Electricitatea viitorului (pentru școală). Rezumat: Surse de energie Alte surse de energie regenerabilă

De ce acum, mai acută ca niciodată, a apărut întrebarea: ce așteaptă omenirea - foamea de energie sau abundența de energie? Articolele despre criza energetică nu părăsesc paginile ziarelor și revistelor. Din cauza petrolului, apar războaie, statele prosperă și devin mai sărace, iar guvernele se schimbă. Senzațiile din ziar au început să includă reportaje despre lansarea de noi instalații sau noi invenții în domeniul energiei. Se dezvoltă programe energetice gigantice, a căror implementare va necesita eforturi enorme și costuri materiale enorme.

Dacă la sfârșitul secolului trecut energia cea mai răspândită acum - energia - a jucat, în general, un rol auxiliar și nesemnificativ în balanța globală, atunci deja în 1930 erau produse în lume aproximativ 300 de miliarde de kilowați-oră de energie electrică. Prognoza este destul de realistă, conform căreia 30 de mii de miliarde de kilowați-oră vor fi produse în 2000! Cifre gigantice, rate de creștere fără precedent! Și totuși va fi puțină energie, iar nevoia de ea crește și mai repede.

Nivelul de cultură materială și în cele din urmă spirituală a oamenilor este direct dependent de cantitatea de energie de care dispun. Pentru a extrage minereu, a topi metal din el, a construi o casă, a face orice, trebuie să cheltuiți energie. Dar nevoile umane cresc tot timpul și sunt tot mai mulți oameni.

Deci de ce să te oprești? Oamenii de știință și inventatorii au dezvoltat de mult timp numeroase moduri de a produce energie, în primul rând energie electrică. Să construim apoi din ce în ce mai multe centrale electrice, și va fi atâta energie cât este nevoie! Această soluție aparent evidentă la o problemă complexă se dovedește a fi plină de multe capcane.

Legile inexorabile ale naturii afirmă că este posibil să se obțină energie adecvată utilizării numai prin transformarea ei din alte forme. Mașinile cu mișcare perpetuă, care se presupune că produc energie și nu o iau de nicăieri, sunt, din păcate, imposibile. Și structura economiei energetice mondiale de astăzi s-a dezvoltat în așa fel încât patru din fiecare cinci kilowați produși sunt obținuți în principiu în același mod în care omul primitiv obișnuia să se încălzească, adică prin arderea combustibilului sau prin utilizarea energia chimică stocată în el, transformând-o în electrică la centralele termice.

Desigur, metodele de ardere a combustibilului au devenit mult mai complexe și mai avansate.

Noii factori - creșterea prețului petrolului, dezvoltarea rapidă a energiei nucleare, creșterea cerințelor pentru protecția mediului - au necesitat o nouă abordare a energiei.

La elaborarea Programului Energetic au participat cei mai importanți oameni de știință ai țării noastre, specialiști din diverse ministere și departamente. Folosind cele mai recente modele matematice, calculatoarele electronice au calculat câteva sute de opțiuni pentru structura viitorului bilanț energetic al țării. Au fost găsite soluții fundamentale care au determinat strategia de dezvoltare energetică a țării pentru următoarele decenii.

Deși sectorul energetic al viitorului apropiat se va baza în continuare pe generarea de energie termică bazată pe resurse neregenerabile, structura sa se va schimba. Utilizarea uleiului trebuie redusă. Producția de energie electrică la centralele nucleare va crește semnificativ. Utilizarea rezervelor gigantice încă neatinse de cărbune ieftin va începe, de exemplu, în bazinele Kuznetsk, Kansk-Achinsk și Ekibastuz. Gazele naturale, ale căror rezerve în țară le depășesc cu mult pe cele din alte țări, vor fi utilizate pe scară largă.

Programul energetic al țării este baza tehnologiei și economiei noastre în ajunul secolului XXI.

Dar oamenii de știință privesc și în viitor, dincolo de termenele stabilite de Programul Energetic. În pragul secolului al XXI-lea, și sunt conștienți cu atenție de realitățile mileniului trei. Din păcate, rezervele de petrol, gaze și cărbune nu sunt în niciun caz nesfârșite. Natura a avut nevoie de milioane de ani pentru a crea aceste rezerve, acestea vor fi epuizate în sute de ani. Astăzi, lumea a început să se gândească serios cum să prevină jefuirea prădătoare a bogăției pământești. La urma urmei, doar în această condiție rezervele de combustibil pot dura secole. Din păcate, multe țări producătoare de petrol trăiesc astăzi. Ei consumă fără milă rezervele de petrol pe care le-a dat natură. Acum multe dintre aceste țări, în special din regiunea Golfului Persic, înoată literalmente în aur, fără să se gândească că în câteva decenii aceste rezerve se vor seca. Ce se va întâmpla atunci - și asta se va întâmpla mai devreme sau mai târziu - când zăcămintele de petrol și gaze se vor epuiza? Creșterea prețului petrolului, care este necesară nu doar pentru energie, ci și pentru transport și chimie, ne-a obligat să ne gândim la alte tipuri de combustibil potrivite pentru înlocuirea petrolului și gazelor. Acele țări care nu aveau propriile rezerve de petrol și gaze și trebuiau să le cumpere au devenit atunci deosebit de gânditoare.

Între timp, din ce în ce mai mulți ingineri științifici din întreaga lume caută surse noi, neconvenționale, care să-și asume măcar o parte din grijile de a furniza umanității cu energie. Cercetătorii caută o soluție la această problemă în moduri diferite. Cea mai tentantă, desigur, este utilizarea surselor de energie eterne, regenerabile - energia apei curgătoare și a vântului, mareele oceanelor, căldura din interiorul pământului, soarele. Se acordă multă atenție dezvoltării energiei nucleare, oamenii de știință caută modalități de a reproduce pe Pământ procesele care au loc în stele și de a le furniza rezerve colosale de energie.

Energia - de unde a început totul

Astăzi ni se poate părea că dezvoltarea și îmbunătățirea omului a fost neînchipuit de lentă. A trebuit literalmente să aștepte favoruri de la natură. Era practic lipsit de apărare împotriva frigului, era în permanență amenințat de animale sălbatice, viața lui era constant în balanță. Dar, treptat, omul s-a dezvoltat atât de mult încât a reușit să găsească o armă, care, combinată cu capacitatea de a gândi și de a crea, l-a ridicat în cele din urmă deasupra tuturor împrejurimilor de viață. La început, focul a fost produs accidental - de exemplu, din arderea copacilor care au fost loviți de fulger, apoi au început să fie produse în mod deliberat: frecând două bucăți potrivite de lemn una de cealaltă, omul a aprins mai întâi un foc 80-150 de mii de ani. în urmă. Dătător de viață, misterios, care inspiră încredere și mândrie.

După aceasta, oamenii nu au mai refuzat posibilitatea de a folosi focul în lupta împotriva frigului sever și a animalelor prădătoare, pentru a găti alimente câștigate cu greu. Câtă dexteritate, perseverență, experiență și doar noroc a fost nevoie! Să ne imaginăm o persoană înconjurată de natură neatinsă - fără clădiri care să-l protejeze, fără cunoștințe chiar și despre legile fizice elementare, cu un vocabular care nu depășește câteva zeci. (Apropo, câți dintre noi, chiar și cei cu pregătire științifică solidă, ar putea aprinde un foc fără a recurge la vreun mijloc tehnic - cel puțin chibrituri?) Omul a mers foarte mult timp la această descoperire și s-a răspândit încet. dar a marcat unul dintre cele mai importante momente de cotitură din istoria civilizaţiei.

A trecut timpul. Oamenii au învățat să obțină căldură, dar bătrânii nu aveau altă putere decât propriii mușchi care să-i ajute să subjugă natura. Și totuși, treptat, încetul cu încetul, au început să folosească puterea animalelor îmblânzite, a vântului și a apei. Potrivit istoricilor, primele animale de tracțiune au fost înhămate la un plug în urmă cu aproximativ 5.000 de ani. Mențiunea primei utilizări a energiei apei - lansarea primei mori cu o roată antrenată de un flux de apă - datează de la începutul cronologiei noastre. Cu toate acestea, a durat încă o mie de ani înainte ca această invenție să se răspândească. Și cele mai vechi mori de vânt cunoscute astăzi în Europa au fost construite în secolul al XI-lea.

Timp de secole, utilizarea noilor surse de energie – animale de companie, vânt și apă – a rămas foarte scăzută. Principala sursă de energie cu care o persoană a construit locuințe, a cultivat câmpuri, a „călătorit”, s-a apărat și a atacat, a fost puterea propriilor brațe și picioare. Și asta a continuat până la jumătatea mileniului nostru. Adevărat, deja în 1470 a fost lansată prima navă mare cu patru catarge; În jurul anului 1500, genialul Leonardo da Vinci a propus nu doar un model foarte ingenios de războaie de războaie, ci și un proiect pentru construirea unei mașini zburătoare. De asemenea, deținea multe alte idei și planuri, pur și simplu fantastice, pentru acea perioadă, a căror implementare trebuia să contribuie la extinderea cunoștințelor și a forțelor productive. Dar adevăratul punct de cotitură în gândirea tehnică a omenirii a venit relativ recent, cu ceva mai mult de trei secole în urmă.

Unul dintre primii giganți pe calea progresului științific al omenirii a fost, fără îndoială, Isaac Newton. Acest naturalist englez remarcabil și-a dedicat întreaga sa lungă viață și talentul extraordinar științei: fizică, astronomie și matematică. El a formulat legile de bază ale mecanicii clasice, a dezvoltat teoria gravitației, a pus bazele hidrodinamicii și acusticii, a contribuit semnificativ la dezvoltarea opticii și, împreună cu Leibitz, a creat principiile. teorii calculul infinitezimalelor și teoria funcțiilor simetrice. Fizica secolelor al XVIII-lea și al XIX-lea este numită pe bună dreptate newtoiană. Lucrările lui Isaac Newton au ajutat foarte mult la creșterea forței mușchilor umani și a capacităților creative ale creierului uman.

Avantajele centralelor hidroelectrice sunt evidente - o aprovizionare cu energie reînnoită constant de natură însăși, ușurință în exploatare și lipsa poluării mediului. Iar experiența de construire și operare a roților de apă ar putea oferi asistență considerabilă inginerilor hidroenergetici. Cu toate acestea, construirea unui baraj pentru o centrală hidroelectrică mare s-a dovedit a fi o sarcină mult mai dificilă decât construirea unui mic baraj pentru a întoarce o roată de moară. Pentru a conduce turbine hidraulice puternice, în spatele barajului trebuie să se acumuleze o cantitate imensă de apă. Pentru a construi un baraj, este necesar să așezați atât de mult material încât volumul piramidelor egiptene gigantice să pară nesemnificativ în comparație.

Prin urmare, la începutul secolului al XX-lea au fost construite doar câteva hidrocentrale. În apropiere de Pyatigorsk, în Caucazul de Nord, pe râul de munte Podkumok, a funcționat cu succes o centrală electrică destul de mare cu numele semnificativ „White Coal”. Acesta a fost doar începutul.

Deja în plan istoric, GOELRO prevedea construirea de hidrocentrale mari. În 1926 a intrat în funcțiune hidrocentrala Volhov, iar în anul următor a început construcția celebrei hidrocentrale Nipru. Politica energetică lungă de vedere dusă în țara noastră a dus la faptul că noi, ca nicio altă țară din lume, am dezvoltat un sistem de hidrocentrale puternice. Niciun stat nu se poate lăuda cu asemenea giganți energetici precum centralele hidroelectrice Volga, Krasnoyarsk și Bratsk, Sayano-Shushenskaya. Aceste stații, oferind literalmente oceane de energie, au devenit centre în jurul cărora s-au dezvoltat complexe industriale puternice.

Dar până acum doar o mică parte din potențialul hidroelectric al Pământului servește oamenilor. În fiecare an, fluxuri uriașe de apă generate de ploaie și topirea zăpezii curg în mări nefolosite. Dacă ar fi posibil să le întârziem cu ajutorul barajelor, omenirea ar primi o cantitate colosală suplimentară de energie.

Energie geotermală

Pământul, această mică planetă verde, este casa noastră comună, din care încă nu putem și nu dorim să plecăm. În comparație cu nenumăratele de alte planete, Pământul este cu adevărat mic: cea mai mare parte este acoperită cu verdeață confortabilă și dătătoare de viață. Dar această planetă frumoasă și calmă devine uneori înfuriată și atunci nu trebuie bătută cu ea - este capabilă să distrugă tot ceea ce ne-a dăruit cu bunăvoință din timpuri imemoriale. Tornadele și taifunurile îngrozitoare se soldează cu mii de vieți, apele nestăpânite ale râurilor și mărilor distrug totul în calea lor, incendiile de pădure devastează teritorii vaste, alături de clădiri și culturi, în câteva ore.

Dar toate acestea sunt lucruri mărunte în comparație cu erupția unui vulcan trezit. Cu greu veți găsi alte exemple pe Pământ de eliberare spontană a energiei naturale care ar putea concura la putere cu unii vulcani.

Oamenii știu de mult despre manifestările spontane ale energiei gigantice ascunse în adâncurile globului. Memoria omenirii conține legende despre erupții vulcanice catastrofale care au adus milioane de vieți omenești și au schimbat înfățișarea multor locuri de pe Pământ fără a fi recunoscute. Puterea erupției chiar și a unui vulcan relativ mic este colosală, este de multe ori mai mare decât puterea celor mai mari centrale electrice create de mâinile omului. Adevărat, nu este nevoie să vorbim despre utilizarea directă a energiei erupțiilor vulcanice - oamenii nu au încă capacitatea de a reduce acest element rebel și, din fericire, aceste erupții sunt evenimente destul de rare. Dar acestea sunt manifestări ale energiei ascunse în măruntaiele pământului, când doar o mică parte din această energie inepuizabilă găsește eliberare prin orificiile de evacuare a focului ale vulcanilor.

Energia Pământului – energia geotermală se bazează pe utilizarea căldurii naturale a Pământului. Partea superioară a scoarței terestre are un gradient termic de 20–30 °C la 1 km de adâncime și, conform lui White (1965), cantitatea de căldură conținută în scoarța terestră la o adâncime de 10 km (ignorând suprafața). temperatura) este egală cu aproximativ 12,6-10^26 J. Aceste resurse sunt echivalente cu conținutul de căldură de 4,6 10 16 tone de cărbune (luând căldura medie de ardere a cărbunelui egală cu 27,6-10 9 J/t), care este mai mare de Conținut de căldură de 70 de mii de ori mai mare față de toate resursele globale de cărbune recuperabile din punct de vedere tehnic și economic. Cu toate acestea, căldura geotermală din partea superioară a scoarței terestre (până la o adâncime de 10 km) este prea difuză pentru a fi folosită pentru a rezolva problemele energetice ale lumii. Resurse adecvate utilizării industriale sunt zăcăminte individuale de energie geotermală, concentrate la o adâncime accesibilă pentru dezvoltare, având anumite volume și temperaturi suficiente pentru a le folosi pentru producerea de energie electrică sau căldură.

Dintr-o perspectivă geologică, resursele de energie geotermală pot fi împărțite în sisteme convective hidrotermale, sisteme vulcanice uscate calde și sisteme cu flux ridicat de căldură.

Sisteme hidrotermale

În categoria sistemelor convective hidrotermale se încadrează bazinele subterane de abur sau apă caldă care ies la suprafața pământului, formând gheizere, lacuri cu noroi sulfuros și fumarole. Formarea unor astfel de sisteme este asociată cu prezența unei surse de căldură, rocă fierbinte sau topită, situată relativ aproape de suprafața pământului. Deasupra acestei zone de rocă la temperatură înaltă se află o formațiune de rocă permeabilă care conține apă care se ridică ca urmare a rocii fierbinți subiacente. Roca permeabilă, la rândul ei, este acoperită cu rocă impermeabilă deasupra, formând o „capcană” pentru apa supraîncălzită. Cu toate acestea, prezența fisurilor sau a porilor în această rocă permite apei fierbinți sau amestecului de abur-apă să se ridice la suprafața pământului. Sistemele convective hidrotermale sunt de obicei situate de-a lungul limitelor plăcilor tectonice ale scoarței terestre, care sunt caracterizate de activitate vulcanică.

În principiu, o metodă folosită pentru a genera energie electrică în câmpurile de apă caldă se bazează pe utilizarea aburului generat prin evaporarea lichidului fierbinte la suprafață. Această metodă folosește fenomenul că atunci când apa fierbinte (sub presiune mare) se apropie de fântâni de la piscină la suprafață, presiunea scade și aproximativ 20% din lichid fierbe și se transformă în abur. Acest abur este separat de apă cu ajutorul unui separator și trimis la turbină. Apa care părăsește separatorul poate fi tratată suplimentar în funcție de compoziția sa minerală. Această apă poate fi pompată înapoi în rocă imediat sau, dacă este fezabil din punct de vedere economic, cu mineralele extrase mai întâi din ea. Exemple de câmpuri geotermale cu apă caldă sunt Wairakei și Broadlands în Noua Zeelandă, Cerro Prieto în Mexic, Salton Sea în California, Otake în Japonia.

O altă metodă de generare a energiei electrice din apă geotermală cu temperatură înaltă sau medie este utilizarea unui proces cu ciclu dublu (binar). În acest proces, apa obținută din piscină este folosită pentru încălzirea lichidului de răcire secundar (freon sau izobutan), care are un punct de fierbere scăzut. Aburul generat prin fierberea acestui lichid este folosit pentru a antrena o turbină. Aburul evacuat este condensat și trecut din nou prin schimbătorul de căldură, creând astfel un ciclu închis. Instalațiile care utilizează freon ca agent de răcire secundar sunt pregătite în prezent pentru dezvoltarea industrială în intervalul de temperatură de 75–150 °C și cu o putere electrică unitară în intervalul 10–100 kW. Astfel de instalații pot fi folosite pentru a genera energie electrică în locații adecvate, în special în zonele rurale îndepărtate.

Sisteme calde de origine vulcanică

Al doilea tip de resursă geotermală (sisteme fierbinți de origine vulcanică) include magma și roca uscată fierbinte impenetrabilă (zone de rocă solidificată în jurul magmei și rocii de deasupra). Producerea energiei geotermale direct din magmă nu este încă fezabilă din punct de vedere tehnic. Tehnologia necesară pentru a valorifica energia rocilor uscate fierbinți abia începe să fie dezvoltată. Dezvoltarile tehnice preliminare ale metodelor de utilizare a acestor resurse energetice presupun construirea unui circuit inchis prin care circulă un fluid, care trece prin roca fierbinte ( orez. 5). Mai întâi, se forează o sondă pentru a ajunge în zona în care apare roca fierbinte; apoi apa rece este pompată prin ea în rocă sub presiune mare, ceea ce duce la formarea de fisuri în ea. După aceasta, un al doilea puț este forat prin zona de rocă fracturată astfel formată. În cele din urmă, apa rece de la suprafață este pompată în primul puț. Pe măsură ce trece prin roca fierbinte, este încălzit și extras printr-un al doilea puț sub formă de abur sau apă fierbinte, care poate fi apoi folosit pentru a produce energie electrică folosind una dintre metodele discutate mai devreme.

Sisteme cu flux ridicat de căldură

Sistemele geotermale de al treilea tip există în acele zone în care un bazin sedimentar adânc este situat într-o zonă cu valori mari de flux de căldură. În zone precum bazinele Parisului sau Ungariei, temperatura apei provenite din fântâni poate ajunge la 100 °C.

O categorie specială de depozite de acest tip se găsesc în zonele în care fluxul normal de căldură prin pământ este prins în straturi izolatoare, impermeabile de argilă formate în zonele geosinclinale cu cedare rapidă sau zonele de subsidență a crustei. Temperatura apei provenite din depozitele geotermale din zonele de geopresiune poate ajunge la 150–180 °C, iar presiunea la capul sondei este de 28–56 MPa. Productivitatea zilnică per sondă poate fi de câteva milioane de metri cubi de fluid. Bazine geotermale din zone cu geopresiune ridicată au fost găsite în multe zone în timpul explorării de petrol și gaze, de exemplu, în America de Nord și de Sud, Orientul Îndepărtat și Mijlociu, Africa și Europa. Posibilitatea utilizării unor astfel de zăcăminte în scopuri energetice nu a fost încă demonstrată.

Energia oceanelor lumii

O creștere bruscă a prețurilor la combustibil, dificultăți în obținerea acestuia, rapoarte de epuizare a resurselor de combustibil - toate aceste semne vizibile ale unei crize energetice au trezit în ultimii ani în multe țări un interes semnificativ pentru noile surse de energie, inclusiv pentru energia oceanică.

Energia termică oceanică

Se știe că rezervele de energie din Oceanul Mondial sunt colosale, deoarece două treimi din suprafața pământului (361 milioane km 2) este ocupată de mări și oceane - Oceanul Pacific are 180 milioane km 2 . Atlantic - 93 milioane km 2, Indian - 75 milioane km 2. Astfel, energia termică (internă) corespunzătoare supraîncălzirii apelor de suprafață ale oceanului față de apele de fund, să zicem, cu 20 de grade, are o valoare de de ordinul 10 26 J. Energia cinetică a curenților oceanici este estimată a fi de ordinul a 10 18 J. Cu toate acestea, până acum oamenii au fost capabili să folosească doar fracții mici din această energie și chiar și atunci cu prețul unor mari și plătind încet investițiile, așa că o astfel de energie până acum părea nepromițătoare.

Ultimul deceniu a fost caracterizat de anumite succese în utilizarea energiei termice oceanice. Astfel, au fost create instalații mini-OTEC și OTEC-1 (OTEC - literele inițiale ale cuvintelor englezești Ocean Thermal Energy Conversion, adică conversia energiei termice oceanice - vorbim despre conversia în energie electrică). În august 1979, o centrală termică mini-OTEC a început să funcționeze lângă Insulele Hawaii. Funcționarea de probă a instalației timp de trei luni și jumătate a arătat fiabilitatea sa suficientă. În timpul funcționării continue non-stop, nu au existat defecțiuni, dacă luăm în considerare problemele tehnice minore care apar de obicei în timpul testării oricăror noi instalații. Puterea sa totală a fost în medie de 48,7 kW, maxim -53 kW; Instalația a trimis 12 kW (maximum 15) către rețeaua externă pentru sarcină utilă, sau mai exact, pentru încărcarea bateriilor. Restul energiei generate a fost cheltuită pentru nevoile proprii ale instalației. Acestea includ costurile cu energia pentru funcționarea a trei pompe, pierderile în două schimbătoare de căldură, o turbină și un generator de energie electrică.

Au fost necesare trei pompe pe baza următorului calcul: una pentru alimentarea cu apă caldă din ocean, a doua pentru pomparea apei rece de la o adâncime de aproximativ 700 m, a treia pentru pomparea fluidului secundar de lucru în interiorul sistemului propriu-zis, adică de la condensator la evaporatorul. Amoniacul este folosit ca fluid de lucru secundar.

Unitatea mini-OTEC este montată pe un șlep. Sub fundul său există o conductă lungă pentru colectarea apei rece. Conducta este o conductă de polietilenă de 700 m lungime cu un diametru interior de 50 cm. Conducta este atașată la fundul vasului cu ajutorul unui blocaj special, permițând deconectarea rapidă, dacă este necesar. Conducta de polietilenă este folosită și pentru ancorarea sistemului conductă-vas. Originalitatea unei astfel de soluții este dincolo de orice îndoială, deoarece setările de ancorare pentru sistemele OTEC mai puternice dezvoltate în prezent reprezintă o problemă foarte serioasă.

Pentru prima dată în istoria tehnologiei, o instalație mini-OTEC a fost capabilă să furnizeze energie utilă unei sarcini externe, acoperind în același timp propriile nevoi. Experiența dobândită din operarea mini-OTEC-urilor a făcut posibilă construirea rapidă a unei centrale termice mai puternice OTEC-1 și începerea proiectării sistemelor și mai puternice de acest tip.

Stații noi OTEC cu o capacitate de multe zeci și sute megawatt proiectul se realizează fără navă. Aceasta este o țeavă mare, în partea superioară a căreia există o cameră rotundă a mașinilor, unde se află toate dispozitivele necesare pentru conversia energiei ( orez. 6). Capătul superior al conductei de apă va fi situat în ocean la o adâncime de 25-0 m. Sala turbinelor este proiectată în jurul unei conducte la o adâncime de aproximativ 100 m Acolo vor fi instalate unități de turbine care funcționează cu vapori de amoniac, precum și toate celelalte echipamente. Greutatea totală a structurii depășește 300 de mii de tone Țeava este un monstru, mergând aproape un kilometru în adâncurile reci ale oceanului, iar în partea superioară este ceva ca o mică insulă. Și nicio navă, cu excepția, desigur, a navelor obișnuite necesare pentru a menține sistemul și a comunica cu malul.

Energia fluxurilor și refluxului.

Timp de secole, oamenii au speculat cu privire la cauza mareelor. Astăzi știm cu siguranță că un fenomen natural puternic - mișcarea ritmică a apelor mării este cauzată de forțele gravitaționale ale Lunii și Soarelui. Deoarece Soarele este de 400 de ori mai departe de Pământ, masa mult mai mică a Lunii acționează pe suprafața Pământului de două ori mai puternic decât masa Soarelui. Prin urmare, mareea cauzată de Lună (mareea lunară) joacă un rol decisiv. În larg, mareele înalte alternează cu maree joase teoretic la fiecare 6 ore 12 minute 30 de secunde. Dacă Luna, Soarele și Pământul se află pe aceeași linie (așa-numita sizigie), Soarele, cu atracția sa, sporește influența Lunii și atunci apare o maree puternică (maree sizigie, sau maree). Când Soarele se află în unghi drept față de segmentul Pământ-Lună (quadratură), are loc o maree slabă (pătratură sau apă joasă). Mareee puternice și slabe alternează la fiecare șapte zile.

Cu toate acestea, adevăratul curs al fluxului și refluxului mareei este foarte complex. Este influențată de particularitățile mișcării corpurilor cerești, de natura coastei, de adâncimea apei, de curenții marini și de vânt.

Cele mai înalte și mai puternice valuri de maree au loc în golfuri mici și înguste sau în estuare ale râurilor care se varsă în mări și oceane. Valul mare al Oceanului Indian se rostogolește împotriva curentului Gangelui la o distanță de 250 km de gura sa. Un val de marea din Oceanul Atlantic se extinde pe 900 km în susul Amazonului. În mările închise, precum Neagră sau Mediterană, apar mici valuri de maree cu o înălțime de 50-70 cm.

Puterea maximă posibilă într-un ciclu de maree înaltă, adică de la o maree înaltă la alta, este exprimată prin ecuație

Unde R – densitatea apei, g- accelerarea gravitației, S– zona bazinului mareelor, R– diferența de nivel la maree.

După cum se poate observa din formulă, cele mai potrivite locuri pentru utilizarea energiei mareelor ​​pot fi considerate acele locuri de pe litoralul mării în care mareele au o amplitudine mare, iar conturul și topografia litoralului permit construirea de mari închise „ piscine”.

Capacitatea centralelor electrice în unele locuri ar putea fi de 2–20 MW.

Întrucât energia radiației solare este distribuită pe o suprafață mare (cu alte cuvinte, are o densitate scăzută), orice instalație de utilizare directă a energiei solare trebuie să aibă un dispozitiv de colectare (colector) cu suprafață suficientă.

Cel mai simplu dispozitiv de acest fel este o lampă de joasă tensiune; în principiu, aceasta este o placă neagră, bine izolată de jos Este acoperită cu sticlă sau plastic, care transmite lumină, dar nu detectează radiația termică infraroșie. Tuburile negre sunt plasate cel mai adesea în spațiul dintre foaie și sticlă, prin care curg apă, ulei, mercur, aer, anhidridă sulfuroasă etc. P. Radiația solară, pronkaya prin sticla sau plastic in colector, sunt absorbite de tuburile negre si placa si incalzesc lucrul a eiîn tuburi. Radiația termică nu poate scăpa din colector, astfel încât temperatura din acesta este semnificativ mai mare (200–500°C) decât temperatura aerului ambiant. Aici se manifestă așa-numitul efect de seră. Sere obișnuite de grădină, de fapt, sunt simple colectoare de radiație solară. Dar cu cât mai departe de tropice, cu atât mai puțin eff Acesta este un colector orizontal, iar întoarcerea lui după Soare este prea dificilă și costisitoare. Prin urmare, astfel de colectori, de regulă, sunt instalați la un anumit unghi optim spre sud.

Un colector mai complex și mai scump este o oglindă concavă, care concentrează radiația incidentă într-un volum mic în jurul unui anumit punct geometric - focarul. Suprafata reflectorizanta a oglinzii este realizata din plastic metalizat sau compusa din multe oglinzi plate mici atasate la o baza parabolica mare. Datorită mecanismelor speciale, colectorii de acest tip sunt îndreptați în mod constant către Soare, ceea ce le permite să colecteze cea mai mare cantitate posibilă de radiație solară. Temperatura din spațiul de lucru al colectoarelor oglinzilor atinge 3000°C și mai mult.

Energia solară este unul dintre tipurile de producție de energie cu cea mai mare intensitate de materiale. Utilizarea pe scară largă a energiei solare presupune o creștere gigantică a necesarului de materiale și, în consecință, a resurselor de muncă pentru extracția materiilor prime, îmbogățirea acestora, obținerea materialelor, fabricarea heliostatelor, colectoarelor, altor echipamente și transportul acestora. Calculele arată că pentru a produce 1 MW*an de energie electrică folosind energia solară, va fi nevoie de 10.000 până la 40.000 de ore-om. În producția tradițională de energie folosind combustibili fosili, această cifră este de 200-500 de ore-om.

Până acum, energia electrică generată de razele soarelui este mult mai scumpă decât cea obținută prin metode tradiționale. Oamenii de știință speră că experimentele pe care le vor desfășura la instalațiile și stațiile pilot vor ajuta la rezolvarea problemelor nu numai tehnice, ci și economice. Dar, cu toate acestea, se construiesc stații de conversie a energiei solare și funcționează.

Din 1988, centrala solară din Crimeea funcționează în Peninsula Kerci. Se pare că bunul simț însuși i-a determinat locul. Dacă astfel de stații vor fi construite oriunde, va fi în primul rând în regiunea stațiunilor, sanatoriilor, caselor de vacanță și rutelor turistice; într-o regiune în care este nevoie de multă energie, dar este și mai important să păstrăm mediul curat, a cărui bunăstare, și mai ales puritatea aerului, este vindecatoare pentru oameni.

SPP din Crimeea este mic - capacitatea este de numai 5 MW. Într-un anumit sens, ea este un test de forță. Deși, s-ar părea, ce altceva ar trebui încercat atunci când se cunoaște experiența construirii stațiilor solare în alte țări.

Pe insula Sicilia, la începutul anilor 80, o centrală solară cu o capacitate de 1 MW producea energie electrică. Principiul funcționării sale este și unul de turn. Oglinzile concentrează razele soarelui asupra unui receptor situat la o înălțime de 50 de metri. Acolo se generează abur cu o temperatură mai mare de 600 ° C, care antrenează o turbină tradițională cu un generator de curent conectat la aceasta. S-a dovedit incontestabil că centralele electrice cu o capacitate de 10–20 MW pot funcționa pe acest principiu, precum și mult mai mult dacă modulele similare sunt grupate și conectate între ele.

Un tip ușor diferit de centrală electrică se află în Alquería, în sudul Spaniei. Diferența sa este că căldura solară concentrată pe vârful turnului pune în mișcare ciclul sodiului, care încălzește deja apa pentru a forma abur. Această opțiune are o serie de avantaje. Acumulatorul de căldură cu sodiu asigură nu numai funcționarea continuă a centralei electrice, dar face și posibilă acumularea parțială de energie în exces pentru funcționarea pe vreme înnorată și pe timp de noapte. Capacitatea stației spaniole este de doar 0,5 MW. Dar pe baza principiului său, pot fi create altele mult mai mari - până la 300 MW. În instalațiile de acest tip, concentrația de energie solară este atât de mare încât eficiența procesului cu turbinele cu abur de aici nu este mai slabă decât în ​​termocentralele tradiționale.

Potrivit experților, cea mai atractivă idee pentru conversia energiei solare este utilizarea efectului fotoelectric în semiconductori.

Dar, de exemplu, o centrală solară în apropierea ecuatorului cu o putere zilnică de 500 MWh (aproximativ aceeași cantitate de energie produsă de o centrală hidroelectrică destul de mare) cu eficiență 10% ar necesita o suprafață efectivă de aproximativ 500.000 m2. Este clar că un număr atât de mare de celule semiconductoare solare poate. vor plăti numai atunci când producția lor este cu adevărat ieftină. Eficiența centralelor solare din alte zone ale Pământului ar fi scăzută din cauza condițiilor atmosferice instabile, a intensității relativ slabe a radiației solare, care este mai puternic absorbită de atmosferă chiar și în zilele însorite, precum și a fluctuațiilor datorate alternanței. de zi si de noapte.

Cu toate acestea, fotocelulele solare își găsesc deja aplicațiile specifice astăzi. S-au dovedit a fi surse practic de neînlocuit de curent electric în rachete, sateliți și stații interplanetare automate și pe Pământ - în primul rând pentru alimentarea rețelelor de telefonie în zone neelectrificate sau pentru consumatorii mici de curent (echipamente radio, brichete și brichete electrice etc.). ). Celulele solare semiconductoare au fost instalate pentru prima dată pe al treilea satelit artificial sovietic al Pământului (lansat pe orbită la 15 mai 1958).

Se lucrează, se fac evaluări. Până acum, trebuie să recunoaștem, nu sunt în favoarea centralelor solare: astăzi aceste structuri sunt încă printre cele mai complexe și mai costisitoare metode tehnice de utilizare a energiei solare. Avem nevoie de noi opțiuni, de idei noi. Nu lipsesc de ei. Implementarea este mai proasta.

Energie Atomică.

Când am studiat dezintegrarea nucleelor ​​atomice, s-a dovedit că fiecare nucleu cântărește mai puțin decât suma maselor protonilor și neutronilor săi. Acest lucru se explică prin faptul că atunci când protonii și neutronii se combină într-un nucleu, se eliberează multă energie. Pierderea de masă a miezului la 1 g este echivalentă cu cantitatea de energie termică care ar fi obținută prin arderea a 300 de vagoane de cărbune. Prin urmare, nu este surprinzător că cercetătorii au depus toate eforturile pentru a găsi cheia care le-ar permite să „deschidă” nucleul atomic și să elibereze enorma energie ascunsă în el.

La început, această sarcină părea de netrecut. Nu întâmplător oamenii de știință au ales neutronul ca instrument. Această particulă este neutră din punct de vedere electric și nu este afectată de forțele electrice de respingere. Prin urmare, un neutron poate pătrunde cu ușurință în nucleul atomic. Neutronii au bombardat nucleele atomilor elementelor individuale. Când a fost vorba de uraniu, s-a descoperit că acest element greu se comporta diferit față de celelalte. Apropo, trebuie amintit că uraniul natural conține trei izotopi: uraniu-238 (238 U), uraniu-235 (235 U) și uraniu-234 (234 U), numărul indicând numărul de masă.

Nucleul atomic al uraniului-235 s-a dovedit a fi semnificativ mai puțin stabil decât nucleele altor elemente și izotopi. Sub influența unui neutron, are loc fisiunea (diviziunea) uraniului, nucleul său se dezintegrează în două fragmente aproximativ identice, de exemplu, în nucleele de cripton și bariu. Aceste fragmente zboară cu viteze enorme în direcții diferite.

Dar principalul lucru în acest proces este că în timpul dezintegrarii unui nucleu de uraniu apar doi sau trei noi neutroni liberi. Motivul este că nucleul greu de uraniu conține mai mulți neutroni decât este necesar pentru a forma două nuclee atomice mai mici. Există prea mult „material de construcție”, iar nucleul atomic trebuie să scape de el.

Fiecare dintre noii neutroni poate face același lucru pe care l-a făcut primul când a divizat un nucleu. Într-adevăr, este un calcul profitabil: în loc de un neutron, obținem doi sau trei cu aceeași capacitate de a împărți următoarele două sau trei nuclee de uraniu-235. Și așa continuă: are loc o reacție în lanț, iar dacă nu este controlată, capătă un caracter de avalanșă și se termină cu o explozie puternică - explozia unei bombe atomice. După ce au învățat să regleze acest proces, oamenii au fost capabili să obțină aproape continuu energie din nucleele atomice de uraniu. Acest proces este controlat în reactoare nucleare.

Un reactor nuclear este un dispozitiv în care are loc o reacție în lanț controlată. În acest caz, dezintegrarea nucleelor ​​atomice servește ca sursă controlată atât de căldură, cât și de neutroni.

Primul proiect de reactor nuclear a fost dezvoltat în 1939 de omul de știință francez Frederic Joliot-Curie. Dar în curând Franța a fost ocupată de naziști, iar proiectul nu a fost implementat.

Reacția de fisiune în lanț a uraniului a fost efectuată pentru prima dată în 1942 în SUA, într-un reactor pe care un grup de cercetători condus de omul de știință italian Enrico Fermi l-a construit pe stadionul Universității din Chicago. Acest reactor avea dimensiuni de 6x6x6,7 m si o putere de 20 kW; a funcționat fără răcire externă.

Primul reactor nuclear din URSS (și din Europa) a fost construit sub conducerea unui academician. I. V. Kurchatov și lansat în 1946.

Energia nucleară se dezvoltă astăzi într-un ritm fără precedent. Peste treizeci de ani, capacitatea totală a unităților nucleare a crescut de la 5 mii la 23 de milioane de kilowați! Unii oameni de știință sugerează că până în secolul 21, aproximativ jumătate din electricitatea mondială va fi generată de centralele nucleare.

În principiu, un reactor nuclear este proiectat destul de simplu - în el, la fel ca într-un cazan convențional, apa este transformată în abur. Pentru a face acest lucru, ei folosesc energia eliberată în timpul reacției în lanț de descompunere a uraniului sau a altor atomi de combustibil nuclear. La o centrală nucleară nu există un cazan uriaș de abur format din mii de kilometri de tuburi de oțel prin care apa circulă sub o presiune enormă, transformându-se în abur. Acest colos a fost înlocuit cu un reactor nuclear relativ mic.

Reactoarele nucleare care utilizează neutroni termici diferă între ele în principal în două moduri: ce substanțe sunt utilizate ca moderator de neutroni și ce substanțe sunt folosite ca lichid de răcire pentru a elimina căldura din miezul reactorului. Cele mai răspândite în prezent sunt reactoarele răcite cu apă, în care apa obișnuită servește atât ca moderator de neutroni, cât și ca lichid de răcire, reactoarele cu uraniu-grafit (moderator - grafit, lichid de răcire - apă obișnuită), reactoare cu gaz-grafit (moderator - grafit, lichid de răcire). - gaz, adesea dioxid de carbon), reactoare cu apă grea (moderator - apă grea, lichid de răcire - fie apă grea, fie apă obișnuită).

Nici orez. 9 Este prezentată o diagramă schematică a unui reactor cu apă sub presiune. Miezul reactorului este un vas cu pereți groși care conține apă și ansambluri de elemente de combustibil (barele de combustibil) scufundate în el. Căldura generată de barele de combustibil este preluată de apă, a cărei temperatură crește semnificativ.

Proiectanții au crescut puterea unor astfel de reactoare la un milion de kilowați. Unități de energie puternice sunt instalate la Zaporozhye, Balakovo și alte centrale nucleare. În curând, reactoarele de acest proiect se pare că vor ajunge din urmă la putere cu deținătorul recordului - un milion și jumătate de oameni de la CNE Ignalina.

Dar totuși, viitorul energiei nucleare, aparent, va rămâne cu al treilea tip de reactor, al cărui principiu de funcționare și design au fost propuse de oamenii de știință - reactoare cu neutroni rapidi. Se mai numesc și reactoare de reproducere. Reactoarele convenționale folosesc neutroni întârziați, care provoacă o reacție în lanț într-un izotop destul de rar - uraniul-235, din care există doar aproximativ un procent de uraniu natural. De aceea este necesar să se construiască fabrici uriașe în care atomii de uraniu sunt literalmente cernuți, selectând dintre ei atomi dintr-un singur tip de uraniu-235. Restul uraniului nu poate fi folosit în reactoare convenționale. Se pune întrebarea: acest izotop rar al uraniului va fi suficient pentru o perioadă lungă de timp sau se va confrunta umanitatea din nou cu problema deficitului de resurse energetice?

În urmă cu mai bine de treizeci de ani, această problemă a fost pusă personalului de laborator al Institutului de Fizică și Energie. A fost decis. Șeful laboratorului, Alexander Ilici Leypunsky, a propus proiectarea unui reactor cu neutroni rapidi. Prima astfel de instalație a fost construită în 1955. Avantajele reactoarelor rapide cu neutroni sunt evidente. În ele, toate rezervele naturale de uraniu și toriu pot fi folosite pentru a genera energie și sunt uriașe - mai mult de patru miliarde de tone de uraniu sunt dizolvate numai în Oceanul Mondial.

Nu există nicio îndoială că energia nucleară a ocupat un loc puternic în balanța energetică a umanității. Cu siguranță va continua să se dezvolte, fără a eșua furnizarea energiei atât de necesare oamenilor. Cu toate acestea, vor fi necesare măsuri suplimentare pentru a asigura fiabilitatea centralelor nucleare și funcționarea lor fără probleme, iar oamenii de știință și inginerii vor putea găsi soluțiile necesare.

Energia hidrogenului

Mulți experți și-au exprimat îngrijorarea cu privire la tendința din ce în ce mai mare către electrificarea completă a economiei și a economiei: centralele termice ard din ce în ce mai mulți combustibili chimici și sute de noi centrale nucleare, precum și instalațiile solare, eoliene și geotermale în curs de dezvoltare, va lucra la o scară din ce în ce mai mare (și în cele din urmă exclusiv) pentru a produce energie electrică. Prin urmare, oamenii de știință sunt ocupați să caute sisteme energetice fundamental noi.

Eficienţă centralele termice este relativ scăzută, deși proiectanții depun toate eforturile pentru ao crește. În centralele moderne care utilizează combustibili fosili este de aproximativ 40%, iar în centralele nucleare - 33%. În acest caz, o mare parte a energiei se pierde cu căldura reziduală (de exemplu, împreună cu apa caldă evacuată din sistemele de răcire), ceea ce duce la așa-numita poluare termică a mediului. Rezultă că centralele termice trebuie construite în locuri în care există suficientă apă de răcire sau în zone cu vânt unde răcirea cu aer nu va avea un efect negativ asupra microclimatului. La acestea se adaugă problemele de siguranță și igienă. Acesta este motivul pentru care viitoarele centrale nucleare mari ar trebui amplasate cât mai departe posibil de zonele dens populate. Dar în acest fel, sursele de energie electrică sunt îndepărtate de la consumatorii lor, ceea ce complică semnificativ problema transportului de energie.

Transmiterea energiei electrice prin fire este foarte costisitoare: reprezintă aproximativ o treime din costul energiei pentru consumator. Pentru a reduce costurile, liniile electrice sunt construite la tensiuni din ce în ce mai mari - vor ajunge în curând la 1500 kV. Dar liniile aeriene de înaltă tensiune necesită înstrăinarea unei suprafețe mari de teren și sunt, de asemenea, vulnerabile la vânturi foarte puternice și la alți factori meteorologici. Dar liniile de cablu subterane sunt de 10 până la 20 de ori mai scumpe și sunt așezate numai în cazuri excepționale (de exemplu, atunci când acest lucru se datorează unor considerente arhitecturale sau de fiabilitate).

Cea mai gravă problemă este acumularea și stocarea energiei electrice, deoarece centralele electrice funcționează cel mai economic la putere constantă și la sarcină maximă. Între timp, cererea de energie electrică se modifică pe parcursul zilei, săptămânii și anului, astfel încât puterea centralelor electrice trebuie ajustată la aceasta. Singura modalitate de a stoca cantități mari de energie electrică pentru utilizare ulterioară este oferită în prezent de centralele cu acumulare prin pompare, dar acestea, la rândul lor, sunt asociate cu multe probleme.

Toate aceste probleme cu care se confruntă energia modernă ar putea, potrivit multor experți, să fie rezolvate prin utilizarea hidrogenului drept combustibil și prin crearea așa-numitei economii energetice cu hidrogen.

Hidrogenul, cel mai simplu și mai ușor dintre toate elementele chimice, poate fi considerat un combustibil ideal. Este disponibil oriunde există apă. Când hidrogenul este ars, se produce apă, care poate fi descompusă înapoi în hidrogen și oxigen, iar acest proces nu provoacă nicio poluare a mediului. O flacără de hidrogen nu emite în atmosferă produse care însoțesc inevitabil arderea oricăror alte tipuri de combustibil: dioxid de carbon, monoxid de carbon, dioxid de sulf, hidrocarburi, cenușă, peroxizi organici etc. Hidrogenul are o putere calorică foarte mare: la ardere. 1 g de hidrogen, produce 120 J de energie termică, iar la arderea a 1 g de benzină - doar 47 J.

Hidrogenul poate fi transportat și distribuit prin conducte precum gazul natural. Transportul combustibilului prin conducte este cea mai ieftină modalitate de transfer de energie pe distanțe lungi. În plus, conductele sunt așezate în subteran, ceea ce nu deranjează peisajul. Conductele de gaz ocupă mai puțină suprafață de teren decât liniile electrice aeriene. Transmiterea energiei sub formă de hidrogen gazos printr-o conductă cu diametrul de 750 mm pe o distanță de peste 80 km va costa mai puțin decât transmiterea aceleiași cantități de energie sub formă de curent alternativ printr-un cablu subteran. La distanțe mai mari de 450 km, transportul hidrogenului prin conducte este mai ieftin decât utilizarea unei linii electrice aeriene de curent continuu cu o tensiune de 40 kV, iar la o distanță de peste 900 km, este mai ieftin decât utilizarea unei linii electrice aeriene de curent alternativ cu o tensiune de 500 kV.

Hidrogenul este un combustibil sintetic. Poate fi obținut din cărbune, petrol, gaz natural sau prin descompunerea apei. Potrivit estimărilor, aproximativ 20 de milioane de tone de hidrogen pe an sunt produse și consumate în lume astăzi. Jumătate din această sumă este cheltuită pentru producția de amoniac și îngrășăminte, iar restul este folosit pentru îndepărtarea sulfului din combustibilii gazoși, în metalurgie, pentru hidrogenarea cărbunelui și a altor combustibili. În economia modernă, hidrogenul rămâne mai degrabă o substanță chimică decât o materie primă energetică.

Metode moderne și promițătoare de producere a hidrogenului

În prezent, hidrogenul este produs în principal (aproximativ 80%) din petrol. Dar acesta este un proces neeconomic pentru energie, deoarece energia obținută dintr-un astfel de hidrogen costă de 3,5 ori mai mult decât energia din arderea benzinei. În plus, costul unui astfel de hidrogen crește constant pe măsură ce prețul petrolului crește.

O cantitate mică de hidrogen este produsă prin electroliză. Producerea hidrogenului prin electroliza apei este mai costisitoare decât producerea acestuia din petrol, dar se va extinde și se va ieftini odată cu dezvoltarea energiei nucleare. În apropierea centralelor nucleare, este posibilă amplasarea stațiilor de electroliză a apei, unde toată energia generată de centrală va fi folosită pentru a descompune apa pentru a forma hidrogen. Adevărat, prețul hidrogenului electrolitic va rămâne mai mare decât prețul curentului electric, dar costurile de transport și distribuire a hidrogenului sunt atât de mici încât prețul final pentru consumator va fi destul de acceptabil în comparație cu prețul energiei electrice.

Astăzi, cercetătorii lucrează intens la reducerea costurilor proceselor tehnologice pentru producția de hidrogen pe scară largă prin descompunerea mai eficientă a apei, folosind electroliza la temperatură înaltă a vaporilor de apă, folosind catalizatori, membrane semi-permeabile etc.

Se acordă multă atenție metodei termolitice, care (în viitor) constă în descompunerea apei în hidrogen și oxigen la o temperatură de 2500 ° C. Însă inginerii nu au stăpânit încă o astfel de limită de temperatură în unitățile tehnologice mari, inclusiv în cele care funcționează cu energie nucleară (în reactoarele de înaltă temperatură, ei încă mai contează doar pe temperaturi de aproximativ 1000°C). Prin urmare, cercetătorii caută să dezvolte procese care au loc în mai multe etape, care să permită producerea de hidrogen în intervale de temperatură sub 1000°C.

În 1969, filiala italiană a Euratom a pus în funcțiune o instalație de producere termolitică a hidrogenului, funcționând cu eficiență. 55% la 730°C. S-au folosit bromură de calciu, apă și mercur. Apa din instalație se descompune în hidrogen și oxigen, iar reactivii rămași circulă în cicluri repetate. Alte instalații proiectate au funcționat la temperaturi de 700–800°C. Se crede că reactoarele de înaltă temperatură vor îmbunătăți eficiența. până la 85% din astfel de procese. Astăzi nu suntem capabili să prezicăm cu exactitate cât va costa hidrogenul. Dar dacă luăm în considerare că prețurile tuturor tipurilor moderne de energie sunt în creștere, putem presupune că pe termen lung, energia sub formă de hidrogen va fi mai ieftină decât sub formă de gaz natural și, eventual, sub formă de electricitate. actual.

Utilizarea hidrogenului

Când hidrogenul va deveni un combustibil la fel de accesibil ca gazul natural în prezent, acesta va putea să-l înlocuiască peste tot. Hidrogenul poate fi ars în aragazuri, încălzitoare de apă și cuptoare echipate cu arzătoare care vor fi puțin sau nimic diferite de arzătoarele moderne folosite pentru arderea gazelor naturale.

După cum am spus deja, atunci când hidrogenul este ars, nu rămân produse de combustie nocive. Prin urmare, nu sunt necesare sisteme de îndepărtare a acestor produse pentru dispozitivele de încălzire care funcționează cu hidrogen. aerul este prea uscat). Iar absența coșurilor de fum nu numai că ajută la economisirea costurilor de construcție, dar crește și eficiența încălzirii cu 30%.

Hidrogenul poate servi și ca materie primă chimică în multe industrii, de exemplu, în producția de îngrășăminte și produse alimentare, în metalurgie și petrochimie. Poate fi folosit și pentru a genera energie electrică la centralele termice locale.

Concluzie.

Rolul energiei în întreținerea și dezvoltarea ulterioară a civilizației este de netăgăduit. În societatea modernă este dificil să găsești măcar un domeniu al activității umane care să nu necesite – direct sau indirect – mai multă energie decât o pot furniza mușchii umani.

Consumul de energie este un indicator important al nivelului de trai. În acele zile, când o persoană obținea hrană prin colectarea fructelor de pădure și vânătoarea de animale, avea nevoie de aproximativ 8 MJ de energie pe zi. După stăpânirea focului, această valoare a crescut la 16 MJ: într-o societate agricolă primitivă era de 50 MJ, iar într-o societate mai dezvoltată era de 100 MJ.

În timpul existenței civilizației noastre, sursele tradiționale de energie au fost înlocuite de multe ori cu altele noi, mai avansate. Și nu pentru că vechea sursă s-a epuizat.

Soarele a strălucit mereu și l-a încălzit pe om: și totuși, într-o zi, oamenii au îmblânzit focul și au început să ardă lemne. Apoi lemnul a făcut loc cărbunelui. Rezervele de lemn păreau nelimitate, dar motoarele cu abur necesitau mai multă „hrană” bogată în calorii.

Dar aceasta a fost doar o etapă. Cărbunele își pierde în curând liderul pe piața energiei în favoarea petrolului.

Și iată o nouă rundă: petrolul și gazele rămân în continuare principalele tipuri de combustibil în zilele noastre. Dar pentru fiecare metru cub nou de gaz sau tonă de petrol, trebuie să mergeți mai spre nord sau spre est, să vă îngropați mai adânc în pământ. Nu este de mirare că petrolul și gazele ne vor costa din ce în ce mai mult în fiecare an.

Înlocuire? Avem nevoie de un nou lider energetic. Vor fi, fără îndoială, surse nucleare.

Rezervele de uraniu, dacă, să zicem, le comparăm cu rezervele de cărbune, nu par să fie atât de mari. Dar pe unitate de greutate conține de milioane de ori mai multă energie decât cărbunele.

Și rezultatul este următorul: atunci când se generează energie electrică la o centrală nucleară, se crede că este necesar să cheltuiești de o sută de mii de ori mai puțini bani și forță de muncă decât atunci când extragi energie din cărbune. Iar combustibilul nuclear înlocuiește petrolul și cărbunele... Întotdeauna a fost așa: următoarea sursă de energie a fost și mai puternică. Era, ca să spunem așa, o linie de energie „militantă”.

În căutarea excesului de energie, omul s-a cufundat din ce în ce mai adânc în lumea spontană a fenomenelor naturale și până la un timp nu s-a gândit cu adevărat la consecințele faptelor și acțiunilor sale.

Dar vremurile s-au schimbat. Acum, la sfârșitul secolului al XX-lea, începe o nouă etapă semnificativă în energia pământească. A apărut o energie „blândă”. Construit astfel încât o persoană să nu taie ramura pe care stă. El s-a ocupat de protecția biosferei deja grav deteriorate.

Fără îndoială, în viitor, în paralel cu linia de dezvoltare intensivă a energiei, linia extinsă va primi și drepturi largi de cetățenie: surse de energie dispersate de putere nu prea mare, dar cu eficiență ridicată, ecologică și ușor de utilizat.

Un exemplu izbitor în acest sens este pornirea rapidă a energiei electrochimice, care mai târziu, aparent, va fi completată cu energia solară. Energia se acumulează, asimilează și absoarbe foarte repede toate cele mai recente idei, invenții și realizări științifice. Acest lucru este de înțeles: energia este literalmente conectată cu Totul și Totul este atras de energie și depinde de ea.

Prin urmare, chimia energetică, energia hidrogenului, centralele spațiale, energia sigilată în antimaterie, quarcii, „găurile negre”, vidul - acestea sunt doar cele mai strălucitoare repere, linii, linii individuale ale scenariului care este scris în fața ochilor noștri și care pot fi numite Energie de Mâine.

Labirinturi de energie. Pasaje misterioase, poteci înguste, întortocheate. Plin de mistere, obstacole, intuiții neașteptate, strigăte de tristețe și înfrângere, strigăte de bucurie și victorii. Calea energetică a umanității este spinoasă, dificilă și indirectă. Dar credem că suntem pe drumul către Era Abundenței Energetice și că toate obstacolele, obstacolele și dificultățile vor fi depășite.

Povestea despre energie poate fi nesfârșită, cu nenumărate forme alternative de utilizare, cu condiția să dezvoltăm metode eficiente și economice pentru aceasta. Nu este atât de importantă ce părere aveți despre nevoile de energie, despre sursele de energie, despre calitatea și costul acesteia. Pentru noi, aparent. trebuie doar să fii de acord cu ceea ce a spus înțeleptul, al cărui nume rămâne necunoscut: „Nu există soluții simple, există doar alegeri rezonabile”.

Bibliografie

1. 1. Augusta Goldin. Oceane de energie. – Per. din engleza – M.: Cunoașterea, 1983. – 144 p.

2. 2. Balanchevadze V.I., Baranovsky A.I. etc.; Ed. A. F. Dyakova. Energie azi și mâine. – M.: Energoatomizdat, 1990. – 344 p.

3. 3. Mai mult decât suficient. O viziune optimistă asupra viitorului energiei mondiale / Ed. R. Clark: Trans. din engleza – M.: Energoatomizdat, 1984. – 215 p.

4. 4. Burdakov V.P. Electricitate din spațiu. – M.: Energoatomizdat, 1991. – 152 p.

5. 5. Vershinsky N.V. Energia oceanică. – M.: Nauka, 1986. – 152 p.

6. 6. Gurevici Yu. //Cuantic. – 1990 - Nr. 6. - art. 9-15.

7. 7. Surse de energie. Fapte, probleme, soluții. – M.: Știință și tehnologie, 1997. – 110 p.

8. 8. Kirillin V. A. Energie. Probleme principale: În întrebări și răspunsuri. – M.: Cunoașterea, 1990. – 128 p.

9. 9. Kononov Yu D. Energie și economie. Probleme de tranziție la noi surse de energie. – M.: Nauka, 1981. – 190 p.

10.10. Merkulov O. P. În căutarea energiei viitorului. – K.: Naukova Dumka, 1991. – 123 p.

11.11.Energia mondială: prognoză de dezvoltare până în 2020/Trans. din engleza editat de Yu. N. Starshikova. – M.: Energie, 1980. – 256 p.

12.12 Surse de energie netradiționale. – M.: Cunoașterea, 1982. – 120 p.

13.13 Podgorny A. N. Energia hidrogenului. – M.: Nauka, 1988. – 96 p.

14.14 Sosnov A. Ya. – L.: Lenizdat, 1986. – 104 p.

15.15 Sheidlin A. E. Nouă energie. – M.: Nauka, 1987. – 463 p.

16.16 Shulga V. G., Korobko B. P., Zhovmir M. M. Principalele rezultate ale dezvoltării surselor de energie netradiționale și moderne în Ucraina // Energie și electrificare. – 1995 - nr 2. - art. 39-42.

17.17.Energia lumii: Traduceri ale rapoartelor Congresului al XI-lea al MIREK / Ed. P.S. Neporozhny. – M.: Energoatomizdat, 1982. – 216 p.

18.18 Resursele energetice ale lumii / Ed. P.S. Neporozhniy, V.I. Popkova. – M.: Energoatomizdat, 1995. – 232 p.

19.19.Yu. Töldeši, J. Lesny. Lumea caută energie. – M.: Mir, 1981. – 440 p.

20.20 Yudasin L. S. Energie: probleme și speranțe. – M.: Educație, 1990. – 207 p.

Pentru a rezolva problema combustibililor fosili limitati, cercetătorii din întreaga lume lucrează pentru a crea și comercializa surse alternative de energie. Și nu vorbim doar despre binecunoscutele turbine eoliene și panouri solare. Gazele și petrolul pot fi înlocuite cu energia de la alge, vulcani și treptele omului. Recycle a selectat zece dintre cele mai interesante și mai ecologice surse de energie ale viitorului.

Jouli de la turnichete

Mii de oameni trec zilnic prin turnichetele de la intrarea în gări. Deodată, mai multe centre de cercetare din întreaga lume au venit cu ideea de a folosi fluxul de oameni ca generator de energie inovator. Compania japoneză East Japan Railway Company a decis să echipeze fiecare turnichet din gările de cale ferată cu generatoare. Instalația funcționează la o gară din cartierul Shibuya din Tokyo: elemente piezoelectrice sunt încorporate în podea sub turnichete, care generează electricitate din presiunea și vibrațiile pe care le primesc atunci când oamenii le calcă.

O altă tehnologie „turnichetă energetică” este deja utilizată în China și Țările de Jos. În aceste țări, inginerii au decis să folosească nu efectul presării elementelor piezoelectrice, ci efectul împingerii mânerelor turnichetului sau ușilor turnichetului. Conceptul companiei olandeze Boon Edam presupune înlocuirea ușilor standard la intrarea în centrele comerciale (care funcționează de obicei folosind un sistem fotocelule și încep să se rotească singure) cu uși pe care vizitatorul trebuie să le împingă și astfel să genereze electricitate.

Astfel de uși de generatoare au apărut deja în centrul olandez Natuurcafe La Port. Fiecare dintre ele produce aproximativ 4.600 de kilowați-oră de energie pe an, ceea ce la prima vedere poate părea nesemnificativ, dar servește ca un bun exemplu de tehnologie alternativă de generare a energiei electrice.

Oamenii folosesc diferite tipuri de energie pentru orice, de la deplasarea ei înșiși până la trimiterea de astronauți în spațiu.

Există două tipuri de energie:

• capacitatea de a se angaja (potențial)
• munca efectivă (cinetică)

Disponibil în diferite forme:

• căldură (termică)
• lumina (radiant)
• mișcare (cinetică)
• electric
• chimic
• energie nucleara
• gravitațională

De exemplu, hrana pe care o consumă o persoană conține substanțe chimice și corpul persoanei le stochează până când o folosește ca cinetică în timpul muncii sau în viață.

Clasificarea tipurilor de energie

Oamenii folosesc diferite tipuri de resurse: electricitate în casele lor, produsă prin arderea cărbunelui, o reacție nucleară sau o centrală hidroelectrică pe un râu. Astfel, cărbunele, nuclearul și hidro-ul sunt numite sursă. Când oamenii își umplu rezervorul de combustibil cu benzină, sursa ar putea fi petrolul sau chiar cultivarea și procesarea cerealelor.

Sursele de energie sunt împărțite în două grupe:

• Regenerabile
• Neregenerabil

Sursele regenerabile și neregenerabile pot fi utilizate ca surse de energie primară, cum ar fi căldura sau utilizate pentru a produce surse secundare de energie, cum ar fi electricitatea.

Când oamenii folosesc electricitate în casele lor, electricitatea este probabil creată de arderea cărbunelui sau a gazului natural, a unei reacții nucleare sau a unei centrale hidroelectrice pe un râu sau din mai multe surse. Oamenii folosesc petrol brut (neregenerabil) pentru a-și alimenta mașinile, dar pot folosi și biocombustibili (regenerabili) precum etanolul, care este făcut din porumb procesat.

Regenerabile

Există cinci surse principale de energie regenerabilă:

• Solar
• Căldura geotermală în interiorul Pământului
• Energie eoliana
• Biomasa din plante
• Hidroenergie din apă curentă

Biomasa, care include lemn, biocombustibili și deșeuri din biomasă, este cea mai mare sursă de energie regenerabilă, reprezentând aproximativ jumătate din toate sursele regenerabile și aproximativ 5% din consumul total.

Neregenerabil

Majoritatea resurselor consumate în prezent provin din surse neregenerabile:

• Produse petroliere
• Gaz de hidrocarburi lichefiate
• Gaz natural
• Cărbune
• Energie nucleara

Energia neregenerabilă reprezintă aproximativ 90% din toate resursele utilizate.

Se schimbă consumul de combustibil în timp?

Sursele de energie consumate se schimbă în timp, dar schimbarea are loc lent. De exemplu, cărbunele a fost odată folosit pe scară largă ca combustibil de încălzire pentru case și clădiri comerciale, dar utilizarea specifică a cărbunelui în aceste scopuri a scăzut în ultima jumătate de secol.

Deși ponderea combustibililor regenerabili în consumul total de energie primară este încă relativ mică, utilizarea acestuia este în creștere în toate sectoarele. În plus, utilizarea gazelor naturale în sectorul energiei electrice a crescut în ultimii ani datorită prețurilor scăzute la gaze naturale, în timp ce utilizarea cărbunelui în acest sistem a scăzut.

Motto-ul proiectului: Economie este mai bună decât bogăție. (proverb rusesc)

Tip proiect: orientat spre practică

De Numărul de participanți: colectiv

Vârsta participanților: clasa a IV-a

Materia academica: siguranta vietii, arte plastice, matematica, mediu Durată: lung

Scopurile si obiectivele proiectului; creșterea conștiinței de mediu la copii și atragerea atenției publice asupra problemelor de utilizare a energiei, economisirea energiei și a resurselor energetice și protecția mediului.

Este important nu numai să le oferim copiilor cunoștințe despre energie și relația acesteia cu mediul înconjurător, ci și să creeze motivație pentru economisirea resurselor și energiei, să dezvolte abilitățile unui stil de viață sustenabil și sigur din punct de vedere ecologic, să-i implice în activități utile pentru energie și conservarea resurselor, deoarece școlarii de astăzi de mâine vor deveni specialiști factori de decizie.

Proiectul oferă oportunități excelente de a lucra cu copiii atât la școală, cât și în afara acesteia. Din experiența de lucru la proiect, putem propune diverse forme de lucru care vizează studierea problemelor energetice și de mediu, evaluarea practică a eficienței energetice a clădirilor școlare și a sălilor de clasă, dezvoltarea înclinațiilor și aspirațiilor creative ale copiilor și crearea motivației. pentru acțiuni sociale active.

Activitatea cognitivă a elevilor:

1. Caută materiale în bibliotecă, Internet
2. Colectarea materialelor și clasificarea acestora
3. Scrierea textului, compilarea și completarea tabelelor.
4. Selecție de desene și fotografii pentru text.
5. Discutarea problemelor legate de energie la lecțiile de matematică, mediul înconjurător, arta, siguranța vieții și la orele de mediu.
6. Compilare și discuție despre lanțurile energetice.
7. Dezvoltarea de trasee de excursie, trasee ecologice, care acoperă tema energiei, economisirea energiei și legătura lor cu conservarea naturii
8. Excursii la întreprinderi energetice, studiind sursele de energie electrică și de alimentare cu căldură în orașul sau regiunea dumneavoastră.
9. La cursurile de artă - realizarea de aplicații, concursuri de desen „Să fie întotdeauna lumină”,
10. În lecțiile de dezvoltare a vorbirii - scrierea și discutarea basmelor despre energie.
11. Desfășurarea unui concurs de lucrări creative pentru copii. Gama nominalizărilor la concurs poate fi foarte largă: rapoarte despre consumul de energie la școală și acasă, lucrări de cercetare și abstracte, proiecte fantastice și modele de instalații energetice și întreprinderi prietenoase cu mediul, desene, pliante, ziare de perete.

Sarcini practice pentru studenți, forme de muncă de cercetare.

Rezultatele unei astfel de lucrări sunt de mare importanță practică, atrag atenția copiilor și a celor cu care interacționează asupra resurselor reale și modalităților de economisire a energiei. În plus, la efectuarea cercetărilor practice se aplică cunoștințele dobândite la lecțiile școlare.

1. Observații și măsurători ale consumului de energie la școală și acasă.

2. Întocmirea unui pașaport energetic pentru școală.

3. Cultivarea plantelor folosind biocombustibil la școală și acasă („Grădina de legume pe pervaz”).

4. O abordare ecologică a organizării propriei vieți.

5. Lucrări de cercetare bazate pe rezultatele excursiilor la instalațiile energetice.

6. Identificarea și cercetarea cauzelor pierderilor de energie în cartier (de exemplu, scurgeri de apă caldă), la școală, acasă.

7. Evaluarea rambursării dispozitivelor de monitorizare a consumului de apă, gaz, căldură.

8. Analiza utilizării resurselor naturale ale orașului prin prisma timpului: în trecut, astăzi, prognoză pentru viitor.

9. Analiza impactului instalațiilor energetice asupra mediului (rezumat sau studiu folosind exemplul impactului instalațiilor energetice din zona dumneavoastră asupra apei, aerului, solului, ființelor vii).

10. Crearea unei hărți de „puncte fierbinți”, exemple de pierderi de energie. Acestea ar putea fi scurgeri de la rețeaua de încălzire, încăperi de cazane pentru fumători, case cu ușile de intrare sparte etc.

11. Dezvoltarea de proiecte individuale pe tema: „Sunt maestrul viitorului”.

12. Discurs în fața școlarilor mai mici, atrăgând elevii mai mari să aibă grijă de electricitate.

CICCUL DE CONVERSAȚII DESPRE ECONOMIREA ENERGIEI.

În 1992, la Rio de Janeiro, Brazilia, a avut loc Conferința Națiunilor Unite (ONU) pentru mediu și dezvoltare. La ea au participat reprezentanți din 197 de țări ale lumii. Așa-numitul „Program de dezvoltare durabilă” a fost adoptat în cadrul conferinței. Ideea principală a acestui program este că la toate nivelurile societății moderne - interstatale, statale, locale, individuale - trebuie luate măsuri urgente pentru a preveni o catastrofă de mediu la nivel mondial. Acesta este fiecare dintre noi trebuie să-și dea seama de responsabilitatea lui pentru viitorul planetei.

Conservarea energiei joacă un rol cheie în prevenirea dezastrelor ecologice. Problema utilizării rezonabile a energiei este una dintre cele mai stringente probleme ale umanității. Economia modernă se bazează pe utilizarea resurselor energetice ale căror rezerve sunt epuizate și nu pot fi reînnoite. Dar asta nici măcar nu este principalul lucru. Metodele moderne de producere a energiei provoacă daune ireparabile naturii și oamenilor. Medicii cred că 20% din sănătatea oamenilor depinde de starea mediului.

Poluarea atmosferică din utilizarea surselor de energie neregenerabile duce la încălzirea globală, topirea calotelor polare și creșterea nivelului mării în următoarele secole. Nu știm exact când vor intra în vigoare aceste schimbări, dar comisia pentru climă a ONU susține că încălzirea globală a început deja. Trebuie făcut ceva acum pentru a preveni dezastrul ecologic.

Utilizarea eficientă a energiei este cheia pentru rezolvarea cu succes a problemelor de mediu!

Cea mai simplă soluție

Cel mai simplu mod de a reduce poluarea mediului este conservarea energiei sau, cu alte cuvinte, utilizarea energiei mai înțelept. Într-un cuvânt se numește "economie de energie".Întreaga umanitate și fiecare individ ar trebui să economisească energie. Folosind mai puține surse de energie neregenerabile, reducem cantitatea de emisii nocive în atmosferă.

Fiecare locuitor al Pământului are suficientă energie?

Consumul uman de energie este în continuă creștere. Diferența dintre omul din epoca de piatră și omul modern este enormă, mai ales în ceea ce privește utilizarea energiei. Omul cavernelor a consumat aproximativ 1% din cantitatea de energie pe care o consumă un locuitor modern al Pământului. Înseamnă asta că există mai multă energie pe Pământ? Nu! A devenit mai accesibil, dar nu există mai mult decât înainte. Cantitatea de energie din natură este constantă. Nu ia naștere din nimic și nu poate dispărea în neant. Pur și simplu trece de la o formă la alta. Nimeni nu a reușit încă să demonstreze acest lucru teoretic, dar faptul rămâne un fapt și trebuie să-l acceptăm și să ne menținem până când cineva dovedește contrariul.

Dar utilizarea energiei în societatea primitivă era complet diferită de ceea ce este acum. Ne este mai ușor să ne comparăm cu oamenii din anii 1960, când erau folosite aceleași surse de energie și societatea era aproape aceeași. Deci, cu doar 40 de ani în urmă, omenirea consuma doar jumătate din energia pe care o consumă astăzi.

Potrivit deciziei ONU, este necesară implicarea copiilor și tinerilor din întreaga lume în protecția mediului. Scopul este de a oferi tinerei generații mai multe cunoștințe despre energie și de a convinge tinerii de necesitatea de a crea o societate bazată pe utilizarea ecologică a energiei. Noi înșine trebuie să folosim energia mai rațional și să-i învățăm pe alții să facă același lucru. Acum, împreună cu profesori și elevi din multe țări din întreaga lume, am spus: „Da, suntem de acord” să participăm activ la economisirea energiei la școală, acasă, peste tot. Prin sarcini practice și exemple, vom învăța arta consumului de energie atent și rezonabil și vom începe să economisim energie, încetul cu încetul. Nu vă așteptați să înțelegeți totul imediat și să puteți face totul corect. Scopul nostru este ca fiecare dintre noi să folosească energia mai înțelept decât o facem în prezent. Și, cel mai important, trebuie să începi cu tine și chiar acum!

PRACTICUM

Exercițiu.

Test de economisire a energiei.

Răspunde la chestionar și verifică dacă știi cum să economisești energie.

In casa noastra		da		Nu	Adaugă toate răspunsurile DA. Daca reusesti: De la 1 la 5 răspunsuri DA: Mai ai multe de învățat, așa că începe acum. De la 6 la 10 răspunsuri DA: Ai multe obiceiuri bune care pot servi drept bază pentru munca ulterioară asupra ta. De la 11 la 15 răspunsuri DA: Ești un exemplu bun pentru toți ceilalți. De la 16 la 20 răspunsuri DA: Cineva din familia ta ar trebui să devină ministru al protecției naturii.
Ne înregistrăm consumul de energie
Stingem luminile în cameră când o părăsim.
Mașina de spălat este mereu plină când o folosim.
Frigiderul este într-o cameră răcoroasă.
Nu punem mobila in fata radiatoarelor.
Am început să folosim becuri cu economie de energie
Folosim iluminat local (lampa de masa, aplice, lampadare)
Aerisim rapid si eficient, doar cateva minute la un moment dat.
Sigilăm ferestrele pentru iarnă.
Draperiem ferestrele noaptea.
Punem un capac pe tigaie cand gatim.
Deseori dezghețăm frigiderul.
Folosim chiuveta pentru a spăla vasele.
Mai degrabă ne spălăm sub duș decât să facem baie.
Mergem pe jos sau cu bicicleta la școală și la muncă.
Coborâm temperatura în cameră când ieșim.
Scădem temperatura camerei noaptea.
Reutilizam sticla, hartia si metalul.
Nu cumpărăm produse care pot fi folosite o singură dată.
Nu cumpărăm produse în ambalaje mari.
Reparăm lucrurile în loc să le înlocuim.

Economie de energie.

Ce înseamnă cuvântul „economisire de energie”? În afară de lupta împotriva gestionării defectuoase a utilizării energiei (deși, desigur, trebuie să fie luptată fără milă!), se pot distinge trei domenii principale de economisire a energiei:

• utilizarea benefică (reciclare *) a pierderilor de energie,
• modernizarea* echipamentelor pentru a reduce pierderile de energie,
• intensiv * economisire a energiei.

Un exemplu de reciclare a pierderilor de energie este utilizarea „deșeurilor” termice din producția industrială pentru încălzirea serelor. În timpul modernizării, pierderile de energie din echipamentele existente sunt reduse, dar principiile tehnologiei și ingineriei în sine nu se schimbă. Un exemplu ar fi instalarea sistemelor automate de control pentru procesele de ardere la cazanele centralei, etanșarea ferestrelor și ușilor în timpul renovării clădirilor, utilizarea geamurilor cu geam triplu etc. Economisirea intensivă a energiei presupune o reconstrucție completă a echipamentelor și introducerea de noi principiile de funcționare a acestuia, reducând semnificativ consumul de energie. Un exemplu este înlocuirea motoarelor cu ardere internă în mașini cu motoare electrice alimentate de celule solare (vehicule electrice).

Primele două domenii de economisire a energiei sunt disponibile pentru tine și pentru mine. Ce putem face?

Nu-ți pierde energia!

Conservarea energiei înseamnă că începem să folosim mai puțină energie în aceeași perioadă de timp decât înainte, deoarece folosim energia mai eficient.

• Folosiți becuri eficiente din punct de vedere energetic (becuri fluorescente în loc de becuri cu incandescență),
• Opriți dispozitivele de iluminat și încălzire când părăsiți o cameră,
• Utilizați deșeurile termice de la întreprinderile industriale și centralele electrice pentru a încălzi spațiile rezidențiale.

Nu pierde calitatea energiei!

Economisirea energiei te face să te gândești la întrebarea: ce calitate a energiei ar trebui utilizată pentru a îndeplini o anumită sarcină? Interesul pentru calitatea energiei va crește doar în viitor.

Iată câteva exemple de economisire a energiei:

• Folosind bioenergie și energie termică pentru încălzire în loc de electricitate,
• Utilizarea deșeurilor termice pentru încălzirea clădirilor,
• Utilizarea energiei solare pentru încălzirea clădirilor.

PRACTICUM

Consumul de energie de către elevi.

Cu toții folosim energia în moduri diferite în fiecare zi. Este folosit pentru a ne încălzi casele, pentru a furniza iluminat și este folosit în mașini și transport. Scrieți o listă cu ceea ce ați cheltuit energie în ultimele 24 de ore și completați Tabelul 1. În coloana din dreapta, explicați cum puteți reduce consumul de energie în ziua următoare.

2. Discutați rezultatele mai întâi în perechi, apoi cu toată clasa.

Tabelul 1.

Masa 2.

Acțiune	da	Nu	Uneori	Pot schimba asta
Opresc apa când mă săpun la duș.
Închid ermetic robinetul de apă ca să nu picure apa din el.
Las apa pe cand ma spal pe dinti
Eu scriu mereu pe ambele fețe ale hârtiei.
Opresc luminile când ies din cameră
Opresc încălzitoarele când nu sunt necesare
Opriți aragazul după gătit

Economie de energie și protecția mediului

Pe Pământ se folosește multă energie. Sursele de energie pe care le folosim – petrol, cărbune, gaz – poluează atât de mult mediul încât îi îngrijorează serios pe oamenii de știință. Această situație trebuie să se schimbe, iar cea mai bună modalitate de a face acest lucru este reducerea consumului de energie. Folosind mai puțină energie, reducem poluarea mediului.

Economisirea energiei este cea mai importantă măsură pentru salvarea mediului. Poti incepe chiar acum: nu uita sa stingi luminile cand iesi din camera. Puteti pune regulatoare pe caloriferele de incalzire centrala si mentinem o temperatura constanta de 20 o C in camera In acelasi timp, nu vom ingheta cand camera este de 14 o C, si trebuie sa pornim radiatoarele electrice si sa consumam energie electrica. pentru incalzire. Dar să nu transpirăm când sunt 25 o C în clasă, iar în sezonul de încălzire trebuie să deschidem geamurile și să încălzim mediul. Puteți merge pe jos până la cel mai apropiat magazin sau puteți merge cu bicicleta în loc de mașină etc.

Noile surse de energie regenerabilă nu vor înlocui imediat sursele de energie neregenerabile utilizate în prezent. Prin urmare, este important să folosiți doar atâta energie cât este necesar și nu mai mult. Făcând acest lucru, vom reduce emisiile de poluanți în atmosferă și vom proteja natura.

Gandeste si raspunde:

Dați exemple de cheltuieli iraționale, în opinia dvs., de energie.

Sunt doar motive economice (cheltuiți mai puțină energie - plătiți mai puțin) care determină nevoia de economisire a energiei?

PRACTICUM

Situație pentru discuție.

Christina locuiește într-un apartament în Norvegia și nu-i pasă prea mult de modul în care folosește electricitatea. Pentru că are mulți bani, electricitatea este ieftină, iar accesul la hidroelectricitate este destul de ușor, nu crede că este important să-i pese de utilizarea energiei. Și mai mult, energia pe care o folosește nu afectează sănătatea altor oameni, deoarece energia electrică produsă de centralele hidroelectrice nu poluează mediul. Dar un lucru care o irită este poluarea care vine în Norvegia din alte țări. Ea este îngrijorată în special de ploaia acide, care dăunează copacilor și peștilor din apele norvegiene. Christina crede că trebuie luate măsuri drastice pentru a pune capăt poluării.

Marina locuiește în Rusia și lucrează la o fabrică mare care folosește cărbune pentru a genera energia necesară producției. Sala de cazane a fabricii are un coș de fum înalt care transportă fumul, gazele și substanțele toxice departe de zona fabricii. Marina a citit în ziar că unii consideră că este periculos ca planta să elibereze atât de multe deșeuri în aer, care poluează și distrug și natura în țările îndepărtate. Directorul uzinei crede însă că nu au de ales pentru că dacă ar obține energie din orice altă sursă, ar fi atât de costisitor încât ar trebui să închidă fabrica și să concedieze mii de angajați.

Discuta:

• Ambele povestiri au vreo legătură cu problemele de mediu?
• Au ceva în comun?
• Cine este responsabil pentru problemele de poluare a mediului?
• Ce poate face Christina pentru a reduce poluarea mediului?
• Ce poate face Marina pentru asta?
• Ce putem face?

PRINCIPII DE BAZĂ ALE ECONOMIEI DE ENERGIE.

În efortul de a îmbunătăți condițiile de viață și de a reduce impactul asupra mediului, este necesar să se găsească metode și tehnologii care să permită:

1. Utilizați eficient energia

Trebuie să folosim energia cât mai mult posibil pentru muncă utilă și pentru nimic altceva! Nevoile noastre de utilizare a energiei în scopuri utile trebuie să fie satisfăcute cu un minim de cheltuieli risipitoare. Exemplele includ eliminarea scurgerilor de aer cald din apartament, utilizarea becurilor eficiente din punct de vedere energetic și reducerea consumului de apă caldă.

2. Folosiți surse de energie de calitate scăzută

Nu ar trebui să risipim energie de înaltă calitate. Acolo unde este posibil să se utilizeze energie de calitate scăzută (căldură), nu trebuie utilizată energie de înaltă calitate (electricitate).

Dar chiar dacă respectăm aceste principii bazate pe legile naturii, sunt necesare eforturi suplimentare pentru a ne organiza societatea și viața într-un mod durabil. Științele sociale, politica și participarea publicului trebuie să fie toate implicate în acest proces.

3. Organizați societatea și viețile noastre într-un mod durabil

Modul nostru de viață în societatea modernă ar trebui să se dezvolte în conformitate cu regulile de mai sus. Organizarea societății, inclusiv legile și pârghiile economice, ar trebui să promoveze eficiența energetică, reciclarea materialelor, dezvoltarea transportului public și alte componente ale unui stil de viață durabil.

SCHEMA DE TRANSFORMARE A ENERGIEI

Pentru discutie:

Priviți diagrama transformării energiei în muncă utilă și încercați să găsiți exemple de pierdere de energie și să identificați posibile măsuri de economisire a energiei în conformitate cu cele trei principii de conservare a energiei.

ȘTII CĂ …

... simțiți frig chiar și la temperaturi ridicate ale aerului dacă suprafețele camerei sunt reci?

... un pulover de lână și papuci buni vor crea o senzație de căldură fără a crește temperatura în cameră?

... din cauza conductibilității termice scăzute a pielii picioarelor, oamenii sunt capabili să meargă pe cărbuni încinși fără să se ardă?

… chiar și soarele scăzut de iarnă poate încălzi o cameră prin ferestre, așa că deschideți perdelele dacă aveți nevoie de căldură suplimentară?

... Rusia este una dintre cele mai mari regiuni din lume în care centralele de cogenerare (centrale termice) sunt răspândite? Cu o eficiență sporită, acestea ar putea deveni cele mai bune și mai flexibile sisteme energetice din Europa.

Sfaturi pentru menținerea unui climat bun în clasă

• Aerisiți sala de clasă timp de 2-3 minute. Acest lucru permite schimbarea aerului fără să se răcească. Acest lucru este mult mai eficient decât să stai cu fereastra deschisă pentru întreaga lecție.
• Aerisiți sala de clasă după fiecare lecție.
• Mutați birourile departe de calorifere.
• Îmbrăcați-vă corespunzător pentru vreme și temperatură. Amintiți-vă că unii oameni fac față căldurii sau frigului mai bine decât alții.
• Schimbați locul, deoarece unii elevi nu se descurcă bine la frig, iar alții nu se descurcă bine la căldură.

Exercițiu.

Gândește și răspunde

Așează în ordine cronologică sursele de energie care au devenit disponibile pentru omenire, începând cu cele mai vechi:

• energie Atomică,
• energia musculară a animalelor de lucru,
• ulei,
• energie eoliana,
• energie musculară umană,
• cărbune,
• energia apei în cădere.

ILUMINAT.

Oamenii au nevoie de lumină pentru a lucra. Suntem proiectați inițial să fim activi în timpul zilei și să dormim noaptea. În societatea modernă, activitățile continuă 24 de ore pe zi și petrecem mult timp în interiorul clădirilor care nu primesc lumina zilei. Nevoia de iluminare artificială suplimentară este deosebit de mare în timpul zilelor scurte de iarnă în regiunile nordice.

De-a lungul istoriei sale, omenirea a folosit tot ce poate arde pentru iluminat. După inventarea becului și introducerea rețelelor electrice, lumina electrică s-a dovedit a fi cea mai bună metodă de iluminare artificială. Iluminatul este una dintre acele aplicații energetice în care se plătește cu adevărat utilizarea energiei electrice de înaltă calitate, dar lumina zilei poate fi folosită în combinație cu iluminatul artificial.

CE SE POATE FACE:

Utilizarea tehnologiei avansate de iluminat (lampi cu economie de energie, sisteme de iluminat) permite economisirea de pana la 80% din energie electrica.

Condiția pentru utilizarea economică a iluminatului este respectarea necesității de iluminat și a echipamentelor de iluminat instalate. Un candelabru cu mai multe lămpi pe tavan asigură iluminarea întregii încăperi, dar duce la formarea de umbre nedorite atunci când lucrați la un birou, la mașină de cusut sau într-un colț cu jucării. Iluminarea locală direcționată, în ciuda puterii reduse a lămpii, va oferi o iluminare mai bună, fără umbre nedorite.

MĂSURI SIMPLE:

• Stingeți luminile când nu este nevoie.
• Utilizați becuri fluorescente eficiente din punct de vedere energetic. Energia pe care ați folosit-o anterior pentru un bec va fi suficientă pentru cinci becuri noi.
• Uneori este mai bine să schimbați abajurul decât să instalați iluminare suplimentară.
• Dă acces la lumina zilei, deschide draperiile...

ȘTII CĂ …

• Lămpile și aparatele electrice primesc o sarcină mare atunci când sunt aprinse? Pentru a prelungi durata de viață a aparatelor, ar trebui să le lăsați pornite dacă știți că va trebui să le utilizați din nou în curând.
• Televizoarele și alte dispozitive de așteptare consumă energie electrică chiar dacă sunt oprite folosind o telecomandă? Pentru a opri complet noaptea, utilizați butonul de oprire pentru a economisi energie și pentru a reduce riscul de incendiu.
• Pereții lumini reflectă 70-80% din lumină, în timp ce pereții întunecați reflectă doar 10-15%?

Teme pentru acasă.

Scrieți un eseu pe tema „Energia și noi” despre rolul energiei în viața noastră și a planetei. De ce ar trebui să folosim energia mai eficient? Cum putem economisi energie? Descrie ce faci exact acum pentru a economisi energie? Le-ai explicat prietenilor și părinților tăi motivele pentru care trebuie să economisești energia?

Luați o poziție în ceea ce privește economisirea energiei.

Decupați note despre conservarea energiei din ziare și reviste. Discutați conținutul notelor. Organizați un concurs pentru cel mai bun desen sau fotografie pe tema „Economisirea energiei”. Lipiți aceste notițe, fotografii și desene pe o tablă și agățați-o acolo unde atât elevii, cât și profesorii le pot vedea. Lăsați-vă părinții, frații mai mari sau prietenii să vă ajute să vă configurați standul.

Măsurarea energiei la domiciliu

În fiecare seară, timp de o săptămână, ar trebui să vă citiți contorul de electricitate. Astfel vei afla câtă energie folosești acasă. Mai jos indicați ce folosiți pentru încălzire - încălzire centrală, cărbune, gaz, petrol sau biocombustibil (lemn).

Înregistrați energia utilizată în ultimele 24 de ore

kWh	luni	marţi	miercuri	joi	vineri	sâmbătă	duminică
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0

Încălzire centralizată Cărbune Gaz Păcură Biocombustibili (lemn)

Evidențiați ceea ce utilizați

Începeți să vă citiți contorul luni seara. Marți va trebui să faceți același lucru. Pentru a afla câtă energie a fost folosită în ultimele 24 de ore, scădeți citirea contorului primită luni din citirea contorului primită marți. Marcați rezultatul cu o cruce în linia corespunzătoare în coloana de marți. În cele din urmă, trageți o linie prin toate crucile. Veți obține un grafic al consumului de energie electrică pe zi a săptămânii. Adunați toate rezultatele pentru a obține cantitatea totală de energie utilizată în casa dvs. în timpul săptămânii. Nu uitați să evidențiați sursa de energie pe care o utilizați.

După aceasta, puteți opri măsurarea consumului de energie al casei pentru o săptămână. În acest timp, aruncați o privire atentă asupra propriului consum de energie și încercați să-l reduceți. Apoi măsurați din nou consumul de energie electrică timp de o săptămână. Fă-o în același mod și scrie rezultatele în aceleași casete, dar folosește culori diferite decât în ​​prima săptămână. La final, comparați rezultatele. Ai realizat economii de energie?

Creați un „pașaport energetic” pentru apartamentul sau casa dvs

Pentru a face acest lucru, completați următoarele tabele:

Tabelul 1. Tipuri și surse de energie

Masa 2.

№	Nume	Cantitate, buc	Putere totala	Timp de funcționare pe zi, oră	Energia electrică consumată pe zi, kW/h
1	Lămpi electrice
2	Frigidere
3	Cuptoare electrice
4	Mașini de spălat
5	televizoare
6	Magnetofoane
7	Calculatoare
8	Fierbătoare electrice
9	Fiare de călcat
10	Alte echipamente
Consumul total de energie electrică pe zi

Pentru a completa tabelele, va trebui să ceri ajutor părinților tăi. Puterea dispozitivului este indicată în pașaportul său sau pe dispozitivul propriu-zis (exemplu: becuri).

Energia consumată se calculează după cum urmează:

Energie = putere · timp de funcționare

Folosind datele din Tabelul 3, calculați cât de mult cărbune, petrol și gaz trebuie să ardeți pentru a obține energia electrică consumată de familia dvs. pe zi și cât de mult dioxid de carbon va fi eliberat. Utilizați datele din tabelul 3.

Tabelul 3. Caracteristicile consumatorilor electrici

La determinarea masei de combustibil consumat și a volumului de dioxid de carbon eliberat, utilizați următoarele expresii:

Pentru petrol și cărbune

Masa combustibilului = Energie: Căldura specifică de ardere

Volumul dioxidului de carbon = Masa combustibilului x Cantitatea specifică de dioxid de carbon

Pentru gaze naturale

Volumul combustibilului = Energie: Căldura specifică de ardere

Volumul dioxidului de carbon = Volumul combustibilului x Cantitatea specifică de dioxid de carbon