Полезное

Календарь
Март
Пн   6 13 20 27
Вт   7 14 21 28
Ср 1 8 15 22 29
Чт 2 9 16 23 30
Пт 3 10 17 24 31
Сб 4 11 18 25  
Вс 5 12 19 26  

Мировая энергетика. Нетрадиционные источники энергии



Скачать: Мировая энергетика. Нетрадиционные источники энергии

План реферата

1. Введение: представление о современной энергетике.

2. Нетрадиционные источники энергии:

3. Заключение: тенденции энергопотребления в мире.

Библиография

1. Введение: представление о современной энергетике

Овладение источниками энергии всегда было способом выживания человечества. И ныне ее потребление остается одним из важнейших не только экономических, но и социальных показателей, во многом предопределяющих уровень жизни людей. Вот почему иногда говорят, что энергетика управляет миром.

Современная энергетика — это комплексная отрасль хозяйства, включающая в себя все топливные отрасли и электроэнергетику. Она охватывает деятельность по добыче, переработке и транспортировке первичных энергетических ресурсов, выработке и передаче электроэнергии. Тесно взаимосвязанные друг с другом, все эти подотрасли образуют единый топливно-энергетический комплекс (ТЭК), который играет особую роль в экономике любой страны, поскольку без него фактически невозможно нормальное функционирование ни одного из звеньев хозяйства. Да и сам ТЭК относится к наиболее капиталоемким отраслям производства.

На протяжении ХХ в. для динамики потребления первичных энергоресурсов был характерен постоянный, хотя и не всегда равномерный рост. За двадцатое столетие общее потребление в мире увеличилось в 13—14 раз, достигнув в 2000 г. 13,5 млрд т условного топлива.

За первые 50 лет оно возросло примерно на 3 млрд тут, а за второе пятидесятилетие — на 9,5 млрд тут. В пределах второго пятидесятилетия прирост был неодинаковым: в 1950—1960 гг. произошло увеличение потребления первичных энергоресурсов на 0,8 млрд тут, в 1960—1970 гг. - на 2,1 млрд, в 1970—1980 гг. — на 1,9 млрд, в 1980—1990 гг. — на 2,1 млрд, в 1990—2000 гг. — на 2,7 млрд тут. В этих колебаниях нет ничего необычного, поскольку объем потребления первичных энергоресурсов определяется темпами мирового экономического развития и, соответственно, изменением спроса и предложения, ценами на энергоносители и некоторыми другими факторами.

До середины 70-х годов развитие мировой энергетики не встречало на своем пути особых трудностей. Среднегодовые темпы прироста энергопотребления все время возрастали, достигнув в 1950—1970 гг. почти 5 %, что в 2,5 раза превышало темпы прироста населения мира и, следовательно, обеспечивало довольно быстрое наращивание душевого потребления первичных энергоресурсов. Такая динамика объяснялась, прежде всего, быстрым увеличением добычи нефти, которую транспортировали в самые разные части света под контролем крупнейших нефтяных ТНК, владевших ее добычей, переработкой и доставкой к потребителю. Огромное стимулирующее воздействие на эти процессы оказывало и то, что цены на нефть были очень низкими: в начале 70-х годов 1 т нефти стоила всего 15—20 долл.

Однако в середине 70-х в развитии мировой энергетики произошли очень большие изменения: наступил энергетический (прежде всего нефтяной) кризис, означавший конец длительной эпохи дешевого топлива. Среди причин его возникновения можно назвать ухудшение горно-геологических условий добычи топлива, в особенности нефти, в связи с перемещением ее в районы с экстремальными природными условиями (Север, Сахара), на континентальный шельф, а также с повышением требований к охране окружающей среды. С другой стороны, этот кризис стал следствием резкого обострения противоречий в мировой капиталистической системе хозяйства, борьбы развивающихся стран за свои нефтяные ресурсы. В конце 1973 г. арабские страны использовали цену на нефть в качестве своего рода политического оружия против стран Запада, поддержавших Израиль в арабо-израильском военном конфликте, повысив эту цену до 250—300 долл. за тонну. В результате экономика западных стран, ориентированная на дешевую нефть, испытала настоящий шок, в ответ на который им пришлось принимать ряд экстренных мер.

США, Япония, страны Западной Европы были вынуждены принять чрезвычайные меры. Было сокращено число сеансов в кинотеатрах и время телевизионных передач, была снижена скорость движения автомобилей и самолетов, были отменены многие авиарейсы, закрыта часть автозаправочных станций, отменены автогонки, была уменьшена подача горячей воды для отопления квартир, погасла световая реклама. Только в США число автозаправочных станций за несколько лет уменьшилось с 220 тыс. до 140 тыс.

Вслед за экстренными мерами эти страны начали разрабатывать новые национальные энергетические программы, направленные на уменьшение зависимости от импорта нефти и на общее сокращение ее доли в топливно-энергетическом балансе, на более полное использование собственных энергоресурсов. Главная ставка была сделана на энергосбережение, которое стали рассматривать в качестве своего рода дополнительного энергоресурса. Эта стратегия дала положительные результаты. Общая энергоемкость экономики стран Запада стала довольно быстро уменьшаться, а темпы прироста ВВП начали превышать темпы роста энергопотребления. В результате цены на нефть значительно снизились: в конце 80-х годов тонна нефти стоила 100—120 долларов.

В 80-е годы общие темпы роста энергопотребления замедлились. Это замедление продолжалось и в 90-х годах, когда помимо политики энергосбережения и повышения эффективности использования энергоносителей стали действовать и такие факторы, как топливно-энергетический дефицит в странах Центральной и Восточной Европы, наступивший после распада Совета Экономической Взаимопомощи, а также кризисные явления в топливно-энергетическом комплексе стран СНГ после распада СССР.

Новая энергетическая политика привела к определенным изменениям в структуре мирового энергопотребления. В течение ХХ в. для нее была характерна смена двух последовательных этапов — угольного и нефтегазового. Угольный этап продолжался примерно до середины ХХ в. (в 1900 г. доля угля составляла почти 60 %, в 1913 г. — 80, в 1950 г. — 58 %). Затем начался нефтегазовый этап, связанный с большей эффективностью, лучшей транспортабельностью нефти и газа, а также с открытием новых богатейших нефтегазоносных бассейнов. Доля нефти и газа в мировом энергопотреблении достигла своего максимума (77 %) в 1973 г.

После того как разразился мировой энергетический кризис, стали говорить о новом, переходном, этапе в развитии энергопотребления, главной целью которого считали как можно более быстрый переход от использования органического топлива, в особенности нефти, к использованию возобновимых, альтернативных источников энергии, к атомной энергетике. Однако после преодоления энергетического кризиса и нового удешевления нефти заговорили, напротив, об инерционности структуры мирового энергопотребления и необходимости сохранения ее относительной стабильности. В последние десятилетия ХХ в. для нее была характерна относительная стабильность, хотя при этом доля нефти все же стала несколько уменьшаться, а доля природного газа — возрастать.

Что касается перспектив развития мировой энергетики в начале XXI в., то соответствующие прогнозы делаются в большом количестве — как отдельными фирмами и специалистами, так и Мировым энергетическим советом (МЭС), Международным энергетическим агентством (МЭА) и другими самыми авторитетными организациями. Обычно такие прогнозы составляют в двух вариантах с учетом, во-первых, возможностей более быстрого или более медленного экономического роста, во-вторых, степени охвата стран мира политикой энергосбережения.

Несмотря на то, что прогнозы иногда довольно сильно различаются, можно предположить достижение в 2010 г. мирового энергопотребления в объеме примерно 15 млрд тут, а в 2015 г. — 17 млрд тут. В структуре этого потребления доля угля предположительно останется стабильной, доля нефти немного уменьшится, а доля природного газа возрастет. Согласно некоторым прогнозам, их доли в 2015 г. составят соответственно 31,2, 35,0 и 28,1 %. Все эти расчеты и прогнозы исходят из задачи обеспечить надежность, экономическую приемлемость и экологическую безопасность мирового энергообеспечения. Они учитывают необходимость обеспечения надлежащего качества жизни — исходят из того, что в начале XXI в. это качество все более будет определяться не столько энергоемкостью производства, сколько эффективностью использования первичных энергоресурсов для получения необходимых людям продуктов и сохранения среды их обитания.

2. Нетрадиционные источники энергии

Проблема обеспечения электрической энергией многих отраслей мирового хозяйства, постоянно растущих потребностей более чем шестимиллиардного населения Земли становится сейчас все более насущной. Основу современной мировой энергетики составляют тепло- и гидроэлектростанции. Однако их развитие сдерживается рядом факторов. Стоимость угля, нефти и газа, на которых работают тепловые станции, растет, а природные ресурсы этих видов топлива сокращаются. К тому же, многие страны не располагают собственными топливными ресурсами или испытывают в них недостаток.

Гидроэнергетические ресурсы в развитых странах используются практически полностью: большинство речных участков, пригодных для гидротехнического строительства, уже освоены. Выход из создавшегося положения виделся в развитии атомной энергетики. На конец 1989 года в мире построено и работало более 400 атомных электростанций (АЭС). Однако сегодня АЭС уже не считаются источником дешевой и экологически чистой энергии. Топливом для АЭС служит урановая руда — дорогостоящее и труднодобываемое сырье, запасы которого ограничены. К тому же строительство и эксплуатация АЭС сопряжены с большими трудностями и затратами. Лишь немногие страны сейчас продолжают строительство новых АЭС. Серьезным тормозом для дальнейшего развития атомной энергетики являются проблемы загрязнения окружающей среды.

С середины нашего века началось изучение энергетических ресурсов океана, относящихся к "возобновляемым источникам энергии". Океан — гигантский аккумулятор и трансформатор солнечной энергии, преобразуемой в энергию течений, тепла и ветров. Энергия приливов — результат действия приливообразующих сил Луны и Солнца. Энергетические ресурсы океана представляют большую ценность как возобновляемые и практически неисчерпаемые. Опыт эксплуатации уже действующих систем океанской энергетики показывает, что они не приносят какого-либо ощутимого ущерба океанской среде. При проектировании будущих систем океанской энергетики тщательно исследуется их воздействие на экологию.

Минеральные ресурсы. Океан служит источником богатых минеральных ресурсов. Они разделяются на химические элементы, растворенные в воде, полезные ископаемые, содержащиеся под морским дном, как в континентальных шельфах, так и за их пределами; полезные ископаемые на поверхности дна. Более 90 % общей стоимости минерального сырья дают нефть и газ. Общая нефтегазовая площадь в пределах шельфа оценивается в 13 млн кв. км.

Наиболее крупные районы добычи нефти и газа с морского дна — Персидский и Мексиканский заливы. Начата промысловая добыча газа и нефти со дна Северного моря. Шельф богат и поверхностными залежами, представленными многочисленными россыпями на дне, содержащими металлические руды, а также неметаллические ископаемые.

На обширных площадях океана обнаружены богатые залежи железомарганцевых конкреций — своеобразных многокомпонентных руд, содержащих также никель, кобальт, медь и др. В то же время исследования позволяют рассчитывать на обнаружение крупных залежей различных металлов в конкретных породах, залегающих под дном океана.

Термальная энергия. Идея использования тепловой энергии, накопленной тропическими и субтропическими водами океана, была предложена еще в конце ХIХ в. Первые попытки ее реализации были сделаны в 30-х гг. нашего века и показали перспективность этой идеи. В 70-е гг. ряд стран приступил к проектированию и строительству опытных океанских тепловых электростанций (ОТЭС), представляющих собой сложные крупногабаритные сооружения. ОТЭС могут размещаться на берегу или находиться в океане (на якорных системах или в свободном дрейфе). Работа ОТЭС основана на принципе, используемом в паровой машине. Котел, заполненный фреоном или аммиаком (жидкостями с низкими температурами кипения), омывается теплыми поверхностными водами. Образующийся пар вращает турбину, связанную с электрогенератором. Отработанный пар охлаждается водой из нижележащих холодных слоев и, конденсируясь в жидкость, насосами вновь подается в котел. Расчетная мощность проектируемых ОТЭС составляет 250—400 МВт.

Учеными Тихоокеанского океанологического института АН СССР была предложена и реализуется оригинальная идея получения электроэнергии на основе разности температур подледной воды и воздуха, которая составляет в арктических районах 26 град.  и более.

По сравнению с традиционными тепловыми и атомными электростанциями ОТЭС оцениваются специалистами как более экономически эффективные и практически не загрязняющие океанскую среду. Недавнее открытие гидротермальных источников на дне Тихого океана рождают привлекательную идею создания подводных ОТЭС, работающих на разности температур источников и окружающих вод. Наиболее привлекательными для размещения ОТЭС являются тропические и арктические широты.

Энергия приливов. Использование энергии приливов началось уже в ХI в. для работы мельниц и лесопилок на берегах Белого и Северного морей. До сих пор подобные сооружения служат жителям ряда прибрежных стран. Сейчас исследования по созданию приливных электростанций (ПЭС) ведутся во многих странах мира.

Два раза в сутки в одно и то же время уровень океана то поднимается, то опускается. Это гравитационные силы Луны и Солнца притягивают к себе массы воды. Вдали от берега колебания уровня воды не превышают 1 м, но у самого берега они могут достигать 13 м, как, например, в Пенжинской губе на Охотском море.

Приливные электростанции работают по следующему принципу: в устье реки или заливе строится плотина, в корпусе которой установлены гидроагрегаты. За плотиной создается приливный бассейн, который наполняется приливным течением, проходящим через турбины. При отливе поток воды устремляется из бассейна в море, вращая турбины в обратном направлении. Считается экономически целесообразным строительство ПЭС в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 м. Проектная мощность ПЭС зависит от характера прилива в районе строительства станции, от объема и площади приливного бассейна, от числа турбин, установленных в теле плотины.

В некоторых проектах предусмотрены двух- и более бассейновые схемы ПЭС с целью выравнивания выработки электроэнергии. С созданием особых, капсульных турбин, действующих в обоих направлениях, открылись новые возможности повышения эффективности ПЭС при условии их включения в единую энергетическую систему региона или страны.

При совпадении времени прилива или отлива с периодом наибольшего потребления энергии ПЭС работает в турбинном режиме, а при совпадении времени прилива или отлива с наименьшим потреблением энергии турбины ПЭС либо отключают, либо они работают в насосном режиме, наполняя бассейн выше уровня прилива или откачивая воду из бассейна.

В 1968 г. на побережье Баренцева моря в Кислой губе сооружена первая в нашей стране опытно-промышленная ПЭС. В здании электростанции размещено 2 гидроагрегата мощностью 400 кВт. Десятилетний опыт эксплуатации первой ПЭС позволил приступить к составлению проектов Мезенской ПЭС на Белом море, Пенжинской и Тугурской на Охотском море. Использование великих сил приливов и отливов Мирового океана, даже самих океанских волн — интересная проблема. К решению ее еще только приступают. Тут многое предстоит еще изучать, изобретать, конструировать.

В 1966 г. во Франции на реке Ранс построена первая в мире приливная электростанция, 24 гидроагрегата которой вырабатывают в среднем за год 502 млн кВт.ч электроэнергии. Для этой станции разработан приливный капсульный агрегат, позволяющий осуществлять три прямых и три обратных режима работы: как генератор, как насос и как водопропускное отверстие, что обеспечивает эффективную эксплуатацию ПЭС. По оценкам специалистов, ПЭС Ранс экономически оправдана. Годовые издержки эксплуатации ниже, чем на гидроэлектростанциях, и составляют 4 % капитальных вложений.

Энергия волн. Идея получения электроэнергии от морских волн была изложена еще в 1935 г. советским ученым К. Э. Циолковским. В основе работы волновых энергетических станций лежит воздействие волн на рабочие органы, выполненные в виде поплавков, маятников, лопастей, оболочек и т. п. Механическая энергия их перемещений с помощью электрогенераторов преобразуется в электрическую.

В настоящее время волноэнергетические установки используются для энергопитания автономных буев, маяков, научных приборов. Попутно крупные волновые станции могут быть использованы для волнозащиты морских буровых платформ, открытых рейдов, марикультурных хозяйств. Началось промышленное использование волновой энергии. В мире уже около 400 маяков и навигационных буев получают питание от волновых установок. В Индии от волновой энергии работает плавучий маяк порта Мадрас. В Норвегии с 1985 г. действует первая в мире промышленная волновая станция мощностью 850 кВт.

Создание волновых электростанций определяется оптимальным выбором акватории океана с устойчивым запасом волновой энергии, эффективной конструкцией станции, в которую встроены устройства сглаживания неравномерного режима волнения. Считается, что эффективно волновые станции могут работать при использовании мощности около 80 кВт/м. Опыт эксплуатации существующих установок показал, что вырабатываемая ими электроэнергия пока в 2—3 раза дороже традиционной, но в будущем ожидается значительное снижение ее стоимости.

В волновых установках с пневматическими преобразователями под действием волн воздушный поток периодически изменяет свое направление на обратное. Для этих условий и разработана турбина Уэллса, ротор которой обладает выпрямляющим действием, сохраняя неизменным направление своего вращения при смене направления воздушного потока, следовательно, поддерживается неизменным и направление вращения генератора. Турбина нашла широкое применение в различных волноэнергетических установках. Волновая энергетическая установка "Каймей" ("Морской свет") — самая мощная действующая энергетическая установка с пневматическими преобразователями — построена в Японии в 1976 г. Она использует волнение высотой до 6—10 м. На барже длиной 80 м, шириной 12 м, высотой в носовой части 7 м, в кормовой — 2,3 м, водоизмещением 500 т установлены 22 воздушные камеры, открытые снизу; каждая пара камер работает на одну турбину Уэллса. Общая мощность установки 1000 кВт. Первые испытания были проведены в 1978—1979 гг. близ города Цуруока. Энергия передавалась на берег по подводному кабелю длиной около 3 км.

В 1985 г. в Норвегии в 46 км к северо-западу от города Берген построена промышленная волновая станция, состоящая из двух установок. Первая установка на острове Тофтесталлен работала по пневматическому принципу. Она представляла собой железобетонную камеру, заглубленную в скале; над ней была установлена стальная башня высотой 12,3 м и диаметром 3,6 м. Входящие в камеру волны создавали изменение объема воздуха. Возникающий поток через систему клапанов приводил во вращение турбину и связанный с ней генератор мощностью 500 кВт, годовая выработка составляла 1,2 млн кВт.ч. Зимним штормом в конце 1988 г. башня станции была разрушена. Разрабатывается проект новой башни из железобетона.

Конструкция второй установки состоит из конусовидного канала в ущелье длиной около 170 м с бетонными стенками высотой 15 м и шириной в основании 55 м, входящего в резервуар между островами, отделенный от моря дамбами, и плотины с энергетической установкой. Волны, проходя по сужающемуся каналу, увеличивают свою высоту с 1,1 до 15 м и вливаются в резервуар площадью 5500 кв. м, уровень которого на 3 м выше уровня моря. Из резервуара вода проходит через низконапорные гидротурбины мощностью 350 кВт. Станция ежегодно производит до 2 млн кВт.ч электроэнергии.

В Великобритании разрабатывается оригинальная конструкция волновой энергетической установки типа "моллюск", в которой в качестве рабочих органов используются мягкие оболочки — камеры, в которых находится воздух под давлением, несколько большим атмосферного. Накатом волн камеры сжимаются, образуется замкнутый воздушный поток из камер в каркас установки и обратно. На пути потока установлены воздушные турбины Уэллса с электрогенераторами.

Сейчас создается опытная плавучая установка из 6 камер, укрепленных на каркасе длиной 120 м и высотой 8 м. Ожидаемая мощность 500 кВт. Дальнейшие разработки показали, что наибольший эффект дает расположение камер по кругу. В Шотландии на озере Лох-Несс была испытана установка, состоящая из 12 камер и 8 турбин, укрепленных на каркасе диаметром 60 м и высотой 7 м. Теоретическая мощность такой установки до 1200 кВт.

Впервые конструкция волнового плота была запатентована в СССР еще в 1926 г. В 1978 г. в Великобритании проводились испытания опытных моделей океанских электростанций, в основе которых лежит аналогичное решение. Волновой плот Коккерела состоит из шарнирно соединенных секций, перемещение которых относительно друг друга передается насосам с электрогенераторами. Вся конструкция удерживается на месте якорями. Трехсекционный волновой плот Коккерела длиной 100 м, шириной 50 м и высотой 10 м может дать мощность до 2 тыс. кВт.

В СССР модель волнового плота испытывалась в 70-х гг. на Черном море. Она имела длину 12 м, ширину поплавков 0,4 м. На волнах высотой 0,5 м и длиной 10—15 м установка развивала мощность 150 кВт. Проект, известный под названием "утка Солтера", представляет собой преобразователь волновой энергии. Рабочей конструкцией является поплавок ("утка"), профиль которого рассчитан по законам гидродинамики. В проекте предусматривается монтаж большого количества крупных поплавков, последовательно укрепленных на общем валу. Под действием волн поплавки приходят в движение и возвращаются в исходное положение силой собственного веса. При этом приводятся в действие насосы внутри вала, заполненного специально подготовленной водой. Через систему труб различного диаметра создается разность давления, приводящая в движение турбины, установленные между поплавками и поднятые над поверхностью моря. Вырабатываемая электроэнергия передается по подводному кабелю. Для более эффективного распределения нагрузок на валу следует устанавливать 20—30 поплавков. В 1978 г. была испытана модель установки длиной 50 м, состоявшая из 20 поплавков диаметром 1 м. Выработанная мощность составили 10 кВт. Разработан проект более мощной установки из 20—30 поплавков диаметром 15 м, укрепленных на валу, длиной 1200 м. Предполагаемая мощность установки 45 тыс. кВт. Подобные системы установлены у западных берегов Британских островов, могут обеспечить потребности Великобритании в электроэнергии.

Энергия ветра. Использование энергии ветра имеет многовековую историю. Идея преобразования энергии ветра в электрическую возникла в конце ХIХ в.

В СССР первая ветровая электростанция (ВЭС) мощностью 100 кВт была построена в 1931 г. у города Ялта в Крыму. Тогда это была крупнейшая ВЭС в мире. Среднегодовая выработка станции составляла 270 МВт.ч. В 1942 г. станция была разрушена. В период энергетического кризиса 70-х гг. интерес к использованию энергии возрос. Началась разработка ВЭС как для прибрежной зоны, так и для открытого океана. Океанские ВЭС способны вырабатывать энергии больше, чем расположенные на суше, поскольку ветры над океаном более сильные и постоянные.

Строительство ВЭС малой мощности (от сотен ватт до десятков киловатт) для энергоснабжения приморских поселков, маяков, опреснителей морской воды считается выгодным при среднегодовой скорости ветра 3,5—4 м/с. Возведение ВЭС большой мощности (от сотен киловатт до сотен мегаватт) для передачи электроэнергии в энергосистему страны оправдано там, где среднегодовая скорость ветра превышает 5,5—6 м/с. (Мощность, которую можно получить с 1 кв. м поперечного сечения воздушного потока, пропорциональна скорости ветра в третьей степени). Так, в Дании — одной из ведущих стран мира в области ветроэнергетики — действует уже около 2500 ветровых установок общей мощностью 200 МВт.

На Тихоокеанском побережье США в Калифорнии, где скорость ветра 13 м/с и больше наблюдается в продолжение более 5 тыс. ч в году, работает уже несколько тысяч ветровых установок большой мощности. ВЭС различной мощности действуют в Норвегии, Нидерландах, Швеции, Италии, Китае, России и других странах.

В связи с непостоянством ветра по скорости и направлению большое внимание уделяется созданию ветроустановок, работающих с другими источниками энергии. Энергию крупных океанских ВЭС предполагается использовать при производстве водорода из океанской воды или при добыче полезных ископаемых со дна океана.

Еще в конце ХIХ в. ветряной электродвигатель использовался Ф. Нансеном на судне "Фрам" для обеспечения участников полярной экспедиции светом и теплом во время дрейфа во льдах. В Дании на полуострове Ютландия в бухте Эбельтофт с 1985 г. действуют шестнадцать ВЭС мощностью 55 кВт каждая и одна ВЭС мощностью 100 кВт. Ежегодно они вырабатывают 2800—3000 МВт.ч. Существует проект прибрежной электростанции, использующей энергию ветра и прибоя одновременно.

Энергия течений. Наиболее мощные течения океана — потенциальный источник энергии. Современный уровень техники позволяет извлекать энергию течений при скорости потока более 1 м/с. При этом мощность от 1 кв. м поперечного сечения потока составляет около 1 кВт. Перспективным представляется использование таких мощных течений, как Гольфстрим и Куросио, несущих соответственно 83 и 55 млн куб. м/с воды со скоростью до 2 м/с, и Флоридского течения (30 млн куб. м/с, скорость до 1,8 м/с). Для океанской энергетики представляют интерес течения в проливах Гибралтарском, Ла-Манш, Курильских. Однако создание океанских электростанций на энергии течений связано пока с рядом технических трудностей, прежде всего с созданием энергетических установок больших размеров, представляющих угрозу судоходству.

Программа "Кориолис" предусматривает установку во Флоридском проливе в 30 км восточнее города Майами 242 турбин с двумя рабочими колесами диаметром 168 м, вращающимися в противоположных направлениях. Пара рабочих колес размещается внутри полой камеры из алюминия, обеспечивающей плавучесть турбины. Для повышения эффективности лопасти колес предполагается сделать достаточно гибкими. Вся система "Кориолис" общей длиной 60 км будет ориентирована по основному потоку; ширина ее при расположении турбин в 22 ряда по 11 турбин в каждом составит 30 км. Агрегаты предполагается отбуксировать к месту установки и заглубить на 30 м, чтобы не препятствовать судоходству. Полезная мощность каждой турбины с учетом затрат на эксплуатацию и потерь при передаче на берег составит 43 МВт, что позволит удовлетворить потребности штата Флориды (США) на 10 %. Первый опытный образец подобной турбины диаметром 1,5 м был испытан во Флоридском проливе. Разработан также проект турбины с рабочим колесом диаметром 12 м и мощностью 400 кВт.

"Соленая" энергия. Соленая вода океанов и морей таит в себе огромные неосвоенные запасы энергии, которая может быть эффективно преобразована в другие формы энергии в районах с большими градиентами солености, какими являются устья крупнейших рек мира, таких, как Амазонка, Парана, Конго и др. Осмотическое давление, возникающее при смешении пресных речных вод с солеными, пропорционально разности в концентрациях солей в этих водах. В среднем это давление составляет 24 атм., а при впадении реки Иордан в Мертвое море 500 атм. В качестве источника осмотической энергии предполагается также использовать соляные купола, заключенные в толще океанского дна. Расчеты показали, что при использовании энергии, полученной при растворении соли среднего по запасам нефти соляного купола, можно получить не меньше энергии, чем при использовании содержащейся в нем нефти.

Работы по преобразованию "соленой" энергии в электрическую находятся на стадии проектов и опытных установок. Среди предлагаемых вариантов представляют интерес гидроосмотические устройства с полупроницаемыми мембранами.

В них происходит всасывание растворителя через мембрану в раствор. В качестве растворителей и растворов используются пресная вода — морская вода или морская вода — рассол. Последний получают при растворении отложений соляного купола.

В гидроосмотической камере рассол из соляного купола смешивается с морской водой. Отсюда проходящая через полупроницаемую мембрану вода под давлением поступает на турбину, соединенную с электрогенератором. Подводная гидроосмотическая гидроэлектростанция размещается на глубине более 100 м. Пресная вода подается к гидротурбине по трубопроводу. После турбины она откачивается в море осмотическими насосами в виде блоков полупроницаемых мембран, остатки речной воды с примесями и растворенными солями удаляются промывочным насосом.

Морские водоросли как источник энергии. В биомассе водорослей, находящихся в океане, заключается огромное количество энергии. Предполагается использовать для переработки на топливо как прибрежные водоросли, так и фитопланктон. В качестве основных способов переработки рассматриваются сбраживание углеводов водорослей в спирты и ферментация больших количеств водорослей без доступа воздуха для производства метана. Разрабатывается также технология переработки фитопланктона для производства жидкого топлива. Эту технологию предполагается совместить с эксплуатацией океанских термальных электростанций, подогретые глубинные воды которых будут обеспечивать процесс разведения фитопланктона теплом и питательными веществами.

В проекте комплекса "Биосоляр" обосновывается возможность непрерывного разведения микроводоросли хлорелла в специальных контейнерах, плавающих по поверхности открытого водоема. Комплекс включает систему связанных гибкими трубопроводами плавающих контейнеров на берегу или морской платформе оборудование для переработки водорослей. Контейнеры, играющие роль культиваторов, представляют собой плоские ячеистые поплавки из армированного полиэтилена, открытые сверху для доступа воздуха и солнечного света. Трубопроводами они связаны с отстойником и регенератором. В отстойник откачивается часть продукции для синтеза, а из регенератора в контейнеры поступают питательные вещества — остаток от анаэробной переработки в метантенке. Получаемый в нем биогаз содержит метан и углекислый газ.

Предлагаются и совсем экзотические проекты. В одном из них рассматривается, например, возможность установки электростанции прямо на айсберге. Холод, необходимый для работы станции, можно получать ото льда, а полученная энергия используется для передвижения гигантской глыбы замороженной пресной воды в те места земного шара, где ее очень мало, например в страны Ближнего Востока. Другие ученые предлагают использовать полученную энергию для организации морских ферм, производящих продукты питания.

Заключение: тенденции энергопотребления в мире.

В заключение хотелось бы сказать о тенденциях энергопотребления в мире. Ведь численность населения Земли, как известно, достигла 6 млрд человек и продолжает увеличиваться. Уровень жизни, оставаясь крайне неравномерным в различных странах и континентах, продолжает, в целом, расти. Эволюция образа жизни и народонаселения влечет за собой неуклонное увеличение потребления на Земле топливно-энергетических ресурсов, несмотря на технологическое совершенствование производительных сил человечества, эколого- и энергосберегающие тенденции. В силу указанных прогрессивных тенденций, динамика роста потребления ТЭР существенно отстает и будет, в дальнейшем, отставать от темпов экономического развития мирового сообщества.

В 2000 г. потребление первичных энергоресурсов на Земле составило 13 млрд т условного топлива. Ожидается, что в 2005 г. оно может достигнуть 15 млрд т условного топлива, т. е. увеличиться на 15 % при росте ВВП за это время примерно на 25 %.

Прогнозные оценки дальнейших перспектив имеют достаточно большой разброс и, в соответствии с ними, диапазон потребления первичных ТЭР в 2020 г. составит от 16,5 до 23 млрд т условного топлива с ростом к 2000 г. на 26 %:75 %. Иными словами, темп роста энергопотребления в мире может в этот период составить от 1 % до 2,8 % в год, в зависимости от среднегодовых темпов экономического роста, которые оцениваются в диапазоне от 1,5 % до 4,0 % в год, а также в зависимости от динамики научно-технического прогресса производительных сил и успехов в реализации программы "устойчивого развития", направленной на сохранение природной среды обитания на Земле.

Энергетика является жизненно важной отраслью мирового хозяйства. Уровень ее развития тесно связан с научно-техническим прогрессом, с качеством жизни населения различных стран и территорий.

О том, что ждет ТЭК в будущем, можно только догадываться. Можно строить долгосрочные прогнозы — и все равно не быть до конца уверенными в завтрашнем дне. Единственное, что можно сказать однозначно, — это то, что ТЭК оказывает колоссальное влияние на экономику страны, и от его развития будет зависеть наше с вами будущее.

Библиография

1. Алисов Н. В., Хорев Б. С. Экономическая и социальная география мира. Общий обзор. М., 2001.

2. Витковский О. В. География промышленности зарубежных стран. М., 1997.

3. География / Еженедельное приложение к газете "Первое сентября": материалы за 1992—2002 гг.

4. География в школе /Журнал: материалы за 1990—2002 гг.

5. Голубчик М. М. География мирового хозяйства. В 2-х ч. Саранск, 1995.

6. Громов Ф. Н., Горшков С. Г. Человек и океан. С.-П., ВМФ, 1996 г.

7. Липец Ю. Г., Пуляркин В. А., Шлихтер С. Б. География мирового хозяйства. М., 1999.

8. Максаковский В. П. Географическая картина мира. В 3-х ч. Ярославль, 1996.

9. Социально-экономическая география зарубежного мира / Под ред. В. В. Вольского. М., 2001.



  © Реферат плюс


Поиск
Реклама

  © REFERATPLUS.RU  

Яндекс.Метрика