Глава 2. Положительная роль энергии для человечества
Правительство Санкт-Петербурга Комитета по науке и высшей школе СПБ ГБ СПО "Петровский колледж" Исследовательская работа
Влияние мировой энергетической гонки на экологию планеты в целом
Работу выполнил:
Шторц Антон Андреевич
Студент 1 курса
Группа №1614з
Специальность:
«Основы операционной деятельности в логистике»
Научный руководитель:
Романова Галина Алексеевна
Преподаватель по дисциплине:
"Введение в проектно-исследовательскую деятельность"
Санкт-Петербург
2017
Оглавление
· Вступление……………………………………………………….……….3
· Глава 1 - Виды энергии…………………………………….............…5
o Ископаемое топливо (Нефть, газ, уголь, торф)…………………….5
o Ветер…………………………………………………………………..9
o Солнце……………………………………………………………….11
o Атомная энергия……………………………………………………13
o Энергия океанов (земли)…………………………………………...15
· Глава 2 - Положительная роль энергии для человечества………………………………………………...………….17
· Глава 3 - Минусы производства энергии или «к чему это приведет?»………………………………………………..……………..18
· Заключение……………………………………………………………..21
Вступление
Энергия – всеобщая основа природных явлений, базис культуры и всей деятельности человека. В то же время под энергией (греческое – действие, деятельность) понимается количественная оценка различных форм движения материи, которые могут превращаться одна в другую.
|
|
|
Уровень материальной, а в конечном счете и духовной культуры людей находится в прямой зависимости от количества энергии, имеющейся в их распоряжении. Чтобы добыть руду, выплавить из нее металл, построить дом, сделать любую вещь, нужно израсходовать энергию. А потребности человека все время растут, да и людей становится все больше…Так зачем же остановка? Ученые и изобретатели уже давно разработали многочисленные способы производства энергии, в первую очередь электрической. Давайте тогда строить все больше и больше электростанций, и энергии будет столько, сколько понадобится! Такое, казалось бы, очевидное решение сложной задачи, оказывается, таит в себе немало подводных камней.
Неумолимые законы природы утверждают, что получить энергию, пригодную для использования, можно только за счет ее преобразований из других форм. Вечные двигатели, якобы производящие энергию, из ниоткуда ее не берущие, к сожалению, невозможны. Да и запасы земных ресурсов тоже ограничены. Это толкает человечество на поиски новых альтернатив.
Но сегодня автор хочет поговорить не об этой проблеме, а о проблеме связанной с экологией планеты. В то время, как производство энергии растет с невообразимой скоростью, объем загрязняющих факторов тоже пугающе увеличивается.
|
|
|
Актуальность (Цель, задачи)
Тема моей исследовательской работы актуальна и интересна своей информационной и глобальной составляющей и тем, что коснется каждого человека на планете. Своей задачей автор ставит:
· Подробно исследовать источники добычи энергии человеком.
· Проанализировать плюсы и минусы использования разных видов добычи энергии человеком.
· Проанализировать возможные варианты развития событий ввиду использования распространенных источников энергии.
· Наглядно показать нависшую над человечеством экологическую угрозу.
Объект
Биосфера, атмосфера, объекты-производители электроэнергии и пр.
Субъект
Человечество.
Глава 1. Виды энергии.
Ископаемое топливо.
Самое распространенный источник энергии и двигатель мировой экономики – нефть. Издревле нефть используется людьми, приблизительно с 6000 - 4000 лет до н. э. Но вначале её назначением было лишь использовались в качестве вяжущего материала в строительстве. Именно их - асфальт и битум применяли при строительстве стен Вавилона. В наше время естественно нефть в основном используют для изготовления топлива, таких как бензин, керосин, дизель. Прогресс расширения нефтедобывающей индустрии был феноменальным. Всего с начала промышленной добычи (с конца 1850-х гг.) до конца 1973 года в мире было извлечено из недр 41 млрд т, из которых половина приходится на 1965—1973 год [источник].
В основном нефтепродукты используются в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств, а это выделение вредных веществ в атмосферу. Причем на данный момент, это загрязнение уже довольно сильно ощутимо. Ввиду загрязнения воздуха и почвы это сильно коснулось животного мира. Например уже сейчас остается лишь 1 % от общего числа колоний морских львов.
|
|
|
Еще одни источник энергии, на взгляд ученых, на данный момент куда более перспективный, это – природный газ.
Учеными были рассмотрены различные сценарии развития мировой энергетики. Было отмечено, что принципиальными движущими силами этого сектора глобальной экономики в ближайшие годы станут ужесточение экологических стандартов и общий рост стоимости энергоснабжения на фоне необходимости укрепления энергетической безопасности.
В этом отношении природный газ имеет ряд весомых преимуществ перед другими энергоносителями. Важнейшими из них являются высокие экологические характеристики газа по сравнению с другими видами топлива, а также экономическая привлекательность по сравнению с возобновляемыми источниками энергии. Помимо экологических и экономических преимуществ, газ обладает рядом преимуществ технологического характера, имеющих принципиальное значение для электрогенерирующей отрасли. Важнейшим из них является доступность газа как источника энергии, которая, в отличие от возобновляемых источников, не зависит от погодных условий. Кроме того, принципиально важным для электроэнергетического сектора является короткий срок строительства и низкие капитальные затраты при строительстве парогазовых электростанций комбинированного цикла.
|
|
|
По мнению большинства аналитиков, основными факторами, влияющими на базовый для компании европейский рынок, будут сокращение собственной добычи газа, наращивание импорта, а также дальнейшее повышение экологических стандартов. В частности, в европейских странах ожидается рост цен разрешений на выброс парниковых газов, а также введение более строгих регламентов работы электростанций.
Весьма оптимистичными перспективы газа выглядят в странах азиатско-тихоокеанского региона. Наибольшую роль в увеличении потреблении газа будет играть Китай. Это объясняется высокими темпами развития китайской экономики, а также ухудшающейся экологической обстановкой в стране.
И третий, основной ископаемый источник энергии, который мы здесь рассмотрим это – каменный уголь.
Уголь — вид ископаемого топлива, образовавшийся из частей древних растений под землей без доступа кислорода. Уголь был первым из используемых человеком видов ископаемого топлива. Экологический фактор. Основная трудность использования угля состоит в высоком уровне выбросов от сжигания угля — газообразных и твёрдых (зола). Выходом из ситуации является использование различных фильтров (например, электрофильтров) в газоходах котлов. Зола, получаемая от сжигания угля, в ряде случаев может быть использована в строительной индустрии. Ещё в СССР были разработаны ГОСТы, предусматривающие добавку золы в шлакоблоки. Экологические проблемы добычи, переработки и использовании угля являются принципиальным рубежом, который придется преодолеть, если угольная промышленность и угледобывающие регионы хотят выдержать конкуренцию с газом. Уже при достигнутом уровне угледобычи, концентрации угольных предприятий, их влияние на окружающую среду, на поверхности и в недрах чрезмерно велико. А перевозка угля на дальние расстояния, сжигание, выбросы в атмосферу — масштабные процессы, происходящие и распространяющиеся далеко за пределами угледобывающих регионов. Нарушение поверхности без последующей рекультивации почв, расположение мест складирования твердых и жидких отходов, гибель сотен водных источников, малых рек, нарушение гидрологического и гидрохимических режимов подземных вод вызывает серьезнейшие последствия для природы, жизни и здоровья людей. В этой связи лицензирование малых участков для строительства карликовых разрезов и шахт может нанести непоправимый вред как природе, так и современному уровню технологий добычи угля
Вывод. Большие запасы, небольшая стоимость, энергетическая привлекательность - все это делает уголь очень хорошим источником энергии. Но при этом существуют серьезные проблемы связанные с экологией угледобычи.
Нефть – практически тоже самое, чуть дороже, но так же очень серьезно влияет на экологию планеты.
Газ – напротив, довольно слабо влияет на экологию, в свою очередь имея куда большую стоимость.
Выходит, лишь хорошо обеспеченные регионы могут себе позволить его использование, в то время как менее обеспеченным ничего не остается, кроме как довольствоваться промышленностью, связанной лишь с углем или нефтью. А грядущие проблемы в связи с этим коснутся абсолютно всех. Тогда какой в этом смысл?
Ветер
Энергию ветра использовали еще наши предки, которым принадлежит такое изобретение, как ветряная мельница, при помощи которой зерно без затрат превращали в муку, сбивали масло, изготавливали бумагу. В Голландии даже с их помощью производили осушение болотистых почв. Несмотря на то, что в далекие годы в энергетической гонке победу одержали нефтепродукты, сегодня вновь возвращаются к реализации этого замысла, поскольку, сегодня многие понимают, что пришло время, когда пора задуматься об экологической безопасности. Если генератор подсоединить к ветряку, то, поскольку дует ветер практически всегда, можно получить бесшумный источник альтернативной энергии, работающий на использовании энергии ветра.
Современные ветрогенераторы, какими бы мощными не были, пока не могут обеспечить альтернативной энергией потребности крупных городов. Зато в небольших хозяйствах они уже сегодня являются отличными помощниками. В США, например, они используются для освещения городов, находящихся в труднодоступной местности, и небольших ферм. В Германии много лет такую установку используют для опреснения морской воды. У нас они применяются в основном для механизации подъема воды в южных животноводческих хозяйствах. Это позволяет сэкономить: в десять раз в сравнении с подвозом воды на машинах и в четыре раза, по сравнению с дизельными установками.
Ученые понимают, что альтернативная энергия ветра – это миллиарды мегаватт в час. Если даже использовать ее небольшую часть, все равно миллионы жителей планеты могут быть обеспечены электричеством. Вот почему вновь завертелись повсеместно ветряки, а рынок ветряной энергетики стал одним из самых развивающихся. По статистике, за 2001 год количество получаемой в мире энергии ветряков составило двадцать четыре тысячи мегаватт. Имеются, пусть пока незначительные, подвижки и в нашей стране – это ветроэлектрические установки малой мощности. Производят их за рубежом, но они удобны в транспортировке, недороги, просты в монтаже и эксплуатации. И чисты экологически.
Способны же они не просто обеспечить электроэнергией (для освещения, например), но и стать для бытовых приборов, насосов, электрического инструмента источником, обеспечивающим их бесперебойную работу. Установка УВЭ500М, например, при средней скорости ветра 4 метра в секунду, может в месяц выдавать до 30 кВтч энергии. Добавив несколько агрегатов, можно увеличить выработку. Поскольку, установка укомплектована аккумулятором, способным накапливать электричество, то даже тогда, когда нет ветра, подача света в дом не прекратится. Чем не альтернативная энергия? Готовые решения, которыми можно пользоваться уже сегодня, не ограничиваются ветрогенераторами, но они, к сожалению, пока не находят массового спроса, поэтому остаются дорогими.
Солнце
Другим основным источником альтернативной энергии служит Солнце. Все более целесообразным становится эксплуатация солнечных батарей, сфера применения которых очень широка. Это сельское хозяйство и промышленность, частный сектор и космос, т.е. везде, где отсутствует централизованное энергоснабжение. Помимо того, что солнечные батареи – это чистый экологический источник энергии, они характеризуются длительным сроком службы, работают бесшумно и дают возможность наращивать мощность. Им не нужно системное обслуживание. Единственное, что может снижать их эффективность - загрязненные панели.
Они эффективно служат туристам, рыбакам, путешественникам, т.е. тем, кто длительно находится в условиях отсутствия коммуникаций. Солнечные батареи способны заряжать различные мобильные устройства: планшеты, мобильные телефоны, ноутбуки, фотоаппараты и видеокамеры. Главное правильно подобрать мощность этих компактных современных устройств. В сфере бизнеса применяются они не только как аварийный источник питания (или дополнительный), но и как источник заработка. Для развития солнечной энергетики введен «зеленый тариф», который позволяет сгенерированную солнечными, тепловыми, водяными и ветряными электростанциями энергию, по высокой цене продавать государству.
Солнечные батареи альтернативной энергии, параллельно массе преимуществ, имеют один, но весомый недостаток – цену. Они очень дорогое удовольствие. Несколько лучше с ними обстоит дело на Западе, где несколько компаний наладили их производство и занимаются продвижением на рынке своего продукта. Так производители Дании – компания «ТермоСол» рекламировали недавно свои вакуумные солнечные батареи, специально разработанных для регионов с прохладным климатом. Кроме того, не первый год компания занимается производством систем тепло- и водоснабжения, работающих на солнечной энергии.
Батареи альтернативной энергии, работающие на солнечном свете, и в пасмурную погоду, и во время низкого солнцестояния будут надежным источником энергии. Не помешает сбору энергии низкая температура и ветер.
Атомная энергия
Современная цивилизация немыслима без электрической энергии. Выработка и использование электричества увеличивается с каждым годом, но перед человечеством уже маячит призрак грядущего энергетического голода из-за истощения месторождений горючих ископаемых и все больших экологических потерь при получении электроэнергии.
Энергия, выделяющаяся в ядерных реакциях, в миллионы раз выше, чем та, которую дают обычные химические реакции (например, реакция горения), так что теплотворная способность ядерного топлива оказывается неизмеримо большей, чем обычного топлива. Использовать ядерное топливо для выработки электроэнергии - чрезвычайно заманчивая идея.
Преимущества атомных электростанций (АЭС) перед тепловыми (ТЭЦ) и гидроэлектростанциями (ГЭС) очевидны: нет отходов, газовых выбросов, нет необходимости вести огромные объемы строительства, возводить плотины и хоронить плодородные земли на дне водохранилищ. Пожалуй, более экологичны, чем АЭС, только электростанции, использующие энергию солнечного излучения или ветра.
Но и ветряки, и гелиостанции пока маломощны и не могут обеспечить потребности людей в дешевой электроэнергии , а эта потребность все быстрее растет.
И все же целесообразность строительства и эксплуатации АЭС часто ставят под сомнение из-за вредного воздействия радиоактивных веществ на окружающую среду и человека.
Специалисты, которые могут наиболее квалифицированно оценить достоинства и возможности использования атомной энергетики, считают, что человечеству уже не обойтись без энергии атома. Атомная энергетика - один из наиболее перспективных путей утоления энергетического голода человечества в условиях энергетических проблем, связанных с использованием ископаемого горючего топлива.
1.5 – Энергия океанов (земли)
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.
По данным Международного энергетического агентства (IEA), потенциальная энергия, скрытая в Мировом океане, оценивается в 93 трлн кВт/ч в год. Это в пять раз больше мирового производства электроэнергии. Запасы энергии в Мировом океане меньше солнечной энергии, однако их достаточно для того, чтобы обеспечить всё население Земли необходимой энергией. Энергия морей и океанов будет неисчерпаема до тех пор, пока существует солнечная система. И, что немаловажно, это экологически безопасный источник энергии, не загрязняющий окружающую среду выбросами парниковых газов. Для строительства солнечных электростанций требуются большие площади земли. Ветровые электростанции производят много шума, поэтому их приходится располагать в безлюдных местах. Использование энергии Мирового океана же ничем не ограничено. Именно поэтому исследователи во многих странах мира обращают свой взор именно на него.
Известно, что запасы энергии в Мировом океане колоссальны. Так, тепловая (внутренняя) энергия, соответствующая перегреву поверхностных вод океана по сравнению с донными на 20 градусов, имеет величину порядка 10 
Дж. Кинетическая энергия океанских течений оценивается величиной порядка 10 
Дж. Однако пока что люди умеют утилизировать лишь ничтожные доли этой энергии, да и то ценой больших и медленно окупающихся капиталовложений, так что такая энергетика до сих пор казалась малоперспективной. Однако происходящее весьма быстрое истощение запасов ископаемых топлив (прежде всего нефти и газа), использование которых к тому же связано с существенным загрязнением окружающей среды (включая сюда также и тепловое "загрязнение", и грозящее климатическими последствиями повышение уровня атмосферной углекислоты), резкая ограниченность запасов урана (энергетическое использование которых к тому же порождает опасные радиоактивные отходы) и неопределенность как сроков, так и экологических последствий промышленного использования термоядерной энергии заставляет ученых и инженеров уделять все большее внимание поискам возможностей рентабельной утилизации обширных и безвредных источников энергии и не только перепадов уровня воды в реках, но и солнечного тепла, ветра и энергии в Мировом океане. Широкая общественность, да и многие специалисты еще не знают, что поисковые работы по извлечению энергии из морей и океанов приобрели в последние годы в ряде стран уже довольно большие масштабы и что их перспективы становятся все более обещающими. Океан таит в себе несколько различных видов энергии: энергию приливов и отливов, океанских течений, термальную энергию, и др. (Вершинский Н. В. Энергия океана. – М.: Наука, 1986.).
Глава 2. Положительная роль энергии для человечества
Трудно представить, как развивалась бы пищевая промышленность, без использования различного вида топлива. Лишь очень маленький процент фермеров до сих пор используют животную силу, для вспахивания полей, сбора урожая и т.п. В целях роста количества производства на смену лошадям и быкам пришли трактора и комбайны. Почти вся рыболовная промышленность использует горючие смеси, для рыболовных судов. Кроме того, необходимо не только ловить или выращивать потенциальную пищу, а еще и доставить во все нуждающиеся в ней точки земного шара. Таким образом в сфере животноводства, например, на производство 1 кг мяса, в среднем используется 2 литра нефти, что куда больше всех транспортных систем в мире, вместе взятых. А это колоссальный выброс СО2 в атмосферу.
Плюсом к этому людям необходимо каждый день перемещаться по городу на работу, учебу. Между городами, по каким-либо нуждам и даже между континентами. А это общественный транспорт, автомобили количество которых неумолимо растет с каждым годом, морские и авиа-судна.
Или возьмем, например, производство бумаги.
Во-первых, это заводы, использующие энергию.
Во-вторых, это сырье (дерево), для добычи которого тоже используется топливо, но самое страшное, что как правило теперь это выращивание эвкалиптовых деревьев. Они растут очень быстро, всего около 10ти лет, но под ними уже больше ничего не вырастет. А это значит, что территорию, которую когда-то занимал лес, поглощающий углекислый газ и выделяющий кислород, теперь занимают лишь пустые, бесплодные земли. И эта катастрофическая жертва, лишь ради финансовых средств.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 244; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!