Возобновляемые и не возобновляемые источники энергии

1. Солнечная энергия. На 1м кв выпадает около 160 Вт солнечной радиации. В 1 минуту Солнце посылает на землю столько энергии, сколько ее вырабатываю все электростанции страны за год. Но низок КПД фотоэлектрических преобразователей – 25%. Энергия солнечных установок пока не конкурента традиционным источникам. Перспектива - космические солнечные электростанции.

2. Энергия ветра. Движение воздуха относительно поверхности земли – имеет солнечное происхождение. Разная степень черноты поверхности имеет разную степень поглощения солнечной радиации.

В Дании в 2004 году произведено около 10% необходимой электроэнергии.

Недостатки: - узкий диапазоне скоростей, при скорости более 20 м. в сек.. – возможно, разрушение конструкции. Решение проблемы – конструктивное. Изменяющийся автоматически угол атаки крыла.

- неравномерность производства энергии, вследствие этого необходимость в аккумулировании. Пути решения проблемы: наработка водорода электролизом, гидроаккумумляция (ГАЭС).

В настоящее время вырабатывается всего 0, 5% от общего объема производства электроэнергии. Перспектива – к 2040 г. до 20%.

Россия располагает ресурсами – около 6, 2 трлн. кВт. час. или в 10 больше. чем все РАО «ЕС России».

Геотермальная энергия. Температура с увеличением глубины увеличивается. На глубине 50 км. – около 800 гр.С, на глубине 500 км – около 2000 гр.С. Предполагается. что в результате распада радиоактивных элементов, и химических реакций происходит медленный разогрев глубинных слоев (несколько градусов за 10 млн. лет). Мощность теплового потока от центра к поверхности в 30 раз больше мощности всех электростанций мира.

Два различных источника геотермальной энергии: гидротермальная (паротермальная) – подземные источники горячей воды и пара с температурой 100 – 350 гр. С.

петротермальные – тело сухих горных пород. Естественный выход геотермальных источников на Курилах, Камчатке, в Японии, Новой Зеландии, Исландии. На Камчатке в эксплуатации две электростанции Паужетская (11000 кВт.) и Паратунская (700 кВт).

Недостатки: большая глубина залегания более 2 км.

Предпочтительны термоаномальные площадки где на каждые 100 м. температура увеличивается на 30 -40 гр.С.

Энергия приливов и отливов. Энергия воздействия на массу воды океанов лунным и солнечным притяжением. Регулярность этого природного явления – два раза в сутки. В среднем разница составляет 1 метр. Аномалии: Атлантическое побережье Канады – до 18 метров; пролив Ла-Манш до 15 м.; побережье Охотского моря - до 13 м. В средние века люди использовали эту энергию на лесопилках и мельницах. ПЭС «Ранс» Франция. Ла-Манш. мощность 240 тыс. кВт. Горизонтальная турбина работает в обоих направлениях.

Баренцево море, Кислогубская ПЭС, 800 кВт. Стоимость ПЭС выше аналогичной гидростанции. На планете всего около 30 мест где строительство экономически целесообразно. Перепад уровней должен быть не менее 10 метров.

Энергия рек. Плотина создает перепад уровней, верхний бьеф и нижний бьеф. Возобновляемости за счет круговорота воды в природе под воздействием солнечной энергии. Запасы гидроэнергии на Земле составляют около 10 млрд. т.у.т., или практически равны мировому энергопотреблению.

В России гидроэнергоресурсы эквивалентны 1 млрд. т.у.т. ил 10% мировых запасов.

Значительные сроки строительства, отрицательные экологические последствия, вызванные затоплением территорий.

 

Энергия атомного ядра. Энергия обогащенного урана и искусственно получаемого плутония впервые использована в 20 веке в военных целях.

Первая атомная электростанция построена в 1954 г. в г. Обнинске. В 1960 году в мире уже существовало 7 АЭС, а в 1976 их число достигло 130.

Ядерное топливо весьма эффективно: 1 грамм обогащенного урана эквивалентен 2, 7 тоннам условного топлива (т.у.т).

Атомная энергетики развивалась высокими темпами. К 1985 г. установленная мощность АЭС в мире достигла 245, 1 млн. кВт. Авария на Чернобыльской АЭС вызвала частичную приостановку, и даже свертывание программ нового строительства.

Парк атомных электростанций сегодня России представляет собой 10 атомных электростанций, 31 энергоблок общей установленной мощностью 23, 2 млн. кВт.

Большая часть мощностей сосредоточенна на европейской части России. Доля АЭС в общей установленной мощности составляет 11, 5%, в выработке электроэнергии - 16, 6%, в том числе доля на европейской территории России – 29, 3%. Для сравнения, доля АЭС в производстве электроэнергии во Франции составляет 75%.

Годовой объем природного газа, замещаемого АЭС, составляет 40 млрд. куб. метров. Издержки производства по сравнению с ТЭЦ в 3 раза ниже, а цены на электроэнергию на 25% меньше.

 

Энергия угля. Большая часть ресурсов угля расположена в северных широтах. 75% ресурсов сосредоточена в трех государствах – Россия, США, Китай. С 50 годов 20 века в энергетическом балансе почти всех стран началось сокращение доли угля и замещение ее нефтью и газом, вследствие их относительной дешевизны и эффективности.

 

Энергия нефти и газа Преимущества – высокая теплота сгорания, технологическая простота использования, удобный способ транспортировки, и хранения.

Преимущество нефти и газа заключаются в относительно высокой теплотворной способности: 1 кг нефти – 46 МДж, 1 м куб газа – 36 МДж. 1 кг. антрацита – 34 МДж, 1 кг. дров – 10, 5 МДж. Если массу нефти принять за единицу, то по эквивалентному количеству тепла масса антрацита составит – 1, 4, бурого угля – 5, 0 дров - 4, 4. Природный газ как топливо по технологичности его добычи, транспортировки и использованию. а так же экологическим свойствам, в настоящее время не имеет конкурентов.

 

Нефть и газ – ценное сырье нефтехимии. В настоящее время около 90% нефти и газа используются в качестве топлива. Гораздо эффективней использовать их как сырье для переработки.

1. Производство топлива – бензин, керосин, дизтопливо смазочные материалы (масла). 2. Синтетический каучук. 3. Пластмассы. 4. Синтетические волокна и ткани. 5. Моющие средства, спирты, гербициды, взрывчатые вещества, медицинские препараты, серную кислоту.

Современная нефтехимия началась с использования в качестве сырья природного углеводородного газа ЭТИЛЕНА.

В 1933 году методом синтеза был получен широко известный в настоящее время полимер – ПОЛИЭТИЛЕН.

Производными ЭТИЛЕНА являются так же: УКСУСНАЯ КИСЛОТА, ЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ, ПОЛИВИНИЛХЛОРИД.

Газ Этан является исходным продуктом для получения синтетического продукта –ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ.

Из газа МЕТАНА синтезируют МЕТАНОЛ, из которого далее получают ФОРМАЛЬДЕГИД, являющийся исходным сырьем для производства широко спектра пластических масс.

Из МЕТАНА так же получают ХЛОРОФОРМ, широко используемый в медицине и ЧЕТЫРЕХХЛОРИСТЫЙ УГЛЕРОД (универсальный растворитель).

Из газообразного СЕРОВОДОРОДА извлекают СЕРУ. Сера в свою очередь используется и как самостоятельный продукт, например при производстве резины из каучука, и в качестве сырья при производстве СЕРНОЙ КИСЛОТЫ.

 

 

Нефть и газ являются исходным продуктом для производства БЕЛКА.

В природе существуют особые микроорганизмы, которые в биореакторах расщепляют длинные молекулы нефти и наращивают собственную БИОЛОГИЧЕСКУЮ МАССУ. Получаемые белки безвредны для животных и человека. В Росси существуют несколько заводов по промышленному производству синтетического белка.