Екологічно-чисті шляхи виробництва електричної енергії (реферат)

РЕФЕРАТ

на тему:

“Екологічно-чисті шляхи виробництва електричної енергії”

ПЛАН

1. Екологічна шкода від традиційних виробництв електроенергії. Шляхи
пошуку екологічно-безпечної електроенергетики

2. Вітрові електричні станції

3. Припливні електростанції (ПЕС)

4. Сонячні та космічні електростанції

5. Геотермальна енергія

6. Використана література

Одним з перспективних шляхів вирішення проблеми виходу з енергетичної
кризи є залучення до паливно-енергетичного балансу України нетрадиційних
поновлюваних джерел енергії (енергія сонця, вітру та ін.).

Оцінка потенційних можливостей використання цих видів енергії на
території України свідчить, що їх запаси досить значні. Широке
впровадження і використання енергії нетрадиційних джерел може дати до
1800 млрд. кВт • год електроенергії на рік. Використання нетрадиційних
джерел енергії дає змогу покращити екологічну обстановку в регіонах,
замінити і зекономити дефіцитне паливо, вирішити певні
соціально-економічні проблеми сільської місцевості, які не мають
централізованого енергопостачання, тощо. Географічне положення України
дозволяє розвивати усі напрями нетрадиційної енергетики, і особливо
використання енергії вітру, сонця, геотермальної, біомаси.

Електроенергетика України являє собою складну організаційно-технічну
систему, численні об’єкти якої (ГРЕС, ТЕЦ, ГЕС, АЕС, лінії
електропередач, водойми — охолоджувачі, шлакоохолоджувачі,
шлакозоловідвали, сховища радіоактивних відходів та ін.) розосереджені
по території, функціонують у безперервно змінних умовах природного
середовища. Серед забруднювачів природного середовища найбільш
масштабними і шкідливими є газопилові викиди теплової енергетики.
Небезпека об’єктів теплової енергетики для населення і природного
середовища України обумовлена їх розміщенням (особливо потужних ТЕС) у
великих містах та густонаселених районах, а також наявністю в їх
викидах, крім основних токсичних домішок (сірчистий ангідрид та окисли
азоту), дрібнодисперсного попелу окису вуглецю і таких канцерогенів, як
бензопірен, окис ванадію, високомолекулярних органічних сполук тощо.

Крім забруднення атмосфери, викиди енергетики інтенсивно забруднюють
атмосферну вологу і опади за рахунок розчину в них окислів сірки і
азоту; поверхню, грунти, рослинність — за рахунок випадання на них пилу,
забрудненого дощу та снігу; поверхню вод — за рахунок осідання на водні
об’єкти шкідливих речовин та змиву їх у річки і водойми дощовими
струмками. Наслідком такого забруднення земної поверхні є закислення
сільсь- когосподарських земель та накопичення у грунтах важких металів з
вугільного попелу, що пригнічує розвиток лісових біоценозів, знижує
урожайність сільськогосподарських культур і забруднює небезпечними для
людини сполуками продукти харчування. Найбільш небезпечними в цьому
відношенні є вугільні ТЕС, які використовують високозольне і сірчане
вугілля.

З інших (крім пилогазових викидів) небезпечних для навколишнього
середовища видів впливу ТЕС слід відзначити скиди хімічно забруднених
стоків в річки і водойми, теплове їх забруднення, що різко змінює і
погіршує термічний і гідрохімічний режим поверхневих вод, пригнічує
водні біоценози.

Основними шляхами забезпечення екологічної безпеки традиційної теплової
енергетики є економія споживання електричної і теплової енергії,
збагачення палива і вдосконалення процесів його спалювання з метою
зменшення викидів вуглецю та окислів азоту, впровадження
високоефективного пило- та газоочисного обладнання, утилізація уловлених
відходів та розробка економічних важелів екологізації енергетики.

2. Вітрові електричні станції

Новітні дослідження направлені переважно на вироблення електричної
енергії за рахунок енергії вітру. Споруджуються ВЕС переважно постійного
струму. Вітряне колесо приводить у рух динамо-машину — генератор
електричного струму, який одночасно заряджає паралельно з’єднані
акумулятори.

Сьогодні вітроелектричні агрегати надійно забезпечують струмом
нафтовиків; вони успішно працюють у важкодоступних районах, на далеких
островах, в Арктиці, на тисячах \сільськогосподарських ферм, де немає
поблизу великих населених пунктів і електростанцій загального
користування. Широкому застосуванню вітроелектричних. Агрегатів у
звичайних умовах поки що перешкоджає їх висока собівартість. При
використанні вітру виникає серйозна проблема: надлишок енергії у вітряну
погоду і нестача її в період безвітря. Використання енергії вітру
ускладнюється тим, що вітер має малу густину енергії, а також змінюється
його сила і напрям. Вітроустановки здебільшого використовують у тих
місцях, де добрий вітровий режим. Для створення вітроустановок великої
потужності необхідно, щоб вітродвигун мав великі розміри, крім того,
повітряний гвинт треба підняти на достатню висоту, оскільки на більшій
висоті вітер більш сталий і має більшу швидкість. Лише одна
електростанція, що працює на органічному паливі, може замінити (за
кількістю виробленої енергії) тисячі вітрових турбін.

3. Припливні електростанції (ПЕС)

Віками люди роздумували над причиною морських припливів і відпливів.
Сьогодні ми достовірно знаємо, що могутнє природне явище — ритмічний рух
морських вод викликають сили тяжіння Місяця і Сонця. Енергія припливів
величезна, її сумарна потужність на Землі становить близько 1 млрд. кВт,
що більше за сумарну потужність усіх річок світу.

Принцип дії припливних електростанцій дуже простий. Під час припливу
вода, обертаючи ротор гідротурбіни, заповнює водоймище, а після відпливу
вона з водоймища виходить в океан, знову обертаючи ротор турбіни.
Головне — знайти зручне місце для встановлення греблі, в якому висота
припливу була б значною. Будівництво й експлуатація електростанцій на
морі – складне завдання. Морська вода спричиняє корозію більшості
металів, деталі установок обростають водоростями.

4. Сонячні та космічні електростанції

Найвідоміший альтернативний ресурс енергії — сонячний.

Тепловий потік сонячного випромінювання, який сягає Землі, дуже великий.
Він більш як у 5000 разів перевищує сумарне використання всіх видів
паливно-енергетичних ресурсів у світі.

Серед переваг сонячної енергії — її вічність і виняткова екологічна
чистота. Сонячна енергія надходить на всю поверхню Землі, лише полярні
райони планети страждають від її нестачі. Тобто, практично на всій
земній кулі лише хмари та ніч заважають користуватися нею постійно. Така
загальнодоступність робить цей вид енергії неможливим для монополізації,
на відміну від нафти і газу. Звичайно, вартість 1 кВт • год. сонячної
енергії значно вища, ніж отримана традиційним методом. Лише п’ята
частина сонячного світла перетворюється в електричний струм, але ця
частка дедалі зростає завдяки зусиллям учених та інженерів світу.

Оскільки енергія сонячного випромінювання розподілена по великій площі
(іншими словами, має низьку густину), будь-яка установка для прямого
використання сонячної енергії повинна мати збираючий пристрій з
достатньою поверхнею. Найпростіший пристрій такого роду — плоский
колектор; в принципі це чорна плита, добре ізольована знизу.

Вона прикрита склом або пластмасою, яка пропускає світло, але не
пропускає інфрачервоне теплове випромінювання. У просторі між плитою і
склом найчастіше розміщують чорні трубки, в яких тече вода, масло,
повітря, сірчистий ангідрид і т.п. Сонячне проміння, проникаючи крізь
скло або пластмасу в колектор, поглинається чорними трубками і плитою та
нагріває робочу речовину в трубках. Теплове випромінювання не може вийти
з колектора, тому температура в ньому значно вища (на 200—300 °С), ніж
температура навколишнього повітря. У цьому виявляється так званий
парниковий ефект. Більш складним колектором, Вартість якого значно вища,
є вгнуте дзеркало, яке зосереджує падаюче проміння в малому об’ємі біля
певної геометричної точки — фокуса. Завдяки спеціальним механізмам
колектори такого типу постійно повернені до Сонця. Це дає-змогу збирати
Значну кількість сонячного проміння. Температура в робочому просторі
дзеркальних колеїсгорів досягає 3000 °С і вище. Існують електростанції
дещо іншого типу, їх відмінність полягає в тому, що сфокусоване на
вершину вежі сонячне тепло приводить у рух натрієвий теплоносій, який
нагріває воду до утворення пари. На думку фахівців, найпривабливішою
ідеєю щодо перетворення сонячної енергії є використання фотоелектричного
ефекту в напівпровідниках. Однак поверхня сонячних батарей для
забезпечення достатньої потужності має бути досить значною (для добового
вироблення 500 МВт • год. необхідна поверхня площею 500 000 м2), що
досить дорого. Сонячна енергетика належить до найбільш матеріалоємних
видів виробництва енергії. Великомасштабне використання сонячної енергії
спричиняє гігантське збільшення потреб у матеріалах, а отже, в трудових
ресурсах для видобутку сировини, її збагачення, отримання матеріалів,
виготовлення геліостатів, колекторів, іншої апаратури, їх перевезення.
Ефективність сонячних електростанцій у районах, віддалених від екватора,
досить мала через нестійкі атмосферні умови, відносно слабку
Інтенсивність сонячної радіації, а також її коливання, зумовлені
чергуванням дня і ночі.

Космічні сонячні електростанції було запатентовано І. Глейзером у 1971
р. На орбіті (приблизно 35800 км) розміщуються панелі батарей, які
перетворюють енергію сонячних випромінювань на енергію постійного
струму. Він підживлює могутні НВЧ- генератори, що розміщуються на
передавальній активній антенній решітці. На Землю енергія транслюється
направленим променем, а перетворити енергію коливань на постійний струм
чи струм промислової частоти вже нескладно. Якщо розмістити батарею на
геосинхронній орбіті в екваторіальній площини Землі, то вона буде
нерухомою щодо земної поверхні і освітлюватиметься сонячними променями
протягом 99% часу року. Зараз проблему практичної реалізації таких
станцій у США, Японії, Німеччині зведено в ранг державних програм. Першу
з них може бути введено в експлуатацію найближчим часом. Коли витрати
окупляться, вартість вироблюваної електроенергії буде вдвічі нижчою, ніж
електроенергія станцій, що працюють на кам’яному вугіллі (за прогнозами
футурологів, до 2010 — 2015 рр. всі вугільні шахти буде закрито).
Перевага методу — використання невичерпної сонячної енергії та
дешевизна.

Є і недолік. Таким променем можна знищити все живе на планеті. Річ у
тому, що жива матерія існує і видозмінюється за допомогою внутрішніх і
зовнішніх електромагнітних полів та їх взаємодії. Ці явища не просто
супроводжують життєві процеси, а складають їхню суть. Технічно нескладно
створити структуру електромагнітного поля, що впливає на будь-які
біооб’єкти. Неважко передбачити, що може трапитися, коли можливість
цілеспрямованого впливу на людей може опинитися в руках лідерів з
амбіціями світового панування. Тим більше, що для створення цих систем
не обов’язково володіти потужністю передових держав світу. Як помітив ще
Курт Воннегут: «Над чим би вчені не працювали, у них завжди виходить
бомба».

Це дуже неприємні, хоч очевидні висновки. Але все ж основним позитивом є
те, що реальні наукові досягнення можуть привести до благоденства всього
людства. Коли ці ідеї будуть реалізовані (а це станеться ще протягом
життя нинішніх поколінь), енергетичні кризи залишаться у минулому, а
промисловість і транспорт зміняться до невпізнання. На цивілізацію чекає
стрибок, подібний до технічної революції на початку ХХ століття.

5. Геотермальна енергія

Геотермальна енергія (природне тепло Землі), акумульована в перших
десятьох кілометрах Земної кори, по оцінці МРЕК-XI досягає 137 трлн. т
у.п., що в 10 разів перевищує геологічні ресурси усіх видів палива разом
узятих.

Найкращі економічні показники використання з усіх видів геотермальної
енергії мають гідрогеотермальні ресурси — термальні води, пароводяні
суміші і природна пара.

Гідрогеотермальні ресурси, використовувані на сьогодні практично,
складають лише 1 % від загального теплового запасу надр. Досвід показав,
що перспективними в цьому відношенні варто вважати райони, у яких
наростання температури з глибиною відбувається досить інтенсивно,
колекторські властивості гірських порід дозволяють одержувати з тріщин
значні кількості нагрітої води чи пари, а склад мінеральної частини
термальних вод не створює додаткових труднощів по боротьбі із
солевідкладеннями і кородуванням устаткування.

Аналіз економічної доцільності широкого використання термальних вод
показує, що їх варто застосовувати для опалення і гарячого
водопостачання комунально-побутових, сільськогосподарських і промислових
підприємств, використовувати для технологічних цілей, добування цінних
хімічних компонентів і ін. Гідрогеотермальні ресурси, придатні для
одержання електроенергії, складають 4 % від загальних прогнозних
запасів, тому їхнє використання в майбутньому варто пов’язувати з
теплопостачанням і теплофікацією місцевих об’єктів.

В Україні прогнозні експлуатаційні ресурси термальних вод за запасами
тепла еквівалентні використанню близько 10 млн. т у.п. на рік.

Серед перспективних районів для пошуків і розвідки геотермальних
ресурсів знаходиться Донецький басейн.

Значні масштаби розвитку геотермальної енергетики в майбутньому можливі
лише при одержанні теплової енергії безпосередньо з гірських порід
(петрогеотермальної енергії). У цьому випадку теплоносій визначеного
потенціалу утвовюється у результаті теплообміну води, що нагнітається
при контакті у тріщині, з високотемпературними гірськими породами в зоні
природної чи штучно створеної проникності з наступним виведенням
теплоносія на поверхню.

Мінімальна, технологічно прийнятна для виробництва електроенергії при
існуючих технічних можливостях температура гірських порід складає 150
0С. Така температура гірських порід у межах України зафіксована на
глибинах 3-10 км (у Донбасі — 4-6 км).

Відповідно до проведеної оцінки геологічні ресурси геотермальної енергії
найбільш перспективних в Україні площ в інтервалі глибин 3-10 км
складають близько 15 трлн. т у.п. до 7 км — 3 трлн. т у.п. У
Днепровсько-Донецькій западині і Донбасі прогнозні ресурси
петрогеотермальної енергії в інтервалі глибин 4-10 км складають 9 трлн.
т у.п., у тому числі до 7 км — 1,9 трлн. т у.п. Щільність ресурсів на
технологічно доступних глибинах 4-5 км складає близько 7 млн. т у.п./км.

Гідротермальні родовища використовуються у ряді країн для вироблення
електроенергії. Перше місце по виробленню електроенергії з гарячих
гідротермальних джерел займає США. У Долині Великих Гейзерів (штат
Каліфорнія) на площі 52 км2 діє 15 установок, потужністю понад 900 Мвт.

“Країна льодовиків”, так називають Ісландію, ефективно використовує
гідротермальну енергію своїх надр. Тут відомо понад 700 термальних
джерел, що виходять на земну поверхню. Близько 60 % населення
користується геотермальними водами для обігріву житлових приміщень, а в
найближчому майбутньому планується довести це число до 80 %. При
середній температурі води 87оС річне споживання енергії гарячої води
складає 15 млн. ГДж, що рівноцінно економії 500 тис. т кам’яного вугілля
на рік. Крім того, ісландські теплиці, у яких вирощують овочі, фрукти,
квіти і навіть банани, споживають річно до 150 тис. м3 гарячої води,
тобто понад 1,5 млн. ГДж теплової енергії.

Використана література

Білявський Г. О., Падун М. М., Фурдуй Р. С. Основи загальної екології. —
К.: Либідь. 1995 — 368 с.

Злобін Ю.А. Основи екології.- К.: Лібра, 1998. – 249.

Екологічні проблеми електроенергетичної промисловості. – К., 1992.

Корсак К.В., Плахотнік О.В. Основи екології, – К.: МАУП, 2000. – 238 с.

Кучерявий В.П. Екологія, – Львів: Світ, – 500 с.

PAGE

PAGE 10

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter