Экологические возможности энергосбережения

 

Министерство  общего и профессионального образования

Свердловской  области

ГАОУ СПО  СО Уральский колледж технологий и

предпринимательства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

 

 

Экологические возможности  энергосбережения

 

 

 

 

                                                 Выполнила: Вотинова Анастасия Алексеевна

                                                    Специальность: Строительство и эксплуатация

                                                                                 зданий и сооружений_______          

                                                     Курс: второй____________________________                                                      

                                                     Группа С-205___________________________

                                                 Проверил(а) Закурдаева Ольга Петровна____

                                                Оценка _______________________________

                                   «_____»________________20_____г.

 

Екатеринбург 2013

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

С каждым годом вопрос об экологических возможностях энергосбережения становится все актуальнее для современного общества. Казалось бы - где связь между энергосбережением и экологий? Но на самом деле сегодня эта связь как нельзя лучше прослеживается. Эксперты отмечают, что тесная взаимосвязь между энергосбережением и экологией существует: если в промышленных масштабах такую связь легко проследить, то на бытовом уровне имеет место косвенное взаимодействие.

В современном мире активное использование энергосберегающих технологий приводит к значительному сокращению затрат на электроэнергию, что в свою очередь уменьшает негативное воздействие на окружающую нас среду. Неудивительно, что современные люди, желающие жить в хорошей экологической обстановке, все чаще начинают задумываться и ценить экологически чистые материалы, чистый воздух и воду, натуральные продукты питания и здоровую экологию вокруг себя. Человек научился понимать, что от того, каким воздухом он дышит и какую воду он пьёт, зависит его здоровье и благополучие.

Каждый человек, пользуясь  ежедневно современными благами  цивилизации, оставляет свой энергетический след на планете. Одни только тепловые электростанции, которые вырабатывают электроэнергию для наших электроприборов, являются основными загрязнителями окружающей среды и наносят огромнейший ущерб нашей природе и экологии. Поэтому, рациональное использование электрической и тепловой энергии способно снизить пагубное воздействие на окружающую среду. А хороший проект электроснабжения, выполненный специалистами, позволит оптимизировать электрическую составляющую в доме, квартире или офисе.

Таким образом, энергосбережение - это не что иное, как забота об экологии нашей планеты и о сохранности своего кошелька. Переход на экологические световые решения в своей квартире, доме или офисе позволят не только улучшить качество освещения, но и снизить выбросы СО2 при производстве такой энергии.

Сегодня существует множество  способов улучшить энергосбережение, но чтобы эффект был заметен и  ощутим следует подойти к этому делу довольно ответственно.

Энергия солнца, ветра, вод, термоядерного синтеза как новые источники энергии. Преобразование солнечной энергии в электрическую посредством использования фотоэлементов. Использование ветродвигателей различной мощности. Спирт, получаемый из биоресурсов.

Новыми источниками  энергии, которые позволили бы заменить существующие, являются энергия солнца, ветра, вод, термоядерного синтеза  и других источников.

В табл. 13.1.  представлен потенциал источников энергии, выраженный в млн. т. условного топлива. Как видно, экологически оправданным сегодня является использование нетрадиционных источников с потенциалом в 271,4 млн. т. у.т, то есть »2,7% от сегодняшнего потребления первичной энергии. Правда, потенциал технически реализуемых 9882,6 млн. т. у.т. практически равен современному мировому энергопотреблению - »10 млрд. т. у.т. Это означает, что нетрадиционные источники могут с избытком заместить весь объем используемого органического топлива. Но для того, чтобы это замещение действительно началось, необходимы значительные побудительные силы.

Таблица 13.1

Потенциал нетрадиционных возобновляемых источников энергии, млн. т.           условного топлива

Ресурсы	Валовой потенциал	Технический потенциал	Экологический потенциал
Малая гидроэнергетика	360,4	124,6	65,2
Геотермальная энергия	40×106	2950	115
Энергия биомассы	10×103	53	35
Энергия ветра	26,5×103	4400	22
Солнечная энергия	6,0×106	2240	4,24
Низкопотенциальное  тепло	525	115	30
Итого	46×106	9882,6	271,4

Нетрадиционные источники не так уж безобидны экологически. Так, ветровые электрические станции (ВЭС) являются помехой для воздушного сообщения, для распространения радиоволн, нарушают пути миграции птиц, ведут к климатическим изменениям вследствие нарушения естественной циркуляции воздушных потоков. Возбуждаемые ВЭС низкочастотные звуковые колебания (инфразвуки) опасны для человека. Эксплуатация геотермальных источников сопряжена с просадкой грунта и риском стимулирования землетрясений, с интенсивным загрязнением водных объектов, с выбросом вредных газов. Значительные экологические издержки характерны и для других нетрадиционных источников энергии. И в целом очевидно, что вместе с использованием новых видов энергии возникают и новые виды экологических последствий, которые могут привести к изменениям природных условий в глобальных масштабах и которые в полной мере сегодня трудно представить.

Солнце как  источник тепловой энергии – это  практически неисчерпаемый источник энергии. Ее можно использовать прямо (посредством улавливания техническими устройствами) или опосредствованно через продукты фотосинтеза, круговорот воды, движение воздушных масс и другие процессы, которые обусловливаются солнечными явлениями.

 

 

Использование солнечного тепла – наиболее простой  и дешевый путь решения отдельных энергетических проблем. Подсчитано, что в США для обогрева помещений и горячего водоснабжения расходуется около 25% производимой в стране энергии. В северных странах, в том числе и в Латвии, эта доля заметно выше. Между тем значительная доля тепла, необходимого для этих целей, может быть получена посредством улавливания энергии солнечных лучей. Эти возможности тем значительнее, чем больше прямой солнечной радиации поступает на поверхность земли.

 

 

Наиболее  распространено улавливание солнечной энергии посредством различного вида коллекторов. В простейшем виде это темного цвета поверхности для улавливания тепла и приспособления для его накопления и удержания. Оба блока могут представлять единое целое. Коллекторы помещаются в прозрачную камеру, которая действует по принципу парника. Имеются также устройства для уменьшения рассеивания энергии (хорошая изоляция) и ее отведения, например, потоками воздуха или воды.

 

 

Еще более  просты нагревательные системы пассивного типа. Циркуляция теплоносителей здесь осуществляется в результате конвекционных токов: нагретый воздух или вода поднимаются вверх, а их место занимают более охлажденные теплоносители. Примером такой системы может служить помещение с обширными окнами, обращенными к солнцу, и хорошими изоляционными свойствами материалов, способными длительно удерживать тепло. Для уменьшения перегрева днем и теплоотдачи ночью используются шторы, жалюзи, козырьки и другие защитные приспособления. В данном случае проблема наиболее рационального использования солнечной энергии решается через правильное проектирование зданий. Некоторое удорожание строительства перекрывается эффектом использования дешевой и идеально чистой энергии.

 

 

Целенаправленное  использование солнечной энергии  пока не велико, но интенсивно увеличивается производство различного рода солнечных коллекторов. В США сейчас действуют тысячи подобных систем, хотя обеспечивают они пока только 0,5% горячего водоснабжения.

 

 

Очень простые  устройства используют иногда в парниках или других сооружениях. Для большего накопления тепла в солнечное время суток в таких помещениях размещают материал с большой поверхностью и хорошей теплоемкостью. Это могут быть камни, крупный песок, вода, щебенка, металл и т.п. Днем они накапливают тепло, а ночью постепенно отдают его. Такие устройства широко используются в тепличных хозяйствах.

 

 

Преобразование  солнечной энергии в электрическую  возможно посредством использования  фотоэлементов, в которых солнечная  энергия индуцируется в электрический  ток безо всяких дополнительных устройств. Хотя КПД таких устройств невелик, но они выгодны медленной изнашиваемостью вследствие отсутствия каких-либо подвижных частей. Основные трудности применения фотоэлементов связаны с их дороговизной и занятием больших территорий для размещения. Проблема в какой-то мере решаема за счет замены металлических фотопреобразователей энергии эластичными синтетическими, использования крыш и стен домов для размещения батарей, выноса преобразователей в космическое пространство и т.п.

 

 

В тех случаях, когда требуется получение небольшого количества энергии, использование фотоэлементов уже в настоящее время экономически целесообразно. В качестве примеров такого использования можно назвать калькуляторы, телефоны, телевизоры, кондиционеры, маяки, буи, небольшие оросительные системы и т.п.

 

 

В странах  с большим количеством солнечной  радиации имеются проекты полной электрификации отдельных отраслей хозяйства, например сельского, за счет солнечной энергии. Получаемая таким  путем энергия, особенно с учетом ее высокой экологичности, по стоимости оказывается более выгодной, чем энергия, получаемая традиционными методами.

 

 

Солнечные станции подкупают  также возможностью быстрого ввода  в строй и наращивания их мощности в процессе эксплуатации простым  присоединением дополнительных батарей-солнцеприемников. В Калифорнии построена гелиостанция, мощность которой достаточна для обеспечения электроэнергией 2400 домов.

 

 

Второй путь преобразования солнечной энергии в электрическую  связан с превращением воды в пар, который приводит в движение турбогенераторы. В этих случаях для энергонакопления наиболее часто используются энергобашни с большим количеством линз, концентрирующих солнечные лучи, а также специальные солнечные пруды. Сущность последних заключается в том, что они состоят из двух слоев воды: нижнего с высокой концентрацией солей и верхнего, представленного прозрачной пресной водой. Роль материала, накапливающего энергию, выполняет солевой раствор. Нагретая вода используется для обогрева или превращения в пар жидкостей, кипящих при невысоких температурах.

 

 

Солнечная энергия  в ряде случаев перспективна также  для получения из воды водорода, который называют «топливом будущего». Разложение воды и высвобождение  водорода осуществляется в процессе пропускания между электродами электрического тока, полученного на гелеустановках. Недостатки таких установок пока связаны с невысоким КПД (энергия, содержащаяся в водороде, лишь на 20% превышает ту, которая затрачена на электролиз воды) и высокой воспламеняемостью водорода, а также его диффузией через емкости для хранения.

 

 

В биомассе концентрируется  ежегодно меньше 1% потока солнечной  энергии. Однако эта энергия существенно  превышает ту, которую получает человек  из различных источников в настоящее  время и будет получать в будущем.

 

 

Самый простой  путь использования энергии фотосинтеза – прямое сжигание биомассы. В отдельных странах, не вступивших на путь промышленного развития, такой метод является основным. Более оправданной, однако, является переработка биомассы в другие виды топлива, например в биогаз или этиловый спирт. Первый является результатом анаэробного (без доступа кислорода), а второй аэробного (в кислородной среде) брожения.

 

 

Имеются данные, что молочная ферма на 2 тысячи голов  способна за счет использования отходов  обеспечить биогазом не только само хозяйство, но и приносить ощутимый доход от реализации получаемой энергии. Большие энергетические ресурсы сконцентрированы также в канализационном иле, мусоре и других органических отходах.

 

 

Спирт, получаемый из биоресурсов, все более широко используют в двигателях внутреннего сгорания. Так, Бразилия с 70-х годов значительную часть автотранспорта перевела на спиртовое горючее или на смесь спирта с бензином – бензоспирт. Опыт использования спирта как энергоносителя имеется в США и других странах.

 

 

Для получения  спирта используется разное органическое сырье. В Бразилии это в основном сахарный тростник, в США – кукуруза. В других странах – различные зерновые культуры, картофель, древесная масса. Ограничивающими факторами для использования спирта в качестве энергоносителя являются недостаток земель для получения органической массы и загрязнение среды при производстве спирта (сжигание ископаемого топлива), а также значительная дороговизна (он примерно в 2 раза дороже бензина).

 

 

Для России, где  большое количество древесины, особенно лиственных видов (береза, осина), практически не используется (не вырубается или оставляется на лесосеках), весьма перспективным является получение спирта из этой биомассы по технологиям, в основе которых лежит гидролиз. Большие резервы для получения спиртового горючего имеются также на базе отходов лесопильных и деревообрабатывающих предприятий.

В последнее  время в литературе появились  термины «энергетические культуры», «энергетический лес». Под ними понимаются фитоценозы, выращиваемые для переработки их биомассы в газ или жидкое горючее. Под «энергетические леса» обычно отводятся земли, на которых по интенсивным технологиям за короткие сроки (5-10 лет) выращивается и снимается урожай быстрорастущих видов деревьев (тополя, эвкалипты и др.).