Альтернативные источники энергии

Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов). В последнем случае они называются гидроаккумулирующая электростанция.

  В России c 1968 года действует экспериментальная ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. На 2009 год её мощность составляет 1,7 МВт. На этапе проектирования находится Северная ПЭС мощностью 12 МВт. В советское время были разработаны проекты строительства ПЭС в Мезенской губе (мощность 11 000 МВт) на Белом море, Пенжинской губе и Тугурском заливе (мощностью 8000 МВт) на Охотском море, в настоящее время статус этих проектов неизвестен, за исключением Мезенской ПЭС, включённой в инвестпроект РАО «ЕЭС».

    Существуют ПЭС и за рубежом — во Франции, Великобритании, Канаде, Китае, Индии, США и других странах.

Преимуществами ПЭС является экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Недостатками — высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов  [2, C.300-303].

 

2.4 Термоядерный реактор

  Термоядерный реактор - разрабатываемое в 1990-х гг. устройство для получения энергии за счёт реакций синтеза лёгких атомных ядер, происходящих в плазме при очень высоких температуpax. Основное требование, которому должен удовлетворять термоядерный реактор, заключается в том, чтобы энерговыделение в результате термоядерных реакций (TP) с избытком компенсировало затраты энергии от внеш. источников на поддержание реакции.

  Термоядерный синтез - процесс слияния лёгких атомных ядер, происходящий с выделением энергии при высоких температурах в регулируемых, управляемых условиях. Скорости протекания термоядерных реакций малы из-за кулоновского отталкивания  положительно заряженных ядер. Поэтому процесс синтеза идёт с заметной интенсивностью только между лёгкими ядрами, обладающими малым положительным зарядом и только при высоких температурах, когда кинетическая энергия сталкивающихся ядер оказывается достаточной для преодоления кулоновского потенциального барьера. В природных условиях термоядерные реакции между ядрами водорода (протонами) протекают в недрах звёзд, в частности во внутренних областях Солнца, и служат тем постоянным источником энергии, который определяет их излучение. Сгорание водорода в звёздах идёт с малой скоростью, но гигантские размеры и плотности звёзд обеспечивают непрерывное испускание огромных потоков энергии в течение миллиардов лет. С несравненно большей скоростью идут реакции между тяжёлыми изотопами водорода  и тритием с образованием сильно связанных ядер гелия:

        

        

        

     Именно названные  реакции представляют наибольший  интерес для проблемы термоядерного  синтеза. В особенности привлекательна  вторая реакция, сопровождающаяся  большим энерговыделением и протекающая со значительной скоростью. Тритий радиоактивен  и не встречается в природе. Следовательно, для обеспечения работы предполагаемого термоядерного реактора, использующего в качестве ядерного горючего тритий, должна быть предусмотрена возможность воспроизводства трития. С этой целью рабочая зона рассматриваемой системы может быть окружена слоем лёгкого изотопа лития, в котором будет идти процесс воспроизводства

        6Li + n → 3H + 4He.

         Вероятность  термоядерных реакций быстро  возрастает с температурой, но  даже в оптимальных условиях  остаётся несравненно меньше  эффективного сечения столкновений  атомных. По этой причине реакции  синтеза должны происходить в  полностью ионизованной плазме , нагретой до высокой температуры, где процессы ионизации и возбуждения атомов отсутствуют и дейтон-дейтонные или дейтон-тритонные столкновения рано или поздно завершаются ядерным синтезом.

    Удельная мощность  термоядерного реактора находится  путём умножения числа ядерных  реакций, происходящих ежесекундно  в единице объёма рабочей зоны  реактора, на энергию, выделяющуюся  при каждом акте реакции [1,C. 96-100].

 

2.5. Способ получении энергии вакуума

   Вакуумная система обеспечивает откачку гелия, водорода и примесей из полости дивертора или из окружающего плазму пространства в процессе работы реактора, а также из рабочей камеры в паузах между импульсами. Чтобы откачиваемый три¬тий не выбрасывался в окружающую среду, в системе необхо¬димо предусмотреть замкнутый контур с минимальным коли-чеством циркулирующего трития. Откачивать газ можно турбомолекулярными насосами, производительность которых должна несколько превышать достигнутую на сегодняшний день. Дли¬тельность паузы для подготовки рабочей камеры к следующему импульсу при этом не превышает 30 с. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВ

Во всём мире ведутся разработки в области альтернативной энергетики. Острота данного вопроса обуславливается сокращающимися запасами топливно-энергетических ресурсов и, как следствие, растущими ценами на них. Всё это толкает энергозависимые страны к более интенсивному развитию альтернативных источников энергии.

  С каждым годом, доля производства энергии с помощью возобновляемых источников энергии (ВИЭ) растёт, так, на сегодняшний день в мировом энергетическом балансе ВИЭ занимают порядка 3,4%, и ежегодно наблюдается устойчивая тенденция к увеличению этой доли. [14]

Ископаемые виды топлива с каждым днем истощаются. По оценкам British Petroleum, в 2056-м закончатся все разведанные на сегодняшний день запасы нефти, к 2077 году не станет урана, к 2079-му будет сожжён последний кубометр газа, а в 2178-м в топке исчезнет последняя лопата каменного угля. Кроме того, усложняются условия добычи ископаемого топлива. Все эти факторы оказывают давление на цены традиционных энергоресурсов (нефти, газа, угля), которые из года в год безудержно растут. И процесс этот, к сожалению, необратимый.

Развитые, а теперь уже и развивающиеся страны осознали, что будущее за альтернативной энергетикой. В 2009-м мировые инвестиции в альтернативную энергетику превысили по объему капиталовложения в традиционную, основанную на сжигании ископаемого топлива. А в 2010-м суммарная мощность введенных в эксплуатацию электростанций на возобновляемых источниках энергии превысила аналогичный показатель для традиционной энергетики.

  Солнечная энергетика составила около 22% от общих энергетических мощностей, установленных в ЕС в 2010 году. Международное энергетическое агентство (International Energy Agency) прогнозирует, что к 2050 году фотовольтаика будет обеспечивать 20-25% мирового производства электроэнергии.

  Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах — Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае.

Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах.

  В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае. Дания получает 25% энергии из ветра.

   Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитов традиционной энергетике.

По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП.

  Согласно отчёту ООН, в 2008 году во всём мире было инвестировано $140 млрд в проекты, связанные с альтернативной энергетикой, тогда как в производство угля и нефти было инвестировано $110 млрд.

  Во всём мире в 2008 году инвестировали $51,8 млрд в ветроэнергетику, $33,5 млрд в солнечную энергетику и $16,9 млрд в биотопливо. Страны Европы в 2008 году инвестировали в альтернативную энергетику $50 млрд, страны Америки — $30 млрд, Китай — $15,6 млрд, Индия — $4,1 млрд. [13]

  В России развитие альтернативной энергетики имеет большие перспективы. Это связано с тем, что на обширные территории нашей страны имеет множество возобновляемых источников энергии (энергия приливов, ветра, солнца и так далее). Несмотря на огромные возможности развития в данной сфере, доля альтернативной энергетики составляет около 1% от общей выработки энергии (без учёта гидроэлектростанций). Тем не менее, в энергетической стратегии России до 2020 года планируется увеличить этот показатель до 4,5%, что говорит о поддержки данного направления в энергетике на высшем уровне. Россия может получать 10% энергии из ветра.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема энергообеспечения с каждым годом становится всё острее. Потребности человека постоянно растут, а так же увеличивается само население. Исчерпаемые ресурсы рано или поздно закончатся, а использование альтернативных источников и применение энергосберегающих технологий еще недостаточно хорошо налажено. В таких условиях перед человечеством встала задача подлинно исторического значения - перейти к использованию надежных, полностью безопасных для жизни человека и окружающей его природы источников энергии, ее разумному расходованию, устойчивому, экономически эффективному энергообеспечению.

Солнечную энергию можно эффектикно использовать почти везде, но это дорого, требует больших площадей и огромных затрат кремния, производство которого наносит сильный вред окружающей среде.

Ветряную энергию можно эффективно использовать только в определенных типах местности. Но начальные капиталовложения в эту отрасль относительно низкие. К тому же, сейчас стоимость электроэнергии, полученой с помощью ветряных электростанций, почти равна стоимости энергии с ТЭЦ. Поэтому у ветроэнергетики большие перспективы.

Другие виды альтернативных источников энергии тожже имеют хорошие перспективы массового применения.

Общими плюсами для всех является возобновляемость и меньший урон экологии от большинства. Минусами являются дороговизна, привязаность к определенным типам местности и относительно малая мощность. Поскольку установки, использующие возобновляемые источники энергии относительно маломощны, привязаны к определенным типам местности и давольно дороги, то пока реально возмоно только комбинированое использование альтернативных и традиционных. Это позволит снизить потребности в нефти, угле и газе, уменьшить или просто остановить рост темпов их добычи, что отсрочит энергетический кризис.

Среди путей решения проблемы энергообеспечения можно назвать следующие:

развитие самой системы энергообеспечения, снижение энергоемкости производства (это наблюдается в ряде развитых стран, особенно в США);

интернационализация мировой энергетики;

переход на возобновляемые источники энергии - солнечной, ветра, энергия приливов (в отличие от невозобновляемых источников, которые будут исчерпаны в обозримом будущем, они безвредны и беспредельны).

Решение этого ряда проблем может быть только комплексным и интернациональным.

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

Арцимович Л. А.Теория термоядерного реактора [текст] / Л. А. Арцимович –М., 2002. – С. 96-100

Барановский А. И.   Энергетика сегодня и завтра [текст] / А. И. Барановский   – М., 1998. – 344 с.

Волков Э. П  Нетрадиционные источники энергии [текст] / Э. П. Волков  – М.: Знание, 1982. – С.-120 .

Гридин В.Г. Современная энергетика [текст] / В.Г. Гридин  – М.: Знание, 2006. – С.- 177-181.

Лаврус В.С. Источники энергии [текст] / В.С. Лаврус - 2 изд. М., 1999 - С.216-219.

Ветроэнергетика [электронный ресурс]: http://www.refu.ru. – Режим доступа:  http://www.refu.ru/refs/17/3145/1.html. - 15.11.2011

Солнечная энергия [электронный ресурс]: http://www.esco-ecosys.ru.  – Режим доступа:  http://www.esco-ecosys.ru/2009_5/art147.htm.- 22.11.2011

Энергия приливов [электронный ресурс]:  http://otherreferats.allbest.ru - Режим доступа: http://otherreferats.allbest.ru/physics/00056425_4.html.-18.11.2011

Энергия солнца [электронный ресурс]: http://knowledge.allbest.ru.– Режим доступа:  http://knowledge.allbest.ru/physics/3c0b65635b2ac68b4d53a89421316c27 - 12.11.2011

Токамак  [электронный ресурс]: http://www.quantum-tech.ru – Режим доступа: http://www.quantum-tech.ru/termoyadernyisintez/tokamak.html. - 06.11.2011.

 Энергия  вакуума [электронный ресурс]: http://enigma-project.ru–Режим  доступа http://enigma-project.ru/news/yenergiya-vakuuma.-27.11.20011.

 Энергобаланс  [электронный ресурс]: http://www.iventa-spb.ru–  Режим доступа:  http://www.iventa-spb.ru/index.php/vetro-stations/88-2009-08-24-13-01-44. - 24.11.2011

 Перспективы  энергетики  [электронный ресурс]: http://www.iventa-spb.ru. – Режим доступа: http://www.iventa-spb.ru/index.php/vetro-stations/88-2009-08-24-13-01-44. - 29.12.2011