Источники энергии

Атомная энергия

Атомная энергия — тепловая энергия, выделяющаяся при распаде мельчайших частиц материи —

. Основным топливом для получения атомной энергии является

, содержащийся в земной коре. Многие люди считают атомную энергию энергией будущего, но ее применение на практике создает ряд серьезных проблем. Атомные электростанции не выделяют ядовитых газов, но могут создавать немало трудностей, так как это топливо радиоактивно. Оно излучает радиацию, убивающую все

. Если радиация попадает в почву или в

, это влечет за собой катастрофические последствия.

Аварии ядерных реакторов и выбросы радиоактивных веществ в атмосферу представляют собой большую опасность. Авария на ядерной электростанции в Чернобыле (Украина), случившаяся в 1986 г., повлекла за собой гибель многих людей и заражение огромной территории.

Возобновляемые источники энергии

По мере роста численности населения (см. статью «

«) людям требуется все больше энергии, и многие страны переходят к использованию возобновляемых источников энергии — солнца, ветра и

. Идея их применения пользуется широкой популярностью, так как это — экологически чистые источники, использование которых не наносит вреда окружающей среде.

Гидроэлектростанции

Энергию воды используют на протяжении многих веков. Вода вращала водяные колеса, использовавшиеся для разных целей. В наши дни построены огромные плотины и водохранилища, и вода применяется для выработки электроэнергии. Течение реки вращает колеса турбин, превращая энергию воды в электроэнергию. Турбина связана с генератором, который вырабатывает электроэнергию.

Другие возобновляемые источники энергии

В будущем люди смогут использовать множество различных естественных источников энергии. Например, в вулканических районах разрабатывается технология использования геотермальной энергии (тепла земных недр). Другим источником энергии является биогаз, образующийся при гниении отходов.

Как сделать ротор Савония:

Ротор Савония представляет собой механизм, применяемый крестьянами в Азии и Африке для подачи воды при ирригации. Чтобы самим сделать ротор, вам потребуются несколько чертежных кнопок, большая пластмассовая бутылка, крышка, две прокладки, стержень длиной 1 м и толщиной 5 мм и два металлических кольца.

Как это сделать:

1. Чтобы сделать лопасти, обрежьте бутылку сверху и разрежьте ее пополам вдоль.

2. С помощью чертежных кнопок прикрепите половинки бутылки к крышке. Соблюдайте осторожность при обращении с кнопками.

3. Приклейте прокладки к крышке и воткните в нее стержень.

4. Приверните кольца к деревянному основанию и поставьте ваш ротор на ветру. Вставьте стержень в кольца и проверьте вращение ротора. Выбрав оптимальное положение половины бутылки, приклейте их к крышке прочным водоотталкивающим клеем.

Ископаемые виды топлива

Уголь, нефть и газ — невозобновляемые источники энергии, которые сформировались из остатков древних растений и животных, обитавших на Земле миллионы лет назад (подробнее в статье «Древнейшие формы жизни«). Эти виды топлива добываются из недр и сжигаются для получения электроэнергии.

Однако использование ископаемых источников топлива создает серьезные проблемы. При современных темпах потребления известные запасы нефти и газа будут исчерпаны уже в ближайшие 50 лет. Запасов угля хватит лет на 250. При сжигании этих видов топлива образуются газы, под воздействием которых возникает парниковый эффект и выпадают кислотные дожди.

Ископаемые ресурсы

К ископаемым ресурсам относятся энергетические ресурсы и рудные и нерудные полезные ископаемые, строительное сырье. Залежи полезных ископаемых обладают разной степенью изученности и точности оценки.

По степени разведанности и количественной определенности в России выделяют четыре категории месторождений ископаемых ресурсов:

• детально разведанные с точно обозначенными границами залегания;
• разведанные с примерно определенными границами залегания;
• разведанные залежи с запасами, подсчитанными с помощью экстраполяции;
• предварительно оцененные месторождения, качество которых определено по единичным образцам и пробам.

В зарубежных странах используется классификация, согласно которой разведанные запасы делят на достоверные и вероятные (по степени изученности). В Соединенных Штатах и некоторых других странах выделяют: измеренные запасы; запасы, определенные на основе сведений, полученных за пределами измеренных залежей по данным горногеологических работ; запасы предполагаемые и выведенные на основе геологических данных.

В мировой экономике огромное значение играют залежи железной руды. Промышленные виды железных руд представлены железистыми кварцитами, титаномагнетитами, магнетитами, сидеритами и гематитами. Потенциальные геологические запасы железных руд оцениваются в триллионы тонн. Достоверные и вероятные запасы железных руд составляют 260 млрд. тонн.

Наиболее крупные залежи железных руд находятся в Австралии, Бразилии, США, Канаде, ЮАР, Франции, Швеции, Великобритании, Норвегии, Китае и странах СНГ. Ежегодная добыча железной руды в мире составляет примерно 870 млн. тонн. По прогнозам запасов руды должно хватить на 250 лет.

В производстве черных металлов большую роль играют легирующие добавки для выплавки сталей: никель, марганец, хром, кобальт. Значительная доля залежей руд различных металлов находится в Азии, Африке, Америке и Австралии; никеля – в Канаде, Новой Каледонии, на Филиппинах и в Индонезии; марганцевых руд – в ЮАР, Индии, Габоне;

Добыча бокситов ведется главным образом в Гвинее, Австралии и на Ямайке и составляет 80 млн. тонн. Значительны запасы глиноземного сырья – алунитов, сиенитов, нефелинов.

Общие запасы медных руд оцениваются в 860 млн. тонн. Основные залежи находятся в Канаде, США, Заире, Чили, Замбии, Перу, Панаме.

Запасы олова, цинка и свинца ограничены. Большая часть запасов свинца находится в Австралии, США и Канаде, олова – в Индии, Таиланде, Боливии, цинка – в США, Австралии, Канаде, Мексике и Перу.

Мировые запасы агрохимического сырья составляют фосфориты и калийные соли. Наибольшие залежи находятся в Израиле, Канаде, Германии. Фосфоритами богаты США и Марокко.

Классификация энергоресурсов

К невозобновляемым традиционным источникам энергии относятся органическое топливо и ядерное топливо.

Органическое топливо. Его практическая целесообразность определяется количественными запасами, скоростью горения, удобствами добычи, возможность долгого хранения, теплотворной способностью, безвредностью продуктов сгорания для живых организмов и оборудования. Все виды органического топлива – это углеводородные соединения, включающие небольшие количества других соединений.

Органическое топливо может быть трех видов:

1. Твердое топливо: бурый и каменный уголь, торф, сланцы, дрова, отходы деревообделочных цехов и лесопильных заводов, растительные отходы сельского хозяйства.
2. Жидкое топливо: нефть т продукты ее переработки – керосин, бензин, масло, мазут. Искусственное жидкое топливо, масла, горючие смолы получают в процессе переработки твердых топлив.
3. Газообразное топливо: природный газ, попутный нефтяной газ, крекинговый газ, доменный и коксовый газ – газообразные отходы металлургического производства, генераторный газ. Газообразное топливо делится на нефтепромысловое и природное.

Ядерная энергия освобождается в результате синтеза атомных ядер тория или урана, или в процессе торможения продуктов ядерного деления в виде тепловой энергии.

К возобновляемым традиционным источникам энергии относится энергия движения вод в реках и воздуха в атмосфере. Запасы ветра в сотни раз превышают запасы гидроэнергии речных потоков. Энергетические ресурсы воздушных масс содержаться в постоянных воздушных течениях со стороны северного и южного полушарий к экватору, в бризах и муссонах.

Общие гидроэнергетические ресурсы на Земле оцениваются в 33 тыс. ТВтч/год. По экономическим и техническим соображениям на сегодняшний день доступно от 4 до 25%.

Солнечная энергия

Земля получает громадное количество

. Современная техника позволяет ученым разрабатывать новые методы использования солнечной энергии. Крупнейшая в мире солнечная электростанция построена в пустыне Калифорнии. Она полностью обеспечивает потребности 2000 домов в энергии. Зеркала отражают солнечные лучи, направляя их в центральный бойлер с водой. Вода в нем кипит и превращается в пар, который вращает турбину, связанную с электрогенератором.

Энергетические ресурсы земли

Энергия ветра

Энергия ветра используется человеком уже не первое тысячелетие. Ветер надувал паруса и вращал мельницы. Для использования энергии ветра создавались самые разнообразные устройства, предназначенные для выработки электроэнергии и для других целей. Ветер вращает лопасти ветряка, приводящие в действие вал турбины, связанной с электрогенератором.