Основные причины изменения климата

1. Изменение угла наклона орбиты нашей планеты. Изменение расстояния до солнца. Скорость изменения оси наклона – 1,5 см в год

2. Флуктуации интенсивности космических лучей

Флуктуация – это любые периодические изменения

3. Переполюсовка магнитного поля Земли, которая происходит один раз в 500-700 тыс. лет. Нам осталось ждать 340 лет.

4. Изменение концентрации и распределения «парниковых газов» в атмосфере.

Парниковые газы – углекислый газ, закись азота, метан, летучие неметалловые органические соединения, окись углерода, окись азота, хлор-фтор-углероды, тропосферный озон.

5. Изменение ландшафтов, приводящее к изменению отражательной способности земной поверхности

6. Выбросы аэрозолей в стратосферу, что приводит к уменьшению количества солнечной энергии, поступающей на Землю (Теория похолодания)

7. Влияние хозяйственной деятельности на влагооборот, приводящая к изменению режимов осадков (пример: Аральское море)

28.11.2012

Лекция 13

«Возобновляемые и не возобновляемые источники энергии. Альтернативные источники энергии»

Природные ресурсы - это природные тела, явления и процессы, которые человек использует в производственной деятельности.

Природные ресурсы классифицируют на основе их генезиса:

• Минеральные

• Биологические

• Земельные

• Климатические

• Водные

• Космические и т.д.

Природные ресурсы подразделяются по мере их исчерпаемости и бывают:

1. Исчерпаемые – исчерпываются по мере их использования. Классификация этих ресурсов идет на основе скоростей потребления и возобновления. Таким образом, исчерпаемые ресурсы подразделяются на :

• Не возобновляемые, то есть невосстанавливающиеся самостоятельно или искусственно (недра земли)

• Относительно возобновляемые – почва, крупные деревья

• Возобновляемые – растения, животные, некоторые минеральные соединения.

2. Неисчерпаемые – бывают разного происхождения:

• Космического – солнечная радиация – приливы и отливы

• Климатического – солнечная энергия, влага, энергия ветра

• Водного происхождения

Вся земная энергия, за исключением энергии недр Земли, - это преобразованная солнечная. Всего за 3 дня солнце посылает на Землю энергию = ее суммарному содержанию в полезных ископаемых. Однако только 1/3 доходит до поверхности земли. Но даже и эта энергия в 1600 раз больше, энергии, которую вырабатывают все остальные источники энергии вместе взятые.

Использование преобразованной солнечной энергии

1. ТЭС

электрическая энергия вырабатывается за счет преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора. Химическая энергия топлива – это преобразованная солнечная энергия в энергию химических связей в процессе фотосинтеза.

Типы ТЭС:

• Конденсационная электростанция (КЭС) – предназначена только для выработки электроэнергии. КПД = 30-40%

• Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) – предназначены для выработки электроэнергии, тепловой энергии в виде горячей воды и пара. КПД = 60-70%

КЭС – это тепловая паротрубинная электростанция, назначение которой производство электроэнергии с использованием конденсационных турбин.

Принцип формирования электроэнергии:

При сжигании топлива – выделяется тепло, которое через парогенератор передается водяному пару. Далее пар направляется в конденсационную турбину, где тепловая энергия водяного пара превращается в механическую. Далее в электрическом генераторе механическая энергия переходит в электрическую, а пар конденсируется и вновь направляется в паровой котел – парогенератор.

КПД низкое 30-40% , так как энергия теряется с выбросами отработанных газов и при охлаждении (конденсации) пара.

Принципиальное отличие ТЭЦ от КЭС в том, что часть тепловой энергии пара отбирается, и эта энергия передается сетевой воде, которая направляется на водогрельные котельни и тепловые пункты.

Недостатки ТЭС:

1. Работают на не возобновляемых ресурсах

2. Дает много отходов

3. Режим работы меняется медленно

4. Энергия дорогая, задействовано много людей (добыча, транспортировка, обслуживание на станции)

Плюсы:

• Себестоимость выработки электроэнергии дешевле, чем строительство гидроэлектростанции и атомных АС

• Выработка электроэнергии идет без сезонных колебаний

2. ГЭС

Вода в водохранилище обладает потенциальной энергией, так как уровень воды в водохранилище поднят над руслом реки.

Воды, падая с высоты, теряет потенциальную энергию, но приобретает кинетическую. Далее вода попадает на лопасть гидротурбины и отдает свою кинетическую энергию. Гидротурбина приобретает кинетическую энергию вращения. Турбина вращает электрический генератор, в котором механическая энергия вращения переходит в электрическую. По приводам электрическая энергия доходит до электролампочки и в лампочке энергия вращения переходит в световую и тепловую энергии.

Таким образом, по пути часть энергии теряется на нагревание.

Первый энергетический закон

Количество энергии остается неизменным. Энергия может менять только форму и место.

Преимущества ГЭС:

• Непрерывная возобновляемость гидроресурсов

• КПД = 92-94%

• Экономично

• Проста в управлении

• Мало персонала обслуживания

• Длительный срок эксплуатации

• Низкая себестоимость электроэнергии

• Регулирует стоки

• Плотина используется для соединения двух берегов (мост)

• Процесс выработки электроэнергии не загрязняет окружающую среду

Недостатки:

• Длительное, дорогостоящее строительство (до 20 лет)

• Изымаются под водохранилище большие территории

• Изменяется микроклимат вокруг водохранилища

• Вода в водохранилище быстро загрязняется, так как нарушен естественный сток и идет накопление

• Воды, прошедшая через турбину – это мертвая вода, так как погибают все микроорганизмы.

3. АЭС

Это электростанция, в которой атомная(ядерная) энергия используется для получения электричества. Генератором энергии является атомные реактор. Тепло, выделяемое в результате цепной реакции, деления ядер, некоторых тяжелых металлов, преобразуется в электрическую.

АЭС работает на ядерном горючем – уран, плутоний и т.д. Мировые запасы этих веществ значительно выше запасов органического топлива.

Кроме того, пр делении 1 грамма изотопа урана или Плутона высвобождается 22500 киловатт часов. Это эквивалентно энергии, содержащаяся в 2800 кг топлива.

Преимущества:

• Практическая независимость от источников топлива, так как объем его использования – небольшой.

• Расход на перевозку топлива – ничтожный

• Выбросы загрязняющих веществ отсутствует

• Нет потребления кислорода

Недостатки:

• Тяжелые последствия аварии

• Ликвидация самой АЭС после выработки их ресурсов

Ликвидация отходов производств

Геотермальная энергетика – это естественное тепло Земли, которая идет от самого ядра Земли, которую можно преобразовать в электрическую энергию.

По международной классификации разделяют 5 типов источников геотермальной энергии:

1. Место рождение геотермального сухого пара - оно легко разрабатывается, но в природе встречается редко.

2. Источники влажного пара – наиболее часто встречаемы, основная проблема – найти некорозийное оборудование.

3. Месторождение, содержащее горячую воду – они образуются в результате заполнения подземных полостей водой атмосферных осадков. Далее разогреваются близ лежащей магмой.

4. Сухие горячие скальные породы, разогреваемые магмой (расположены на глубине 2 и более км). Эти запасы наиболее велики.

5. Магма, разогретая до 1300 ⁰ разогревает близ лежащую горную породу. Далее эта энергия преобразуется.