Сырьевая и энергетическая проблема мира
океанские течения. Рождаются могучие реки, несущие огромные массы воды в
моря и океаны. Понятно, что человечество в поисках энергии не могло пройти
мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научились использовать
энергию рек.
Но когда наступил золотой век электричества, произошло возрождение
водяного колеса, правда, уже в другом обличье – в виде водяной турбины.
Электрические генераторы, производящие энергию, необходимо было вращать, а
это вполне успешно могла делать вода, тем более что многовековой опыт у нее
уже имелся. Можно считать, что современная гидроэнергетика родилась в 1891
году.
Преимущества гидроэлектростанций очевидны – постоянно возобновляемый
самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения
окружающей среды. Да и опыт постройки и эксплуатации водяных колес мог бы
оказать немалую помощь гидроэнергетикам. Однако постройка плотины крупной
гидроэлектростанции оказалась задачей куда более сложной, чем постройка
небольшой запруды для вращения мельничного колеса. Чтобы привести во
вращение мощные гидротурбины, нужно накопить за плотиной огромный запас
воды. Для постройки плотины требуется уложить такое количество материалов,
что объем гигантских египетских пирамид по сравнению с ним покажется
ничтожным. Поэтому в начале XX века было построено всего несколько
гидроэлектростанций.
Но пока людям служит лишь небольшая часть гидроэнергетического потенциала
земли. Ежегодно огромные потоки воды, образовавшиеся от дождей и таяния
снегов, стекают в моря неиспользованными. Если бы удалось задержать их с
помощью плотин, человечество получило бы дополнительно колоссальное кол-во
энергии.
Атомная энергия.
Открытие излучения урана впоследствии стало ключом к энергетическим
кладовым природы.
Главным, сразу же заинтересовавшим исследователей, был вопрос: откуда
берется энергия лучей, испускаемых ураном, и почему уран всегда чуточку
теплее окружающей среды? Под сомнение ставился либо закон сохранения
энергии, либо утвержденный веками принцип неизменности атомов? Огромная
научная смелость требовалась от ученых, которые перешагнули границы
привычного, отказались от устоявшихся представлений.
Такими смельчаками оказались молодые ученые Эрнест Резерфорд и Фредерик
Содди.
Два года упорного труда по изучению радиоактивности привели их к
революционному по тем временам выводу: атомы некоторых элементов
подвержены распаду, сопровождающемуся излучением энергии в количествах,
огромных по сравнению с энергией, освобождающейся при обычных молекулярных
видоизменениях.
Невиданными темпами развивается сегодня атомная энергетика. За тридцать
лет общая мощность ядерных энергоблоков выросла с 5 тысяч до 23 миллионов
киловатт! Некоторые ученые высказывают мнение, что в 21 веке около
половины всей электроэнергии в мире будет вырабатываться на атомных
электростанциях.
В принципе энергетический ядерный реактор устроен довольно просто - в
нем, так же как и в обычном котле, вода превращается в пар. Для этого
используют энергию, выделяющуюся при цепной реакции распада атомов
урана или другого ядерного топлива. На атомной электростанции нет
громадного парового котла, состоящего из тысяч километров стальных трубок,
по которым при огромном давлении циркулирует вода, превращаясь в пар. Эту
махину заменил относительно небольшой ядерный реактор.
Самый распространенный в настоящее время тип реактора водографитовый.
Еще одна распространенная конструкция реакторов - так называемые водо-
водяные. В них вода не только отбирает тепло от твэлов, но и служит
замедлителем нейтронов вместо графита. Конструкторы довели мощность
таких реакторов до миллиона киловатт. Могучие энергетические агрегаты
установлены на Запорожской, Балаковской и других атомных электростанциях.
Вскоре реакторы такой конструкции, видимо, догонят по мощности и
рекордсмена - полуторамиллионик с Игналинской АЭС.
Но все-таки будущее ядерной энергетики, по-видимому, останется за
третьим типом реакторов, принцип работы и конструкция которых предложены
учеными, - реакторами на быстрых нейтронах. Их называют еще реакторами-
размножителями. Обычные реакторы используют замедленные нейтроны, которые
вызывают цепную реакцию в довольно редком изотопе- уране-235, которого в
природном уране всего около одного процента. Именно поэтому приходится
строить огромные заводы, на которых буквально просеивают атомы урана,
выбирая из них атомы лишь одного сорта урана-235. Остальной уран в
обычных реакторах использоваться не может. Возникает вопрос: а хватит ли
этого редкого изотопа урана на сколько-нибудь продолжительное время или
же человечество вновь столкнется с проблемой нехватки энергетических
ресурсов?
Более тридцати лет назад эта проблема была поставлена перед коллективом
лаборатории Физико-энергетического института. Она была решена.
Руководителем лаборатории Александром Ильичом Лейпунским была предложена
конструкция реактора на быстрых нейтронах.В 1955 году была построена
первая такая установка.
Преимущества реакторов на быстрых нейтронах очевидны. В них для
получения энергии можно использовать все запасы природных урана и
тория, а они огромны - только в Мировом океане растворено более четырех
миллиардов тонн урана.
Но все 450 атомных электростанции, работающих сейчас на планете, не
могут создать угрозу, хотя бы сравнимую с угрозой, исходящей от 50 тысяч
боеголовок.
Нет сомнения в том, что атомная энергетика заняла прочное место в
энергетическом балансе человечества. Она, безусловно, будет развиваться
и впредь, без отказано поставляя столь необходимую людям энергию. Однако
понадобятся дополнительные меры по обеспечению надежности атомных
электростанций, их безаварийной работы, а ученые и инженеры сумеют найти
необходимые решения.
> Пути решения сложившихся проблем.
Пути решения сырьевой и энергетической проблемы.
снижение объёмов
добычи
использование
альтернативных
источников энергии
пути решения
увеличение КПД
добывания и производства
Снижение объёмов добычи очень проблематично,т.к. современному миру
нужно всё больше и больше сырья и энергии, а их сокращение непременно
обернётся мировым кризисом. Увеличение КПД т.ж. малоперспективен т.к. для
его осуществления требуются большие капиталовложения, да и сырьевые запасы
небезграничны. Поэтому приоритет отдаётся альтернативным источникам
энергии.
Альтернативные источники энергии.
ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА.
В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энергии
резко возрос, и хотя этот источник также относится к возобновляемым,
внимание, уделяемое ему во всем мире, заставляет нас рассмотреть его
возможности отдельно.
Потенциальные возможности энергетики, основанной на использовании
непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики.
Заметим, что использование всего лишь 0.0125 % этого количества энергии
Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики,
а использование 0.5 % - полностью покрыть потребности на перспективу.
К сожалению, вряд ли когда-нибудь эти огромные потенциальные ресурсы
удастся реализовать в больших масштабах. Одним из наиболее серьезных
препятствий такой реализации является низкая интенсивность солнечного
излучения. Даже при наилучших атмосферных условиях (южные широты, чистое
небо) плотность потока солнечного излучения составляет не более 250
Вт/м[pic]. Поэтому, чтобы коллекторы солнечного излучения "собирали" за год
энергию, необходимую для удовлетворения всех потребностей человечества
нужно разместить их на территории 130 000 км[pic]!
ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГИЯ.
Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в
сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Постоянно и повсюду
на земле дуют ветры - от легкого ветерка, несущего желанную прохладу в
летний зной, до могучих ураганов, приносящих неисчислимый урон и
разрушения. Всегда неспокоен воздушный океан, на дне которого мы живем.
Ветры, дующие на просторах нашей страны, могли бы легко удовлетворить все
ее потребности в электроэнергии!
Техника 20 века открыла совершенно новые возможности для
ветроэнергетики, задача которой стала другой - получение электроэнергии. В
начале века Н.Е.Жуковский разработал теорию ветродвигателя, на основе
которой могли быть созданы высокопроизводительные установки, способные
получать энергию от самого слабого ветерка. Появилось множество проектов
