Файл: Российский государственный социальный университет Эссе по дисциплине Физика.docx

Российский государственный социальный университет

Эссе

по дисциплине «Физика»
Нетрадиционные источники энергии

_____________________________________________________

(тема эссе)

ФИО студента	Северов Матвей Вадимович
Направление подготовки	Информационная безопасность
Группа	ИНБ-Б-0-Д-2022-1

Москва 2023

Содержание

---

Введение

Энергетическая обеспеченность общества составляет основу его научно-технического прогресса и развития его производительных сил. Удовлетворение потребностей общества является важнейшим элементом экономического роста. Развивающаяся мировая экономика нуждается в постоянном увеличении поставок энергии для производства. Энергетические ресурсы должны быть надежными и устойчивыми в долгосрочной перспективе: В 1973-1974 годах энергетический кризис в капиталистических странах показал, что энергоэффективность не может быть достигнута только за счет опоры на традиционные источники энергии, такие как нефть, уголь и газ.

Помимо изменения структуры потребления, необходимо увеличить использование нетрадиционных и альтернативных источников энергии. К ним относятся солнечная, геотермальная, ветровая энергия, энергия биомассы и морская энергия. Сюда же относится и ядерная энергия в целом. Однако на нынешнем этапе развития ядерной энергетики это, скорее всего, будет лишь временным явлением. В отличие от ископаемых видов топлива, нетрадиционные виды энергии не ограничены геологически накопленными запасами. Это означает, что их использование и потребление неизбежно приведет к истощению. Важным фактором при оценке целесообразности использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии является стоимость производства по сравнению со стоимостью энергии, производимой из традиционных источников энергии. Нетрадиционные источники энергии особенно важны для удовлетворения местных потребителей энергии.

Новые методы преобразования энергии, обсуждаемые в данном эссе, можно отнести к термину "экоэнергетика", под которым понимаются все чистые методы производства энергии, не вызывающие загрязнения окружающей среды.

Солнечная энергия

Солнечная энергия является самым эффектным и дешевым источником энергии, но также, возможно, наименее используемым человечеством. В последнее время интерес к использованию солнечной энергии резко возрос. Потенциал получения энергии из прямого солнечного света огромен. Всего 0,0125% солнечной энергии может быть использовано для удовлетворения всего текущего мирового спроса на энергию, а 0,5% - для удовлетворения всего будущего спроса. Однако, к сожалению, этот огромный потенциальный ресурс никогда не будет реализован в больших масштабах. Лишь небольшая часть энергии может быть использована на практике. Одной из основных причин такого положения является низкая плотность солнечной энергии. Солнечная энергетика является одной из самых материалоемких форм производства энергии. Масштабное использование солнечной энергии сопровождается огромным ростом потребности в материалах и, соответственно, в рабочей силе, необходимой для сбора, переработки и получения сырья, изготовления и транспортировки солнечных батарей, коллекторов и т.д. В настоящее время электрическая энергия, полученная с помощью солнечного излучения, стоит намного дороже, чем произведенная традиционным способом. Ученые надеются, что эксперименты, проводимые на опытных установках и станциях, помогут решить не только технические, но и экономические проблемы.

---

Большие кластеры солнечных панелей обычно располагаются в тропических и субтропических регионах, там, где большое количество солнечных дней. Также крайне популярны в странах Средиземноморья, где часто устанавливают их на крышах домов.

Также Солнце – единственный источник электроэнергии на Международной космической станции и искусственных спутниках Земли.

Энергия ветра

Сегодня ветряные турбины обеспечивают стабильную поставку электроэнергии для нефтяной промышленности. Ветровые турбины хорошо работают в отдаленных районах, на удаленных островах, в Арктике и на тысячах сельскохозяйственных ферм, где поблизости нет крупных населенных пунктов или государственных электростанций.

Основное применение энергии ветра - это механическая энергия для выработки электроэнергии для автономных потребителей и для поднятия уровня воды, например, для орошения засушливых земель, пастбищ и осушения болот. В регионах с хорошими ветровыми условиями ветровые турбины могут быть объединены с аккумуляторами для автоматических метеорологических станций, светофоров, оборудования радиосвязи и катодной защиты для предотвращения коррозии трубопроводов.

По мнению экспертов, энергия ветра может эффективно использоваться в тех случаях, когда допустимы кратковременные перебои в энергоснабжении без крупного хозяйственного ущерба. Ветряные электростанции с аккумуляторными батареями подходят для снабжения энергией практически всех потребителей.

Мощные ветряные турбины обычно устанавливаются там, где ветер постоянен (например, на морских побережьях, в мелководных прибрежных районах). Такие установки уже используются на практике в России, США, Канаде, Франции и других странах.

Широкому использованию энергии ветра до сих пор мешала ее высокая стоимость. Оборудование, необходимое для использования ветра, обходятся слишком дорого.

Энергия Мирового океана

Идея использования разницы температур между поверхностными и глубинными слоями океана была впервые предложена французским ученым д'Арсонвиль в 1881 году, но первые разработки начались только в 1973 году. Энергия разницы температур в различных слоях океана оценивается от 20 до 40 триллионов кВт, но использовать можно только 10-20%.

---

Принцип работы установки заключается в том, что теплая морская вода с температурой 24-32°C подается в теплообменник, где жидкий аммиак и фреон преобразуются в пар для питания турбины, который затем поступает в другой теплообменник для охлаждения и конденсации воды с температурой 5-6°C с глубины 200-500 м. Полученная электроэнергия отправляется на берег по подводным кабелям, но может использоваться и на месте (для добычи полезных ископаемых со дна моря или для отделения минералов от морской воды). Преимущество таких установок заключается в том, что они могут обеспечить электроэнергией любой район Мирового океана.

Океаны, которые покрывают 72% поверхности Земли, потенциально содержат множество форм энергии, которые могут быть преобразованы в стандартное топливо, включая энергию волн и приливов, энергию химических связей газов, солей и других минералов, энергию течений и энергию температурных градиентов. Такое количество энергии и разнообразие ее форм гарантирует, что человечество не будет испытывать недостатка в энергии в будущем.

Энергия биомассы

Биомасса относится к материалам растительного или животного происхождения и отходам, образующимся в результате их переработки. Энергия из биомассы может быть использована двумя способами: прямое сжигание или преобразование в топливо (спирт, биогаз). Существует два основных способа получения топлива из биомассы: термохимические и биотехнологические процессы.

Одним из наиболее перспективных направлений использования биомассы для получения энергии является производство биогаза, который на 50-80% состоит из метана и на 20-50% из углекислого газа. Его теплотворная способность составляет 5-6 тысяч ккал/м3 (21-25 мДж/м3).

Наиболее эффективным способом производства биогаза является навоз: одна тонна навоза производит 10-12 кубических метров метана. Кроме того, при переработке 100 миллионов тонн полевых отходов, например, соломы зерновых, образуется около 20 миллиардов куб. м. метана. В хлопководческих районах ежегодно остается 8-9 миллионов тонн стеблей хлопчатника, из которых производится до 2 миллиардов тонн метана. Стебли сельскохозяйственных культур и трава также могут быть переработаны с той же целью.

Биогаз можно преобразовывать в тепловую и электрическую энергию, а также использовать в двигателях внутреннего сгорания для получения синтезгаза и искусственного бензина.

---

Помимо улучшения окружающей среды и выработки электроэнергии, производство биогаза из органических отходов помогает еще и в агрохимической отрасли: можно получать такие удобрения, как нитрофоск.

Биогазовые установки обычно располагаются вблизи крупных городов и центров переработки сельскохозяйственной продукции.

Список источников

1. 
   https://www.referatmix.ru/referats/66/referatmix_62298.htm
   
2. 
   https://school-science.ru/3/11/33060?ysclid=lhnswcks4s762795946
   
3. 
   https://wiki.fenix.help/ekologiya/netraditsionnyye-istochniki-energii?ysclid=lhnsvlyg3256912857
   

---