МОУ «Лицей № 43» (естественно - технический)
В каком направлении должна развиваться наука, чтобы найти противоядие от истощения природных ресурсов?
Горчакова Эльмира
10 «а» класс
Саранск, 2014
Содержание
Введение 2
Альтернативная энергетика 3
Примеры альтернативной энергетики 3
Ветроэнергетика 4
Биотопливо 5
Солнечная энергетика или гелиоэнергетика 5
Космическая энергетика 6
Вывод 7
Список использованной литературы 7
Введение
Природные ресурсы являются первоисточником и исходной о новой развития человеческой цивилизации. Человек может получать необходимые для своего существования ресурсы только из природной среды. С помощью природных ресурсов. Природные ресурсы — это естественные ресурсы, необходимые для существования человеческого общества и используемые в хозяйстве [1]. К сожалению, проблема возобновляемости природных ресурсов стоит остро в 21 веке. Человек всегда использовал природные ресурсы для удовлетворения своих потребностей. Но вместе с ростом потребностей растет и объем элементов природы, втягиваемых в процесс экономического кругооборота. Это связано и с ростом численности населения, и с качественными изменениями в потребностях людей. То, что когда-то лежало нетронутым в кладовых природы, все больше и больше вовлекается в хозяйственный оборот.
Природные ресурсы - пространственно-временная категория; их объем разный в различных районах земного шара и на разных cтадиях социально-экономического развития общества. Тела и явления природы выступают в качестве определенного ресурса в том случае если в них возникает потребность. Но потребности, в свою очередь, появляются и расширяются по мере развития технических возможностей освоения природных богатств. Например, нефть была известна как горючее вещество еще за 600 лет до н. э.,
но в качестве топливного сырья в промышленных масштабах ее начали разрабатывать лишь с 60-х годов XIX столетия. Именно с этих пор нефть превратилась в реально доступный для использования энергетический ресурс, значение которого неуклонно возрастало. Однако до второй половины XX в. нефть, залегающая в донных отложениях шельфа Мирового океана, не рассматривалась в качестве ресурса, так как состояние техники извлечения нефти делало невозможной ее добычу на шельфе. Лишь в 1940-х годах впервыена акваториях (озеро Маракайбо в Венесуэле, Каспийское море в СССР) нефть
начала разрабатываться в промышленных масштабах, и нефтяные залежи мелководных зон морей и океанов приобрели ресурсное значение [5].
Тела и явления природы выступают в качестве определенного ресурса в том случае, если в них возникает потребность. Но потребности, в свою очередь, появляются и расширяются по мере развития технических возможностей человека. Поэтому, в целях предотвращения угрозы истощения природных ресурсов огромное значение приобретает поиски новых источников сырья, топлива и энергии (в т. ч. освоение термоядерной энергии, развитие производства синтетических материалов и др.), наиболее полное вовлечение в хозяйственный оборот разнообразных возобновляемых ресурсов, поиски альтернативных источников энергии. В данной работе я хочу рассказать об альтернативных источниках энергии и о некоторых их видах.
Альтернативные энергетика
Альтернативная энергетика - совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде [3] . Одним из основных направлений альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Именно эти источники являются возобновляемым ресурсом. они заменяют традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Причина поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность, экономичность. На сегодняшний день Россия развивается в этом направлении. Например, можно посмотреть новости в разделе «Альтернативная энергетика» и понять, что это на самом деле так. Совсем недавно, а именно 5 ноября 2014 года была закончен первый этап построения Орской солнечной электростанции мощность, которой составит двадцать пять мегаватт. На восьмидесяти гектарах выполнена планировка будущего фотовольтаического генерирующего предприятия.
Ежедневно на стройке работают по два виброката и автогрейдера, четырнадцать самосвалов, по шесть бульдозеров и экскаваторов, и прочей спецтехники общим числом свыше тридцати единиц [4].
Примеры альтернативной энергетики
Название | Примеры стран, которые используют этот способ | Примеры |
Ветроэнергетика | Дания, ФРГ, Россия, США, Китай, Индия | Автономные ветрогенераторы; ветрогенераторы, работающие параллельно с сетью |
Биотопливо | Бразилия, США, Китай, Россия, Аргентина, Франция | Биогаз, метан, биоэтанол, биометанол, биобутал, биодизель |
Солнечная энергетика или гелиоэнергетика | Россия, Чехия, Германия | Солнечный водонагреватель, фотоэлектрические элементы |
Альтернативная гидроэнергетика | Япония, Китай, Россия, США, Франция, Великобритания, Канада | Волновые электростанции, мини - и микро - ГЭС, Агро ГЭС |
Геотермальная энергетика | Страны Центральной Америки, Филиппины | Тепловые электростанции, грунтовые теплообменники |
Мускульная сила человека | Все страны мира | Велосипед, «беговая дорожка» |
Водородная энергетика | США, Китай, Россия | Биоводород, топливные элементы |
Космическая энергетика | Разработки ведутся в Японии, России, США, Канаде | - |
Таб.1 Примеры альтернативной энергетики и страны, которые их используют
Я хочу рассказать об ветроэнергетике, биотопливе, солнечной энергетике и об космической энергетике, которая находится на стадии развития.
Ветроэнергетика
Ветроэнергетика, отрасль науки и техники, разрабатывающая теоретические основы, методы и средства использования энергии ветра для получения механической, электрической и тепловой энергии и определяющая области и масштабы целесообразного использования ветровой энергии в народном хозяйстве [6].
Рис 1. Ветряная «мельница»
Ветер - циркуляционное перемещение воздушных масс, вызванное неравномерностью нагрева земной поверхности (непостоянной в течение суток, сезона и в пространстве), а также вращением земли вокруг своей оси, вызывающем так называемую кариолисовую силу инерции (от греческого karyon - орех, ядро ореха - вид земли из космоса). Это глобальные причины, вызывающие воздушные течения общей циркуляции атмосферы земли [7].
Сельскому жителю: фермеру, охотнику, оленеводу, рыбаку небольшие ветроустановки мощностью от 50 Вт до 4 кВт, совместно с аккумуляторной батареей и инвертором (устройство, преобразующее постоянный ток в переменный) может дать свет в дом, возможность смотреть телевизор, , поднимать воду из глубины до 40 метров (согласитесь, хорошая альтернатива насосу), выполнять роль пастуха в загонах и пользоваться многими электроинструментами небольшой мощности. Кстати, ветроустановки малой мощности могут эффективно использоваться в местах с небольшой среднегодовой скоростью.
Биотопливо
Биотопливо — это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои.
Рис 2. Биотопливо и природа
Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации [8]. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород) [9].
Еще в древности человек использовал биотопливо. Например, дрова. В настоящее время для производства дров или биомассы выращивают энергетические леса, состоящие из быстрооборачиваемых растений. Существуют разные виды биотоплива.
Биоэтанол - это биотопливный заменитель бензина. Так же это обычный этанол, получаемый в процессе переработки кукурузы и сахарного тростника. Сырьём для производства биоэтанола также могут быть различные с/х культуры с большим содержанием крахмала или сахара: маниок, картофель, сахарная свекла, батат, сорго, ячмень.
Биодизель - биотопливный заменитель дизеля. Чаще всего его получают из масел зерновых культур: семена репса в Соединенном Королевстве и из пальмового масла в Южно-восточной Азии.
Биогаз - газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы. Является заменой природного газа. Его получают из органических отходов, включая отходы животноводческих хозяйств и мусора, полученного от муниципальных, коммерческих и индустриальных источников, прошедших процесс анаэробного разложения. В Соединенном Королевстве биогаз производится из отходов животных, а также за счет выделяющегося на свалках газа [10].
Солнечная энергетика или гелиоэнергетика
Солнечная энергетика - направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.
Известны следующие способы получения энергии за счет солнечного излучения:
1. Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.
2. Преобразование солнечной энергии в электрическую с помощью тепловых машин:
а) паровые машины (поршневые или турбинные), использующих водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны;
б) двигатель Стирлинга и т. д.
3. Гелиотермальная энергетика - преобразование солнечной энергии в тепловую за счет нагрева поверхности, поглощающей солнечные лучи.
4. Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием).
Так выглядит пример солнечной установки:
Рис 3. Пример солнечной установки
Космическая энергетика
Космическая энергетика — вид альтернативной энергетики, предусматривающий использование энергии Солнца для выработки электроэнергии, с расположением энергетической станции на земной орбите или на Луне.
Космическая солнечная энергия — энергия, которую получают за пределами атмосферы Земли. При отсутствии загазованности атмосферы или облаков, на Землю падает примерно 35 % энергии от той, которая попала в атмосферу [11]. Так, по мнению ученых, будет выглядеть устройство для космической энергетики.
Рис 4. Устройство для космической энергетики
Вывод:
В данной работе я рассказала об основных видах альтернативных источников энергии. Человек должен использовать альтернативные источники энергии, т. к. природные ресурсы имеют способность к истощению. Сегодня человечество пытается найти способы сохранения природных ресурсов, используя силы природы, такие как: ветер, вода, солнечный свет. В России все большее применение находят солнечные батареи, ГЭС, ВЭС. Космическая энергетика остается для человека изученной не до конца.
Список использованной литературы:
1. Природные ресурсы, определение [электронный ресурс] Режим доступа: http://ru. wikipedia. org/wiki/%CF%F0%E8%F0%EE%E4%ED%FB%E5_%F0%E5%F1%F3%F0%F1%FB
2. Природные ресурсы [электронный ресурс]. Режим доступа: http:///TERMs/Nature/l1078_%D0%9F%D1%80%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%80%D0%B5%D1%81%D1%83%D1%80%D1%81%D1%8B_Natural_resources_%D1%8D%D1%82%D0%BE
3. Альтернативная энергетика, определение [электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru. wikipedia. org/wiki/%C0%EB%FC%F2%E5%F0%ED%E0%F2%E8%E2%ED%E0%FF_%FD%ED%E5%F0%E3%E5%F2%E8%EA%E0
4. Новости альтернативной энергетики [электронный ресурс]. Режим доступа: http://novostienergetiki. ru/orskaya-ses-proshla-pervyj-etap-stroitelstva/
5. , «Природные ресурсы мира»; М. : , МГУ, 1993 – 303 с.
6. Ветроэнергетика [электронный ресурс]. Режим доступа: dic. academic. ru›dic. nsf/bse/74087/Ветроэнергетика
7. «Ветроэнергетика, справочное пособие» М.:ИД «Энергия», 2010 – 300 с.
8. Джесси Рассел «Биотопливо» ISBN 978-5-5128-7520-9; 2012 г.- 104 с.
9. Биотопливо. Виды, способы получения [электронный ресурс]. Режим доступа: http://investments. academic. ru/733/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%BE
10. Биогаз. [электронный ресурс]. Режим доступа: http://autorelease. ru/articles/109-automobile/345-biotoplivo-problemy-i-perspektivy. html
11. Манкинс, Джон С. (2008). «Солнечная энергия космического базирования» [электронный ресурс] http://ru. wiki2.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0
