltaičnih celic. Proizvajati električno energijo z zahtevano napetostjo je precej drago. To ni ekonomično za obsežno proizvodnjo, je pa zelo uporabno za proizvodnjo energije v aplikacijah, kjer drugi viri niso mogoči ali praktični, na primer za satelite ali semaforje na oddaljenih območjih.
Tako imajo obnovljivi viri v obliki sončnih žarkov majhne aplikacije, ki bodo nedvomno razvite za znižanje stroškov fotovoltaičnih celic. To še ni praktičen ekonomski obnovljiv vir energije za osnovne potrebe.
Ponekod prihaja topla voda iz zemlje. Lahko se uporablja kot obnovljiv vir, vendar v majhnem obsegu na zelo redkih mestih. Na drugih mestih lahko izvrtate dva bližnja vodnjaka in nato črpate vodo, kjer je vroča, in jo črpate iz druge cevi. Po prehodu skozi skale se voda segreje in je to vir obnovljive energije. Če pa je toplota blizu in hitro izkoriščena na vrhu, potem je šele takrat kakšna korist.
Testi kažejo, da je ta postopek popolnoma nerentabilen.
Stroški proizvodnje energije
V naši družbi so cena virov in proizvodni stroški kritični. Že majhna razlika v ceni je dovolj, da en obnovljivi vir prevlada nad drugim. Pri obnovljivih virih energije je situacija bolj zapletena, saj je izbira odvisna od tehtanja prednosti in slabosti posameznega vira. To je težko, ker so pogosto nesorazmerljivi: koliko smo na primer pripravljeni plačati za večjo varnost ali manjši vpliv na okolje? Nenazadnje je nemogoče oceniti stroške okoljskih motenj, na primer zaradi globalnega segrevanja in podnebnih sprememb. Ta strošek bi lahko bil največji od vseh.
Včasih se reče, da bodo raziskave izboljšale obstoječe vire in s tem odpravile trenutne pomanjkljivosti. Praviloma je to res.
Toda v nekaterih primerih je pomanjkljivost posledica fizikalnih zakonov in je potem nikoli ni mogoče premagati. Primer je nihanje vetrne energije. Preprosto ni mogoče ves čas vzdrževati konstantnega vetra.
Povsod po svetu je potreba po obnovljivih surovinah tako pereča, da je pomembno izkoriščati obstoječe naravne obnovljive vire energije in imajo razvojne možnosti. Seveda je treba nadaljevati z raziskovanjem novih virov, vendar ne moremo čakati. Milijoni ljudi že vrsto let trpijo zaradi pomanjkanja energetskih virov.
Raziskave kažejo, da imajo vsi obnovljivi in neobnovljivi viri resne pomanjkljivosti: nafte in zemeljskega plina hitro zmanjkuje. Kakor koli že, vsa fosilna goriva onesnažujejo zemljo, zlasti premog. Hidroenergija je omejena, vetrna in sončna energija sta nezanesljivi.
Če je to konec zgodbe, bo prihodnost mračna. Vendar obstaja še ena
Kratek opis
Če je ob koncu prejšnjega stoletja zdaj najpogostejša energija - električna - igrala na splošno pomožno in nepomembno vlogo v svetovnem ravnovesju, potem je bilo že leta 1930 na svetu proizvedenih približno 300 milijard kilovatnih ur električne energije. Povsem realna je napoved, po kateri naj bi leta 2000 proizvedli 30 tisoč milijard kilovatnih ur! Ogromne številke, stopnje rasti brez primere! Pa še energije bo malo, potreba po njej še hitreje narašča.
Uvod……………………………………………………………………………………3
1. Vrste energije……………………………………………………………4
1. Sončna energija…………………………………………………………4
2. Vetrna energija………………………………………………………….5
3. Energija rek………………………………………………………………..6
4. Zemeljska energija…………………………………………………………..6
5. Energija oceanov……………………………………………………….7
6. Jedrska energija………………………………………………………….14
Zaključek……………………………………………………………..16
Reference……………………………………………………….17
Vsebina dela - 2 datoteki
Toda ljudje črpajo energijo iz globin zemlje ne le za ogrevanje. Elektrarne na vroče podzemne izvire delujejo že dolgo. Prvo tovrstno elektrarno, še vedno zelo nizke moči, so zgradili leta 1904 v majhnem italijanskem mestu Larderello, poimenovano po francoskem inženirju Larderelliju, ki je že leta 1827 izdelal projekt za izrabo številnih toplih vrelcev na tem območju. Postopoma je moč elektrarne naraščala, začeli so delovati vedno več novih enot, uporabljali so se novi viri tople vode in danes je moč postaje že dosegla impresivno vrednost - 360 tisoč kilovatov. Na Novi Zelandiji je takšna elektrarna na območju Wairakei, njena zmogljivost je 160 tisoč kilovatov. 120 kilometrov od San Francisca v ZDA proizvaja elektriko geotermalna postaja z močjo 500 tisoč kilovatov.
vat.
- Energija svetovnih oceanov
Znano je, da so zaloge energije v Svetovnem oceanu ogromne. Tako ima toplotna (notranja) energija, ki ustreza pregretju površinskih voda oceana v primerjavi s spodnjimi vodami, recimo za 20 stopinj, vrednost reda 10^26 J. Kinetična energija oceanskih tokov je ocenjena na velikost reda 10^18 J. Vendar so ljudje doslej lahko izkoristili le majhne delčke te energije, pa še to za ceno velikih in počasi odplačujočih se kapitalskih naložb, tako da je taka energija do sedaj zdelo neobetavno.
Prihaja pa do zelo hitrega izčrpavanja zalog fosilnih goriv (predvsem nafte in plina), katerih uporaba je povezana tudi s precejšnjim onesnaževanjem okolja (vključno s toplotnim »onesnaženjem« in povečanjem ravni ogljikovega dioksida v ozračju, ki ogroža podnebje posledice), ostra omejitev zalog urana (katerega energetska uporaba ustvarja tudi nevarne radioaktivne odpadke) in negotovost glede časovnega okvira in okoljskih posledic industrijske uporabe termonuklearne energije sili znanstvenike in inženirje, da posvečajo vse večjo pozornost iskanju priložnosti za stroškovno učinkovito izrabo obsežnih in neškodljivih virov energije in ne samo spremembe nivojev vode v rekah, temveč tudi sončno toploto, veter in energijo v Svetovnem oceanu.
Najbolj očiten način uporabe energije oceanov je izgradnja elektrarn na plimovanje (TE). Od leta 1967 ob izlivu reke Rance v Franciji deluje plimska elektrarna z močjo 240 tisoč kW z letno proizvodnjo 540 tisoč kWh na plimovanju do 13 metrov visoko. Sovjetski inženir Bernstein je razvil priročno metodo za gradnjo blokov PES, ki jih vlečejo na vodo na zahtevana mesta, in izračunal stroškovno učinkovit postopek za vključitev PES v električno omrežje v urah največje obremenitve porabnikov. Njegove ideje so bile preizkušene na leta 1968 zgrajeni elektrarni v Kislaji Gubi blizu Murmanska; Elektrarna s 6 milijoni kW v zalivu Mezen ob Barentsovem morju čaka na vrsto.
Nepričakovana priložnost za oceansko energijo je bila gojenje hitro rastočih orjaških alg kelp iz splavov v oceanu, ki jih je mogoče zlahka pretvoriti v metan in tako nadomestiti zemeljski plin kot vir energije. Po razpoložljivih ocenah en hektar nasadov alg zadošča za popolno oskrbo z energijo vsakega potrošnika.
"Oceanothermic Energy conversion" (OTEC), tj., je pridobil veliko pozornosti. pridobivanje električne energije zaradi temperaturne razlike med površinsko in globoko oceansko vodo, ki jo vsesa črpalka, na primer pri uporabi tekočin, ki lahko izhlapevajo, kot so propan, freon ali amonij, v zaprtem ciklu turbine. Do neke mere podobni, a kot kaže verjetno bolj oddaljeni, so obeti pridobivanja električne energije z razliko med slano in sladko, na primer morsko in rečno vodo.
Veliko inženiringa je bilo že vloženega v modele generatorjev električne energije, ki jih poganjajo morski valovi, razpravljajo pa se tudi o možnostih elektrarn z močjo več tisoč kilovatov. Velikanske turbine na tako močne in stabilne oceanske tokove, kot je Zalivski tok, obetajo še več.
Zdi se, da bi nekatere od predlaganih oceanskih elektrarn lahko uvedli in postale donosne že danes. Hkrati je treba pričakovati, da bodo ustvarjalni entuziazem, umetnost in iznajdljivost znanstvenih in inženirskih delavcev izboljšali obstoječe in ustvarili nove možnosti za industrijsko uporabo energetskih virov Svetovnega oceana. Zdi se, da bi ob trenutnem tempu znanstvenega in tehnološkega napredka morale v naslednjih desetletjih priti do pomembnih sprememb v energiji oceanov.
Ocean je napolnjen z nezemeljsko energijo, ki prihaja vanj iz vesolja. Je dostopen in varen, ne onesnažuje okolja, je neizčrpen in brezplačen.
Sončna energija prihaja iz vesolja. Segreva zrak in ustvarja vetrove, ki povzročajo valove. Ogreva ocean, ki kopiči toplotno energijo. Sproži tokove, ki hkrati spreminjajo svojo smer pod vplivom vrtenja Zemlje.
Energija sončne in lunine privlačnosti prihaja iz vesolja. Je gonilna sila sistema Zemlja-Luna in povzroča oseko in oseko. Ocean ni ravno, brezživljenjsko vodno prostranstvo, ampak ogromno skladišče nemirne energije. Tu pljuskajo valovi, rojevajo se oseke in tokovi, križajo se tokovi in vse to je napolnjeno z energijo. Boje in svetilniki, ki uporabljajo energijo valov, so že posejani po japonskih obalnih vodah. Že vrsto let so piščalke ameriške obalne straže poganjale vibracije valov.
Danes skorajda ni obalnega območja, ki ne bi imelo svojega izumitelja, ki se ukvarja z napravo, ki izkorišča energijo valov.
Od leta 1966 se dve francoski mesti za zadovoljevanje potreb po elektriki v celoti zanašata na energijo plimovanja. To energijo uporablja elektrarna na reki Rance (Bretanja), sestavljena iz štiriindvajsetih reverzibilnih turbogeneratorjev. Elektrarna z močjo 240 megavatov je ena najmočnejših hidroelektrarn v Franciji.
V 70. letih prejšnjega stoletja so se energetske razmere spremenile. Vsakič, ko so dobavitelji na Bližnjem vzhodu, v Afriki in Južni Ameriki zvišali cene nafte, je energija plimovanja postala privlačnejša, saj je cenovno tekmovala s fosilnimi gorivi.
Kmalu zatem se je v Sovjetski zvezi, Južni Koreji in Angliji povečalo zanimanje za obrise obal in možnosti gradnje elektrarn na njih. V teh državah so začeli resno razmišljati o uporabi energije plimskih valov in namenjati sredstva za znanstvene raziskave na tem področju ter jih načrtovati.
Pred kratkim je skupina oceanskih znanstvenikov opozorila na dejstvo, da zalivski tok nosi svoje vode ob obali Floride s hitrostjo 5 milj na uro. Zamisel o uporabi tega toka tople vode je bila zelo mamljiva. Ali je možno? Ali bodo velikanske turbine in podvodni propelerji, ki spominjajo na mline na veter, sposobni proizvajati elektriko s črpanjem energije iz tokov in volje? »Lahko« je bil sklep MacArthurjevega komiteja pod okriljem Nacionalne uprave za oceane in atmosfero v Miamiju na Floridi leta 1974. Splošno soglasje je bilo, da obstajajo določeni problemi, vendar jih je vse mogoče rešiti v primeru dodelitve. proračunskih sredstev, saj »v tem projektu ni ničesar, kar bi presegalo zmožnosti sodobne inženirske in tehnološke misli«.
Eden od znanstvenikov, ki je najbolj nagnjen k napovedovanju prihodnosti, je že v 80. letih predvideval, da bi lahko elektrika, pridobljena z uporabo energije Zalivskega toka, postala konkurenčna.
Ocean nudi čudovito okolje za življenje, saj vsebuje hranila, soli in druge minerale. V tem okolju raztopljeni kisik v vodi hrani vse morske živali od najmanjših do največjih, od ameb do morskih psov. Raztopljeni ogljikov dioksid podobno podpira življenje vseh morskih rastlin, od enoceličnih diatomej do 200-300 čevljev (60-90 metrov) rjavih alg. Morski biolog mora narediti samo en korak dlje od gledanja na ocean kot naravnega sistema, ki vzdržuje življenje, do poskusa znanstvenega pridobivanja energije iz tega sistema.
S podporo ameriške mornarice je sredi sedemdesetih let prejšnjega stoletja skupina oceanskih znanstvenikov, pomorskih inženirjev in potapljačev ustvarila prvo oceansko energetsko farmo na svetu, 40 čevljev (12 metrov) pod soncem obsijanim Tihim oceanom blizu San Clementeja. Kmetija je bila majhna. V bistvu je bil vse to le eksperiment. Na farmi so gojili orjaške kalifornijske alge.
Po besedah direktorja projekta dr. Howarda A. Wilcoxa iz Centra za raziskave morskih in oceanskih sistemov v San Diegu v Kaliforniji bi lahko "do 50 % energije iz teh alg pretvorili v gorivo – zemeljski plin metan. Oceanske farme bodoče rastoče rjave alge "na površini približno 100.000 arov (40.000 hektarjev) bodo lahko zagotovile dovolj energije, da bodo popolnoma zadovoljile potrebe ameriškega mesta s 50.000 prebivalci."
Ocean je bil vedno bogat z energijo valov, plimovanja in tokov. V starih časih ribiči ob opazovanju gibanja vodnih tokov niso vedeli ničesar o »energiji plimovanja« ali »gojenju alg«, vedeli pa so, da je ob oseki lažje oditi na morje in se ob plimi vrniti nazaj. Seveda so vedeli, da včasih valovi močno in strašno udarjajo ob obalo, mečejo kamenje na njene skale, in za »morske reke«, ki jih vedno odnesejo na potrebne otoke in da se bodo vedno lahko nahranili. sami školjke, raki, ribe in užitne alge, ki rastejo v oceanu.Dandanes, ko se je potreba po novih vrstah goriva povečala, oceanografi, kemiki, fiziki, inženirji in tehnologi vse večjo pozornost namenjajo oceanu kot potencialnemu viru energije.
V oceanu je raztopljene ogromne količine soli. Ali se lahko slanost uporablja kot vir energije?
mogoče. Velika koncentracija soli v oceanu je vodila številne raziskovalce na Scrippsovem inštitutu za oceanografijo v La Colli (Kalifornija) in drugih centrih k razmišljanju o izdelavi takšnih naprav. Verjamejo, da je za pridobivanje velikih količin energije povsem mogoče oblikovati baterije, v katerih bi prihajalo do reakcij med slano in neslano vodo.
Temperatura oceanske vode se od kraja do kraja razlikuje. Med Rakovim tropom in Kozorogovim tropom se vodna gladina segreje do 82 stopinj Fahrenheita (27 C). Na globini 2000 čevljev (600 metrov) temperatura pade na 35, 36, 37 ali 38 stopinj Fahrenheita (2-3,5 C). Postavlja se vprašanje: ali je mogoče temperaturno razliko uporabiti za pridobivanje energije? Bi termoelektrarna, ki lebdi pod vodo, lahko proizvajala elektriko?
Da, in to je mogoče.
V daljnih dvajsetih letih našega stoletja se je Georges Claude, nadarjen, odločen in zelo vztrajen francoski fizik, odločil raziskati to možnost. Ko je izbral del oceana blizu obale Kube, mu je po vrsti neuspešnih poskusov uspelo dobiti napravo z zmogljivostjo 22 kilovatov. To je bil velik znanstveni dosežek, ki so ga pozdravili številni znanstveniki.
Z uporabo tople vode na površju in hladne vode v globini ter ustvarjanjem ustrezne tehnologije imamo vse potrebno za proizvodnjo električne energije, so prepričani zagovorniki izrabe toplotne energije oceanov. "Ocenjujemo, da te površinske vode vsebujejo zaloge energije, ki so 10.000-krat večje od svetovnega povpraševanja po energiji."
"Žal," so ugovarjali skeptiki, "Georges Claude je prejel samo 22 kilovatov elektrike v zalivu Matanzas. Je to prineslo dobiček?" Ni šlo, ker je moral Claude za delovanje svojih črpalk porabiti 80 kilovatov, da bi dobil teh 22 kilovatov.
Danes bo profesor oceanografskega inštituta Scripps John Isaac poskrbel za natančnejše izračune. Sodobna tehnologija bo po njegovih ocenah omogočila ustvarjanje elektrarn, ki bodo izkoriščale temperaturne razlike v oceanu za proizvodnjo električne energije, kar bi je proizvedlo dvakrat več, kot je svetovna poraba danes. To bo električna energija, proizvedena v obratu za pretvorbo oceanske toplotne energije (OTEC).
Seveda je to spodbudna napoved, a tudi če se uresniči, rezultati ne bodo pomagali rešiti svetovnih energetskih težav. Seveda dostop do zalog električne energije OTEC ponuja velike priložnosti, vendar (vsaj zaenkrat) elektrika ne dviguje letal v nebo, ne poganja avtomobilov, tovornjakov ali avtobusov ali pluje ladij po morjih.
Lahko pa letala in avtomobile, avtobuse in tovornjake poganja plin, ki ga je mogoče pridobiti iz vode, vode pa je v morjih veliko. Ta plin je vodik in se lahko uporablja kot gorivo. Vodik je eden najpogostejših elementov v vesolju. V oceanu se nahaja v vsaki kapljici vode. Se spomnite formule za vodo? Formula HOH pomeni, da je molekula vode sestavljena iz dveh atomov vodika in enega atoma kisika. Vodik, pridobljen iz vode, se lahko sežge kot gorivo in uporablja ne samo za pogon različnih vozil, temveč tudi za proizvodnjo električne energije.
Nazaj naprej
Pozor! Predogledi diapozitivov so zgolj informativne narave in morda ne predstavljajo vseh funkcij predstavitve. Če vas to delo zanima, prenesite polno različico.
Trenutno je problem ohranjanja narave in racionalne rabe njenih virov pridobil ogromen svetovni pomen. Človek spozna, da je prišel čas za skrb za naravo: ne more dati ves čas, ne zmore prenesti bremen, ki jih ljudje od nje zahtevajo.
Spoznajmo različne vrste pridobivanja energije in eksperimentalno preučimo dve vrsti čistih virov energije na modelih vetrne elektrarne in sončne elektrarne.
1. Okoljski problemi energetskih virov
Pri pouku geografije pridobivamo znanja o naravnih virih, pogojih njihovega pojavljanja in načinih pridobivanja. Izvedeli bomo tudi, katere države jih imajo v celoti in katere so odvisne od dobav iz tujine. Pri pouku fizike preučujemo možnosti pridobivanja različnih vrst energije in pretvarjanja ene vrste energije v drugo. Biologija nam daje znanje o tem, kako svet okoli nas vpliva na žive organizme in še posebej na človeka. Toda človek s svojim delovanjem spreminja naravni svet, in to ne na bolje.
Onesnaženje, emisije trdnih snovi, žveplov dioksid, ogljikov monoksid, dušik, ogljikovodiki iz industrijskih podjetij predstavljajo približno 97% vseh emisij. Vodni viri so onesnaženi z odpadnimi vodami, ozračje pa je onesnaženo zaradi izpustov prahu in plinastih snovi. Pri zgorevanju organskega goriva se njegova celotna masa spremeni v odpadke, produkti zgorevanja pa so zaradi vključitve kisika in dušika iz zraka nekajkrat večji od mase uporabljenega goriva (slika 1).
V pokrajinah se dogajajo številne pomembne spremembe. Rudarstvo ustvarja ogromne kupe odpadnih kamnin (slika 2). Negativno vplivajo na vodni režim okoliških zemljišč v radiju nekaj deset kilometrov: vodnjaki presahnejo, vegetacija postane redka med nastajanjem kamnitih odlagališč.
Vse našteto jasno nakazuje, da je prehod na obnovljive vire energije neizbežen.
1.1. Obnovljivi viri energije.
Obnovljivi viri so naravni viri, katerih zaloge se obnavljajo hitreje, kot se uporabljajo, ali pa niso odvisne od njihove uporabe ali ne.
V sodobni svetovni praksi med obnovljive vire energije (OVE) uvrščamo vodno, sončno, vetrno, geotermalno, hidravlično energijo; energija morskih tokov, energija valov, plimovanje, temperaturni gradient morske vode, temperaturna razlika med zračno maso in oceanom, toplotna energija Zemlje, energija biomase živalskega, rastlinskega in gospodinjskega izvora.
1.2. Neobnovljivi viri energije.
To so viri energije, ki izkoriščajo naravne vire zemlje, zaradi česar se njihove zaloge ne polnijo. Po mnenju strokovnjakov bodo tudi ob najbolj optimističnem pristopu zaloge najprimernejših za uporabo in relativno poceni vrst goriva - nafte in plina, pri trenutni stopnji njihove porabe večinoma porabljene v 30-50 letih. Poleg tega so ti viri glavne surovine za kemično industrijo, ko jih sežigamo, pravzaprav zgorevamo ogromno izdelkov iz sintetičnih materialov.
Primeri neobnovljivih virov: nafta, premog, zemeljski plin, šota, metan hidrati, kovinske rude, les.
Način izgorevanja neobnovljivih goriv negativno vpliva na okolje. Nafta, ki se izliva iz tankerjev v stiski, uničuje svetovne oceane. Proizvodnja, transport in rafiniranje nafte so povezani s škodljivimi vplivi na okolje. Do razlitja nafte pogosto pride zaradi uhajanja iz vrtin ali med transportom. Vidimo, kakšno škodo naravi povzročajo nesreče tankerjev.
Ribe in ptice, ki živijo na obalah, umirajo. Razlitja nafte blizu obale so še posebej škodljiva za morske ptice, jajca in nedorasle ribe, ki živijo blizu površine v obalnih vodah.
Gorijo naftne ploščadi, ki onesnažujejo ozračje. Pri zgorevanju naftnih derivatov med predelavo se v ozračje sprostijo velike količine ogljikovega dioksida.
2. Obnovljivi viri energije
2.1. Vetrna energija.
1) Uporabite.
Energijo vetra so sprva začeli uporabljati na jadrnicah, kasneje pa še v mlinih na veter (slika 3). Potencial vetrne energije je bolj ali manj natančno izračunan: po podatkih Svetovne meteorološke organizacije znašajo njene zaloge v svetu 170 trilijonov. kWh na leto. Vetrne elektrarne so bile razvite in preizkušene tako temeljito, da je slika današnje majhne vetrne turbine, ki z energijo oskrbuje hišo in kmetijo, videti precej prozaična. Glavni dejavnik pri uporabi vetrnih turbin je, da gre za okolju prijazen vir in ne zahteva stroškov za zaščito pred onesnaževanjem okolja.
Vetrna energija ima več pomembnih pomanjkljivosti. V prostoru je zelo razpršen, zato so potrebne vetrne elektrarne (VE), ki lahko stalno delujejo z visokim izkoristkom. Veter je zelo nepredvidljiv – pogosto spreminja smer, nenadoma se umiri tudi v najbolj vetrovnih predelih sveta in včasih doseže takšno moč, da lomi mline na veter. Vetrne elektrarne niso neškodljive: motijo lete ptic in žuželk, povzročajo hrup in odbijajo radijske valove z vrtečimi se lopaticami. Toda te pomanjkljivosti je mogoče zmanjšati ali celo odpraviti. Trenutno lahko vetrne elektrarne (VE) učinkovito delujejo tudi pri najšibkejših vetrovih. Naklon lamele propelerja se samodejno nastavi tako, da je vedno zagotovljen največji možni izkoristek vetrne energije, če pa je hitrost vetra previsoka, se lopatica samodejno premakne tudi v položaj peresa, tako da je nesreča izključena.
Razvite in obratujejo tako imenovane ciklonske elektrarne z močjo do sto tisoč kilovatov, kjer topel zrak, ki se dviga v posebnem 15-metrskem stolpu in se meša s krožečim zračnim tokom, ustvarja umetni "ciklon", ki se vrti. turbina. Takšne instalacije so veliko bolj učinkovite od sončnih kolektorjev in običajnih vetrnih turbin. Energija vetra se že uporablja za polnjenje mobilnih telefonov (slika 4).
Da bi nadomestili spremenljivost vetra, so zgradili ogromne "vetrne elektrarne". Istočasno vetrne turbine stojijo v vrstah na velikem prostoru. Takšne »kmetije« so v ZDA, Franciji, Angliji, vendar zavzamejo veliko prostora; na Danskem so »vetrno elektrarno« postavili v plitvih obalnih vodah Severnega morja, kjer je veter bolj stabilen kot na kopnem (slika 5).
Pridobivanje električne energije z uporabo vetra ima številne prednosti:
a) okolju prijazna proizvodnja brez nevarnih odpadkov;
b) prihranek pri redkem, dragem gorivu (tradicionalnem in za jedrske elektrarne);
c) dostopnost;
d) praktična neizčrpnost.
Mesta za postavitev vetrnih turbin: na poljih, kjer so dobre rože vetrov, na morjih, kjer vladajo tlačne razlike in se ustvarjajo zračni tokovi.
Učinkovitost vetrnih turbin je odvisna od načina in trajanja obratovanja, sezonske frekvence, hitrosti in smeri vetra.
To bomo preverili v eksperimentalni postavitvi.
2) Eksperimentalni model vetrnih turbin.
Sestavljen je iz dveh ventilatorjev. Eden od njih simulira veter, drugi pa delujočo vetrno turbino (slika 6). Naša vetrna elektrarna je preko računalnika povezana s pretvornikom vetrne energije v električno energijo, mehansko energijo in energijo radiotelefonske komunikacije nihajnega kroga sprejemnika. Na namestitveni plošči je preklopno stikalo, ki preklopi vse te funkcije.
a) Prvi poskus je naslednji: s simulatorjem ventilatorja nastavimo moč vetra tako, da ga približamo in oddaljujemo od ventilatorja, ki predstavlja vetrno turbino. Na računalnik dobimo tabelo razmerja med močjo vetra in posledično električno napetostjo.
Na podlagi rezultatov eksperimenta smo dobili graf odvisnosti moči energije, ki jo ustvari vetrna turbina, od sile vetra:
Ugotovili smo, da je potencialno energetsko koristno vetrne turbine postavljati tam, kjer povprečne letne hitrosti vetra presegajo določeno vrednost in imajo pogosto ponavljajoče se hitrosti v območju od 4 m/s do 9 m/s.
b) Za popolnejšo izrabo energije mora vetrno kolo zavzeti določeno lego glede na tok vetra; številne vrste vetrnih motorjev so opremljene s sistemi za samodejno orientacijo, tako da je ravnina vrtenja kolesa pravokotna na smer vetra. hitrost vetra.
V poskusu se je kot smer vetra spreminjal s premikanjem ventilatorja simulatorja pod kotom na vetrno turbino. Hkrati dobimo na računalniku tabelo moči proizvedene energije v odvisnosti od kota vrtenja ventilatorja simulatorja.
Na podlagi rezultatov eksperimenta dobimo graf odvisnosti moči, ki jo generira vetrna turbina, od kota smeri vetra.
c) Druga možnost poskusa je bila shranjevanje energije, prejete iz vetrne turbine, v baterije. V ta namen ima naprava preklopno stikalo za preklop napajanja in baterij.
To je pomembno v zvezi s prekinitvami delovanja vetrnih turbin zaradi pomanjkanja vetra ali zmanjšanja jakosti vetra ter možnostjo periodične uporabe vetrne energije, obdelane in vnaprej shranjene v obdobjih obratovanja vetrne turbine, sprejemljiva za potrošnika.
Slika 1. (Mehanizem za dvigovanje bremen)
Instalacija omogoča tudi premislek o transformaciji energije, ki jo prejme vetrna elektrarna, v električno, mehansko in radiotelefonsko komunikacijsko energijo nihajnega kroga sprejemnika. Za to je na namestitveni plošči preklopno stikalo, ki izmenično povezuje mehanizem za dvigovanje bremen različnih tež, radijski sprejemnik in svetlobne senzorje.
Slika 2. (delovanje radijske postaje)
Energija vetra se pretvarja v mehansko energijo.
Z dobro močjo vetra lahko ujamete različne radijske postaje.
Svetlobni senzorji kažejo odvisnost napetosti od moči vetra. Danes je vetrna elektrarna vetrno kolo, ki je nameščeno precej visoko (50-100 metrov) nad tlemi, saj hitrost vetra narašča z višino. Premer vetrnega kolesa v razvoju projektov v različnih državah je 30-100 metrov. Tako velike velikosti so povezane z željo po pridobitvi večje moči iz ene enote, saj se stroški električne energije z naraščajočo močjo zmanjšujejo.
2.2 Sončna energija.
1) Uporabite.
Sončna energija je čista energija. Strokovnjaki pravijo, da bi elektrarna lahko proizvedla dovolj energije za oskrbo 8000 domov. Vrste sončnih kolektorjev za proizvodnjo električne energije pokrivajo okoli 60 hektarjev veliko območje v najbolj sončni dolini v Evropi na jugu Portugalske.
Sončne plošče so preproste in enostavne za uporabo, lahko jih namestite kjer koli: na strehe in stene stanovanjskih in industrijskih prostorov, na posebej opremljenih odprtih območjih v regijah z velikim številom sončnih dni (na primer v puščavah) in celo šivane. v oblačila (slika 7).
Špansko podjetje Sun Red je razvilo projekt motocikla, ki za gibanje uporablja sončno energijo. Ker je prostor za namestitev sončnih kolektorjev na dvokolesnem vozilu omejen, je Sun Red vključil drsni pokrov sončne celice, ki pokrije voznika (slika 8).
Obstajajo letala, na primer imenovana Solar Impulse, ki jih je ustvaril Bertrand Piccard, ki letijo izključno na sončno energijo (slika 9).
2) Eksperimentalni model sončne postaje (SPP).
Sestavljen je iz fotocelice, ki jo osvetljuje svetilka, ki simulira sonce. Fotocelica simulira delovanje sončne elektrarne (SPE). Vsi podatki so računalniško simulirani (slika 10), tako kot pri vetrnih turbinah.
Preučevali smo tri odvisnosti in dobili naslednje rezultate.
a) Moč proizvedene energije je odvisna od SES glede na čas dneva. Kot svetilke je mogoče spreminjati in s tem simulirati spremembo časa dneva.
Graf odvisnosti:
b) Moč, ki jo proizvede SES, je odvisna od zemljepisne širine območja. S spreminjanjem razdalje do fotocelice navidezno spreminjamo zemljepisno širino območja, kjer se sončna elektrarna nahaja.
Graf odvisnosti:
c) Energija, proizvedena s SES, je odvisna od letnega časa. S spreminjanjem svetlosti svetilke se zdi, da spreminjamo letni čas.
Graf odvisnosti.
Tako kot pri VSU se lahko sončna energija shranjuje v baterije in se uporablja za različne namene. Sončna energija se pretvarja v mehansko energijo za dvigovanje bremen in v električno energijo za delovanje električnih naprav. Energijo je mogoče pretvoriti tudi za delovanje radia. V našem poskusu sprejemnik zajame frekvence radijskih postaj.
3) Težave pri uporabi fotocelic.
Kljub okolju prijaznosti proizvedene energije sončne celice same vsebujejo strupene snovi, na primer svinec, kadmij, galij, arzen itd., pri njihovi proizvodnji pa se porabi veliko drugih nevarnih snovi. Sodobne sončne celice imajo omejeno življenjsko dobo (30-50 let), množična uporaba pa bo v bližnji prihodnosti odprla težko vprašanje njihovega odlaganja, ki tudi z okoljskega vidika še nima sprejemljive rešitve. Vendar pa se je v zadnjem času začela aktivno razvijati proizvodnja tankoplastnih sončnih celic, ki vsebujejo le približno 1% silicija. Zato so tankoplastne sončne celice cenejše za izdelavo, okolju prijaznejše, a vseeno manj razširjene.
3. Poklici, povezani z uporabo čistih virov energije
Sodoben človek bo moral v življenju večkrat spremeniti vrsto dejavnosti, obvladati nove poklice, zato mora krmariti v različnih poklicih.
Poklici se obravnavajo v štirih fazah, povezanih z izvedbo postaje:
- oblikovanje(inženir elektrotehnike, inženir letalstva, geodet);
- namestitev(instalater, elektroinženir, postavljalec stolpa) (slika 11);
- Vzdrževanje(dispečer elektroenergetskega sistema);
- delovanje postaj(Operativni tehnik).
3.1. Oblikovanje:
a) Inženir elektrostrojništva.
Visoko usposobljen strokovnjak s poglobljenim znanjem teoretične elektronike, teorije avtomatskega krmiljenja, industrijske elektronike in računalniške tehnologije je sposoben razumeti najzapletenejše risbe in diagrame (slika 12).
b) Inženir geodet.
Pri izdelavi zemljevidov in načrtov območja sodeluje geodet. Postavi geodetske instrumente, obdela rezultate geodet, izvede potrebne izračune in določi lokacijo postavitve vetrnih turbin in sončnih postaj.
3.2. Vzdrževanje:
Vodja elektroenergetskega sistema.
Upravljavec elektroenergetskega sistema skrbi za nemoteno delovanje elektroenergetskega sistema, spremlja delovanje sistema in je v pripravljenosti za odpravo morebitnih nesreč (Slika 13).
3.3. Delovanje elektrarn.
Operacijski tehnik .
Obratovalni tehnik določi potencialne obratovalne zmogljivosti vetrne elektrarne, vetrovne razmere, ekonomske pogoje obratovanja in učinkovitost vetrne elektrarne.
4. Zaključek
Človeštvo mora zdaj, brez zapravljanja naravnih virov, preiti na čiste vire energije. Ne smemo jih obravnavati z vidika konkurenčnosti v primerjavi s tradicionalnimi energetskimi metodami, temveč jim moramo dati vlogo pomembne, včasih pomožne smeri, ki je sposobna učinkovito dopolnjevati že uporabljena energetska sredstva in jih nadomestiti.
5. Seznam uporabljene literature
1. M. A. Stankovič, E. E. Spielrein. "Energija. Težave in obeti." Založba. Moskva, Energija, 1981.
2. B. M. Berkovsky, V. A. Kuzminov. “Obnovljivi viri v službi človeštva” M: Založba Mir. 1976. 295 str.
3. Globalni energetski problem / Ed. izd. I.D. Ivanova.- M.: Mysl, 198.
4. Kraft A. Erike. Prihodnost vesoljske industrije M.: Strojništvo, 1979
5. J. Twydell, A. Ware. "Obnovljivi viri energije". Založnik: M.: Energoatomizdat, leto: 1990.
6. B. Brinkworth "Sončna energija za vesolje."
7. Ya.I. Schefter "Uporaba vetrne energije". M.: Energoatomizdat, 1983.
8. Enciklopedični slovar A.B. Migdala. Sofija: Znanost in umetnost, 1990.
Internetni viri:
http://revolution.allbest.ru/physics/00016158_0.html
http://revolution.allbest.ru/ecology/00005949_0.html
http://fueloff.narod.ru/wind/dop1.htm
Uporabljamo ga v vsakdanjem življenju in industriji, pridobivamo ga na površini ali v globini. Na primer, v mnogih nerazvitih državah les uporabljajo za ogrevanje in razsvetljavo domov, medtem ko v razvitih državah uporabljajo različne vire fosilnih goriv za proizvodnjo električne energije -,. Fosilna goriva so neobnovljivi viri energije. Njihovih rezerv ni mogoče obnoviti. Znanstveniki zdaj proučujejo možnosti uporabe neizčrpnih virov energije.
Fosilna goriva
Premog in plin sta neobnovljiva vira energije, ki sta nastala iz ostankov starodavnih rastlin in živali, ki so živele na Zemlji pred milijoni let (podrobneje v članku ““). Ta goriva se pridobivajo iz zemlje in sežigajo za proizvodnjo električne energije. Vendar pa uporaba fosilnih goriv predstavlja resne težave. Pri trenutni stopnji porabe bodo znane zaloge nafte in plina izčrpane v naslednjih 50 letih. Zalog premoga bo za 250 let, pri zgorevanju teh vrst goriva nastajajo plini, pod vplivom katerih nastane učinek tople grede in kisli dež.
Obnovljiva energija
Z naraščanjem prebivalstva (glej članek ““) ljudje potrebujejo vse več energije in številne države se preusmerjajo na uporabo obnovljivih virov energije - sonca, vetra itd. Zamisel o njihovi uporabi je zelo priljubljena, saj gre za okolju prijazne vire, katerih uporaba ne škoduje okolju.
Hidroelektrarne
Energija vode se uporablja že več stoletij. Voda je vrtela vodna kolesa, ki so jih uporabljali za različne namene. Dandanes so zgrajeni ogromni jezovi in rezervoarji, voda pa se uporablja za proizvodnjo električne energije. Tok reke vrti kolesa turbin, ki pretvarjajo energijo vode v elektriko. Turbina je povezana z generatorjem, ki proizvaja elektriko.
Zemlja prejme ogromno. Sodobna tehnologija omogoča znanstvenikom razvoj novih metod izrabe sončne energije. V kalifornijski puščavi so zgradili največjo sončno elektrarno na svetu. V celoti pokriva energetske potrebe 2000 domov. Ogledala odbijajo sončne žarke in jih usmerjajo v osrednji bojler. Voda v njem zavre in se spremeni v paro, ki vrti turbino, povezano z električnim generatorjem.
Vetrno energijo ljudje uporabljajo že tisočletja. Veter je napihoval jadra in vrtel mline. Za izkoriščanje vetrne energije so bile ustvarjene najrazličnejše naprave za pridobivanje električne energije in za druge namene. Veter vrti lopatice vetrnice, ki poganjajo turbinsko gred, povezano z električnim generatorjem.
Atomska energija je toplotna energija, ki se sprosti pri razpadu najmanjših delcev snovi. Glavno gorivo za proizvodnjo atomske energije je - v zemeljski skorji. Mnogi menijo, da je jedrska energija energija prihodnosti, vendar njena praktična uporaba predstavlja vrsto resnih težav. Jedrske elektrarne ne oddajajo strupenih plinov, vendar lahko povzročijo veliko težav, ker je gorivo radioaktivno. Oddaja sevanje, ki ubije vse. Če sevanje pride v zemljo ali vodo, ima to katastrofalne posledice.
Veliko nevarnost predstavljajo nesreče jedrskih reaktorjev in izpusti radioaktivnih snovi v ozračje. Nesreča v jedrski elektrarni v Černobilu (Ukrajina), ki se je zgodila leta 1986, je povzročila smrt številnih ljudi in onesnaženje velikega območja. Radioaktivni odpadki že tisočletja ogrožajo življenje. Običajno so zakopani na dnu morja, pogosti pa so tudi primeri zakopavanja odpadkov globoko pod zemljo.
Drugi obnovljivi viri energije
V prihodnosti bodo ljudje lahko uporabljali veliko različnih naravnih virov energije. Na primer, na vulkanskih območjih se razvija tehnologija za uporabo geotermalne energije (toplote iz zemeljske notranjosti). Drug vir energije je bioplin, ki nastane pri gnitju odpadkov. Lahko se uporablja za ogrevanje domov in ogrevanje vode. Elektrarne na plimovanje so že bile ustvarjene. Jezovi so pogosto zgrajeni čez rečna ustja (ustja). Električno energijo proizvajajo posebne turbine, ki jih poganjajo plime in oseke.
Kako narediti rotor Savonia:
Rotor Savonia je mehanizem, ki ga kmetje v Aziji in Afriki uporabljajo za oskrbo z vodo za namakanje. Za izdelavo lastnega rotorja boste potrebovali nekaj žebljičkov, veliko plastično steklenico, pokrovček, dve tesnili, 1 m dolgo in 5 mm debelo palico in dva kovinska obroča.
Kako narediti:
1. Za izdelavo rezil odrežite vrh steklenice in jo prerežite na pol po dolžini.
2. Z žebljički pritrdite polovice steklenic na pokrovček. Bodite previdni pri rokovanju z gumbi.
3. Tesnila prilepite na pokrov in vanj vstavite palico.
4. Privijte obroče na leseno podlago in postavite svoj rotor v veter. Vstavite palico v obroče in preverite vrtenje rotorja. Ko izberete optimalen položaj za polovico steklenice, jih prilepite na pokrovček z močnim vodoodbojnim lepilom.
