Z razvojem in uveljavljanjem družbe je človeštvo začelo iskati vedno bolj sodobne in hkrati varčne načine pridobivanja energije. V ta namen se danes gradijo različne postaje, hkrati pa se široko uporablja energija, ki je v zemeljskem drobovju. kako je Poskusimo ugotoviti.
Geotermalna energija
Že iz imena je jasno, da predstavlja toploto zemeljske notranjosti. Pod zemeljsko skorjo je plast magme, ki je ognjena tekoča silikatna talina. Po podatkih raziskav je energetski potencial te toplote veliko večji od energije svetovnih zalog zemeljskega plina, pa tudi nafte. Na površje pride magma – lava. Poleg tega je največja aktivnost opazna v tistih plasteh zemlje, na katerih se nahajajo meje tektonskih plošč, pa tudi tam, kjer je za zemeljsko skorjo značilna tankost. Zemljina geotermalna energija se pridobiva na naslednji način: lava in vodni viri planeta pridejo v stik, zaradi česar se voda začne močno segrevati. To vodi do izbruha gejzirja, nastanka tako imenovanih vročih jezer in podvodnih tokov. To so ravno tisti naravni pojavi, katerih lastnosti se aktivno uporabljajo kot energija.
Umetni geotermalni vrelci
Energijo, ki jo vsebuje zemeljsko drobovje, je treba uporabljati pametno. Na primer, obstaja ideja o ustvarjanju podzemnih kotlov. Če želite to narediti, morate izvrtati dve vrtini zadostne globine, ki bosta povezani na dnu. To pomeni, da se izkaže, da je skoraj v vsakem kotičku zemlje mogoče pridobiti geotermalno energijo z industrijsko metodo: hladna voda bo črpana v formacijo skozi eno vrtino, vroča voda ali para pa bo pridobljena skozi drugo. Umetni viri toplote bodo donosni in racionalni, če bo nastala toplota proizvedla več energije. Para se lahko pošlje v turbinske generatorje, ki bodo proizvajali električno energijo.
Seveda je odvzeta toplota le del razpoložljivega v skupnih rezervah. Vendar je treba zapomniti, da se bo globinska toplota nenehno dopolnjevala zaradi procesov stiskanja kamnin in stratifikacije podtalja. Kot pravijo strokovnjaki, zemeljska skorja kopiči toploto, katere skupna količina je 5000-krat večja od kurilne vrednosti vsega fosilnega podtalja Zemlje kot celote. Izkazalo se je, da je čas delovanja tako umetno ustvarjenih geotermalnih postaj lahko neomejen.
Značilnosti virov
Vire, ki omogočajo pridobivanje geotermalne energije, je skoraj nemogoče v celoti izkoristiti. Obstajajo v več kot 60 državah po svetu, največje število kopenskih vulkanov pa je na ozemlju pacifiškega vulkanskega ognjenega obroča. Toda v praksi se izkaže, da so geotermalni viri v različnih regijah sveta popolnoma drugačni po svojih lastnostih, in sicer povprečni temperaturi, slanosti, sestavi plina, kislosti itd.
Gejzirji so viri energije na Zemlji, katerih posebnost je, da v določenih intervalih bruhajo vrelo vodo. Po izbruhu bazen postane brez vode, na njegovem dnu lahko vidite kanal, ki gre globoko v zemljo. Gejzirje kot vire energije uporabljajo v regijah, kot so Kamčatka, Islandija, Nova Zelandija in Severna Amerika, posamezne gejzirje pa najdemo na nekaterih drugih območjih.
Od kod prihaja energija?
Neohlajena magma se nahaja zelo blizu zemeljske površine. Iz njega se sproščajo plini in hlapi, ki se dvigajo in prehajajo skozi razpoke. Mešajo se s podtalnico in povzročijo, da se ta segreje in se sama spremeni v vročo vodo, v kateri so raztopljene številne snovi. Takšna voda se sprosti na površje zemlje v obliki različnih geotermalnih virov: toplih vrelcev, mineralnih vrelcev, gejzirjev itd. Po mnenju znanstvenikov so vroče črevesje zemlje jame ali komore, povezane s prehodi, razpokami in kanali. Šele se polnijo s podzemnimi vodami, zelo blizu njih pa so žepi magme. Tako naravno nastaja zemeljska toplotna energija.
Zemljino električno polje
V naravi obstaja še en alternativni vir energije, ki je obnovljiv, okolju prijazen in enostaven za uporabo. Res je, da se ta vir še vedno preučuje in se v praksi ne uporablja. Torej je potencialna energija Zemlje v njenem električnem polju. Energijo lahko na ta način pridobimo s preučevanjem osnovnih zakonov elektrostatike in značilnosti zemeljskega električnega polja. V bistvu je naš planet z električnega vidika sferični kondenzator, nabit do 300.000 voltov. Njena notranja sfera ima negativen naboj, zunanja sfera – ionosfera – pa pozitiven. je izolator. Skozenj nenehno tečejo ionski in konvektivni tokovi, ki dosegajo silo več tisoč amperov. Vendar se potencialna razlika med ploščama ne zmanjša.
To nakazuje, da v naravi obstaja generator, katerega vloga je nenehno obnavljanje uhajanja nabojev iz kondenzatorskih plošč. Vloga takega generatorja je zemeljsko magnetno polje, ki se vrti skupaj z našim planetom v toku sončnega vetra. Energijo zemeljskega magnetnega polja lahko pridobimo prav tako, da na ta generator priključimo porabnik energije. Če želite to narediti, morate namestiti zanesljivo ozemljitev.
Obnovljivi viri
Ker prebivalstvo našega planeta vztrajno narašča, potrebujemo vse več energije za napajanje našega prebivalstva. Energija, ki jo vsebuje črevesje zemlje, je lahko zelo različna. Na primer, obstajajo obnovljivi viri: vetrna, sončna in vodna energija. So okolju prijazni, zato jih je mogoče uporabljati brez strahu pred škodo za okolje.
Vodna energija
Ta metoda se uporablja že več stoletij. Danes je zgrajenih ogromno jezov in zbiralnikov, v katerih se voda uporablja za pridobivanje električne energije. Bistvo delovanja tega mehanizma je preprosto: pod vplivom rečnega toka se kolesa turbin vrtijo in v skladu s tem se vodna energija pretvori v električno.
Danes obstaja veliko število hidroelektrarn, ki pretvarjajo energijo vodnega toka v električno energijo. Posebnost te metode je, da se obnavljajo, zato imajo takšne strukture nizke stroške. Zato imajo ti objekti kljub temu, da je gradnja hidroelektrarn precej dolgotrajna, sam proces pa zelo drag, še vedno pomembno prednost pred elektroenergetsko intenzivnimi panogami.
Sončna energija: sodobna in obetavna
Sončna energija se pridobiva s pomočjo sončnih kolektorjev, vendar sodobne tehnologije omogočajo uporabo novih metod za to. Največji sistem na svetu je zgrajen v kalifornijski puščavi. V celoti oskrbuje z energijo 2000 domov. Zasnova deluje na naslednji način: sončni žarki se odbijajo od ogledal, ki so usmerjena v osrednji bojler. Zavre in se spremeni v paro, ki vrti turbino. Po drugi strani pa je povezan z električnim generatorjem. Veter lahko uporabimo tudi kot energijo, ki nam jo daje Zemlja. Veter napihuje jadra in vrti mline. In zdaj lahko z njegovo pomočjo ustvarite naprave, ki bodo proizvajale električno energijo. Z vrtenjem lopatic vetrnice poganja gred turbine, ta pa je povezana z električnim generatorjem.
Notranja energija Zemlje
Nastala je kot posledica več procesov, med katerimi sta glavna akrecija in radioaktivnost. Po mnenju znanstvenikov je nastanek Zemlje in njene mase potekal več milijonov let, kar se je zgodilo zaradi nastanka planetezimalov. Držali so se skupaj in zato je masa Zemlje postajala vse večja. Potem ko je naš planet dobil sodobno maso, a je bil še vedno brez atmosfere, so meteoroidna in asteroidna telesa neovirano padla nanj. Ta proces se natančno imenuje akrecija in je privedel do sprostitve znatne gravitacijske energije. In večja kot so telesa, ki zadenejo planet, večja je količina energije v črevesju Zemlje.
Ta gravitacijska diferenciacija je povzročila, da so se snovi začele razslojevati: težke snovi so preprosto potonile, lahke in hlapne pa so lebdele. Diferenciacija je vplivala tudi na dodatno sproščanje gravitacijske energije.
Atomska energija
Uporaba zemeljske energije se lahko zgodi na različne načine. Na primer z gradnjo jedrskih elektrarn, ko se toplotna energija sprošča zaradi razpadanja najmanjših delcev atomske snovi. Glavno gorivo je uran, ki se nahaja v zemeljski skorji. Mnogi menijo, da je prav ta način pridobivanja energije najbolj obetaven, vendar je njegova uporaba povezana s številnimi težavami. Prvič, uran oddaja sevanje, ki ubije vse žive organizme. Poleg tega, če ta snov pride v tla ali ozračje, se bo zgodila prava katastrofa, ki jo povzroči človek. Žalostne posledice nesreče v černobilski jedrski elektrarni doživljamo še danes. Nevarnost je v tem, da lahko radioaktivni odpadki ogrožajo vsa živa bitja zelo, zelo dolgo, tisočletja.
Nov čas - nove ideje
Seveda se ljudje ne ustavijo pri tem in vsako leto se vedno več poskuša najti nove načine pridobivanja energije. Če se zemeljska toplotna energija pridobiva povsem preprosto, potem nekatere metode niso tako preproste. Kot vir energije je na primer povsem mogoče uporabiti biološki plin, ki se pridobiva z gnitjem odpadkov. Lahko se uporablja za ogrevanje hiš in ogrevanje vode.
Vse pogosteje se gradijo, ko se čez ustja rezervoarjev namestijo jezovi in turbine, ki jih poganjajo plime in oseke, ki proizvajajo elektriko.
S sežiganjem smeti pridobivamo energijo
Druga metoda, ki se že uporablja na Japonskem, je izgradnja sežigalnic odpadkov. Danes jih gradijo v Angliji, Italiji, na Danskem, v Nemčiji, Franciji, na Nizozemskem in v ZDA, toda šele na Japonskem so se ta podjetja začela uporabljati ne le za predvideni namen, temveč tudi za proizvodnjo električne energije. Lokalne tovarne pokurijo 2/3 vseh odpadkov, tovarne pa so opremljene s parnimi turbinami. Skladno s tem oskrbujejo bližnja območja s toploto in elektriko. Poleg tega je gradnja takšnega podjetja stroškovno veliko bolj donosna kot gradnja termoelektrarne.
Bolj mamljiva je možnost izkoriščanja Zemljine toplote tam, kjer so zgoščeni vulkani. V tem primeru Zemlje ne bo treba vrtati pregloboko, saj bo že na globini 300-500 metrov temperatura vsaj dvakrat višja od vrelišča vode.
Obstaja tudi takšen način pridobivanja električne energije, saj lahko vodik - najpreprostejši in najlažji kemični element - velja za idealno gorivo, saj ga najdemo tam, kjer je voda. Če sežgete vodik, lahko dobite vodo, ki se razgradi na kisik in vodik. Sam vodikov plamen je neškodljiv, to pomeni, da ne bo škodil okolju. Posebnost tega elementa je, da ima visoko kalorično vrednost.
Kaj je naslednje?
Seveda energija zemeljskega magnetnega polja ali tista, pridobljena v jedrskih elektrarnah, ne more v celoti zadovoljiti vseh potreb človeštva, ki vsako leto naraščajo. Vendar pa strokovnjaki pravijo, da ni razloga za skrb, saj je goriv na planetu še vedno dovolj. Poleg tega se uporablja vse več novih virov, okolju prijaznih in obnovljivih.
Problem onesnaženosti okolja ostaja in se katastrofalno hitro povečuje. Količina škodljivih izpustov je izven lestvic, temu primerno je zrak, ki ga dihamo, škodljiv, voda vsebuje nevarne primesi, tla pa se postopoma izčrpavajo. Zato je tako pomembno takoj preučiti takšen pojav, kot je energija v črevesju Zemlje, da bi poiskali načine za zmanjšanje potrebe po fosilnih gorivih in bolj aktivno uporabo netradicionalnih virov energije.
Za obstoj živih organizmov, delovanje strojev in mehanizmov je potrebno energija. Organizmi jo prejmejo s hrano, energija pa pride do strojev in mehanizmov iz različnih virov. Razmislimo, katere vire energije za stroje in mehanizme uporablja človek.
Najpogostejši vir energije na Zemlji je fosilna goriva- nafta, plin, premog, šota. Z njihovim zgorevanjem v termoelektrarnah, v motorjih z notranjim izgorevanjem avtomobilov, traktorjev, ladij, dizelskih lokomotiv, letal pridobivajo energijo. Slabost tega načina pridobivanja energije je onesnaževanje okolja – v ozračje pride veliko škodljivih snovi. Poleg tega so zaloge nafte, plina in premoga omejene. In njihovo kurjenje samo za proizvodnjo energije ni ekonomsko donosno, saj je iz njih izdelanih tudi na tisoče verižnih snovi in materialov, zlasti gume, plastike, pralnih praškov, linoleja in umetnega usnja.
Drug močan vir energije je vodo, ki pade z višine umetne pregrade - jezu - in prisili v premikanje mehanizme, ki proizvajajo električno energijo v hidroelektrarnah. Iz slike 120 je razvidno, da so hidroelektrarne zgrajene na globokih rekah z ustreznim terenom. Tak vir energije ne onesnažuje ozračja, povzroča pa škodo naravnim ekosistemom. Ugotovimo, kateri.
Sestavni del hidroelektrarne je umetni rezervoar - akumulacija, katere gradnja zahteva poplavljanje velikih površin. Posledično so rodovitna tla pod vodo. Mehanizmi takšnih postaj delno uničijo prebivalce rezervoarjev, jez pa blokira pot rib do drstišča.
Na primer, hidroelektrarna Dnjeper, prva hidroelektrarna v Ukrajini, je bila zgrajena pred 70 leti na Dnjepru v regiji Zaporožje. Danes vode Dnjepra dajejo energijo ljudem še v petih hidroelektrarnah. Hidroelektrarne so na drugih rekah v Ukrajini, zlasti na Dnjestru in Tereble-Rekskaya v Zakarpatju.
Ljudje že dolgo uporabljajo vetrna energija— s pomočjo mlinov na veter so zmleli žito v moko in napeli jadra na kanuje. In v državah, ki se nahajajo na morski obali, kjer pihajo stalni vetrovi, zdaj gradijo vetrne elektrarne.
Človek poskuša uporabiti tako močan vir energije, kot je Sonce. Pri tem mu pomagajo posebne naprave - sončni kolektorji. Vendar, kot morda ugibate, sončni kolektorji ne delujejo ponoči ali v oblačnem dnevu.
Nedolgo nazaj je človek obvladal posebno energijo - atomska energija, oz jedrsko (Slika 121). Znanstveniki so ugotovili, da je najmanjšo sestavino molekul – atom – mogoče razcepiti, tj uničiti. To sprošča energijo. Na točki, označeni na papirju z grafitnim svinčnikom, je več atomov ogljika, kot jih lahko vidimo na nebu. Zato je jedrsko gorivo prednost, saj ga je za proizvodnjo energije potrebno zelo malo v primerjavi z nafto, plinom in premogom. Material s strani
Najpogostejše gorivo za jedrske elektrarne so atomi kemijskega elementa urana. Na Zemlji so zaloge uranovih rud. Ta vir energije ob pravilni uporabi ne onesnažuje ne zraka ne vode. Vendar pa je v primeru nesreče v jedrski elektrarni povzročena nepopravljiva škoda naravi in ljudem, kot se je to zgodilo v jedrski elektrarni Černobil leta 1986.
- Življenjska aktivnost organizmov, delovanje strojev in mehanizmov zahtevajo porabo energije.
- Organizmi dobijo energijo, ki jo potrebujejo za življenje, s hrano.
- Za stroje so viri energije gorivo, voda, ki pada z višine, veter in nekateri drugi.
Na tej strani je gradivo o naslednjih temah:
Minerali kot viri energije
Povzetki o virih zemeljske energije
Vetrni mineral
Spletna stran
Fosilna goriva kot vir energije povzetek
Vprašanja o tem gradivu:
Pozdravljeni dragi bralci! Kot sem obljubil, sem za vas pripravil članek, v katerem vam bom povedal, kaj so obnovljivi viri energije. Katere vrste so in zakaj je vsaka od njih zanimiva? Začnimo...
Dandanes se iščejo alternativni neizčrpni viri energije. Nekatere od njih že razvijajo. Vetrna energija se že stoletja uporablja za plovbo ladij in poganjanje mlinov na veter. Sodobne vetrne turbine za proizvodnjo električne energije (samo v Kaliforniji je nameščenih 15.000 teh vetrnih turbin). Ameriški znanstveniki so prišli do zaključka, da lahko vetrna energija proizvede vso električno energijo, proizvedeno v ZDA. Tudi sončna toplota se lahko pretvori v energijo. Dandanes se po svetu namešča veliko sončnih kolektorjev, ki v nekaterih državah, zlasti na Filipinih in v Avstraliji, oskrbujejo z elektriko del prebivalstva. V trenutni okoljski situaciji na Zemlji se vse več držav trudi preusmeriti na obnovljive vire energije in opustiti obstoječe vire energije iz fosilnih goriv.
Obstaja veliko sodobnih razvojev sončnih kolektorjev in vetrnih elektrarn, ki se vsako leto izboljšujejo. Ta odločitev je bila sprejeta, da bi, prvič, zaščitili naš planet pred še večjim onesnaževanjem, in drugič, da bi zmanjšali stroške električne energije za ljudi, ki vsako leto porabijo več in več energije. Uporaba energije iz obnovljivih virov postaja »modna« in ta vrsta energije ne velja več za zastarelo, neučinkovito in neperspektivno. Ravno obratno je.
Voda je za fosilnimi gorivi najstarejši in najpomembnejši vir energije. Vodna kolesa se uporabljajo že več kot 2000 let. Poganjajo jih tokovi rek. Takšna kolesa so med industrijsko revolucijo v poznem 18. stoletju postala prvi vir energije. V Evropi jih je bilo takrat približno pol milijona. Uporabljali so jih za mletje žita, napihovanje meha in krmiljenje padajočega kovaškega kladiva; pri žganju železa, vrtanju orožnih cevi, pa tudi za delovanje predilnih in tkalskih strojev. Da bi zagotovili potreben pretok vode, reko običajno zajezijo in naredijo jez ali del reke preusmerijo v mlinski ribnik.
Voda se danes kot vir energije uporablja za proizvodnjo električne energije ali hidroelektrične energije. Sodobne hidroelektrarne vključujejo jezove in ogromne rezervoarje, ki omogočajo padanje vode z velikih višin. V sodobnih hidroelektrarnah so namesto neučinkovitih in obsežnih vodnih koles danes nameščene turbine, v katerih tok vode vrti rotor. Na vsako od teh turbin je priključen električni generator.
Skoraj tretjina vse porabljene električne energije na svetu prihaja iz hidroelektrarn. Norveška, ki ima več električne energije na prebivalca kot kjerkoli drugje, se skoraj izključno zanaša na hidroenergijo.
Črpalne elektrarne (ČHE) Hidroelektrarne (HE) izkoriščajo potencialno energijo vode, ki jo hranijo z jezovi. Obstajajo zelo velike hidroelektrarne. Najbolj znani dve veliki hidroelektrarni v Rusiji sta Krasnodar (6000 MW) in Bratsk (4100 MW). Največja hidroelektrarna v ZDA je Grand Coulee, njena zmogljivost je 6480 MW. Leta 1995 je 7 % električne energije, proizvedene po vsem svetu, prihajalo iz hidroelektrarn.
Menijo, da bi lahko z uporabo vseh možnih virov pridobili 2,25 milijarde kW hidroelektrične energije. Na začetku devetdesetih let je bilo proizvedenih le okoli 363 milijonov kW ali približno 1 % svetovne proizvodnje energije.
Hidroenergija - je eden najčistejših in najcenejših virov energije. Zelo pomembno pa je, da se ta vir nenehno obnavlja zaradi dotoka deževnice in rečne vode.
Najpomembnejša prednost hidroelektrične energije je uporaba neizčrpnih virov. Ustvarjanje akumulacij pa zahteva poplavljanje velikih površin, kar povzroča veliko škodo okolju in ruši ekološko ravnovesje.
Naučili so se tudi uporabljati energijo plimovanja za proizvodnjo električne energije. Obstajajo elektrarne na plimovanje, ki izkoriščajo razlike v nivojih vode, ki nastanejo med plimovanjem in oseko. Da bi to naredili, obalno kotanjo ogradijo z nizkim jezom, ki ob oseki zadrži plimsko vodo. Nato se voda sprosti in vrti hidravlične turbine. Naprava, imenovana "potapljanje", pretvarja gibanje valov v energijo. Elektrarne na plimovanje so lahko dragocen lokalni energetski vir, vendar na Zemlji ni veliko primernih krajev za njihovo gradnjo.
Geotermalna elektrika se pridobiva s pomočjo toplote iz Zemljine notranjosti. Najlažji način za uporabo geotermalne energije je iz vročih vrelcev in gejzirjev. Geotermalno energijo uporabljajo že številne države, na primer Italija, Islandija, Nova Zelandija (na svetu je 150 geotermalnih elektrarn).Debelina zemeljske skorje je 32 - 35 km, kar je precej tanjše od podlage. plašč, ki se razteza približno 2900 km do vročega tekočega jedra.
Plašč je vir s plinom bogatih ognjenih tekočih kamnin (magme), ki jih izbruhajo aktivni vulkani. Toplota se v glavnem sprošča zaradi radioaktivnega razpada snovi v zemeljskem jedru. Temperatura in količina te toplote sta tako visoki, da izzoveta taljenje kamnin plašča. Vroče kamnine lahko pod površjem ustvarijo toplotne žepe. V stiku s takimi "vrečkami" se voda segreje in celo spremeni v paro. Te "vreče" so pretežno zaprte, zato sta vroča voda in para pogosto pod velikim pritiskom, temperatura v teh okoljih pa presega vrelišče vode na površju Zemlje. Največji geotermalni viri so skoncentrirani v vulkanskih conah na mejah skorjastih plošč.
Najosnovnejša pomanjkljivost geotermalne energije je dejstvo, da so viri omejeni in lokalizirani, razen če raziskave pokažejo prisotnost znatnih zalog vročih kamnin ali možnost vrtanja v plašč. In leta 1991 je skupini jedrskih fizikov iz Oxforda v Angliji uspelo pridobiti energijo z jedrsko fuzijo. Govorimo o pridobivanju varne oblike energije.
Ameriška nacionalna znanstvena organizacija in NASA sta izvedli študije, ki kažejo, da je mogoče znatno količino vetrne energije v Združenih državah pridobiti na območju Velikih jezer, na vzhodni obali in zlasti v verigi Aleutskih otokov. Največja projektirana zmogljivost vetrnih elektrarn na teh območjih bi lahko zadostila 12 % povpraševanja po električni energiji v ZDA. Največje vetrne elektrarne v ZDA se nahajajo blizu mesta Golden Dale v zvezni državi Washington, kjer vsak od treh generatorjev (nameščenih na stebrih višine 60 m, s premerom vetrnega kolesa 90 m) proizvede 2,5 MW električne energije. Prav tako številne evropske države zdaj postavljajo vetrne elektrarne z uporabo novih sodobnih tehnologij. Delu prebivalstva zagotavljajo elektriko. V številnih državah obstajajo programi za postopen popoln prehod na obnovljive vire energije.
Sončna energija ima dve glavni prednosti. Prvič: veliko ga je in spada med energetske vire, ki so obnovljivi (obstoj Sonca je ocenjen na približno 5 milijard let). Drugič: njegova uporaba ne povzroča nezaželenih okoljskih posledic. Toda uporabo sončne energije ovira več težav. Količina te energije je ogromna, vendar se nenadzorovano razprši.
Za sprejem velikih količin energije so potrebne velike površine zbiralnika. Poleg tega se pojavi problem nestabilnosti varčevanja z energijo: sonce ne sije vedno. Tudi v puščavah, kjer prevladuje vreme brez oblačka, se dan spremeni v noč. Zato so potrebne naprave za shranjevanje sončne energije. A s sodobno tehnologijo se vse spreminja in taki pogoni že obstajajo in se nenehno izboljšujejo. Poleg tega tehnologije za ustvarjanje sončnih kolektorjev tudi ne mirujejo, postale so veliko bolj učinkovite. To ni več zadnje stoletje! To daje veliko prednost pri uporabi sončne energije. Nekatere tople dežele postopoma prehajajo na takšne vire energije.
Obstajajo tri glavna področja uporabe sončne energije: za klimatizacijo, za ogrevanje (vključno s toplo vodo) in za neposredno pretvorbo v električno energijo z uporabo sončnih fotonapetostnih pretvornikov ter za obsežno proizvodnjo električne energije na podlagi termičnih ciklov.
To je za danes vse, v komentar zapišite, kateri vir obnovljive energije vam je najbolj všeč. Morda pa enega od njih že uporabljate. Preberete lahko o fosilnih gorivih in o energetskih virih na splošno. Naročite se, da ne boste zamudili novih objav. Adijo vsi.
Največji energetski stroj na svetu, katerega moč se ne izračuna v milijonih ali milijardah, ampak v milijardah, je Sonce. na tleh.
Premog, ki gori v parnih kotlih in izhlapeva voda, izvira iz gozdov, ki so obstajali pred milijoni let. Ti gozdovi so rasli pod istim soncem, pod katerim zorijo naši pridelki.Sonce izhlapeva vodo, kar poganja vodne turbine.
Prav tako ustvarja zračne tokove, ki omogočajo delovanje vetrnih motorjev. Veliki ruski botanik Timirjazev rekel to sončni žarki so vir energije, ki navsezadnje ne požene le ogromnega močnega vztrajnika, temveč tudi umetnikov čopič in pisateljevo pero.
Zemlja - akumulator sončne energije
Naš planet Zemlja lahko primerjamo z velikanskim sprejemnikom in baterija sončne energije. Težko si je predstavljati količino energije, ki jo Zemlja prejme od Sonca. To znaša dvesto šestdeset milijard konjskih moči. 260.000.000.000.000 je 260 milijonov milijonov, kar je 100.000-kratna moč vseh elektrarn in motorjev ustvarjena s človeško roko!
Uporaba sončne energije
Že pred desetletji je človek poskušal neposredno izkoristiti sončno energijo. Prve »sončne« postaje so bile zgrajene na Krimu, v Egiptu in na drugi strani Atlantskega oceana, v Kaliforniji. Velika vrtljiva konkavna aluminijasta ogledala lovijo sončne žarke in jih usmerjajo na parni kotel. Para iz parnega kotla vstopi v parni stroj ali turbino, ki vrti gred generatorja, ki proizvaja električni tok.
Tako Sonce pretvori energijo vodne pare v elektriko, ki osvetljuje milijone sonc v naših domovih. V Srednji Aziji obstajajo "sončne" kopeli in "sončne" peči za kuhanje hrane. Velika "sončna" postaja z zrcalno površino približno 10 kvadratnih kilometrov bi lahko oskrbovala celotno Nemčijo z elektriko 24 ur na dan. In to je uporaba samo sevalne energije Sonca - vira energije. Toda ne le sonce lahko služi ljudem kot vir energije.
Zemlja je močan vir energije
Naš Zemlja je lahko ne le sprejemnik in akumulator sončne energije, ampak tudi močan vir energije. V njej se skriva ogromna energija. Spomnimo se le toplih vrelcev in vulkanov, ki bruhajo ogenj. Dokler to vemo temperatura Zemljinega jedra doseže 4000°C. Če v globino Zemlje izvrtate 20-30 kilometrov dolgo luknjo in tja dovajate vodo, se bo Zemlja pred našimi očmi spremenila v velikanski parni kotel.
Vroča para, ki izvira iz črevesja Zemlje, ne bi mogla samo poganjati avtomobilov, ampak tudi taliti led na zemeljskih polih, odmrzniti permafrost v Sibiriji ter spremeniti ledene in peščene puščave v cvetoče vrtove. Ljudje bi lahko porabili desetkrat več energije kot energije, ki jo dobijo iz premoga. Neki francoski znanstvenik predlaga dvakratno uporabo zemeljskega "parnega kotla".
Vodo je mogoče usmeriti v globoke vodnjake, ki se uporabljajo za obratovanje hidroelektrarne. Tam, v globinah Zemlje, se bo voda spremenila v paro, ta para pa bo opravljala koristno delo. To ni utopija, ampak tehnični izračuni, iz katerih bodo zrasli drzni projekti.
Njihovo izvajanje je v naših rokah. Že danes se v Italiji, na območju Toskane, vodna para, ki prihaja iz zemlje, uporablja za pridobivanje električne energije. Če bi Vezuv uporabili, bi lahko letno prihranili 1.350.000 ton premoga. Vse to ni nič manj razburljivo kot znanstvenofantastični romani Julesa Verna.
Energija atomov
A sončne in vulkanske postaje še zdaleč niso meje mogočega. Energija atomov, drobnih gradnikov prostora, bistveno presega toplotno energijo, ki je skrita v drobovju Zemlje. 27. junija 1954 je v Dubni blizu Moskve prvič na svetu začela delovati jedrska elektrarna Akademije znanosti ZSSR. Jasno dokazuje superiornost atomske energije nad vsemi drugimi oblikami energije.
Z močjo 5000 kilovatov v 24 urah porabi le 30 gramov urana. Termoelektrarna enake moči bi v tem času zahtevala 80-100 ton premoga. To pomeni, da lahko iz enega kosa urana pridobite dva milijonkrat več energije kot iz istega kosa premoga.
70 gramov urana je dovolj, da celo leto nadomesti delo tako močne hidroelektrarne, kot je Dneper. Moč motorja jedrskega ledolomilca "V. I. Lenin" je 44.000 konjskih moči. Znanstveniki razvijajo tudi reaktivna letala in rakete na jedrski pogon, ki odpirajo nove možnosti za polete v vesolje in pristajanje na drugih planetih sveta.
Znano je, da korak od parne turbine do jedrskega stroja je bil bistveno krajši kot od parnega stroja. Razvoj tehnologije ne pozna zastojev in ovir. Tehnologijo poganjajo ljudje. Ljudje še niso izčrpali zalog premoga, nafte in urana, ko so znanstveniki našli načine za uporabo energije vodikovega atoma. Takrat se bodo neskončna morja in oceani spremenili v neusahljive vire energije za človeštvo prihodnosti.
Za obstoj in razvoj človeške družbe sta potrebna. Odločilna vloga pri razvoju svetovne energetike pripada energetskim virom, razjasnitvi vprašanja, kakšne geološke in dokazane zaloge različnih virov energije, zlasti nafte in plina ima človeštvo, kakšen je energetski potencial našega planeta.
Glede na stopnjo trajnosti delimo vire energije na obnovljive in neobnovljive. Med obnovljive ali neizčrpne vire energije spadajo: sončna energija, energija vetra, energija plimovanja, hidroenergija, geotermalna energija.
Neobnovljivi viri energije: jedrska energija in energija kavstobiolita. Kaustobioliti so gorljivi minerali (kausto - gorljiv, bios - organski, litos - kamen). Sem spadajo premog, nafta, naravni ogljikovodikovi plini, skrilavci in šota.
Svetovni viri energije: sončna energija
Vsak dan prejme Zemlja 1,5⋅10*22 J sončna energija. Približno 30 % sončnih žarkov se odbije od oblakov in zemeljskega površja, večina pa prodre skozi ozračje. S segrevanjem ozračja, oceanov in kopnega sončna toplota povzroča vetrove, dež, sneženje in oceanske tokove.
Vendar pa se vsa energija ponovno oddaja v hladen prostor, kar ohranja zemeljsko površje v toplotnem ravnovesju.
Majhen del sončne energije je akumuliran v jezerih in rekah, drugi del pa v živih rastlinah in živalih. Sončna energija ima lastnosti, ki jih ne najdemo pri nobenem drugem viru: je obnovljiva, okolju prijazna, obvladljiva in je tisočkrat večja od vse energije, ki se trenutno uporablja.
Sončna energija se uporablja za ogrevanje rastlinjakov in hiš, akumulirana je v sončnih kolektorjih, ki pretvarjajo sončno sevanje v električno energijo, sončni kolektorji ali fotocelice se uporabljajo na vesoljskih ladjah za oskrbo astronavtov z elektriko pri delu v vesolju. Pomanjkljivost te energije je, da se sončni žarki razpršijo po zemeljski površini in je za zbiranje sončne svetlobe potrebna velika površina.
Vetrna energija
Približno 46 % vhodne sončne energije absorbirajo oceani, kopno in ozračje. Ta energija poganja vetrove, valove in oceanske tokove, segreva morja in povzroča vremenska nihanja. Ocena vetrna energija v svetovnem merilu - približno 10 * 15 W, vendar je večina energije koncentrirana v vetrovih, ki pihajo v nebesnih višinah, in zato ni na voljo za uporabo na kopnem. Enakomerni površinski vetrovi imajo moč približno 10*12 W in jih lahko uporabljajo vetrne turbine in v pomorskem prometu.
V zadnjih letih se je svetovna proizvodnja vetrne energije povečala za 28 % letno. Pričakuje se, da bo do leta 2020 ta energija predstavljala do 10 % svetovne električne energije.
Leta 2005 je bil v Azerbajdžanski republiki sprejet zakon o uporabi sončne in vetrne energije, ki ju je v državi dovolj.
Energija oseke in oseke
Plimovanje so posledica gravitacijskega privlaka Lune in Sonca, vpliv Lune pa je veliko večji. Moč plime in oseke je izraz sile vrtenja planeta. Višina plime in oseke ni povsod enaka.
V velikih globinah oceana le redko preseže en meter, nad epikontinentalnim pasom pa lahko doseže do 20 metrov. Moč plimovanja je ocenjena na 0,85⋅10*20 J. V Franciji (reka Rance) in Rusiji (Kislaya Guba) postaje že proizvajajo elektriko iz plimskih valov. Pri odvajanju oseke in oseke je veliko težav. Za učinkovito delovanje postaj je potrebna višina plimovanja več kot 5 m in prisotnost zalivov - estuarijev - blokiranih z lahkimi jezovi. Toda skoraj povsod imajo obalne plime višino približno 2 m in le približno 30 krajev na Zemlji izpolnjuje te zahteve. Najpomembnejši med njimi so: dva sosednja zaliva - Fundy (Kanada) in Passamuquoddy (ZDA); francoska obala ob Rokavskem prelivu, kjer že vrsto let uspešno deluje postaja Rance, Irsko morje, estuariji rek Anglije, Belo morje (Rusija) in obala Kimberley (Avstralija). Energija plimovanja bi lahko bila v prihodnosti zelo pomembna, saj je eden redkih energetskih sistemov, ki deluje brez resne škode za okolje.
Hidroenergija
Približno 23 % sončnega sevanja se porabi za izhlapevanje vode, ki nato pade v obliki dežja in snega.
Vodna energija je obnovljiv vir. Moč vode so izkoriščali na primitivne načine tisočletja pred dvajsetim stoletjem, ko so obsežne zajezitve rek začele proizvajati elektriko. Od vseh obnovljivih virov energije se najintenzivneje uporablja vodna energija. Toda neugodna okoliščina je, da imajo jezovi končno in najverjetneje kratko življenjsko dobo. Gibajoči se tok vode nosi obremenitev drobnih delcev gline v suspenziji; ko je pretok blokiran in hitrost vode pade, se ta material odloži in rezervoar je lahko popolnoma napolnjen z njimi v 50-200 letih.
Največji neizkoriščen potencial te energije lahko izkoristimo tam, kjer so velike zaloge vodne energije.
Geotermalna energija
Pri potopu 1 km globoko v zemljo se temperatura dvigne od 15 do 75 C. V zemeljskem jedru temperatura verjetno preseže 5000 C. Iz notranjosti na površje pride v povprečju 6,3⋅10*6 J energije. Poleg tega je geotermalna energija povezana z razpadom radioaktivnih elementov, kot je U
238, U 235, Th 232, K 40, ki so v razpršeni obliki razširjeni povsod v globinah. Ob tem se podzemna voda segreva in prihaja na površje v obliki pare in tople vode (gejzirji). Geotermalno toplo vodo uporabljajo na Islandiji, Japonskem, v Italiji, Indoneziji, Filipinih, Rusiji, Ameriki in Novi Zelandiji za ogrevanje hiš, bazenov in rastlinjakov. Vendar so še vedno majhnega pomena v primerjavi s proizvodnjo električne energije.
Atomska energija
Nuklearna energija lahko pridobimo z dvema postopkoma. Prvi je zlitje ali sinteza lahkih elementov, kot sta vodik in litij, ki proizvaja težje elemente. To so procesi, ki se dogajajo na Soncu in v vodikovi bombi, vendar jih je težko nadzorovati; morda bo v prihodnosti sinteza takih elementov postala glavni vir energije. Drugi proces je cepitev (razpad) težkih elementov, kot sta uran in torij. To je proces, ki poteka v atomski bombi. Ker je to reakcijo mogoče nadzorovati, se cepitev težkih elementov že uporablja za pridobivanje električne energije v jedrskih elektrarnah. Samo uran-235 ima naravno sposobnost razpada, ki predstavlja le 0,7% celotnega števila naravnih atomov urana. Verižno reakcijo z uranom-235 je prvi izvedel profesor Enrico Fermi 2. decembra 1942 v enem najpomembnejših poskusov v zgodovini Zemlje. Stroški izolacije atomov urana-235 so visoki. Vendar se pri razpadu enega atoma urana-235 sprosti 3,2⋅10*11 J energije.
Ker 1 g atoma urana-235 vsebuje približno 2,56⋅10-21 atomov, pri razpadu 1 g urana nastane približno 8,19⋅10*10 J, kar je enako energiji, pridobljeni pri zgorevanju 2,7 ton premoga. Trenutno približno 300 jedrskih elektrarn deluje na uran-235. Na prvem mestu po uporabi jedrske energije so ZDA (približno 50 %), sledita Evropa (30 %) in Japonska (12 %). Pri uporabi jedrske energije je pereč problem varnosti, pa tudi problem odlaganja radioaktivnih odpadkov.
Fosilna goriva
Trenutno se uporabljajo tri vrste fosilnih goriv: premog, nafta in zemeljski plin. Predstavljajo približno 90 % svetovne energije. Premog. Svetovne zaloge vseh vrst premoga so ocenjene na 13.800 milijard ton, dodatni potencialni viri pa na 6.650 milijard ton.Geografija distribucije je naslednja: približno 43% svetovnih premogov se nahaja v Rusiji, 29% v Severni Ameriki, 14,5% v azijskih državah, predvsem na Kitajskem, in 5,5 % v Evropi. Preostali svet predstavlja 8 %.
Čeprav premog ni vodilno gorivo na svetu, je v nekaterih državah še vedno prevladujoč in možno je, da bodo prihodnje težave pri oskrbi z nafto in plinom povzročile večjo uporabo premoga. Pri uporabi premoga je veliko težav. Vsebuje od 0,2 % do 7 % žvepla, prisotnega predvsem v obliki pirita FeS2, železovega sulfata FeSO4⋅7H2O, sadre CaSO4⋅2H2O in nekaterih organskih spojin.
Ko premog gori, sprošča oksidirano žveplo, ki se sprošča v ozračje in povzroča kisli dež in smog. Druga težava je samo pridobivanje premoga. Metode podzemnega rudarjenja so težke in celo nevarne. Odprti kop je učinkovitejši in manj nevaren, vendar povzroči prekinitev površinskega sloja na velikem območju. V sodobnem svetu se kot vir energije uporabljata predvsem nafta in naravni ogljikovodikovi plini.
