A jövő elektromossága (iskola számára). Absztrakt: Energiaforrások Egyéb megújuló energiaforrások
Miért most, sokkal akutabban, mint valaha, felmerül a kérdés: mi vár az emberiségre - energiaéhség vagy energiabőség? Az energiaválságról szóló cikkek nem hagyják el az újságok és folyóiratok oldalait. Az olaj miatt háborúk törnek ki, az államok virágoznak és elszegényednek, és kormányok változnak. Az újságok szenzációi között megjelentek az energetika területén új létesítmények bevezetéséről vagy új találmányokról szóló beszámolók. Gigantikus energetikai programok készülnek, amelyek megvalósítása óriási erőfeszítéseket és óriási anyagköltségeket igényel.
Ha a múlt század végén a jelenleg legelterjedtebb energia - az energia - általánosságban kisegítő és jelentéktelen szerepet játszott a globális egyensúlyban, akkor már 1930-ban mintegy 300 milliárd kilowattóra villamos energiát termeltek a világon. Elég reális az előrejelzés, miszerint 2000-ben 30 ezer milliárd kilowattórát fognak termelni! Gigantikus számok, soha nem látott növekedési ütemek! És még mindig kevés lesz az energia, és az igény még gyorsabban növekszik.
Az emberek anyagi, végső soron szellemi kultúrájának szintje közvetlenül függ a rendelkezésükre álló energia mennyiségétől. Ahhoz, hogy ércet bányászhasson, fémet olvasztasson belőle, házat építsen, bármit készítsen, energiát kell költenie. De az emberi igények folyamatosan nőnek, és egyre többen vannak.
Akkor miért álljunk meg? A tudósok és feltalálók régóta számos módot fejlesztettek ki az energia, elsősorban az elektromos energia előállítására. Akkor építsünk újabb és újabb erőműveket, és lesz annyi energia, amennyi kell! Ez a látszólag kézenfekvő megoldás egy összetett problémára számos buktatót rejt magában.
A kérlelhetetlen természeti törvények kimondják, hogy felhasználásra alkalmas energiát csak más formákból való átalakulással lehet nyerni. Az örökmozgók, amelyek állítólag energiát termelnek, és nem veszik el sehonnan, sajnos lehetetlenek. A világ energiagazdaságának szerkezete pedig ma úgy alakult, hogy minden öt megtermelt kilowattból négyet elvileg ugyanúgy nyernek, ahogyan a primitív ember melegen tartott, vagyis tüzelőanyag elégetésével, vagy a a benne tárolt kémiai energia, hőerőművekben elektromossággá alakítva.
Természetesen az üzemanyag elégetésének módszerei sokkal összetettebbek és fejlettebbek lettek.
Az új tényezők – a megnövekedett olajárak, az atomenergia rohamos fejlődése, a környezetvédelemmel szemben támasztott növekvő követelmények – újfajta energiaszemléletet követeltek meg.
Az Energiaprogram kidolgozásában hazánk legkiemelkedőbb tudósai, különböző minisztériumok és osztályok szakemberei vettek részt. Az elektronikus számítógépek a legújabb matematikai modellek segítségével több száz lehetőséget számoltak ki az ország jövőbeli energiamérlegének szerkezetére. Olyan alapvető megoldások születtek, amelyek meghatározták az ország energiafejlesztési stratégiáját a következő évtizedekre.
Bár a közeljövő energiaszektora továbbra is a nem megújuló erőforrásokon alapuló hőenergia-termelésre épül, szerkezete megváltozik. Az olajfelhasználást csökkenteni kell. Jelentősen növekedni fog az atomerőművek villamosenergia-termelése. Megkezdődik a még érintetlen gigantikus olcsó szénkészletek felhasználása például a Kuznyeck-, Kansk-Achinsk- és Ekibastuz-medencében. Széles körben hasznosítják majd a földgázt, amelynek készletei az országban jóval meghaladják más országokét.
Az ország energiaprogramja technológiánk és gazdaságunk alapja a 21. század küszöbén.
A tudósok azonban előre tekintenek az Energiaprogramban meghatározott határidőn túl is. A 21. század küszöbén, és józanul tisztában vannak a harmadik évezred realitásával. Sajnos az olaj-, gáz- és szénkészletek korántsem végtelenek. A természetnek több millió évbe telt, hogy megteremtse ezeket a tartalékokat, ezek több száz év alatt elhasználódnak. Ma a világ komolyan elkezdett gondolkodni azon, hogyan lehet megakadályozni a földi gazdagság ragadozó kifosztását. Végül is csak ilyen feltételek mellett tarthatnak fenn az üzemanyag-tartalékok évszázadokig. Sajnos sok olajtermelő ország a mának él. Kíméletlenül fogyasztják a természettől kapott olajtartalékokat. Most ezek közül az országok közül sok, különösen a Perzsa-öböl térségében, szó szerint az aranyban úszik, nem gondolva arra, hogy néhány évtizeden belül ezek a tartalékok kiapadnak. Mi lesz akkor - és ez előbb-utóbb megtörténik -, amikor az olaj- és gázmezők kimerülnek? Az olajárak emelkedése, amely nemcsak az energetika, hanem a közlekedés és a kémia számára is szükséges, arra késztetett bennünket, hogy más, az olaj és a gáz helyettesítésére alkalmas üzemanyagfajtákon is gondolkodjunk. Azok az országok, amelyek nem rendelkeztek saját olaj- és gáztartalékkal, és kénytelenek voltak megvenni azokat, akkor különösen elgondolkodtak.
Mindeközben világszerte egyre több tudományos mérnök keres olyan új, nem szokványos forrásokat, amelyek az emberiség energiaellátásának legalább egy részét átvehetik. A kutatók különböző módokon keresik a megoldást erre a problémára. A legcsábítóbb természetesen az örök, megújuló energiaforrások használata – az áramló víz és a szél energiája, az óceánok árapálya, a föld belsejének melege, a nap. A tudósok nagy figyelmet fordítanak az atomenergia fejlesztésére, hogy a Földön reprodukálják a csillagokban végbemenő folyamatokat, és kolosszális energiatartalékokkal látják el őket.
Energia – ahol minden kezdődött
Ma úgy tűnhet számunkra, hogy az ember fejlődése és javulása elképzelhetetlenül lassú volt. Szó szerint várnia kellett a természet kegyeire. Gyakorlatilag védtelen volt a hideg ellen, folyamatosan fenyegették a vadállatok, az élete állandóan a mérlegen lógott. De fokozatosan az ember annyira fejlődött, hogy képes volt fegyvert találni, amely a gondolkodási és alkotási képességgel kombinálva végül minden élő környezet fölé emelte. A tüzet eleinte véletlenül keletkezett - például égő fákból, amelyekbe villám csapott, majd szándékosan kezdték előállítani: két megfelelő fadarabot egymáshoz dörzsölve az ember először 80-150 ezer éve gyújtott tüzet. ezelőtt. Életet adó, titokzatos, önbizalmat és büszkeséget gerjesztő.
Ezt követően az emberek már nem tagadták meg a lehetőséget, hogy tüzet használjanak a súlyos hideg és a ragadozó állatok elleni küzdelemben, a nehezen megkeresett ételek főzéséhez. Mennyi kézügyesség, kitartás, tapasztalat és csak szerencse kellett hozzá! Képzeljünk el egy embert, akit érintetlen természet vesz körül – épületek nélkül, amelyek megvédenék, még az elemi fizikai törvények ismerete nélkül, több tucatnyi szókinccsel. (Mellesleg közülünk, még a szilárd tudományos képzettséggel is, hányan tudtunk tüzet gyújtani anélkül, hogy bármilyen technikai eszközhöz – legalábbis gyufához – folyamodnának?) Az ember nagyon sokáig járt erre a felfedezésre, és lassan terjedt. hanem a civilizáció történetének egyik legfontosabb fordulópontját jelentette.
Eltelt idő. Az emberek megtanultak hőt kapni, de az öregeknek nem volt más erejük, mint saját izmaik, amelyek segítették volna őket leigázni a természetet. És mégis, fokozatosan, apránként elkezdték használni a megszelídített állatok, a szél és a víz erejét. A történészek szerint az első igásállatokat körülbelül 5000 évvel ezelőtt használták ekére. A vízenergia első felhasználásának említése - az első, vízfolyás által hajtott kerékkel működő malom beindítása - kronológiánk elejére nyúlik vissza. Azonban további ezer évnek kellett eltelnie, mire ez a találmány széles körben elterjedt. Európa legrégebbi, ma ismert szélmalmai pedig a 11. században épültek.
Évszázadokon keresztül az új energiaforrások – háziállatok, szél és víz – felhasználása nagyon alacsony maradt. A fő energiaforrás, amellyel az ember lakást épített, szántóföldeket művelt, „utazott”, védekezett és támadott, saját karjainak és lábainak ereje volt. És ez így folytatódott nagyjából évezred közepéig. Igaz, már 1470-ben vízre bocsátották az első nagy négyárbocos hajót; 1500 körül a zseniális Leonardo da Vinci nemcsak egy nagyon zseniális szövőgép modellt javasolt, hanem egy repülő gépet is. Sok más, egyszerűen fantasztikus ötlet és terv is volt akkoriban, amelyek megvalósítása a tudás és a termelőerők bővüléséhez kellett volna hozzájárulnia. De az emberiség technikai gondolkodásában az igazi fordulópont viszonylag nemrégiben, valamivel több mint három évszázaddal ezelőtt következett be.
Az egyik első óriás az emberiség tudományos fejlődésének útján kétségtelenül Isaac Newton volt. Ez a kiváló angol természettudós egész hosszú életét és rendkívüli tehetségét a tudománynak szentelte: a fizikának, a csillagászatnak és a matematikának. Megfogalmazta a klasszikus mechanika alaptörvényeit, kidolgozta a gravitáció elméletét, lerakta a hidrodinamika és az akusztika alapjait, jelentősen hozzájárult az optika fejlődéséhez, és Leibitzzel együtt megalkotta az alapelveket. elméletek az infinitezimálisok számítása és a szimmetrikus függvények elmélete. A 18. és 19. század fizikáját joggal nevezik newtoinak. Isaac Newton munkái nagyban hozzájárultak az emberi izmok erejének és az emberi agy kreatív képességeinek növeléséhez.
A vízerőművek előnyei nyilvánvalóak - a természet által folyamatosan megújuló energiaellátás, a könnyű kezelhetőség és a környezetszennyezés hiánya. A vízikerekek építésének és üzemeltetésének tapasztalata pedig jelentős segítséget jelenthet a vízenergia-mérnököknek. Egy nagy vízi erőmű gátjának építése azonban sokkal nehezebb feladatnak bizonyult, mint egy kis gát építése a malom kerekének forgatására. Az erős hidraulikus turbinák meghajtásához hatalmas vízkészletet kell felhalmozni a gát mögött. A gát építéséhez annyi anyagot kell lerakni, hogy az óriás egyiptomi piramisok térfogata jelentéktelennek tűnjön ehhez képest.
Ezért a 20. század elején még csak néhány vízierőmű épült. Pjatigorszk közelében, az Észak-Kaukázusban, a Podkumok hegyi folyón sikeresen működött egy meglehetősen nagy erőmű a jelentős „Fehér szén” névvel. Ez csak a kezdet volt.
A GOELRO már a történelmi tervben nagy vízerőművek építését irányozta elő. 1926-ban üzembe helyezték a Volhov vízierőművet, majd a következő évben megkezdődött a híres Dnyeper vízerőmű építése. A hazánkban követett előrelátó energiapolitika oda vezetett, hogy a világ egyetlen országához hasonlóan erős vízerőművek rendszerét fejlesztettük ki. Egyetlen állam sem büszkélkedhet olyan energiaóriásokkal, mint a Volga, Krasznojarszk és Bratsk, Sayano-Shushenskaya vízerőművek. Ezek a szó szerint energiaóceánokat biztosító állomások olyan központokká váltak, amelyek körül hatalmas ipari komplexumok fejlődtek.
De eddig a föld vízi potenciáljának csak egy kis része szolgálja az embereket. Minden évben az eső és az olvadó hó által generált hatalmas vízfolyamok ömlenek a tengerekbe kihasználatlanul. Ha lehetséges lenne késleltetni őket gátak segítségével, az emberiség további kolosszális mennyiségű energiát kapna.
Geotermikus energia
A Föld, ez a kis zöld bolygó, közös otthonunk, ahonnan még nem tudunk, és nem is akarunk távozni. A számtalan más bolygóhoz képest a Föld valóban kicsi: nagy részét hangulatos és éltető növényzet borítja. De ez a gyönyörű és nyugodt bolygó néha feldühödik, és akkor nem lehet vele tréfálni - képes elpusztítani mindent, amit időtlen idők óta kegyesen adott nekünk. A szörnyű tornádók és tájfunok több ezer emberéletet követelnek, a folyók és tengerek lankadatlan vize mindent elpusztít, ami útjukba kerül, az erdőtüzek hatalmas területeket pusztítanak el, az épületekkel és a termésekkel együtt néhány óra alatt.
De ezek mind apróságok egy felébredt vulkán kitöréséhez képest. Aligha találsz más példát a Földön a természetes energia spontán felszabadulására, amely hatalmában versenyezhetne egyes vulkánokkal.
Az emberek régóta tudnak a földgömb mélyén megbúvó gigantikus energia spontán megnyilvánulásairól. Az emberiség emlékezete legendákat tartalmaz a katasztrofális vulkánkitörésekről, amelyek több millió emberéletet követeltek, és a Föld számos helyének megjelenését a felismerhetetlenségig megváltoztatták. Még egy viszonylag kis vulkán kitörésének ereje is hatalmas, mint a legnagyobb emberi kéz által létrehozott erőművek. Igaz, nem kell beszélni a vulkánkitörések energiájának közvetlen felhasználásáról - az emberek még nem képesek megfékezni ezt a lázadó elemet, és szerencsére ezek a kitörések meglehetősen ritka események. De ezek a föld belsejében megbúvó energia megnyilvánulásai, amikor ennek a kimeríthetetlen energiának csak egy töredéke szabadul fel a vulkánok tüzet lehelő szellőzőnyílásain keresztül.
Földenergia – a geotermikus energia a Föld természetes hőjének felhasználásán alapul. A földkéreg felső részének termikus gradiense 1 km mélységenként 20-30 °C, és White (1965) szerint a földkéregben lévő hőmennyiség 10 km mélységig (felszín figyelmen kívül hagyása) hőmérséklet) körülbelül 12,6-10^26 J. Ezek az erőforrások 4,6 10 16 tonna szén hőtartalmának felelnek meg (a szén átlagos égési hőjét 27,6-10 9 J/t-nak vesszük), ami több mint 70 ezerszer magasabb hőtartalma az összes műszakilag és gazdaságilag kitermelhető globális szénkészletnek. A földkéreg felső részén (10 km mélységig) a geotermikus hő azonban túl diffúz ahhoz, hogy a világ energiaproblémáinak megoldására felhasználhassák. Az ipari felhasználásra alkalmas erőforrások a geotermikus energia egyedi lelőhelyei, amelyek a fejlesztés számára hozzáférhető mélységben koncentrálódnak, és amelyeknek meghatározott térfogata és hőmérséklete elegendő ahhoz, hogy villamos energia vagy hő előállítására használják fel.
Geológiai szempontból a geotermikus energiaforrások hidrotermikus konvektív rendszerekre, forró száraz vulkáni rendszerekre és nagy hőáramú rendszerekre oszthatók.
Hidrotermikus rendszerek
A hidrotermikus konvektív rendszerek kategóriájába tartoznak a földfelszínre emelkedő gőz- vagy forróvizes földalatti medencék, amelyek gejzíreket, kénes iszaptavakat és fumarolokat képeznek. Az ilyen rendszerek kialakulása a földfelszínhez viszonylag közel elhelyezkedő hőforrás, forró vagy olvadt kőzet jelenlétével függ össze. A magas hőmérsékletű kőzet zónája felett vízáteresztő kőzetképződmény található, amely az alatta lévő forró kőzet hatására emelkedik felfelé. Az áteresztő kőzetet pedig a tetején át nem eresztő kőzet borítja, ami „csapdát” képez a túlhevített víz számára. Azonban a repedések vagy pórusok jelenléte ebben a kőzetben lehetővé teszi a forró víz vagy gőz-víz keverék felemelkedését a föld felszínére. A hidrotermikus konvektív rendszerek általában a földkéreg tektonikus lemezeinek határai mentén helyezkednek el, amelyeket vulkáni tevékenység jellemez.
Elvileg a melegvíz-mezőkön elektromos áram előállítására alkalmazott módszer a forró folyadék felszíni elpárolgásából származó gőz felhasználásán alapul. Ez a módszer azt a jelenséget használja, hogy amikor a kutakhoz (nagy nyomás alatt) forró víz közelít a medencéből a felszínre, a nyomás leesik és a folyadék körülbelül 20%-a felforr és gőzzé alakul. Ezt a gőzt szeparátorral választják el a víztől, és továbbítják a turbinához. A szeparátorból kilépő víz ásványi összetételétől függően tovább kezelhető. Ezt a vizet azonnal vissza lehet pumpálni a kőzetbe, vagy ha gazdaságos, akkor a belőle először kinyert ásványi anyagokkal. A melegvizes geotermikus mezők példái az új-zélandi Wairakei és Broadlands, a mexikói Cerro Prieto, a kaliforniai Salton Sea és a japán Otake.
A magas vagy közepes hőmérsékletű geotermikus vízből villamos energia előállításának másik módja a kéthurkos (bináris) ciklusú eljárás. Ebben az eljárásban a medencéből nyert vizet használják fel a másodlagos hűtőközeg (freon vagy izobután) felmelegítésére, amelynek alacsony forráspontja van. A folyadék forralásával keletkező gőzt egy turbina meghajtására használják. A kilépő gőz lecsapódik és ismét áthalad a hőcserélőn, ezáltal zárt ciklus jön létre. A freont másodlagos hűtőközegként használó létesítmények jelenleg 75–150 °C hőmérsékleti tartományban és 10–100 kW egységnyi elektromos teljesítménnyel készülnek ipari fejlesztésre. Az ilyen létesítmények alkalmas helyeken, különösen távoli vidéki területeken villamosenergia-termelésre használhatók.
Vulkáni eredetű forró rendszerek
A geotermikus erőforrások második típusa (vulkáni eredetű forró rendszerek) a magmát és az áthatolhatatlan forró száraz kőzetet (a magma és a fedőkőzet körüli megszilárdult kőzet zónái) foglalja magában. A geotermikus energia közvetlenül magmából történő előállítása technikailag még nem kivitelezhető. A forró száraz kőzetek energiájának kiaknázásához szükséges technológia még csak most kezdődik. Ezen energiaforrások felhasználási módszereinek előzetes műszaki fejlesztése magában foglalja egy zárt kör megépítését, amelyben egy folyadék kering, amely forró kőzeten halad át. rizs. 5). Először egy kutat fúrnak, hogy elérjék azt a területet, ahol a forró kőzet előfordul; majd nagy nyomással hideg vizet pumpálnak át rajta a kőzetbe, ami repedések kialakulásához vezet benne. Ezt követően egy második kutat fúrnak át az így kialakult töredezett kőzet zónáján. Végül a felszínről hideg vizet szivattyúznak az első kútba. Ahogy áthalad a forró kőzeten, felmelegszik, és gőz vagy forró víz formájában kivonják egy második kúton, amelyből azután a korábban tárgyalt módszerek valamelyikével villamos áramot lehet termelni.
Nagy hőáramú rendszerek
A harmadik típusú geotermikus rendszerek azokon a területeken léteznek, ahol egy mély üledékmedence magas hőáramlási értékű zónában található. Olyan területeken, mint a párizsi vagy a magyarországi medencék, a kutakból érkező víz hőmérséklete elérheti a 100 °C-ot is.
Az ilyen típusú lerakódások speciális kategóriája azokon a területeken található, ahol a talajon áthaladó normál hőáramlás szigetelő, át nem eresztő agyagrétegekben van csapdában, amelyek gyorsan süllyedő geoszinklinális zónákban vagy kéregsüllyedésekben képződnek. A geotermikus lerakódásokból származó víz hőmérséklete a geonyomásos zónákban elérheti a 150-180 °C-ot, a kútfej nyomása pedig 28-56 MPa. A napi termelékenység kútonként több millió köbméter folyadék is lehet. Az olaj- és gázkutatás során számos területen találtak geotermikus medencéket nagy geonyomású területeken, például Észak- és Dél-Amerikában, a Távol- és Közel-Keleten, Afrikában és Európában. Az ilyen lerakódások energetikai célú felhasználásának lehetősége még nem bizonyított.
A világ óceánjainak energiája
Az üzemanyagárak meredek emelkedése, a beszerzési nehézségek, az üzemanyagforrások kimerüléséről szóló jelentések – az energiaválságnak ezek a látható jelei az elmúlt években számos országban jelentős érdeklődést váltottak ki az új energiaforrások, köztük az óceáni energia iránt.
Óceán hőenergia
Ismeretes, hogy a világóceán energiakészletei óriásiak, mivel a Föld felszínének kétharmadát (361 millió km 2 ) tengerek és óceánok foglalják el - a Csendes-óceán területe 180 millió km 2 . Atlanti-óceán - 93 millió km 2, indiai - 75 millió km 2. Így az óceán felszíni vizeinek a fenékvizekhez képest mondjuk 20 fokkal túlmelegedésének megfelelő termikus (belső) energia értéke a 10 26 J nagyságrendű. Az óceáni áramlatok kinetikus energiája a becslések szerint 10 18 J nagyságrendű. Azonban az emberek eddig ennek az energiának csak apró töredékeit tudták felhasználni, és még akkor is nagy költséggel. és lassan megtérülő befektetések, így ez az energia eddig kilátástalannak tűnt.
Az elmúlt évtizedet bizonyos sikerek jellemezték az óceáni hőenergia felhasználásában. Így jöttek létre a mini-OTEC és az OTEC-1 létesítmények (OTEC - az angol Ocean Thermal Energy Conversion szavak kezdőbetűi, azaz az óceán hőenergiájának átalakítása - elektromos energiává való átalakításról beszélünk). 1979 augusztusában egy mini-OTEC hőerőmű kezdte meg működését a Hawaii-szigetek közelében. A berendezés három és fél hónapos próbaüzeme megfelelő megbízhatóságot mutatott. A folyamatos, éjjel-nappali üzemelés során nem történt meghibásodás, ha olyan kisebb műszaki problémákat számolunk, amelyek általában az új telepítések tesztelésekor jelentkeznek. Teljes teljesítménye átlagosan 48,7 kW, maximum -53 kW; A telepítés 12 kW-ot (maximum 15) küldött a külső hálózatra hasznos terhelésre, pontosabban akkumulátorok töltésére. A megtermelt áram fennmaradó részét a létesítmény saját szükségleteire fordították. Ezek között szerepel három szivattyú üzemeltetésének energiaköltsége, két hőcserélő, egy turbina és egy elektromos energia generátor veszteségei.
Három szivattyúra volt szükség a következő számítás alapján: az egyik az óceánból meleg víz szállítására, a második a hideg víz szivattyúzására mintegy 700 m mélyről, a harmadik a másodlagos munkaközeg szivattyúzására magába a rendszerbe, azaz a kondenzátorból a kondenzátorba. az elpárologtató. Az ammóniát másodlagos munkafolyadékként használják.
A mini-OTEC egység egy bárkára van felszerelve. Az alja alatt egy hosszú csővezeték található a hideg víz összegyűjtésére. A csővezeték egy 700 m hosszú, 50 cm belső átmérőjű polietilén cső. A csővezeték az edény aljára van rögzítve egy speciális zár segítségével, amely szükség esetén lehetővé teszi a gyors leválasztást. A polietilén csövet a cső-edény rendszer rögzítésére is használják. Egy ilyen megoldás eredetisége megkérdőjelezhetetlen, hiszen a jelenleg fejlesztés alatt álló erősebb OTEC rendszerek rögzítési beállításai nagyon komoly problémát jelentenek.
A mini-OTEC berendezés a technika történetében először volt képes külső terhelést hasznos árammal ellátni, ugyanakkor fedezni a saját igényeit. A mini-OTEC-ek üzemeltetése során szerzett tapasztalatok lehetővé tették egy nagyobb teljesítményű OTEC-1 hőerőmű gyors megépítését és a még nagyobb teljesítményű ilyen típusú rendszerek tervezésének megkezdését.
Új OTEC állomások sok tízes és százas kapacitással megawatt a projektet hajó nélkül hajtják végre. Ez egy nagy cső, melynek felső részében van egy kerek gépház, ahol az energiaátalakításhoz szükséges összes eszköz található ( rizs. 6). A vízvezeték felső vége az óceánban lesz, 25–0 fokos mélységben m. A turbinateret egy kb. 100 m mélységben lévő cső köré alakítják ki az ammóniagőzzel működő turbinaegységek, valamint minden egyéb berendezés. A szerkezet össztömege meghaladja a 300 ezer tonnát A cső egy szörnyeteg, amely csaknem egy kilométerre halad az óceán hideg mélyébe, felső részén pedig valami kis sziget van. És semmi hajó, kivéve természetesen a rendszer fenntartásához és a parttal való kommunikációhoz szükséges közönséges hajókat.
Az apályok és áramlások energiája.
Évszázadokon keresztül az emberek spekulálnak a tengeri árapály okáról. Ma már biztosan tudjuk, hogy egy erőteljes természeti jelenséget - a tengervizek ritmikus mozgását a Hold és a Nap gravitációs ereje okozza. Mivel a Nap 400-szor távolabb van a Földtől, a Hold sokkal kisebb tömege kétszer olyan erősen hat a Föld felszínére, mint a Nap tömege. Ezért a Hold okozta dagály (holddagály) döntő szerepet játszik. A nyílt tengeren elméletileg 6 óra 12 perc 30 másodpercenként dagály és apály váltakozik. Ha a Hold, a Nap és a Föld egy vonalon van (ún. syzygy), akkor a Nap vonzásával fokozza a Hold hatását, majd erős dagály lép fel (syzygy dagály, vagy magasvíz). Amikor a Nap derékszögben áll a Föld-Hold szakaszra (kvadratúra), gyenge dagály (kvadratúra vagy alacsony vízállás) lép fel. Erős és gyenge árapály hétnaponként váltakozik.
Az apály és apály valódi lefolyása azonban nagyon összetett. Befolyásolják az égitestek mozgásának sajátosságai, a partvonal jellege, a vízmélység, a tengeráramlatok és a szél.
A legmagasabb és legerősebb árapály hullámok a tengerekbe és óceánokba ömlő folyók kis és keskeny öbleiben vagy torkolataiban fordulnak elő. Az Indiai-óceán árapálya torkolatától 250 km-re a Gangesz sodrásával szemben gördül. Az Atlanti-óceán felől érkező árhullám 900 km-re terjed fel az Amazonasig. A zárt tengerekben, például a Fekete- vagy a Földközi-tengeren 50-70 cm magasságú kis árapályhullámok fordulnak elő.
Egy dagály ciklusban, azaz egyik dagálytól a másikig lehetséges maximális teljesítményt az egyenlet fejezi ki
Ahol R – a víz sűrűsége, g- a gravitáció gyorsulása, S– az árapály-medence területe, R– szintkülönbség dagálykor.
A képletből látható, hogy az árapály-energia felhasználásának legalkalmasabb helyei a tenger partján azok a helyek tekinthetők, ahol az árapály nagy amplitúdójú, és a part kontúrja és domborzata lehetővé teszi nagy zárt „ medencék”.
Az erőművek teljesítménye helyenként 2-20 MW is lehet.
Mivel a napsugárzás energiája nagy területen oszlik el (azaz kicsi a sűrűsége), minden napenergia közvetlen felhasználására szolgáló létesítménynek megfelelő felületű gyűjtőszerkezettel (kollektorral) kell rendelkeznie.
A legegyszerűbb ilyen eszköz egy kisfeszültségű lámpa; elvileg ez egy fekete lemez, alulról jól szigetelt Üveggel vagy műanyaggal borított, ami átereszti a fényt, de nem érzékeli az infravörös hősugárzást. A lap és az üveg közötti térbe leggyakrabban fekete csöveket helyeznek el, amelyeken keresztül víz, olaj, higany, levegő, kénes anhidrid stb. P. Napsugárzás, pronkaya keresztülüveg vagy műanyag a kollektorba, a fekete csövek és a lemez felszívják és felmelegítik a munkadarabot neki a csövekben. A hősugárzás nem tud kijutni a kollektorból, így a benne lévő hőmérséklet lényegesen magasabb (200-500°C), mint a környezeti levegő hőmérséklete. Itt nyilvánul meg az úgynevezett üvegházhatás. A közönséges kerti üvegházak valójában a napsugárzás egyszerű gyűjtői. De minél távolabb van a trópusoktól, annál kevésbé eff Ez egy vízszintes kollektor, amelyet a Nap után forgatni túl nehéz és drága. Ezért az ilyen kollektorokat általában egy bizonyos optimális szögben dél felé helyezik el.
Egy bonyolultabb és drágább kollektor egy homorú tükör, amely a beeső sugárzást kis térfogatban egy bizonyos geometriai pont – a fókusz – köré koncentrálja. A tükör fényvisszaverő felülete fémezett műanyagból készül, vagy sok kis lapos tükörből áll, amelyek egy nagy parabola alaphoz vannak rögzítve. A speciális mechanizmusoknak köszönhetően az ilyen típusú kollektorokat folyamatosan a Nap felé fordítják, ami lehetővé teszi, hogy a lehető legnagyobb mennyiségű napsugárzást gyűjtsék össze. A tükörkollektorok munkaterében a hőmérséklet eléri a 3000°C-ot és afelettit.
A napenergia az egyik leganyagigényesebb energiatermelési mód. A napenergia nagyarányú felhasználása az alapanyagok kinyeréséhez, dúsításához, anyagbeszerzéséhez, heliosztátok, kollektorok, egyéb berendezések gyártásához, szállításához szükséges anyagszükséglet gigantikus megnövekedésével jár, és ennek következtében a munkaerő-erőforrások terén is. A számítások azt mutatják, hogy 1 MW*év elektromos energia előállításához napenergiával 10 000-40 000 munkaórára van szükség. A hagyományos fosszilis tüzelőanyag-termelésben ez a szám 200-500 munkaóra.
Eddig a napsugarak által előállított elektromos energia sokkal drágább, mint a hagyományos módszerekkel előállított elektromos energia. A tudósok azt remélik, hogy a kísérleti létesítményeken és állomásokon végzett kísérletek nemcsak műszaki, hanem gazdasági problémák megoldásában is segítenek. De ennek ellenére napenergia átalakító állomások épülnek, és működnek.
1988 óta működik a krími naperőmű a Kercsi-félszigeten. Úgy tűnik, maga a józan ész határozta meg a helyét. Ha bárhol is épülnek ilyen állomások, az elsősorban az üdülőhelyek, szanatóriumok, nyaralók és turistautak régiójában; olyan régióban, ahol sok energiára van szükség, de még ennél is fontosabb a környezet tisztán tartása, amelynek maga a jó közérzete, és mindenekelőtt a levegő tisztasága gyógyító az ember számára.
A krími SPP kicsi - a kapacitása mindössze 5 MW. Bizonyos értelemben ő egy erőpróba. Bár úgy tűnik, mit kellene még kipróbálni, ha más országokban ismertek a napelemes állomások építésének tapasztalatai.
Szicília szigetén még a 80-as évek elején egy 1 MW teljesítményű naperőmű termelt áramot. Működésének elve is toronyszerű. A tükrök a napsugarakat egy 50 méteres magasságban elhelyezett vevőre fókuszálják. Ott 600 °C-nál magasabb hőmérsékletű gőz keletkezik, amely egy hagyományos turbinát hajt meg, áramgenerátorral. Vitathatatlanul bebizonyosodott, hogy ezen az elven működhetnek a 10-20 MW teljesítményű erőművek, és hasonló modulok csoportosítása és összekapcsolása esetén sokkal több is.
Egy kicsit más típusú erőmű a dél-spanyolországi Alqueríában található. Különbsége abban rejlik, hogy a torony tetejére összpontosuló naphő elindítja a nátrium körforgását, amely már felmelegíti a vizet, és gőz keletkezik. Ennek az opciónak számos előnye van. A nátrium-hőtároló nemcsak az erőmű folyamatos működését biztosítja, hanem lehetővé teszi a többletenergia részleges felhalmozását a felhős időben és éjszakai működéshez. A spanyol állomás teljesítménye mindössze 0,5 MW. De elve alapján sokkal nagyobbak is létrehozhatók - akár 300 MW-ig. Az ilyen típusú berendezésekben a napenergia koncentrációja olyan magas, hogy a gőzturbinás folyamat hatékonysága itt nem rosszabb, mint a hagyományos hőerőművekben.
Szakértők szerint a napenergia átalakítására a legvonzóbb ötlet a fotoelektromos hatás alkalmazása a félvezetőkben.
De például egy naperőmű az Egyenlítő közelében, napi 500 MWh teljesítménnyel (kb. ugyanennyi energiát termel egy meglehetősen nagy vízerőmű) hatásfokkal. 10%-ához körülbelül 500 000 m2 effektív felületre lenne szükség. Nyilvánvaló, hogy ilyen hatalmas számú napelem félvezető elem képes. csak akkor lesz kifizetődő, ha a termelésük valóban olcsó. A Föld más területein a naperőművek hatásfoka alacsony lenne az instabil légköri viszonyok, a napsugárzás viszonylag gyenge intenzitása miatt, amelyet napsütéses napokon is erősebben nyel el a légkör, valamint a váltakozásból adódó ingadozások miatt. nappal és éjszaka.
Ennek ellenére a napelemes fotocellák már ma megtalálják sajátos alkalmazásukat. Kiderült, hogy gyakorlatilag pótolhatatlan elektromos áramforrások rakétákban, műholdakban és automatikus bolygóközi állomásokon, valamint a Földön - elsősorban telefonhálózatok táplálására nem villamosított területeken vagy kis áramfogyasztók számára (rádióberendezések, elektromos borotvák és öngyújtók stb.). ) . Félvezető napelemeket először a harmadik szovjet mesterséges Föld műholdra telepítettek (1958. május 15-én pályára bocsátották).
A munka folyamatban van, az értékelések folyamatban vannak. Egyelőre el kell ismerni, nem pártolják a naperőműveket: ezek a szerkezetek ma is a napenergia felhasználásának legbonyolultabb és legdrágább technikai módszerei közé tartoznak. Új lehetőségekre, új ötletekre van szükségünk. Nincs belőlük hiány. A megvalósítás rosszabb.
Atomenergia.
Az atommagok bomlásának tanulmányozása során kiderült, hogy az egyes atommagok tömege kisebb, mint a protonok és a neutronok tömegének összege. Ez azzal magyarázható, hogy amikor a protonok és a neutronok atommaggá egyesülnek, sok energia szabadul fel. A magtömeg vesztesége 1 grammonként megegyezik a 300 vagon szén elégetésével nyert hőenergia mennyiségével. Ezért nem meglepő, hogy a kutatók mindent megtettek annak érdekében, hogy megtalálják azt a kulcsot, amely lehetővé teszi számukra az atommag „megnyitását”, és a benne rejtőző hatalmas energia felszabadítását.
Eleinte megoldhatatlannak tűnt ez a feladat. A tudósok nem véletlenül választották műszerüknek a neutront. Ez a részecske elektromosan semleges, és nincs rá hatással az elektromos taszító erő. Ezért a neutron könnyen behatol az atommagba. A neutronok az egyes elemek atommagjait bombázták. Amikor az uránról volt szó, kiderült, hogy ez a nehéz elem másként viselkedik, mint a többi. Egyébként emlékeztetni kell arra, hogy a természetben előforduló urán három izotópot tartalmaz: urán-238 (238 U), urán-235 (235 U) és urán-234 (234 U), a szám a tömegszámot jelöli.
Az urán-235 atommagja lényegesen kevésbé stabilnak bizonyult, mint más elemek és izotópok magjai. Egy neutron hatására az urán hasadása (hasadása) megy végbe, magja két, nagyjából azonos darabra bomlik, például a kripton és a bárium magjaira. Ezek a töredékek hatalmas sebességgel repülnek különböző irányokba.
De a lényeg ebben a folyamatban az, hogy egy uránmag bomlása során két-három új szabad neutron jelenik meg. Ennek az az oka, hogy a nehéz uránmag több neutront tartalmaz, mint amennyi két kisebb atommag kialakításához szükséges. Túl sok az „építőanyag”, és az atommagnak meg kell szabadulnia tőle.
Az új neutronok mindegyike ugyanazt tudja megtenni, mint az első, amikor felosztott egy atommagot. Valóban, ez egy jövedelmező számítás: egy neutron helyett kettőt vagy hármat kapunk, amelyek ugyanolyan képességgel rendelkeznek a következő két-három urán-235 atommag felosztására. És így folytatódik: láncreakció lép fel, és ha nem irányítják, lavina jelleget kap, és egy erőteljes robbanással végződik - egy atombomba robbanásával. Miután megtanulták szabályozni ezt a folyamatot, az emberek szinte folyamatosan tudtak energiát nyerni az urán atommagjaiból. Ezt a folyamatot az atomreaktorok szabályozzák.
Az atomreaktor olyan berendezés, amelyben szabályozott láncreakció megy végbe. Ebben az esetben az atommagok bomlása mind a hő, mind a neutronok ellenőrzött forrásaként szolgál.
Az első atomreaktor projektet 1939-ben Frederic Joliot-Curie francia tudós dolgozta ki. De hamarosan Franciaországot megszállták a nácik, és a projektet nem hajtották végre.
Az urán hasadási láncreakcióját először 1942-ben hajtották végre az Egyesült Államokban, egy reaktorban, amelyet Enrico Fermi olasz tudós vezette kutatócsoport épített a Chicagói Egyetem stadionjában. Ennek a reaktornak a méretei 6x6x6,7 m és a teljesítménye 20 kW; külső hűtés nélkül működött.
Az első atomreaktor a Szovjetunióban (és Európában) akadémikus vezetésével épült. I. V. Kurchatov és 1946-ban indították el.
Az atomenergia ma példátlan ütemben fejlődik. Harminc év alatt az atomerőművi blokkok összteljesítménye 5 ezerről 23 millió kilowattra nőtt! Egyes tudósok szerint a 21. századra a világ villamosenergia-termelésének mintegy felét atomerőművek állítják majd elő.
Elvileg az atomerőművi reaktort meglehetősen egyszerűen tervezték - benne, akárcsak egy hagyományos kazánban, a vizet gőzzé alakítják. Ehhez az urán vagy más nukleáris üzemanyag atomok bomlásának láncreakciója során felszabaduló energiát használják fel. Egy atomerőműben nincs hatalmas gőzkazán, amely több ezer kilométer hosszú acélcsövekből áll, amelyeken keresztül hatalmas nyomás alatt kering a víz, gőzzé alakulva. Ezt a kolosszust egy viszonylag kicsi atomreaktor váltotta fel.
A termikus neutronokat használó atomreaktorok alapvetően két dologban különböznek egymástól: milyen anyagokat használnak neutronmoderátorként, és milyen anyagokat használnak hűtőközegként a reaktormagból történő hő eltávolítására. Jelenleg a legelterjedtebbek a vízhűtéses reaktorok, amelyekben a közönséges víz neutron moderátorként és hűtőközegként is szolgál, az urán-grafit reaktorok (moderátor - grafit, hűtőközeg - közönséges víz), a gáz-grafit reaktorok (moderátor - grafit, hűtőközeg) - gáz, gyakran szén-dioxid), nehézvizes reaktorok (moderátor - nehézvíz, hűtőfolyadék - nehéz vagy közönséges víz).
Se rizs. 9 Bemutatjuk egy nyomás alatti vizes reaktor sematikus diagramját. A reaktormag egy vastag falú edény, amelybe vizet és fűtőelem-szerelvényeket (fűtőelem-rudakat) merítenek. Az üzemanyagrudak által termelt hőt a víz veszi el, melynek hőmérséklete jelentősen megnő.
A tervezők egymillió kilowattra növelték az ilyen reaktorok teljesítményét. Hatalmas energiaegységeket telepítenek Zaporozhye, Balakovo és más atomerőművekben. Hamarosan az ilyen típusú reaktorok láthatóan utolérik a hatalmat a rekorderhez – az Ignalinai Atomerőmű másfél millió emberéhez.
Az atomenergia jövője azonban látszólag a harmadik típusú reaktornál marad, amelynek működési elvét és kialakítását a tudósok javasolták - a gyorsneutronreaktorokat. Ezeket tenyészreaktoroknak is nevezik. A hagyományos reaktorok késleltetett neutronokat használnak, amelyek láncreakciót okoznak egy meglehetősen ritka izotópban - az urán-235-ben, amelynek csak körülbelül egy százaléka van természetes uránból. Ezért kell hatalmas gyárakat építeni, amelyekben szó szerint szitálják az uránatomokat, és csak az egyik típusú urán-235 atomjait választják ki belőlük. Az urán maradék része nem használható fel hagyományos reaktorokban. Felmerül a kérdés: vajon ez a ritka uránizotóp elég lesz-e még sokáig, vagy az emberiség újra szembesül az energiaforrások hiányának problémájával?
Több mint harminc évvel ezelőtt ez a probléma a Fizikai és Energetikai Intézet laboratóriumi munkatársai elé került. Eldőlt. A laboratórium vezetője, Alekszandr Iljics Lejpunszkij gyorsneutronreaktor tervezését javasolta. Az első ilyen létesítmény 1955-ben készült. A gyorsneutronreaktorok előnyei nyilvánvalóak. Bennük a természetes urán és tórium minden készlete felhasználható energiatermelésre, és óriásiak – csak a Világóceánban több mint négymilliárd tonna uránt oldanak fel.
Kétségtelen, hogy az atomenergia erős helyet foglalt el az emberiség energiamérlegében. Minden bizonnyal tovább fog fejlődni, anélkül, hogy elmulasztja ellátni az embereket oly nagyon szükséges energiával. Az atomerőművek megbízhatóságának és zavartalan működésének biztosításához azonban további intézkedésekre lesz szükség, és a tudósok, mérnökök megtalálhatják a szükséges megoldásokat.
Hidrogén energia
Sok szakértő aggodalmának adott hangot a gazdaság és a gazdaság teljes villamosításának egyre erősödő tendenciája miatt: a hőerőművekben egyre több vegyi tüzelőanyagot égetnek el, és több száz új atomerőmű, valamint nap-, szél- és geotermikus erőművek születnek, egyre nagyobb léptékű (és végső soron kizárólagosan) villamosenergia-termelési munkába fog kerülni. Ezért a tudósok alapvetően új energiarendszerek keresésével vannak elfoglalva.
Hatékonyság hőerőművek aránya viszonylag alacsony, bár a tervezők mindent megtesznek ennek növelésére. A fosszilis tüzelőanyagokat használó modern erőművekben ez körülbelül 40%, az atomerőművekben pedig 33%. Ebben az esetben a hulladékhővel (például a hűtőrendszerekből kibocsátott meleg vízzel együtt) az energia nagy része elvész, ami a környezet úgynevezett termikus szennyezéséhez vezet. Ebből következik, hogy hőerőműveket olyan helyeken kell építeni, ahol elegendő hűtővíz áll rendelkezésre, vagy olyan szeles területeken, ahol a léghűtésnek nincs negatív hatása a mikroklímára. Ehhez járulnak még a biztonsági és higiéniai kérdések. Éppen ezért a jövőbeni nagy atomerőműveket a sűrűn lakott területektől minél távolabb kell elhelyezni. De ily módon az áramforrásokat eltávolítják a fogyasztóktól, ami jelentősen megnehezíti az energiaátvitel problémáját.
Az áram vezetékes átvitele nagyon költséges: a fogyasztó energiaköltségének körülbelül egyharmadát teszi ki. A költségek csökkentése érdekében az elektromos vezetékeket egyre magasabb feszültségen építik – ez hamarosan eléri az 1500 kV-ot. De a magasfeszültségű légvezetékek nagy földterület elidegenítését igénylik, és érzékenyek a nagyon erős szélre és más meteorológiai tényezőkre is. A földalatti kábelek azonban 10-20-szor drágábbak, és csak kivételes esetekben (például építészeti vagy megbízhatósági megfontolásokból) kerülnek lefektetésre.
A legsúlyosabb probléma a villamos energia felhalmozódása és tárolása, mivel az erőművek a leggazdaságosabban állandó teljesítménnyel és teljes terhelés mellett működnek. Eközben a villamosenergia-igény nap, hét és év folyamán változik, így az erőművek teljesítményét ehhez kell igazítani. A nagy mennyiségű villamos energia jövőbeni felhasználásra való tárolásának egyetlen módja jelenleg a szivattyús tározós erőművek, amelyek viszont számos problémával járnak.
Mindezen, a modern energia előtt álló problémák sok szakértő szerint megoldhatók a hidrogén üzemanyagként való felhasználásával és az úgynevezett hidrogénenergia-gazdaság megteremtésével.
A hidrogén, a legegyszerűbb és legkönnyebb kémiai elem, ideális üzemanyagnak tekinthető. Bárhol elérhető, ahol van víz. A hidrogén elégetésekor víz keletkezik, amely hidrogénre és oxigénre bontható vissza, és ez a folyamat nem okoz környezetszennyezést. A hidrogénláng nem bocsát ki olyan termékeket a légkörbe, amelyek elkerülhetetlenül együtt járnak más típusú tüzelőanyagok égésével: szén-dioxid, szén-monoxid, kén-dioxid, szénhidrogének, hamu, szerves peroxidok stb. A hidrogénnek nagyon magas a fűtőértéke: égéskor 1 g hidrogén 120 J hőenergiát termel, 1 g benzin elégetésekor pedig csak 47 J.
A hidrogént csővezetékeken, például földgázon keresztül lehet szállítani és elosztani. A csővezetékes üzemanyag-szállítás a legolcsóbb módja a távolsági energiaátvitelnek. Ráadásul a vezetékeket a föld alá fektetik, ami nem zavarja a tájat. A gázvezetékek kisebb területet foglalnak el, mint az elektromos légvezetékek. Az energia hidrogéngáz formájában történő átvitele egy 750 mm átmérőjű csővezetéken, több mint 80 km távolságon kevesebbe kerül, mint ugyanennyi energia átvitele váltakozó áram formájában egy földkábelen keresztül. 450 km-nél nagyobb távolságban a hidrogén vezetékes szállítása olcsóbb, mint a 40 kV feszültségű egyenáramú légvezeték használata, 900 km-nél nagyobb távolságban pedig olcsóbb, mint a 40 kV feszültségű légvezeték használata. 500 kV.
A hidrogén szintetikus üzemanyag. Szénből, olajból, földgázból, vagy vízbontással nyerhető. Becslések szerint a világon ma évente körülbelül 20 millió tonna hidrogént állítanak elő és fogyasztanak el. Ennek a mennyiségnek a felét ammónia és műtrágya előállítására fordítják, a többit pedig a gáznemű tüzelőanyagok kén eltávolítására, a kohászatban szén és egyéb tüzelőanyagok hidrogénezésére fordítják. A modern gazdaságban a hidrogén továbbra is vegyi anyag, semmint energia nyersanyag.
Modern és ígéretes hidrogéntermelési módszerek
Jelenleg a hidrogént főként (mintegy 80%-ban) olajból állítják elő. Ez azonban az energia szempontjából gazdaságtalan folyamat, mivel az ilyen hidrogénből nyert energia 3,5-szer többe kerül, mint a benzin elégetése. Ráadásul az ilyen hidrogén ára folyamatosan növekszik, ahogy az olajárak emelkednek.
Kis mennyiségű hidrogén keletkezik elektrolízissel. A víz elektrolízisével hidrogént előállítani drágább, mint az olajból, de az atomenergia fejlődésével bővülni és olcsóbbá válik. Az atomerőművek közelében lehetőség van vízelektrolízis állomások elhelyezésére, ahol az erőmű által megtermelt összes energiát a víz lebontására fordítják majd hidrogén képzésére. Igaz, az elektrolitikus hidrogén ára magasabb marad az elektromos áram áránál, de a hidrogén szállításának és elosztásának költségei olyan alacsonyak, hogy a fogyasztó számára a végső ár az áram árához képest egészen elfogadható lesz.
Ma a kutatók intenzíven dolgoznak azon, hogy a nagyüzemi hidrogéntermelés technológiai folyamatainak költségeit csökkentsék a hatékonyabb vízbontással, a vízgőz magas hőmérsékletű elektrolízisével, katalizátorok, félig áteresztő membránok stb.
Nagy figyelmet fordítanak a termolitikus módszerre, amely (a jövőben) a víz hidrogénre és oxigénre történő lebontásából áll 2500 ° C hőmérsékleten. De a mérnökök még nem sajátították el ezt a hőmérsékleti határt a nagy technológiai egységekben, beleértve az atomenergiával működőket is (a magas hőmérsékletű reaktorokban még mindig csak 1000 °C körüli hőmérséklettel számolnak). Ezért a kutatók több lépcsőben lezajló eljárások kidolgozására törekednek, amelyek 1000°C alatti hőmérséklet-tartományban is lehetővé tennék a hidrogén előállítását.
Az Euratom olasz fióktelepe 1969-ben üzembe helyezett egy hatékonyan működő, termolitikus hidrogén-előállító üzemet. 55% 730 °C-on. Kalcium-bromidot, vizet és higanyt használtak. A berendezésben lévő víz hidrogénre és oxigénre bomlik, a maradék reagensek pedig ismételt ciklusokban keringenek. Egyéb tervezett berendezések 700-800°C hőmérsékleten működtek. Úgy gondolják, hogy a magas hőmérsékletű reaktorok javítják a hatékonyságot. az ilyen folyamatok akár 85%-a. Ma nem tudjuk pontosan megjósolni, mennyibe kerül a hidrogén. De ha figyelembe vesszük, hogy az összes modern energiafajta ára emelkedő tendenciát mutat, akkor feltételezhetjük, hogy hosszú távon a hidrogén formájában előállított energia olcsóbb lesz, mint a földgáz formájában, esetleg elektromos formában. jelenlegi.
A hidrogén használata
Amikor a hidrogén ugyanolyan hozzáférhető üzemanyaggá válik, mint manapság a földgáz, mindenhol képes lesz helyettesíteni. A hidrogén égethető tűzhelyekben, vízmelegítőkben és olyan égőkkel felszerelt kemencékben, amelyek alig vagy egyáltalán nem különböznek a földgáz égetésére használt modern égőktől.
Mint már említettük, a hidrogén elégetésekor nem maradnak káros égéstermékek. Ezért a hidrogénnel működő fűtőberendezésekhez nincs szükség e termékek eltávolítására szolgáló rendszerekre Sőt, az égés során keletkező vízgőz is hasznos terméknek tekinthető - párásítja a levegőt (mint ismeretes, a modern, központi fűtéses lakásokban az túl száraz a levegő). A kémények hiánya pedig nemcsak az építési költségek megtakarítását segíti elő, hanem a fűtési hatékonyságot is 30%-kal növeli.
A hidrogén számos iparágban vegyi alapanyagként is szolgálhat, például a műtrágyák és élelmiszerek gyártásában, a kohászatban és a petrolkémiában. A helyi hőerőművekben villamosenergia-termelésre is használható.
Következtetés.
Az energia szerepe a civilizáció fenntartásában és továbbfejlesztésében vitathatatlan. A modern társadalomban nehéz megtalálni az emberi tevékenységnek legalább egy olyan területét, amely ne igényelne - közvetlenül vagy közvetve - több energiát, mint amennyit az emberi izmok képesek biztosítani.
Az energiafogyasztás az életszínvonal fontos mutatója. Abban az időben, amikor az ember erdei gyümölcsök gyűjtéséből és állatok vadászatából jutott táplálékhoz, körülbelül 8 MJ energiára volt szüksége naponta. A tűz elsajátítása után ez az érték 16 MJ-ra nőtt: egy primitív mezőgazdasági társadalomban 50 MJ, a fejlettebb társadalomban pedig 100 MJ volt.
Civilizációnk fennállása során a hagyományos energiaforrásokat sokszor felváltották új, fejlettebbek. És nem azért, mert a régi forrás kimerült.
A nap mindig sütött és felmelegítette az embert: de egy napon az emberek megszelídítették a tüzet, és elkezdték égetni a fát. Aztán a fa átadta helyét a szénnek. A fakészlet korlátlannak tűnt, de a gőzgépekhez több kalóriadús „takarmány” volt szükséges.
De ez csak egy színpad volt. A szén hamarosan elveszíti vezető szerepét az energiapiacon az olaj miatt.
És itt egy új kör: az olaj és a gáz még mindig a vezető üzemanyagtípusok ma is. De minden új köbméter gázért vagy tonna olajért északabbra vagy keletebbre kell menni, mélyebben a földbe temetni. Nem csoda, hogy az olaj és a gáz évről évre egyre többe kerül nekünk.
Csere? Új energiavezetőre van szükségünk. Kétségtelenül nukleáris források lesznek.
Az uránkészletek, ha mondjuk a szénkészletekkel hasonlítjuk össze, nem tűnnek olyan nagynak. Súlyegységenként azonban milliószor több energiát tartalmaz, mint a szén.
Az eredmény pedig a következő: amikor egy atomerőműben áramot állítanak elő, úgy gondolják, hogy százezerszer kevesebb pénzt és munkát kell költeni, mint amikor szénből nyerik ki az energiát. A nukleáris üzemanyag pedig az olajat és a szenet váltja fel... Mindig is így volt: a következő energiaforrás is erősebb volt. Ez, hogy úgy mondjam, egy „harcos” energiasor volt.
Az ember többletenergiát keresve egyre mélyebbre zuhant a természeti jelenségek spontán világába, és egy ideig nem igazán gondolt tettei és tettei következményeire.
De az idők megváltoztak. Most, a 20. század végén egy új, jelentős szakasz kezdődik a földi energiában. Egy „szelíd” energia jelent meg. Úgy építették, hogy az ember ne vágja le azt az ágat, amelyen ül. Az amúgy is súlyosan károsodott bioszféra védelméről gondoskodott.
Kétségtelen, hogy a jövőben az intenzív energetikai fejlesztés vonalával párhuzamosan az extenzív vonal is széleskörű állampolgári jogokat kap: nem túl nagy teljesítményű, de nagy hatásfokú, környezetbarát, könnyen használható, szétszórt energiaforrásokat.
Ennek frappáns példája az elektrokémiai energia gyors beindulása, amelyet később, úgy tűnik, napenergiával egészítenek ki. Az energia nagyon gyorsan felhalmozódik, asszimilálódik és magába szívja a legújabb ötleteket, találmányokat és tudományos eredményeket. Ez érthető: az energia szó szerint kapcsolódik Mindenhez, és Minden az energiához húzódik, és attól függ.
Ezért az energiakémia, hidrogénenergia, űrerőművek, antianyagba zárt energia, kvarkok, „fekete lyukak”, vákuum – ezek csak a legfényesebb mérföldkövei, vonások, a forgatókönyv egyes sorai, amely a szemünk előtt íródik, és Holnapi energiának hívják.
Az energia labirintusai. Titokzatos átjárók, keskeny, kanyargós ösvények. Tele rejtélyekkel, akadályokkal, váratlan meglátásokkal, szomorúság- és vereségkiáltással, örömkiáltásokkal és győzelmekkel. Az emberiség energiaútja tüskés, nehéz és közvetett. De hisszük, hogy úton vagyunk az energiabőség korszaka felé, és minden akadályt, akadályt és nehézséget legyőzünk.
Az energiáról szóló történet végtelen lehet, számtalan alternatív felhasználási formával, feltéve, hogy erre hatékony és gazdaságos módszereket kell kidolgoznunk. Nem annyira fontos, hogy mi a véleménye az energiaszükségletről, az energiaforrásokról, annak minőségéről, költségéről. Úgy tűnik, nekünk. csak egyet kell érteni azzal, amit a tudós bölcs, akinek a neve továbbra is ismeretlen: "Nincsenek egyszerű megoldások, csak ésszerű választások vannak."
Bibliográfia
1. 1. Augusta Goldin. Az energia óceánjai. – Per. angolról – M.: Tudás, 1983. – 144 p.
2. 2. Balanchevadze V.I., Baranovsky A.I. stb.; Szerk. A. F. Djakova. Energia ma és holnap. – M.: Energoatomizdat, 1990. – 344 p.
3. 3. Több mint elég. Optimista kilátás a világ energia jövőjére / Szerk. R. Clark: Ford. angolról – M.: Energoatomizdat, 1984. – 215 p.
4. 4. Burdakov V.P. Villamos energia az űrből. – M.: Energoatomizdat, 1991. – 152 p.
5. 5. Vershinsky N.V. Óceánenergia. – M.: Nauka, 1986. – 152 p.
6. 6. Gurevich Yu hidegégetés. //Kvantum. – 1990 – 6. sz. - Művészet. 9-15.
7. 7. Energiaforrások. Tények, problémák, megoldások. – M.: Tudomány és Technika, 1997. – 110 p.
8. 8. Kirillin V. A. Energia. Főbb problémák: Kérdésekben és válaszokban. – M.: Tudás, 1990. – 128 p.
9. 9. Kononov Yu D. Energia és közgazdaságtan. Az új energiaforrásokra való átállás problémái. – M.: Nauka, 1981. – 190 p.
10.10 Merkulov O. P. A jövő energiájának keresése. – K.: Naukova Dumka, 1991. – 123 p.
11.11.Világenergia: fejlődési előrejelzés 2020-ig/Ford. angolról szerkesztette Yu N. Starshikova. – M.: Energia, 1980. – 256 p.
12.12. Nem hagyományos energiaforrások. – M.: Tudás, 1982. – 120 p.
13.13. Podgorny A. N. Hidrogénenergia. – M.: Nauka, 1988. – 96 p.
14.14 Sosnov A. Ya. – L.: Lenizdat, 1986. – 104 p.
15.15 Sheidlin A. E. Új energia. – M.: Nauka, 1987. – 463 p.
16.16 Shulga V. G., Korobko B. P., Zhovmir M. M. A nem hagyományos és modern energiaforrások fejlesztésének fő eredményei Ukrajnában // Energia és villamosítás. – 1995 – 2. sz. - Művészet. 39-42.
17.17. A világ energiája: A MIREK XI. Kongresszusáról készült beszámolók fordítása / Szerk. P.S. Neporozhny. – M.: Energoatomizdat, 1982. – 216 p.
18.18 A világ energiaforrásai / Szerk. P.S. Neporozhniy, V.I. Popkova. – M.: Energoatomizdat, 1995. – 232 p.
19.19.Yu. Töldeši, J. Lesny. A világ energiát keres. – M.: Mir, 1981. – 440 p.
20.20 Yudasin L. S. Energia: problémák és remények. – M.: Nevelés, 1990. – 207 p.
A korlátozott fosszilis tüzelőanyagok problémájának megoldása érdekében a kutatók világszerte alternatív energiaforrások létrehozásán és kereskedelmi forgalomba hozatalán dolgoznak. És nem csak a jól ismert szélturbinákról és napelemekről beszélünk. A gáz és az olaj helyettesíthető algákból, vulkánokból és emberi lépésekből származó energiával. A Recycle kiválasztotta a jövő tíz legérdekesebb és legkörnyezetbarátabb energiaforrását.
Joule forgókapukból
Naponta több ezer ember halad át a pályaudvarok bejáratánál lévő forgókapukon. A világ számos kutatóközpontja egyszerre azzal az ötlettel állt elő, hogy az emberek áramlását innovatív energiatermelőként használják fel. A japán East Japan Railway Company cég úgy döntött, hogy a pályaudvarokon minden forgóajtót generátorral szerel fel. A telepítés a tokiói Shibuya negyed egyik vasútállomásán zajlik: a forgókapuk alatti padlóba piezoelektromos elemeket építenek, amelyek a rálépő nyomásból és rezgésből áramot termelnek.
Egy másik „energia forgókapu” technológiát már alkalmaznak Kínában és Hollandiában. Ezekben az országokban a mérnökök úgy döntöttek, hogy nem a piezoelektromos elemek préselésének hatását használják, hanem a forgókerekes fogantyúk vagy a forgóajtó-ajtók toló hatását. A holland Boon Edam cég koncepciója szerint a bevásárlóközpontok bejáratánál lévő szabványos ajtókat (amelyek általában fotocellás rendszerrel működnek és elkezdenek forogni) olyan ajtókra cserélik, amelyeket a látogatónak meg kell tolnia, és ezáltal áramot kell termelnie.
Ilyen generátorajtók már megjelentek a holland Natuurcafe La Port központban. Mindegyikük évente mintegy 4600 kilowattóra energiát termel, ami első pillantásra jelentéktelennek tűnhet, de jó példaként szolgál egy alternatív villamosenergia-termelési technológiára.
Az emberek különböző típusú energiákat használnak mindenre, a saját mozgatástól kezdve az űrhajósok világűrbe küldéséig.
Kétféle energia létezik:
- elköteleződési képesség (potenciális)
- tényleges munka (kinetikai)
Különféle formákban kapható:
- hő (termikus)
- fény (sugárzó)
- mozgás (kinetikus)
- elektromos
- kémiai
- atomenergia
- gravitációs
Például az élelmiszer, amit egy személy megeszik, vegyi anyagokat tartalmaz, és az ember szervezete elraktározza azokat mindaddig, amíg munkája vagy élete során kinetikára nem használja.
Az energiafajták osztályozása
Az emberek különböző típusú erőforrásokat használnak: elektromos energiát otthonukban, amelyet szén elégetésével állítanak elő, nukleáris reakciót vagy egy folyón lévő vízerőművet. Így a szenet, az atomenergiát és a vízenergiát forrásnak nevezzük. Amikor az emberek megtöltik az üzemanyagtartályt benzinnel, a forrás a kőolaj vagy akár a gabonatermesztés és -feldolgozás lehet.
Az energiaforrásokat két csoportra osztják:
- Megújítható
- Nem megújuló
A megújuló és nem megújuló források felhasználhatók elsődleges energiaforrásként, például hőként, vagy másodlagos energiaforrások, például villamos energia előállítására.
Amikor az emberek elektromosságot használnak otthonukban, az áramot valószínűleg szén vagy földgáz elégetésével, egy nukleáris reakcióval vagy egy folyón lévő vízierőművel vagy több forrásból állítják elő. Az emberek kőolajat (nem megújuló) használnak autóik üzemanyagára, de használhatnak bioüzemanyagokat (megújuló) is, például etanolt, amelyet feldolgozott kukoricából állítanak elő.
Megújítható
Öt fő megújuló energiaforrás létezik:
- Nap
- Geotermikus hő a Föld belsejében
- Szélenergia
- Növényekből származó biomassza
- Vízenergia folyó vízből
A biomassza, amely magában foglalja a fát, a bioüzemanyagokat és a biomassza-hulladékot, a megújuló energia legnagyobb forrása, az összes megújuló energia mintegy felét és a teljes fogyasztás körülbelül 5%-át teszi ki.
Nem megújuló
A jelenleg felhasznált erőforrások nagy része nem megújuló forrásokból származik:
- Kőolajtermékek
- Cseppfolyósított szénhidrogén gáz
- Földgáz
- Szén
- Atomenergia
A nem megújuló energia az összes felhasznált erőforrás mintegy 90%-át teszi ki.
Változik az üzemanyag-fogyasztás az idő múlásával?
A felhasznált energiaforrások idővel változnak, de a változás lassan megy végbe. Például a szenet egykor széles körben használták otthonok és kereskedelmi épületek fűtési tüzelőanyagaként, de a szén e célra történő felhasználása az elmúlt fél évszázadban csökkent.
Bár a megújuló tüzelőanyagok aránya a teljes primerenergia-felhasználásban még viszonylag csekély, felhasználásuk minden ágazatban növekszik. Emellett az elmúlt években az alacsony földgázárak miatt nőtt a villamosenergia-szektor földgázfelhasználása, miközben a szén felhasználása ebben a rendszerben visszaesett.
A projekt mottója: A takarékosság jobb, mint a gazdagság. (orosz közmondás)
Projekt típusa: gyakorlatorientált
Által résztvevők száma: kollektív
A résztvevők életkora: 4. osztály
Tantárgy: életbiztonság, képzőművészet, matematika, környezetvédelem Időtartam: hosszú
A projekt céljai és célkitűzései; a gyermekek környezettudatosságának nevelése, a lakosság figyelmének felhívása az energiafelhasználás, az energia- és energiaforrás-takarékosság, valamint a környezetvédelem problémáira.
Fontos, hogy ne csak ismereteket adjunk a gyerekeknek az energiáról és a környezettel való kapcsolatáról, hanem motivációt teremtsünk az erőforrás- és energiatakarékosságra, a környezetileg fenntartható és biztonságos életmód készségeinek fejlesztésére, az energia- és energiafelhasználás szempontjából hasznos tevékenységekbe való bevonásra. erőforrás-takarékosság, hiszen a holnap mai iskolásaiból speciális döntéshozók lesznek.
A projekt nagyszerű lehetőségeket kínál a gyerekekkel való foglalkozásra mind az iskolában, mind azon kívül. A projektben szerzett tapasztalatok alapján többféle munkaformát tudunk javasolni, amelyek célja az energetikai és környezetvédelmi kérdések tanulmányozása, az iskolaépületek és tantermek energiahatékonyságának gyakorlati felmérése, a gyerekek kreatív hajlamainak és törekvéseinek fejlesztése, motiváció kialakítása. társadalmilag aktív cselekedetekre.
A tanulók kognitív tevékenysége:
- Anyagok keresése a könyvtárban, az interneten
- Anyaggyűjtés és osztályozásuk
- Szövegírás, táblázatok összeállítása, kitöltése.
- A szöveghez rajzok és fényképek válogatása.
- Energiával kapcsolatos kérdések megvitatása a matematika órán, a környezetvédelem, a művészet, az életbiztonság és a környezetvédelmi körórákon.
- Energialáncok összeállítása és megvitatása.
- Kirándulási útvonalak, ökológiai ösvények kidolgozása az energia, az energiatakarékosság és a természetvédelemmel való kapcsolatuk témakörében
- Kirándulások energetikai vállalkozásokhoz, városa vagy régiója villamosenergia- és hőellátási forrásainak tanulmányozása.
- Művészeti foglalkozásokon - rátétek készítése, rajzpályázatok „Legyen mindig fény”,
- Beszédfejlesztő órákon - az energiáról szóló mesék írása, megbeszélése.
- Gyermek alkotói alkotások versenyének lebonyolítása. A pályázati jelölések köre igen széles lehet: iskolai és otthoni energiafogyasztásról szóló beszámolók, kutatási és absztrakt munkák, fantasztikus projektek és energetikai létesítmények és környezetbarát vállalkozások modelljei, rajzok, szórólapok, faliújságok.
Gyakorlati feladatok tanulóknak, kutatómunka formái.
Az ilyen munka eredményei nagy gyakorlati jelentőséggel bírnak, felhívják a gyerekek és a velük kapcsolatba kerülők figyelmét a valódi erőforrásokra és az energiatakarékosság módjaira. Ezen túlmenően a gyakorlati kutatások végzése során az iskolai tanórákon megszerzett ismereteket alkalmazzák.
1. Iskolai és otthoni energiafogyasztás megfigyelése, mérése.
2. Energiaútlevél készítése az iskola számára.
3. Növénytermesztés bioüzemanyaggal az iskolában és otthon („Zöldségkert az ablakpárkányon”).
4. Ökológiai megközelítés a saját életed megszervezéséhez.
5. Kutatómunka az energetikai létesítményekbe tett kirándulások eredményei alapján.
6. Az energiaveszteség okainak feltárása és kutatása a környéken (pl. melegvíz szivárgás), iskolában, otthon.
7. Víz-, gáz-, hőfogyasztást figyelő készülékek megtérülésének felmérése.
8. A város természeti erőforrásainak felhasználásának elemzése az idő prizmáján keresztül: a múltban, ma, előrejelzés a jövőre nézve.
9. Az energetikai létesítmények környezetre gyakorolt hatásának elemzése (absztrakt vagy tanulmány az Ön területén található energetikai létesítmények vízre, levegőre, talajra, élőlényekre gyakorolt hatásának példáján).
10. A „forró pontok”, energiaveszteségek példáinak térképének elkészítése. Ezek lehetnek szivárgások a fűtővezetékekből, füstölő kazánházakból, törött bejárati ajtókkal rendelkező házakból stb.
11. Egyéni projektek kidolgozása a következő témában: „Én vagyok a jövő ura.”
12. Beszéd fiatalabb iskolások előtt, nagyobb diákokat vonzva, hogy gondoskodjanak az elektromosságról.
BESZÉLGETÉSEK CIKLUSA AZ ENERGIATAKARÉKOSSÁGRÓL.
1992-ben Brazíliában, Rio de Janeiróban rendezték meg az Egyesült Nemzetek Szervezetének (ENSZ) Környezetvédelmi és Fejlesztési Konferenciáját. A világ 197 országának képviselői vettek részt rajta. A konferencián elfogadták az ún. „Fenntartható Fejlődés Programját”. A program fő gondolata az, hogy a modern társadalom minden szintjén - államközi, állami, helyi, egyéni - sürgős intézkedéseket kell hozni a világméretű környezeti katasztrófa megelőzése érdekében. Azaz mindannyiunknak fel kell ismernie felelősségét a bolygó jövőjéért.
Az energiatakarékosság kulcsszerepet játszik a környezeti katasztrófák megelőzésében. Az ésszerű energiafelhasználás problémája az emberiség egyik legégetőbb problémája. A modern gazdaság az energiaforrások felhasználásán alapul, amelyek tartalékai kimerültek és nem újíthatók meg. De még csak nem is ez a fő. A modern energiatermelési módszerek helyrehozhatatlan károkat okoznak a természetben és az emberben. Az orvosok úgy vélik, hogy az emberek egészségének 20%-a a környezet állapotától függ.
A nem megújuló energiaforrások használatából származó légköri szennyezés globális felmelegedéshez, a sarki jégsapkák olvadásához és a tengerszint emelkedéséhez vezet a következő évszázadokban. Nem tudjuk pontosan, hogy ezek a változások mikor lépnek életbe, de az ENSZ klímabizottsága azt állítja, hogy a globális felmelegedés már elkezdődött. Valamit most kell tenni a környezeti katasztrófa megelőzése érdekében.
A hatékony energiafelhasználás a kulcsa a környezeti problémák sikeres megoldásának!
A legegyszerűbb megoldás
A környezetszennyezés csökkentésének legegyszerűbb módja az energiatakarékosság, vagyis az energia okosabb felhasználása. Egyszóval úgy hívják "energiatakarékos". Az egész emberiségnek és minden egyénnek energiát kell spórolnia. Kevesebb nem megújuló energiaforrás felhasználásával csökkentjük a légkörbe kerülő káros kibocsátások mennyiségét.
Van-e elegendő energiája a Föld minden lakójának?
Az emberi energiafogyasztás folyamatosan növekszik. Óriási a különbség a kőkorszaki és a modern ember között, különösen az energiafelhasználás terén. A barlanglakó a Föld modern lakói által fogyasztott energia mennyiségének körülbelül 1%-át fogyasztotta el. Ez azt jelenti, hogy több energia van a Földön? Nem! Hozzáférhetőbbé vált, de nincs több belőle, mint korábban. A természetben az energia mennyisége állandó. Nem a semmiből keletkezik, és nem tud eltűnni a semmibe. Egyszerűen átmegy egyik formából a másikba. Ezt elméletileg még senki sem tudta bizonyítani, de a tény tény marad, és el kell fogadnunk és ragaszkodnunk kell hozzá, amíg valaki be nem bizonyítja az ellenkezőjét.
De az energiafelhasználás a primitív társadalomban teljesen más volt, mint most. Könnyebb az 1960-as évekbeli emberekhez hasonlítani magunkat, amikor ugyanazokat az energiaforrásokat használták, és a társadalom is nagyon hasonló volt. Tehát mindössze 40 évvel ezelőtt az emberiség a mai energiafogyasztásának csak a felét fogyasztotta el.
Az ENSZ döntése szerint világszerte szükséges a gyermekek és fiatalok bevonása a környezetvédelembe. A cél az, hogy a fiatalabb nemzedék több tudást kapjon az energiával kapcsolatban, és meggyőzze a fiatalokat a környezetbarát energiafelhasználáson alapuló társadalom megteremtésének szükségességéről. Nekünk magunknak ésszerűbben kell felhasználnunk az energiát, és meg kell tanítanunk másokat is erre. Most a világ számos országából származó tanárokkal és diákokkal együtt azt mondtuk: „Igen, egyetértünk” abban, hogy aktívan részt veszünk az energiatakarékosságban az iskolában, otthon, mindenhol. Gyakorlati feladatokon és példákon keresztül elsajátítjuk a körültekintő, ésszerű energiafogyasztás művészetét, és apránként elkezdünk energiát spórolni. Ne várja el, hogy mindent azonnal megértsen, és mindent jól tudjon csinálni. Célunk, hogy mindannyian a jelenleginél bölcsebben használjuk fel az energiát. És ami a legfontosabb, önmagaddal kell kezdened, és most azonnal!
PRAKTIKUM
Gyakorlat.
Energiatakarékossági teszt.
Válaszoljon a kérdőívre, és ellenőrizze, hogy tudja-e az energiamegtakarítást.
| A házunkban | Igen | Nem |
Adja össze az összes választ IGEN. Ha sikerül: 1-5 válasz IGEN: Még sokat kell tanulnod, ezért kezdd el most. 6-tól 10-ig IGEN válaszok: Sok jó szokásod van, amelyek alapjául szolgálhatnak további munkádhoz magadon. 11-től 15-ig IGEN válaszok: Jó példa vagy mindenki másnak. 16-tól 20-ig IGEN válaszok: Valaki a családjából legyen természetvédelmi miniszter. |
||
| Energiafogyasztásunkat rögzítjük | |||||
| Lekapcsoljuk a villanyt a szobában, amikor kimegyünk. | |||||
| A mosógép mindig tele van, amikor használjuk. | |||||
| A hűtőszekrény hűvös szobában van. | |||||
| A fűtőtestek elé nem helyezünk bútorokat. | |||||
| Elkezdtük az energiatakarékos izzók használatát | |||||
| Helyi világítást használunk (asztali lámpa, lámpa, állólámpa) | |||||
| Gyorsan és hatékonyan szellőztetünk, egyszerre csak néhány percet. | |||||
| Télre lezárjuk az ablakokat. | |||||
| Éjszaka lefüggönyözzük az ablakokat. | |||||
| Főzéskor fedőt teszünk a serpenyőre. | |||||
| Gyakran leolvasztjuk a hűtőszekrényt. | |||||
| A mosogatót mosogatásra használjuk. | |||||
| Inkább megmossuk magunkat a zuhany alatt, mint fürödni. | |||||
| Gyalog vagy kerékpárral járunk iskolába és dolgozni. | |||||
| Csökkentjük a hőmérsékletet a szobában, amikor kimegyünk. | |||||
| Éjszaka csökkentjük a szobahőmérsékletet. | |||||
| Újrahasznosítunk üveget, papírt és fémet. | |||||
| Csak egyszer használható termékeket nem vásárolunk. | |||||
| Nem vásárolunk nagy csomagolású termékeket. | |||||
| Javítjuk a dolgokat ahelyett, hogy kicserélnénk őket. | |||||
Energiatakarékos.
Mit jelent az „energiatakarékosság” szó? Az energiafelhasználásban bekövetkezett direkt rossz gazdálkodás elleni küzdelem mellett (bár természetesen kíméletlenül küzdeni kell ellene!) az energiatakarékosságnak három fő területe különíthető el:
- az energiaveszteségek hasznos felhasználása (újrahasznosítása *),
- a berendezések korszerűsítése * az energiaveszteségek csökkentése érdekében,
- intenzív * energiatakarékosság.
Az energiaveszteségek újrahasznosítására példa az ipari termelésből származó termikus „hulladék” felhasználása üvegházak fűtésére. A korszerűsítés során a meglévő berendezések energiavesztesége csökken, de maguk a technológiai és mérnöki elvek nem változnak. Példa erre az erőművi kazánokon az égési folyamatok automatikus vezérlőrendszerének telepítése, az ablakok és ajtók tömítése épületfelújítások során, a háromrétegű ablakok használata stb. Az intenzív energiamegtakarítás magában foglalja a berendezések teljes rekonstrukcióját és újak bevezetését. működési elveit, jelentősen csökkentve az energiafogyasztást. Példa erre az autók belső égésű motorjainak napelemekkel hajtott villanymotorokra való cseréje (elektromos járművek).
Az energiatakarékosság első két területe az Ön és én rendelkezésére áll. Mit tehetünk?
Ne pazarold az energiádat!
Az energiatakarékosság azt jelenti, hogy ugyanannyi idő alatt kezdünk el kevesebb energiát felhasználni, mint korábban, mert hatékonyabban használjuk fel az energiát.
- Használjon energiatakarékos izzókat (izzólámpák helyett fénycsöveket),
- Kapcsolja ki a világítást és a fűtőberendezéseket, amikor elhagyja a szobát,
- Használja az ipari vállalkozásokból és erőművekből származó termikus hulladékot a lakóhelyiségek fűtésére.
Ne veszítse el az energia minőségét!
Az energiatakarékosság elgondolkodtat a kérdésen: milyen minőségű energiát kell felhasználni egy adott feladat elvégzéséhez? Az energiaminőség iránti érdeklődés a jövőben csak növekedni fog.
Íme néhány példa az energiatakarékosságra:
- A bioenergia és a hőenergia felhasználása fűtésre villamos energia helyett,
- Termikus hulladék felhasználása épületek fűtésére,
- Napenergia felhasználása épületek fűtésére.
PRAKTIKUM
A tanulók energiafelhasználása.
Mindannyian különböző módon használjuk fel az energiát minden nap. Otthonaink fűtésére, világításra, autókban és közlekedésben használják. Írjon egy listát arról, hogy mire költötte energiáját az elmúlt 24 órában, és töltse ki az 1. táblázatot. A jobb oldali oszlopban magyarázza el, hogyan csökkentheti másnapi energiafelhasználását.
2. Beszéljétek meg az eredményeket először párokban, majd az egész osztállyal.
Asztal 1.
2. táblázat.
| Akció | Igen | Nem | Néha | Ezen tudok változtatni |
| Elzárom a vizet, amikor beszappanoztam magam a zuhany alatt. | ||||
| A vízcsapot szorosan elzárom, hogy ne csöpögjön belőle a víz. | ||||
| Hagyom a vizet, amikor fogat mosok | ||||
| Mindig a papír mindkét oldalára írok. | ||||
| Lekapcsolom a villanyt, amikor kimegyek a szobából | ||||
| Kikapcsolom a fűtést, ha nincs rájuk szükség | ||||
| Főzés után kapcsolja ki a tűzhelyet |
Energiatakarékosság és környezetvédelem
Nagyon sok energiát használnak fel a Földön. Az általunk használt energiaforrások – olaj, szén, gáz – annyira szennyezik a környezetet, hogy ez komolyan aggasztja a tudósokat. Ezen a helyzeten változtatni kell, ennek legjobb módja az energiafogyasztás csökkentése. Kevesebb energiafelhasználással csökkentjük a környezetszennyezést.
Az energiatakarékosság a legfontosabb intézkedés a környezet megóvása érdekében. Már most elkezdheti: ne felejtse el lekapcsolni a villanyt, amikor elhagyja a szobát. A központi fűtés radiátoraira lehet szabályozókat tenni és állandó 20 o C hőmérsékletet tartani a helyiségben Ugyanakkor nem fagyunk meg, ha a helyiség hőmérséklete 14 o C, és elektromos fűtőtesteket kell bekapcsolnunk és áramot kell fogyasztanunk. fűtésre. De ne izzadjunk, amikor 25 o C van a tanteremben, fűtési szezonban pedig ki kell nyitni az ablakokat és fel kell fűteni a környezetet. Sétálhatsz a legközelebbi boltba, vagy biciklizhetsz autó helyett stb.
Az új megújuló energiaforrások nem váltják fel azonnal a jelenleg használatban lévő nem megújuló energiaforrásokat. Ezért fontos, hogy csak annyi energiát használjunk, amennyi szükséges, és ne többet. Ezzel csökkentjük a szennyezőanyag-kibocsátást a légkörbe és védjük a természetet.
Gondolkozz és válaszolj:
Mondjon példákat az Ön szerint irracionális energiafelhasználásra!
Vajon csak gazdasági okok (kevesebb energiát költesz – kevesebbet fizetsz) indokolják az energiatakarékosság szükségességét?
PRAKTIKUM
A megbeszélés helyzete.
Christina egy lakásban él Norvégiában, és nem sokat törődik azzal, hogyan használja az áramot. Mivel sok pénze van, olcsó az áram, és elég könnyű hozzájutni a vízenergiához, nem tartja fontosnak az energiafelhasználással törődni. Ráadásul az általa felhasznált energia nem befolyásolja mások egészségét, mivel a vízerőművek által termelt villamos energia nem szennyezi a környezetet. De egy dolog, ami irritálja, az a szennyezés, amely más országokból érkezik Norvégiába. Különösen aggódik a savas eső miatt, amely károsítja a fákat és a halakat a norvég vizekben. Christina úgy véli, drasztikus lépéseket kell tenni a környezetszennyezés megszüntetése érdekében.
Marina Oroszországban él, és egy nagy üzemben dolgozik, amely szénből állítja elő a termeléshez szükséges energiát. A gyári kazánháznak magas kéménye van, amely elvezeti a füstöt, gázokat és mérgező anyagokat a gyár területéről. Marina az újságban azt olvasta, hogy egyesek veszélyesnek tartják, hogy az üzem annyi hulladékot juttat a levegőbe, ami a távoli országok természetét is szennyezi és pusztítja. Az üzemvezető azonban úgy véli, nincs más választásuk, mert ha más forrásból szereznének energiát, az olyan drága lenne, hogy be kellene zárniuk az üzemet, és több ezer alkalmazottat kellene elbocsátaniuk.
Megbeszélés:
- Van-e köze mindkét történetnek a környezeti problémákhoz?
- Van bennük valami közös?
- Ki a felelős a környezetszennyezési problémákért?
- Mit tehet Christina a környezetszennyezés csökkentése érdekében?
- Mit tehet Marina ennek érdekében?
- Mit tehetünk?
AZ ENERGIATAKARÉKOSSÁG ALAPELVEI.
Az életkörülmények javítása és a környezeti hatások csökkentése érdekében olyan módszereket és technológiákat kell találni, amelyek lehetővé teszik:
1. Hatékony energiafelhasználás
Az energiát a lehető legteljesebb mértékben hasznos munkára kell felhasználnunk, semmi másra! Hasznos célú energiafelhasználási igényünket minimális pazarló ráfordítással kell kielégíteni. Ilyen például a meleg levegő kiszivárgásának megszüntetése a lakásból, energiatakarékos izzók használata és a melegvíz felhasználás csökkentése.
2. Használjon alacsony minőségű energiaforrásokat
Nem szabad jó minőségű energiát pazarolnunk. Ahol lehetséges alacsony minőségű energia (hő) felhasználása, ott nem szabad jó minőségű energiát (villamos energiát) használni.
De még ha követjük is ezeket az elveket a természet törvényei alapján, további erőfeszítésekre van szükség a társadalom és életünk fenntartható szervezéséhez. Ebbe a folyamatba be kell vonni a társadalomtudományokat, a politikát és a nyilvánosság részvételét.
3. A társadalmat és életünket fenntartható módon szervezzük
Életmódunk a modern társadalomban a fenti szabályoknak megfelelően alakuljon. A társadalom szervezetének, beleértve a törvényeket és a gazdasági eszközöket, elő kell mozdítania az energiahatékonyságot, az anyagok újrahasznosítását, a tömegközlekedés fejlesztését és a fenntartható életmód egyéb elemeit.
ENERGIAÁTALAKÍTÁSI RENDSZER
Megbeszéléshez:
Tekintse meg az energia hasznos munkává alakításának diagramját, és próbáljon példákat találni az energiaveszteségre, és azonosítsa a lehetséges energiamegtakarítási intézkedéseket az energiatakarékosság három alapelvének megfelelően.
TUDOD …
...hidegnek érzi magát még magas léghőmérséklet mellett is, ha hideg a helyiség felülete?
... egy gyapjú pulóver és egy jó papucs meleg érzést kelt anélkül, hogy megemelné a szoba hőmérsékletét?
... a lábbőr alacsony hővezető képessége miatt az emberek képesek égés nélkül járni a forró szénen?
… még az alacsony téli napsütés is felmelegítheti a helyiséget az ablakokon keresztül, ezért nyissa ki a függönyöket, ha extra melegre van szüksége?
... Oroszország a világ egyik legnagyobb régiója, ahol elterjedtek a CHP erőművek (hőerőművek)? A hatékonyság növelésével Európa legjobb és legrugalmasabb energiarendszereivé válhatnak.
Tippek a jó tantermi légkör fenntartásához
- Szellőztesse ki az osztálytermet 2-3 percig. Ez lehetővé teszi a levegő cseréjét hűtés nélkül. Ez sokkal hatékonyabb, mintha az egész óra alatt nyitott ablakkal ülnénk.
- Szellőztesse ki az osztálytermet minden óra után.
- Távolítsa el az asztalokat a radiátoroktól.
- Öltözz az időjárásnak és a hőmérsékletnek megfelelően. Ne feledje, hogy egyesek jobban bírják a meleget vagy a hideget, mint mások.
- Cserélj helyet, mert egyes tanulók nem boldogulnak a hidegben, mások pedig nem boldogulnak a melegben.
Gyakorlat.
Gondolkozz és válaszolj
Helyezze időrendi sorrendbe azokat az energiaforrásokat, amelyek az emberiség számára elérhetővé váltak, a legkorábbitól kezdve:
- atomenergia,
- munkaállatok izomenergiája,
- olaj,
- Szélenergia,
- emberi izomenergia,
- szén,
- a zuhanó víz energiája.
VILÁGÍTÁS.
Az embereknek fényre van szükségük a munkához. Eredetileg úgy tervezték, hogy nappali órákban aktívak legyünk és éjszaka aludjunk. A modern társadalomban a tevékenységek a nap 24 órájában folytatódnak, és sok időt töltünk olyan épületekben, amelyek nem kapnak napfényt. Az északi régiókban különösen nagy szükség van a kiegészítő mesterséges világításra a rövid téli napokon.
Története során az emberiség mindent felhasznált világításra, ami éghet. A villanykörte feltalálása és az elektromos hálózatok bevezetése után az elektromos világítás bizonyult a legjobb mesterséges világítási módszernek. A világítás azon energetikai alkalmazások egyike, ahol valóban kifizetődő jó minőségű elektromos energiát használni, de a nappali fényt mesterséges világítással kombinálni lehet.
MIT LEHET TENNI:
A fejlett világítástechnika (energiatakarékos lámpák, világítási rendszerek) alkalmazása akár 80%-os villamosenergia-megtakarítást tesz lehetővé.
A világítás gazdaságos használatának feltétele a világítási igény és a beépített világítóberendezések betartása. A mennyezeten elhelyezett többlámpás csillár az egész helyiséget megvilágítja, de nemkívánatos árnyékképződéshez vezet, amikor íróasztalnál, varrógépnél vagy játékokkal ellátott sarokban dolgozik. A célzott helyi világítás az alacsonyabb lámpateljesítmény ellenére jobb megvilágítást biztosít nem kívánt árnyékok nélkül.
EGYSZERŰ INTÉZKEDÉSEK:
- Kapcsolja le a villanyt, ha nincs rá szükség.
- Használjon energiatakarékos fluoreszkáló izzókat. A korábban egy izzóhoz felhasznált energia öt új izzóhoz elegendő lesz.
- Néha jobb a lámpabúra cseréje, mint kiegészítő világítás felszerelése.
- Engedd be a napfényt, nyisd ki a függönyt...
TUDOD …
- Az elektromos lámpák és készülékek nagy terhelést kapnak bekapcsolt állapotban? A készülékek élettartamának meghosszabbítása érdekében hagyja bekapcsolva azokat, ha tudja, hogy hamarosan újra használnia kell őket.
- A tévék és egyéb készenléti eszközök akkor is fogyasztanak áramot, ha távirányítóval kapcsolják ki őket? Az éjszakai teljes kikapcsoláshoz használja a kikapcsoló gombot, hogy energiát takarítson meg és csökkentse a tűzveszélyt.
- A világos falak a fény 70-80%-át verik vissza, míg a sötét falak csak 10-15%-át?
Házi feladat.
Írjon esszét „Az energia és mi” témában az energia életünkben és a bolygó életében betöltött szerepéről. Miért használjuk fel hatékonyabban az energiát? Hogyan takaríthatunk meg energiát? Írja le, hogy pontosan mit tesz most az energiatakarékosság érdekében? Elmagyaráztad a barátaidnak és a szüleidnek, hogy miért kell energiát spórolnod?
Foglaljon állást az energiatakarékosság mellett.
Vágjon ki jegyzeteket az újságokból és magazinokból az energiatakarékosságról. Beszéljétek meg a jegyzetek tartalmát! Rendezzen versenyt a legjobb rajzért vagy fényképért az „Energiatakarékosság” témában. Ragassza fel ezeket a jegyzeteket, fényképeket és rajzokat egy posztertáblára, és akassza fel olyan helyre, ahol a diákok és a tanárok is láthatják. Hagyd, hogy szüleid, idősebb testvéreid vagy barátaid segítsenek felállítani a standot.
Otthoni energiamérés
Egy hétig minden este le kell olvasnia a villanyórát. Így megtudhatja, mennyi energiát használ fel otthon. Az alábbiakban jelölje meg, hogy mit használ fűtésre - központi fűtés, szén, gáz, olaj vagy bioüzemanyag (fa).
Jegyezze fel az elmúlt 24 órában felhasznált energiát
| kWh | hétfő | kedd | szerda | csütörtök | péntek | szombat | vasárnap |
| 20 | |||||||
| 19 | |||||||
| 18 | |||||||
| 17 | |||||||
| 16 | |||||||
| 15 | |||||||
| 14 | |||||||
| 13 | |||||||
| 12 | |||||||
| 11 | |||||||
| 10 | |||||||
| 9 | |||||||
| 8 | |||||||
| 7 | |||||||
| 6 | |||||||
| 5 | |||||||
| 4 | |||||||
| 3 | |||||||
| 2 | |||||||
| 1 | |||||||
| 0 |
Távfűtés Szén Gázolaj Bioüzemanyagok (fa)
Jelölje ki, amit használ
Kezdje el leolvasni a mérőműszerét hétfőn este. Kedden ugyanezt kell tenned. Ahhoz, hogy megtudja, mennyi energiát használtak fel az elmúlt 24 órában, vonja le a hétfőn kapott mérőállást a keddi mérőállásból. Az eredményt a kedd oszlop megfelelő sorába kereszttel jelölje be. Végül húzzon egy vonalat az összes kereszten. Megjelenik a villamosenergia-felhasználás grafikonja a hét napjai szerint. Adja össze az összes eredményt, hogy megkapja az otthonában a héten felhasznált energia teljes mennyiségét. Ne felejtse el kiemelni, hogy melyik energiaforrást használja.
Ezt követően egy hétig leállíthatja otthona energiafogyasztásának mérését. Ez idő alatt alaposan nézze meg saját energiafogyasztását, és próbálja csökkenteni azt. Ezután egy hétig mérje meg újra az áramfogyasztást. Csináld ugyanúgy, és írd be az eredményeket ugyanabba a négyzetbe, de használj más színeket, mint az első héten. A végén hasonlítsa össze az eredményeket. Elértél energia megtakarítást?
Készítsen „energia-útlevelet” lakásához vagy házához
Ehhez töltse ki a következő táblázatokat:
Asztal 1. Az energia fajtái és forrásai
2. táblázat.
| № | Név | Mennyiség, db | Teljhatalom | Napi üzemidő, óra | Napi fogyasztott villamos energia, kW/h |
| 1 | Elektromos lámpák | ||||
| 2 | Hűtőszekrények | ||||
| 3 | Elektromos sütők | ||||
| 4 | Mosógépek | ||||
| 5 | tévék | ||||
| 6 | Magnók | ||||
| 7 | Számítógépek | ||||
| 8 | Elektromos vízforralók | ||||
| 9 | Vasalók | ||||
| 10 | Egyéb felszerelés |
||||
| Teljes villamosenergia-fogyasztás naponta | |||||
A táblázatok kitöltéséhez a szüleid segítségét kell kérned. A készülék teljesítménye az útlevelében vagy magán a készüléken van feltüntetve (például: izzók).
A felhasznált energia kiszámítása a következőképpen történik:
Energia = teljesítmény · üzemidő
A 3. táblázat adatai alapján számolja ki, hogy mennyi szenet, olajat és gázt kell elégetnie ahhoz, hogy megkapja a családja által naponta fogyasztott elektromos energiát, és mennyi szén-dioxid szabadul fel. Használja a 3. táblázat adatait.
3. táblázat. Villamos fogyasztók jellemzői
Az elfogyasztott üzemanyag tömegének és a felszabaduló szén-dioxid térfogatának meghatározásakor használja a következő kifejezéseket:
Olajra és szénre
Tüzelőanyag tömeg = Energia: Fajlagos égéshő
A szén-dioxid térfogata = az üzemanyag tömege x a szén-dioxid fajlagos mennyisége
Földgázhoz
Tüzelőanyag térfogat = Energia: Fajlagos égéshő
Szén-dioxid térfogata = üzemanyag térfogata x szén-dioxid fajlagos mennyisége