Проблема современной энергетики

В этой уникальной электростанции для получения тока мощностью 38 кВт  будет использоваться турбина Горлова. Эта геликоидная турбина имеет три спиральные лопасти и под действием потока воды вращается в 2-3 раза быстрее скорости течения. В отличие от многотонных металлических турбин, применяемых на речных гидроэлектростанциях, размеры изготовленной из пластика турбины Горлова невелики (диаметр 50 см, длина 84 см), масса ее всего 35 кг. Эластичное покрытие поверхности лопастей уменьшает трение о воду и исключает налипание морских водорослей и моллюсков. Коэффициент полезного действия турбины Горлова в три раза выше, чем у обычных турбин.

Гольфстрим - не единственное океанское течение, которое может  быть использовано для выработки  энергии. Японские ученые, например, говорят  о большой эффективности подобных сооружений на тихоокеанском течении  Куросио. О его колоссальном энергетическом потенциале позволяют судить следующие цифры: у южной оконечности острова Хонсю ширина течения составляет 170 км, глубина проникновения - до 700 м, а объем потока - почти 38 млн. м³ в секунду!

2.8 Геотермальная энергия.

Подземное тепло планеты - довольно хорошо известный и уже  применяемый источник “чистой” энергии. В России первая геоТЭС мощностью 5 МВт была построена в 1966 г. на юге Камчатки, в долине реки Паужетки. В 1980 г. ее мощность составляла уже 11 МВт. В Италии, в районах Ландерелло, Монте-Амиата и Травеле, работают 11 таких станций общей мощностью 384 МВт. ГеоТЭС действуют также в США (Калифорния, Долина Больших Гейзеров), Исландии (у озера Миватн), Новой Зеландии, Мексики и Японии. Столица Исландии Рейкьявик получает тепло исключительно от горячих подземных источников. Но потенциальная мощность геотермальной энергетики намного выше.

Геологи открыли, что раскаленные  до 180-200^оС массивы на глубине 4-6 км занимают большую часть территории нашей страны, а с температурой до 100-150С встречаются почти повсеместно. Кроме того, на нескольких миллионах квадратных километров располагаются горячие подземные реки и моря с глубиной залегания до 3.5 км и с температурой воды до 200С - естественно, под давлением, - так что, пробурив ствол, можно получить фонтан пара и горячей воды без всякой электротеплоцентрали.

2.9 Гидротермальная энергия.

Кроме геотермальной энергии  активно используется тепло воды. Вода - это всегда хотя бы несколько  градусов тепла, а летом она нагревается  до 25 С. Почему бы не использовать часть этого тепла? Для этого необходима установка, действующая по принципу “холодильник наоборот”. Известно, что холодильник “выкачивает” из своей замкнутой камеры тепло и выбрасывает его в окружающую среду. Если пропускать воду через холодильный аппарат, то у нее тоже можно отбирать тепло. Горячий пар, который образуется в результате теплообмена, конденсируется, его температура поднимается до 110С, а затем его можно пускать либо на турбины электростанций, либо на нагревание воды в батареях центрального отопления до 60-65 С. На каждый киловатт-час затрачиваемой на это энергии природа дает 3 киловатт-часа! По тому же принципу можно получать энергию для кондиционирования воздуха при жаркой погоде.

Подобные установки наиболее эффективны при больших перепадах  температур, как, например, в морях: на глубине вода очень холодна - около 4С, а на поверхности нагревается  до 25 С, что составляет 20 градусов разницы! Все необходимые инженерные разработки уже проведены и опробованы экспериментально (например, у атолла Каваратти в Лаккадивском архипелаге около юго-западного побережья Индии), осталось только претворить их в жизнь везде, где имеются подходящие природные условия.

Пришло время, когда человечество вплотную должно заняться сохранением  среды своего обитания. Необходимы как научные, так и практические усилия для охраны природы, чтобы  род человеческий не только выжил, но и продолжал развиваться.

Естественным путем выживания  являются максимизация стратегии бережливости в отношениях с окружающим миром  и увеличение замкнутости круговорота  всех веществ, вовлекаемых в сферу  человеческой деятельности.

Однако легко это сформулировать теоретически, но очень трудно перевести  на язык практической деятельности. В  этом сложном процессе должны участвовать  все члены мирового сообщества, начиная  от международных организаций и  кончая каждым человеком в отдельности  в его обычной жизни. Тогда  на первом плане окажутся не идеологические, а экологические проблемы; доминировать будут не отношения между нациями, а отношения между человечеством  и природой.

3. Заключение.

Энергия - это движущая сила любого производства. Тот факт, что  в распоряжении человека оказалось  большое количество относительно дешевой  энергии, в значительной степени  способствовало индустриализации и  развитию общества. Однако в настоящее  время при огромной численности  населения и производство, и потребление  энергии становится потенциально опасным. Наряду с локальными экологическими последствиями, сопровождающимися  загрязнением воздуха и воды, эрозией  почвы, существует опасность изменения  мирового климата в результате действия парникового эффекта.

Человечество стоит перед  дилеммой: с одной стороны, без  энергии нельзя обеспечить благополучия людей, а с другой - сохранение существующих темпов ее производства и потребления  может привести к разрушению окружающей среды, серьезному ущербу здоровья человека.

Сегодня около половины мирового энергобаланса приходится на долю нефти, около трети - на долю газа и атома (примерно по одной шестой) и около  одной пятой - на долю угля. На все  остальные источники энергии  остается всего несколько процентов. Совершенно очевидно, что без тепловых и атомных электростанций на современном  этапе человечество обойтись не в  состоянии, и все же по возможности  там, где есть, следует внедрять альтернативные источники энергии, чтобы смягчить неизбежный переход от традиционной энергетики к альтернативной. Тогда будет жизненно важно, сколько солнечных батарей успеет вступить в действие, сколько заработает “мини-ГЭС” и приливных станций, открывающих дорогу тысячам других, сколько цепочек ветряков встанет по горам и сколько цепочек волновых буйков закачается у побережий.

Ядерная энергия играет исключительную роль в современном мире: ядерное  оружие оказывает влияние на политику, оно нависло угрозой над всем, живущим на Земле. А пока человечество стремится утолить свои непрерывно растущие потребности в энергии  путем беспредельного развития ядерной  энергетики, радиоактивные отходы загрязняют нашу планету. В действительности жизнь  на Земле всегда зависела от ядерной  энергии: ядерный синтез питает энергией Солнце, радиоактивные процессы в  недрах Земли нагревают ее жидкое ядро, влияют на подвижность материковых  плит.

Первая половина 20 века ознаменовалась крупнейшей победой науки - техническим  решением задачи использования громадных  запасов энергии тяжелых атомных  ядер - урана и тория. Этого вида топлива, сжигаемого в атомных котлах, не так уж много в земной коре. Если всю энергетику земного шара перевести на него, то при современных  темпах роста потребления энергии  урана и тория хватит лишь на 100 - 200 лет. За этот же срок исчерпаются  запасы угля и нефти.

Вторая половина 20 века стала  веком термоядерной энергии. В термоядерных реакциях происходит выделение энергии  в процессе превращения водорода в гелий. Быстро протекающие термоядерные реакции осуществляются в водородных бомбах.

В термоядерных реакторах, безусловно, будет использоваться не обычный, а  тяжелый водород. В результате использования водорода с атомным весом, отличным от наиболее часто встречающегося в природе, удастся получить ситуацию, при которой литр обычной воды по энергии окажется, равноценен примерно 400 литрам нефти. Элементарные расчеты показывают, что дейтерия (разновидность водорода, которая будет использоваться в подобных реакциях) хватит на земле на сотни лет при самом бурном развитии энергетики, в результате чего проблема заботы о топливе отпадет практически навсегда.

И все-таки вновь и вновь  мы обращаемся к вопросу, из какого материала и какими методами в  будущем человечество должно получать энергию? На сегодня существует несколько  основных концепций решения проблемы.

Расширение сети станций  на урановом топливе.

Переход к использованию  в качестве ядерного топлива тория-232, который в природе более распространен, нежели уран.

Переход к атомным реакторам  на быстрых нейтронах, которые могли  бы обеспечить производство ядерного топлива более чем на 3000 лет, в  настоящее время является сложной  инженерной проблемой и несет  в себе огромную экологическую опасность, в связи, с чем испытывает серьезное  противодействие со стороны мировой  экологической общественности и  является малоперспективным.

Освоение термоядерных реакций, во время которых происходит выделение  энергии в процессе превращения  водорода в гелий [10; стр. 40-67].

В настоящее время наиболее разумным представляется развитие энергетики в расширении сети урановых и уран-ториевых атомных станций в период решения  проблемы управления термоядерной реакцией.

Однако, главная проблема современной энергетики - не истощение минеральных ресурсов, а угрожающая экологическая обстановка: еще задолго до того, как будут использованы все мыслимые ресурсы, разразиться экологическая катастрофа, которая превратит Землю в планету, совершенно не приспособленную для жизни человека.

Литература

1. Дементьев Б.А. Ядерные  энергетические реакторы. М., 1984

2. Тепловые и атомные  электрические станции. Справочник. Кн. 3. М., 1985

3. Ф. Н. Мильков Общее  землеведение 

4. Б. С. Залогин Океаны

5. Б. С. Залогин Океан и человек

6. М. Р. Плоткин Основы промышленного производства

7. М. М. Дагаев Астрофизика

8. Солнечная энергетика  и солнечные батареи (http://solar-battery.narod.ru)

9. Интернет версия журнала  «Наука и жизнь