Энергетика будущего. Альтернативные методики будущего (стр. 1 из 2). Будущее энергетики

Энергетика будущего

 

Смотреть в будущее лучше, чем мечтать о прошлом.

Вольтер (Франсуа-Мари Аруэ)

 

Каждый живущий на планете Земля человек понимает, что обычные источники энергии не вечные. В условиях стремительного роста населения во всем мире энергетическая безопасность становиться одной из важнейших мировых проблем.

Ученые прогнозируют возможность исчерпания известных и доступных для использования запасов ресурсов уже в ближайшее время. По мере технического развития человечества проблема энергоресурсов будет все острее. В связи с этим, многие страны на планете ищут достойную замену традиционным источникам энергии. Большие надежды в мире возлагаются на альтернативные источники энергии.

Альтернативная энергетика

Гелиоэнергетика	Солнечные батареи, гелиокондинсаторы
Ветроэнергетика	Ветряные двигатели
Биоэнергетика	Биогаз, жидкое биотопливо, мусоросжигающие установки
Гидроэнергетика	ПЭС, ветровые электростанции
Геотермальная	Геотермальные электростанции
Космическая энергетика

 

Гелиоэнергетика.

Часто говорят, что новое — хорошо забытое старое. Как ни странно, к солнечной тепловой энергии эти слова тоже относятся. Раскопки археологов показали, что в стенах бань и некоторых других построек Древнего Рима были проложены каналы, по которым проходил теплый воздух от нагреваемой солнечным излучением части зданий и создавал комфортную температуру во всех помещениях [1].

Солнечная энергия — кинетическая энергия излучения (в основном света), образующаяся в результате реакций в недрах Солнца.

Солнце — неисчерпаемый источник энергии. Энергия солнца — экологически чистая, не выделяет вредных веществ. Использование всего 0,0005 % энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а 0,5 — полностью покрыть потребности на перспективу. Солнечные установки могут быть предназначены для отопления и горячего водоснабжения жилых домов. Солнечные энергетические установки способны сэкономить дорогостоящее минеральное топливо, благодаря разумному использованию энергии солнечного излучения.

Но есть и проблемы использования солнечной энергии: высокая стоимость солнечных элементов. Цена 1кВт/час солнечной электроэнергии в 6 раз дороже энергии, полученной путем сжигания топлива; неодинаковая освещенность солнцем в течение года и по различным регионам мира.

Ветроэнергетика — преобразование энергии ветра в электричество, тепло или в другой удобный вид энергии.

Впервые энергия ветра была использована, по-видимому, для передвижения парусных судов, а позднее — для подъема воды и размола зерна. Считается, что в Китае, Японии и Тибете первые ветряные двигатели были построены более 2 тысяч лет назад. Древние вавилоняне использовали их для осушения болот. В Египте и на Ближнем Востоке строили ветряные водоподъемники и мельницы. [2], [3]. Энергия ветра имеет особенность — возобновляться. Сегодня этот вид энергетики успешно развивается. В наши дни ветрогенераторы производят около 2,5 % электроэнергии на земле. Довольно активно это направление развивается в Дании — тут производят с их помощью до 30 % всей энергии, Португалия — 20 %, Испания — 16 %, германия — 8 %. [4].

Но есть и недостатки использования ветрогенераторов: избыток энергии в ветряную погоду; недостаток энергии в безветренную погоду. Ветрогенератор может создать помехи в теле и радиосигналах, если будет установлен на пути их следования.

Биоэнергетика.

В настоящий момент, в мире, охваченном дефицитом энергоресурсов, все чаще можно услышать о необходимости применения биотоплива — как альтернативного источника энергии.

Биотопливо представляет собой вид топлива из растительного или животного сырья — из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов [5].

Этот вид энергии имеет большие преимущества перед другими видами, поскольку он относительно дешевый и практически безвреден для окружающей среды. Естественно, что это не могло остаться незамеченным и многие страны уже активно занимаются исследованиями в этой области:

Энергия приливов и отливов.

Приливы и отливы — это периодические колебания уровня воды в акваториях на Земле, обусловленные гравитационным притяжением Луны и Солнца.

Подсчитано, что потенциально приливы и отливы могут дать человечеству примерно 70 миллиардов киловатт-часов в год.

Первая приливная электростанция мощностью 240 МВт была пущена в 1966 г. во Франции в устье реки Ранс. Несмотря на высокую стоимость строительства, которая почти в 2.5 раза превосходит расходы на возведение речной ГЭС такой же мощности, первый опыт эксплуатации приливной ГЭС оказался экономически оправданным. [6]

Приливная электростанция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров. Преимуществами ПЭС являются экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Недостатками — высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов. [7]. В России действует экспериментальная электростанция на побережье Баренцева моря. ПЭС работают в Норвегии, Канаде, Австралии, Соединенных Штатах и десятках других стран.

Геотермальная энергетика — это производство электроэнергии, а также тепловой энергии за счёт энергии, содержащейся в недрах земли.

Хозяйственное применение геотермальных источников распространено в США, Исландии, на Филиппинах, в Мексике, Италии, Японии, России.

Преимущества; неисчерпаемость, полная автоматизация и безопасность, практическая безлюдность добычи геотермальной энергии, экономическая конкурентоспособность, возможность строительства маломощных установок экологическая чистота.

Недостатки: низкий температурный потенциал теплоносителя, нетранспортабельность, трудности складирования, рассредоточенность источников, ограниченность промышленного опыта.

С быстрым ростом численности населения на земле и развитием НТР потребление электроэнергии растет с каждым годом, а разведанных запасов нефти и газа при увеличивающем потреблении хватит только на несколько лет. Поэтому для современного мира важно развивать альтернативные источники энергии, как самые экологически безопасные и экономичные. Ну а пока это энергетика будущего. нетрадиционные источники энергии будут основными, а традиционные, напротив, потеряют своё значение. 15

 

Литература:

 

1. Байерс Т. 20 конструкций с солнечными элементами. — М.,1988. — С.6
2. Шефтер Я. И. Использование энергии ветра. — 1975. — С. 6.
3. Шефтер Я. И. Использование энергии ветра. — 1975. — С. 28–29.
4. http://interesource.ru
5. http://ekoproektstroy.ru
6. http://euroinfo.tv
7. https://ru.wikipedia.org

yun.moluch.ru

традиционная и альтернативная. Энергия будущего

Все существующие направления энергетики можно условно разделить на зрелые, развивающиеся и находящиеся в стадии теоретической проработки. Одни технологии доступны для реализации даже в условиях частного хозяйства, а другие могут использоваться только в рамках промышленного обеспечения. Рассматривать и оценивать современные виды энергетики можно с разных позиций, однако принципиальное значение имеют универсальные критерии экономической целесообразности и производственной эффективности. Во многом по этим параметрам сегодня расходятся концепции применения традиционных и альтернативных технологий генерации энергии.

Традиционная энергетика

Это широкий пласт сформировавшихся отраслей тепло- и электроэнергетики, обеспечивающей порядка 95% мировых потребителей энергии. Генерация ресурса происходит на специальных станциях – это объекты ТЭС, ГЭС, АЭС и т. д. Они работают с готовой сырьевой базой, в процессе переработки которой происходит выработка целевой энергии. Выделяют следующие стадии производства энергии:

• Изготовление, подготовка и доставка исходного сырья на объект выработки того или иного вида энергии. Это могут быть процессы добычи и обогащения топлива, сжигание нефтепродуктов и т. д.
• Передача сырья к узлам и агрегатам, непосредственно преобразующим энергию.
• Процессы преобразования энергии из первичной во вторичную. Эти циклы присутствуют не на всех станциях, но, к примеру, для удобства доставки и последующего распределения энергии могут использоваться разные ее формы – в основном тепло и электричество.
• Обслуживание готовой преобразованной энергии, ее передача и распределение.

На завершающем этапе ресурс отправляется конечным потребителям, в качестве которых могут выступать и отрасли народного хозяйства, и рядовые домовладельцы.

Тепловая электроэнергетика

Самая распространенная отрасль энергетики в России. Тепловые электростанции в стране производят более 1000 МВт, используя в качестве перерабатываемого сырья уголь, газ, нефтепродукты, сланцевые залежи и торф. Вырабатываемая первичная энергия в дальнейшем преобразуется в электричество. Технологически у таких станций масса преимуществ, которые и обуславливают их популярность. К ним можно отнести нетребовательность к условиям эксплуатации и легкость технической организации рабочего процесса.

Объекты тепловой энергетики в виде конденсационных сооружений и теплоэлектроцентралей могут возводиться прямо в районах добычи расходного ресурса или местах нахождения потребителя. Сезонные колебания никак не влияют на стабильность функционирования станций, что делает такие источники энергии надежными. Но есть и недостатки у ТЭС, к которым можно отнести применение исчерпаемых топливных ресурсов, загрязнение окружающей среды, необходимость подключения больших объемов трудовых ресурсов и др.

Гидроэнергетика

Гидротехнические сооружения в виде энергетических подстанций предназначены для выработки электричества в результате преобразования энергии потока воды. То есть, технологический процесс генерации обеспечивается сочетанием искусственных и природных явлений. В ходе работы станция создает достаточный напор воды, которая в дальнейшем направляется к турбинным лопастям и активизирует электрогенераторы. Гидрологические виды энергетики различаются по типу используемых агрегатов, конфигурации взаимодействия оборудования с естественными потоками воды и т. д. По рабочим показателям можно выделить следующие разновидности гидростанций:

• Малые – вырабатывают до 5 МВт.
• Средние – до 25 МВт.
• Мощные – более 25 МВт.

Также применяется классификация в зависимости от силы напора воды:

• Низконапорные станции – до 25 м.
• Средненапорные – от 25 м.
• Высоконапорные – выше 60 м.

К достоинствам гидроэлектростанций относят экологическую чистоту, экономическую доступность (бесплатная энергия), неисчерпаемость рабочего ресурса. В то же время гидротехнические сооружения требуют больших начальных затрат на техническую организацию аккумулирующей инфраструктуры, а также имеют ограничения по географическому размещению станций – только там, где реки обеспечивают достаточный напор воды.

Атомная энергетика

В некотором смысле это подвид тепловой энергетики, но практически производственные показатели работы ядерных станций на порядок выше ТЭС. В России используют полные циклы выработки атомной электроэнергии, что позволяет генерировать большие объемы энергетического ресурса, но имеют место и огромные риски использования технологий обработки урановой руды. Обсуждением вопросов безопасности и популяризации задач данной отрасли, в частности, занимается АНО «Информационный центр атомной энергетики», имеющий представительства в 17 регионах России.

Ключевую роль в исполнении процессов генерации ядерной энергии играет реактор. Это агрегат, предназначенный для поддержания реакций деления атомов, которые, в свою очередь, сопровождаются выделением тепловой энергии. Существуют разные типы реакторов, отличающиеся применяемым видом топлива и теплоносителем. Чаще используется конфигурация с легководным реактором, использующим в качестве теплоносителя обычную воду. Основным ресурсом переработки в ядерной атомной энергетике выступает урановая руда. По этой причине АЭС обычно проектируются с расчетом на размещение реакторов вблизи от месторождений урана. На сегодняшний день в России действует 37 реакторов, совокупная мощность выработки которых составляет около 190 млрд кВт*ч/год.

Характеристика альтернативной энергетики

Практически все источники альтернативной энергии выгодно отличаются финансовой доступностью и экологической чистотой. По сути, в данном случае происходит замена перерабатываемого ресурса (нефти, газа, угля и т. д.) на природную энергию. Это может быть солнечный свет, потоки ветра, тепло земли и другие естественные источники энергии за исключением гидрологических ресурсов, которые сегодня рассматриваются как традиционные. Концепции альтернативной энергетики существуют давно, однако по сей день они занимают небольшую долю в общем мировом энергообеспечении. Задержки в развитии данных отраслей связаны с проблемами технологической организации процессов выработки электричества.

Но чем обусловлено активное развитие альтернативной энергетики в наши дни? В немалой степени необходимостью снижения темпов загрязнения окружающей среды и в целом проблемами экологии. Также в скором будущем человечество может столкнуться с истощением традиционных ресурсов, используемых в производстве энергии. Поэтому, даже несмотря на организационные и экономические препятствия, все больше внимания уделяется проектам развития альтернативных форм энергетики.

Геотермальная энергетика

Один из самых распространенных способов получения энергии в бытовых условиях. Геотермальная энергия вырабатывается в процессе аккумуляции, передачи и преобразования внутреннего тепла Земли. В промышленных масштабах обслуживаются подземные породы на глубинах до 2-3 км, где температура может превышать 100°С. Что касается индивидуального применения геотермальных систем, то чаще задействуются поверхностные аккумуляторы, располагаемые не в скважинах на глубине, а горизонтально. В отличие от других подходов к выработке альтернативной энергии, практически все геотермальные виды энергетики в производственном цикле обходятся без этапа преобразования. То есть первичная тепловая энергия в этой же форме и поставляется конечному потребителю. Поэтому используется такое понятие, как геотермальные системы отопления.

Солнечная энергетика

Одна из старейших концепций альтернативной энергетики, задействующая в качестве аккумулятивного оборудования фотоэлектрические и термодинамические системы. Для реализации фотоэлектрического метода генерации используют преобразователи энергии световых фотонов (квантов) в электричество. Термодинамические установки более функциональны и за счет солнечных потоков могут вырабатывать как тепло с электричеством, так и механическую энергию для создания приводного усилия.

Схемы достаточно простые, но есть немало проблем при эксплуатации такого оборудования. Связано это с тем, что солнечная энергетика в принципе характеризуется целым рядом особенностей: нестабильностью из-за суточных и сезонных колебаний, зависимостью от погоды, низкой плотностью потоков света. Поэтому на этапе проектирования солнечных батарей и аккумуляторов много внимания уделяется исследованию метеорологических факторов.

Волновая энергетика

Процесс выработки электричества из волн происходит в результате преобразования энергии прилива. В основе большинства электростанций такого типа находится бассейн, который организуется или в ходе отделения устья реки, или за счет перекрытия залива плотиной. В образованном барьере устраиваются водопропускные отверстия с гидротурбинами. По мере изменения уровня воды во время приливов происходит вращения турбинных лопастей, что и способствует выработке электричества. Отчасти этот вид энергетики схож с принципами работы гидроэлектростанциями, но сама механика взаимодействия с водным ресурсом имеет существенные отличия. Волновые станции могут использоваться на побережьях морей и океанов, где уровень воды поднимается до 4 м, позволяя вырабатывать мощность до 80 кВт/м. Недостаток таких сооружений связан с тем, что водопропускные сооружения нарушают обмен пресной и морской воды, а это негативно сказывается на жизни морских организмов.

Ветровая энергетика

Еще один доступный для применения в частном хозяйстве способ получения электричества, отличающийся технологической простотой и экономической доступностью. В качестве обрабатываемого ресурса выступает кинетическая энергия воздушных масс, а роль аккумулятора выполняет двигатель с вращающимися лопастями. Обычно в ветровой энергетике применяют генераторы электрического тока, которые активизируются в результате вращения вертикальных или горизонтальных роторов с пропеллерами. Средняя бытовая станция такого типа способна генерировать 2-3 кВт.

Энергетические технологии будущего

По оценкам экспертов, к 2100 г совокупная доля угля и нефти в мировом балансе составит около 3%, что должно отодвинуть термоядерную энергетику на роль второстепенного источника энергетических ресурсов. На первое же место должны встать солнечные станции, а также новые концепции преобразования космической энергии, основанной на беспроводных каналах передачи. Процессы становления энергии будущего должны начаться уже к 2030 г., когда наступит период отказа от углеводородных источников топлива и перехода к «чистым» и возобновляемым ресурсам.

Перспективы российской энергетики

Будущее отечественной энергетики преимущественно связывается с развитием традиционных способов преобразования природных ресурсов. Ключевое место в отрасли должна будет занять ядерная энергетика, но в комбинированном варианте. Инфраструктуру атомных станций должны будут дополнять элементы гидротехники и средства переработки экологически чистого биотоплива. Не последнее место в возможных перспективах развития отводится и солнечным батареям. В России и сегодня этот сегмент предлагает немало привлекательных идей – в частности, панели, которые могут работать даже в зимнее время. Аккумуляторы преобразуют энергию света как такового даже без тепловой нагрузки.

Заключение

Современные проблемы энергетического обеспечения ставят крупнейшие государства перед выбором между мощностью и экологической чистотой выработки тепла и электричества. Большинство освоенных альтернативных источников энергии при всех своих плюсах не способны в полной мере заменить традиционные ресурсы, которые, в свою очередь, могут использоваться еще несколько десятилетий. Поэтому энергию будущего многие специалисты представляют как некий симбиоз различных концепций генерации энергоресурсов. Причем новые технологии ожидаются не только на промышленном уровне, но и в бытовом хозяйстве. В этой связи можно отметить градиент-температурные и биомассовые принципы энергетической выработки.

fb.ru

5 примеров энергетики будущего – Будущее

Ископаемое топливо, к которому относятся уголь, нефть, газ и некоторые другие минералы и вещества, когда-нибудь закончится. Через сколько лет это случится, не имеет значения: рано или поздно человечество столкнется с нехваткой энергоресурсов.

Некоторые шаги по решению отдаленной в будущем проблемы уже предпринимаются, однако не всегда эффективность новых способов высока.

Не все источники энергии в действительности являются в полной мере «альтернативными», заметно снижающими потребление той же нефти. Яркий тому пример — электромобили наподобие тех, что выпускает Tesla. Электричество не берется из ниоткуда, его необходимо выработать и доставить до потребителя, обеспечить хранение и последующую утилизацию носителей — батарей. Эксперты от автомобилестроения и энергетики утверждают, что данная проблема преувеличена, однако в некоторых регионах она все же актуальна.В перспективе ситуация изменится и компании смогут полностью перейти на получение энергии от солнца, ветра, воды и иных теоретически неистощимых источников (хотя все когда-то кончается). До тех пор можно лишь заглядывать в будущее в ожидании появления того самого «неистощимого».Мы решили обратить внимание на потенциально эффективные, но на данный момент недоступные или нераспространенные по разным причинам энергоносители. Преграды могут иметь различный характер: например, недостаточно развитая технология делает получение и хранение энергии экономически нецелесообразным или слишком трудозатратным, что, в общем-то, одно и то же. Или источник существует лишь в умах ученых в качестве теории, реализация которой также пока невозможна.

1. Антиматерия (или антивещество)

Ее применяют в качестве топлива для межзвездных кораблей и обеспечения энергией целых городов и планет. Но лишь в фантастических романах и рассказах.Производство антиматерии является весьма дорогостоящим процессом, а в «дикой» природе она не встречается (вернее, ее не обнаружили в обозреваемой Вселенной). Согласно подсчетам NASA, сделанным еще в 1999 году, синтез одного грамма антиводорода обошелся бы в $62,5 трлн. Но для полета на Марс достаточно куда меньшего объема — всего 1 мг. Ученым уже удалось создать немного антивещества и даже удержать его на краткий промежуток времени. Дело осталось за малым: добиться технологического прорыва на Земле или найти источник компонентов для производства антиматерии за пределами нашей планеты. Правда, потребуется еще и «батарейка» для ее хранения.В NASA считают, что антивещество как поставщика энергии рассматривать пока нет смысла. В нашем же рейтинге оно является наиболее фантастическим, недостижимым, но очень лакомым источником благоденствия человечества.

2. Холодный ядерный синтез

Еще один гипотетический и, главное, дешевый источник, который позволит обезопасить ядерную энергетику и обеспечить Землю «электричеством». При «обычной» термоядерной реакции для сближения ядер рабочего вещества необходима температура в миллионы градусов. Холодный же ядерный синтез при достижении аналогичного результата не предполагает сильного нагревания. Ученые и исследователи со всего мира регулярно сообщают об успешных испытаниях рабочих установок ХЯС, однако дальше заявлений, к сожалению, дело не идет.Государственные институты и частные организации продолжают трудиться в заданном направлении, но значимых успехов достигнуто не было, а Американское патентное агентство (USPTO) и вовсе перестало принимать заявки на технологии и устройства, в названии или описании которых упоминается холодный ядерный синтез. Объяснение простое: «Как и вечные двигатели, ХЯС не работает».Некоторые называют холодный ядерный синтез алхимией. Сторонники же заговоров разного уровня утверждают, что успехи в данной области давно превзошли самые оптимистичные ожидания, а крупные корпорации намеренно препятствуют повсеместному применению ХЯС — они не заинтересованы в дешевой энергии для всех.На данный момент технология находится даже не в зачаточном состоянии, а ее коммерческое применение начнется не раньше, чем человечество освоит производство антиматерии в промышленных масштабах.

3. Управляемый термоядерный синтез

Более приближенная к реальности технология получения энергии. На этот раз за счет высоких, а не комнатных температур, как при холодном ядерном синтезе. В отличие от ядерной энергетики, при использовании установок УТС проблема радиоактивных отходов стоит менее остро, теоретически и в случае аварии уровень загрязнения окружающей среды окажется заметно меньше.К настоящему времени в разных странах мира было построено более трех сотен токамаков — установок для магнитного удержания плазмы. Однако наиболее заметной и, вероятно, перспективной является реализация проекта ITER, в рамках которого ведется реальная работа над созданием термоядерного реактора.В проекте участвуют страны ЕС, а также США, Япония, Россия и некоторые другие государства. Запуск первых экспериментов запланирован на 2020 год, однако сроки могут измениться. Впрочем, сам ITER не будет производить электроэнергию: проект реализуется для проведения экспериментов и изучения существующих проблем для последующего создания коммерческого реактора подобного типа.Американцы же готовы выпустить компактный термоядерный реактор менее чем через 10 лет. Предполагается, что он будет иметь размеры грузовика и на 20 кг топлива в год обеспечит энергией 80 тыс. домов. В России также реализуется подобный проект, однако в несколько измененном виде — речь идет о гибридной установке, в которой термоядерная реакция используется для улучшения производительности обычного ядерного реактора.

4. Космическая энергетика

Добывать энергию возможно не только на поверхности Земли, но и в непосредственной близости от планеты. Многие знают, что такое солнечные батареи и насколько их эффективность зависит от различных аспектов окружающей среды. Еще в прошлом веке была предложена идея создания на орбите Земли солнечных «ферм», которые передавали бы собранную энергию вниз посредством электромагнитных волн — тянуть провода окажется слишком накладно.Система зеркал вокруг нашей планеты улавливала бы свет Солнца на протяжении практически всего времени функционирования, что в разы выше показателей солнечных электростанций на поверхности Земли. В теории поток добытой энергии можно было бы передавать адресно в точки размещения приемников. Некоторые ученые также предлагают размещение солнечных электростанций на Луне, однако это значительно повысит затраты на создание системы передачи энергии на Землю.Основные минусы, которые не позволят реализовать нечто подобное в ближайшем будущем, заключаются в дороговизне, сложности обслуживания и огромном количестве космического мусора (земляне оставляют свой след везде, куда могут добраться).Кстати, ученые регулярно проводят испытания по беспроводной передаче энергии, однако пока расстояния слишком малы для применения подобных систем на орбите. Так, в марте 2015 года Mitsubishi смогла отправить 10 кВт к приемнику в полукилометре от излучателя. В любом случае, технология найдет свое применение и на Земле, например для передачи энергии в труднодоступных местах или электромобилям на дорогах. Однако цель перед инженерами стоит куда более высокая — во всех смыслах.

5. Биотопливо и компания

Замыкает список сборная «солянка» с весьма специфическим составом, но доступная уже сегодня. В качестве источника энергии могут применяться водоросли, различные сельскохозяйственные культуры и даже отходы жизнедеятельности человека и животных. Главное в этом вопросе — умеренность. Ведь даже самые «экологичные» варианты могут нанести непоправимый вред.По крайней мере, именно такая ситуация сложилась после того, как популярность в качестве топлива обрело пальмовое масло: повышенный спрос на этот продукт привел к росту плантаций растений за счет других культур. В частности, имели место вырубка лесов и уничтожение торфяников.Британцы, известные всему миру своими учеными, весной 2015 года доказали, что свою славу они заработали не на пустом месте: автобус, работающий на коровьих «лепешках», поставил рекорд скорости (123,5 км/ч) для рейсовых транспортных средств. Работала машина, конечно, не на оригинальном сырье, а на добытом из него газе.

Даже Билл Гейтс решил профинансировать создание работающего на моче зарядного устройства для мобильных девайсов: уже готовая экспериментальная установка содержит микробные топливные элементы, которые питаются содержащимися в урине органическими элементами. Возможностей море, необходимо лишь разработать требуемые для их использования технологии.

Источник: портал “Будущее рядом“

Похожее

i4future.ru

Энергия будущего | Экоис

Что необходимо сделать Казахстану, чтобы не упустить очередную трансформацию глобальной экономики, в интервью корреспонденту Центра деловой информации Kapital.kz рассказал Вадим Ни, председатель Экофорума общественных организаций Казахстана.

Кто тормозит внедрение «зеленых» технологий в Казахстане?

На технологические прорывы сегодня возлагаются большие надежды. По мнению экспертов, именно они помогут решить экологические проблемы человечества. Не случайно развитые страны уже сейчас ускоренными темпами внедряют «зеленые» технологии. В их основе лежат принципы устойчивого развития и повторного использования ресурсов. Главная цель таких инноваций — снизить негативное влияние на окружающую среду. Например, за счет повышения энергоэффективности, снижения ресурсоемкости производств, развития возобновляемых источников энергии, сокращения выбросов парниковых газов и уменьшения количества отходов.

Вслед за развитыми рынками на «зелень» обратили внимание и развивающиеся страны, в том числе и Казахстан. В последние годы правительство республики активно поддерживает инициативы, направленные на развитие «зеленого» бизнеса. Однако отечественные компании пока не торопятся переходить на экономичные технологии. И это несмотря на то что фактически они охватывают все сферы экономики: энергетику, промышленность, транспорт, строительство, сельское хозяйство и другие.

Экономическая эффективность применения «зеленых» технологий во многом зависит от конкретной сферы. На начальном этапе «озеленение» может быть весьма затратным, но в дальнейшем способно не только увеличить природный капитал, но и обеспечить более высокий уровень ВВП. А значит, повысить эффективность производств и соответственно конкурентоспособность выпускаемой продукции. Что необходимо сделать Казахстану, чтобы не упустить очередную трансформацию глобальной экономики, в интервью корреспонденту Центра деловой информации Kapital.kz рассказал Вадим Ни, председатель Экофорума общественных организаций Казахстана.

— Вадим Павлович, почему для Казахстана важен переход к «зеленой» экономике?

— Сейчас уже становится очевидным, что ставка на добычу углеводородного сырья и его экспорт не является долгосрочной. На ежегодных климатических переговорах в Бонне прозвучали четкие месседжи о том, что от использования угля необходимо отказываться уже сейчас. Создана Антиугольная коалиция, намерение об отказе угля прозвучало в выступлениях ряда ведущих политиков мира.

Происходят дивестиции из угольной и частично нефтяной отраслей. Международные инвестиции все больше ориентируются на «зеленую» экономику. Тренды развития мировой экономики определяют необходимость выбора страны в пользу «зеленой» экономики. А быть в стороне от них означает остаться на обочине экономического развития и в ближайшем будущем потерять выходы на многие экспортные рынки.

— Какую роль сыграла выставка EXPO-2017 в развитии и продвижении «зеленых» технологий в республике?

— EXPO-2017 была возможностью показать казахстанцам и гостям нашей страны будущее энергетики и зеленых технологий. Мы пока не находимся в авангарде этого развития, чтоб демонстрировать и предлагать собственные разработки и технологии в этой сфере. В конечном итоге важно, что это увидели население, молодежь и дети. В процесс организации и проведения были активно вовлечены государственные чиновники и отечественные компании.

Но когда и после проведения специализированной выставки в стране с высоких трибун звучит«нам хватит угля на 300 лет», я считаю, это подрывает доверие общества к целесообразности больших затрат на ее организацию, а бизнеса — в то, что в это можно вкладывать средства. EXPO-2017 — это ведь не своеобразный «Диснейленд», который будет ежегодно приносить доходы от туризма, удовольствие от посещения детям и их родителям.

Проведение специализированной выставки должно вести к структурным изменениям и в экономике страны-организатора.

— В какой сфере, на ваш взгляд, в первую очередь необходимо внедрять принципы«зеленой» экономики и почему?

— В энергетике необходимо покрывать дефицит в электроэнергии и теплоснабжении не за счет сжигания угля, а за счет природного газа и возобновляемых источников энергии солнца и ветра. Очень важно переходить к учету и регулированию потребления тепла в зданиях и жилых домах, не выбрасывая его в «форточку» в теплое время года, а также в щели в дверях и окнах. Очевидно, что это сфера транспорта, где в любом случае необходимо обновлять автопарк, переходя на более энергоэффективные и экологичные модели. В крупных городах снижать выбросы от автотранспорта, а также создавать препятствия для неразумного и расточительного подхода к использованию личного автотранспорта. Зачастую многие казахстанцы и в «булочную на такси ездят», и пользуются автомобилем как предметом исключительно индивидуального пользования для каждого совершеннолетнего члена семьи.

— Какое экономический эффект и через какое время может дать реализация «зеленых» технологий?

— В определенных областях они дают экономический эффект в течение 5−10 лет. В частности, учет, регулирование тепла, теплоизоляция в зданиях и домах. В других областях они не дают прямого экономического эффекта. Но, к примеру, использование более современного автотранспорта, позволяет улучшить, наряду с качеством транспортных услуг, состояние атмосферного воздуха и снизить заболеваемость населения.

В определенных областях экономический эффект нужно считать от будущих потерь. Например, связанных с потерей выхода на экспортные рынки. К сожалению, пока я не видел таких расчетов, поскольку мы стараемся отмахнуться от этой проблемы. Но посмотрите, а давно вы летали на самолетах российского производства? Они потеряли свой рынок сбыта в довольно короткие сроки, в том числе из-за постепенных ограничений по доступу на рынок на основе применения экологических требований.

— Насколько велика роль общества в процессе перехода на перспективную экономику?

— В Казахстане зачастую многие политики являются «заложниками» текущих предпринимательских интересов и могут препятствовать перспективам развития экономики страны. Особенно это касается бизнес-проектов в таких отраслях, как добыча, транспортировка угля, нефти, традиционная энергетика, основанная на сжигании углеводородного сырья. На определенном этапе они давали сверхдоходы своим владельцам. При условии снижения налоговой и регулятивной нагрузок, а также экологических требований могут приносить стабильные доходы и в будущем за счет монополистских позиций.

В такой ситуации именно общество должно взять роль инициатора структурных изменений в экономике многих стран, поскольку оно не является заложником прежних ставок. Эти отрасли — основные загрязнители, которые уничтожают уникальные участки природы, аккумулируя основные доходы в руках узкого круга элит. Сейчас я часто слышу высказывания из России и Казахстана, что, мол, Ангела Меркель не поддержала инициативу по отказу от угля. Да, но в октябре в Германии прошли многотысячные климатический и угольный марши, нарастает давление на международном уровне. Она вынуждена будет в ближайшее время менять свои позиции по данному вопросу.

— Какие действия предпринимает государство для внедрения «зеленой» экономики?

— Пока наше государство в большей степени декларирует намерения по внедрению «зеленой» экономики. Количество проектов по возобновляемым источникам энергии и энергосбережению, в особенности реализуемых за счет собственных инвестиций, остается очень ограниченным. Большинство проектов по этому направлению осуществляется за счет международных и зарубежных инвестиций. Разрабатываются соответствующие документы, озвучиваются планы по дальнейшему развитию в этом направлению на самом высоком уровне. Однако потом вновь говорят, что «угля у нас хватит на 300 лет». Последнее звучит как довод упрямого подростка, который хочет сделать все по-своему, чтобы самоутвердиться. Можно подумать, что у нас угольные электростанции построены вчера и прослужат нам еще долгие десятилетия.

— Как вы оцениваете Концепцию по переходу Казахстана к «зеленой» экономике и программу партнерства «Зеленый мост»?

— Одно из слабых мест Концепции по переходу к «зеленой» экономике — ее слабая экономическая проработанность. Во-первых, цифры необходимых инвестиций, которые включены в этот документ, явно написаны «на коленке». Во-вторых, нет привязки ключевых направлений по переходу к «зеленой» экономике к финансовым инструментам, к доступным внутренним и международным источникам инвестиций.

В результате очень часто реализация этого документа ограничивается экологами-пропагандистами, не имеющими даже базовых знаний в области экономики, финансов и соответствующих технологий, мировых трендов. Пока это напоминает какое-то общество«Знание» советских времен с передвижной бригадой лекторов и пропагандистов. Однако если повторять слова «зеленая» экономика» как мантру, на практике вряд ли что-то изменится. Программа партнерства «Зеленый мост», кроме вышеуказанных недостатков, страдает очевидным отсутствием «владельца». То один, то другой озвучивает ее, подвергая друг друга критике. А большинство и вовсе не понимает ее нынешнее видение.

— Почему энергосбережение и энергоэффективность являются ключевыми факторами«зеленой» экономики?

— Я бы не сказал, что только энергосбережение и энергоэффективность являются единственными ключевыми факторами «зеленой» экономики. Это у нас они так озвучиваются. Лоббисты угольной и нефтяной отраслей, нынешней энергетики с помощью этого довода защищаются от необходимости развития возобновляемой энергетики. На самом деле ключевыми факторами развития «зеленой» энергетики наряду с энергосбережением и энергоэффективностью являются возобновляемая энергетика, сокращение, повторное использование и переработка отходов, а также применение более экологичных методов хозяйствования в сельхозпроизводстве.

— Что сегодня происходит в области возобновляемых источников энергии в стране? Какова доля ВИЭ в энергобалансе?

— В конце 2016 года доля возобновляемых источников в общем объеме потребляемой энергии составляла около 0,7%. В этом году озвучивались разные цифры — 1% и 1,5%. Я придерживаюсь, цифры в 1%, пока сам не проверял надежные источники информации. Вводится несколько объектов возобновляемой энергетики в Центральном Казахстане, на юге страны. Ряд объектов ветровой и солнечной энергетики на стадии финансирования либо строительства. Возможно, показатель в 3% до 2020 года будет достигнут. Однако полной уверенности в этом у меня нет.

— Вадим Павлович, в Концепции перехода к «зеленой» экономике есть конкретные цели — до 2020 года страна должна достигнуть 3%, 2030 году — 10% и 50% — к 2050 году. Как вы думаете, это не слишком ли амбициозная задача, учитывая тот факт, что сегодня доля ВИЭ всего 1%?

— Концепция — это такой документ, который должен основываться на амбициозных целях. Нет смысла принимать программные документы, тем более по переходу к «зеленой» экономике на основе подхода business as usual, что в переводе означает «обычное дело». Поскольку это базовая ситуация, без необходимости реализации каких-то дополнительных мер.

Наверное, с учетом нашей привычки «долго запрягать», 3% к 2020 году и 10% к 2030 году окажутся невыполненными. Но 50% к 2050 году? Неужели мы надеемся, что сможем оставаться с сегодняшними угольными ТЭЦ, большинство из которых будет близко к 100-летию с момента ввода в эксплуатацию, а многим и более того.

Сейчас чрезвычайно затруднен доступ к инфраструктурным инвестициям в традиционную энергетику на международном уровне. Это аналогично тому, что «…у меня же есть большое количество CD и DVD, поэтому я их и буду слушать». Конечно, назло современным трендам это можно делать. Но до тех пор, пока плейер окончательно не сломается, потому что новый купить не сможете, а на старый запчасти не найдете.

— Как говорят эксперты, у «зеленой» энергетики в целом достаточно большое будущее, однако она еще не скоро станет эффективной. Согласны ли вы с этим мнением?

— Я не согласен с этим мнением и объясню на простом и понятном примере. Я долгое время не покупал смартфон, потому что мой мобильный кнопочный телефон держался без подзарядки 4−5 суток. Но 2 года назад на климатических переговорах, когда принималось Парижское климатическое соглашение, я был вынужден отказаться от своей привычки. Так как все остальные члены делегации перешли на связь с помощью WhatsApp, который работает и на слабом сигнале Интернета. В итоге я оказался без связи, потому что на кнопочный телефон это приложение не устанавливалось. И сейчас у меня уже не было бы возможности купить запчасти и его отремонтировать.

С возобновляемой энергетикой мир уже сейчас перешел на эту же стадию развития и такая аналогия вполне уместна. Хотя, наверное, прагматичнее и экономнее для меня было бы, и сейчас пользоваться моим кнопочным телефоном. Мне бы не приходилось искать зарядку для смартфона каждые полдня. А вообще трудно обсуждать вопрос об эффективности энергетики, когда у нас угольная промышленность и энергетика субсидируются. Давайте тогда обсуждать эффективность с учетом цен, которые предлагает KEGOC за транспортировку электроэнергии. Эффективны ли они?

— В 2018 году министерство энергетики планирует провести первый пилотный аукцион по приобретению энергии, получаемой из возобновляемых источников. Каковы тарифы на «зеленую» электроэнергию сейчас и будут ли они более справедливыми с проведением аукциона?

— По вопросу аукциона насколько я знаю, есть серьезное противостояние со стороны традиционных энергетиков. Не потому что возобновляемые источники энергии в состоянии сейчас конкурировать по ценам, но вводится рыночный механизм. А у нас энергетики являются монополистами, мы привязаны к их сетям и им это принципиально не подходит. В нынешней ситуации, даже когда возобновляемая энергетика окажется намного дешевле традиционной, мы можем оказаться заложниками нынешних угольных монополистов и они будут требовать еще больше субсидий от государства.

— Как решается вопрос аккумулирования энергии в Казахстане?

— Вопрос аккумулирования энергии актуален в случае возобновляемой энергетики. Например, в отдельные дни может возникать проблема со скоростью ветра. Но эта проблема уже успешно решается тем же Илоном Маском. Он в конце прошлого года пообещал построить резервное хранилище в Южной Австралии, которая столкнулась с проблемой шквального ветра. В этом году он свое обещание выполнил. И эта резервная батарея подключена к ветроэлектростанции.

— Что еще необходимо предпринять для более успешного внедрения экологической экономики?

— Во-первых, необходимо решить вопрос с соответствующими инвестициями в экономику и не направлять их в те отрасли, которые не являются перспективными. Во-вторых, нужно выстраивать регулятивные требования таким образом, чтобы бизнес-сектор не был настроен на переэксплуатации существующей устаревшей инфраструктуры с увеличением собственной прибыли. В конечном итоге это заводит в тупик, будь то сектор общественного транспорта в городах, энергетика в экономике и так далее.

— Вадим Павлович, как вы считаете, стоит ли думать о «зеленой» экономике, когда в целом экономическая ситуация в мире не совсем стабильна?

— Я постараюсь провести аналогию на простом и доступном уровне. Я родом из традиционной семьи, мои братья и сестры очень традиционны по воспитанию и мышлению. В какой-то период времени они зарабатывали больше меня, но в конечном итоге не смогли ловить новую«волну». Когда им пытаешься сказать об этом, они до сих пор говорят, что: «Ой, да этого не будет через 10—20 лет» и все из-за традиционного неадаптивного мышления, в основе которого «само все срастется». Так вроде спокойней, не нужно делать инвестиций в будущее, тратить дополнительных усилий, убеждать остальных членов семьи, что это нужно делать. То же самое на уровне страны.

Однако современные экономические реалии таковы, что нужно быстро подстраиваться под меняющиеся условия, искать новые ниши, приобретать новые знания и навыки, предлагать новые услуги и улучшать существующие. Мы уже пропустили тот момент, когда нельзя было сидеть и ждать сверхдоходов от «нефтяных вышек», думая, что все изменится не раньше чем через 30−50 лет… Давайте не отмахиваться от реалий внешнего мира, придумывая себе отговорки, которые давно не работают в более экономически продвинутой среде. Мир изменился и стал гораздо более динамичным. И с каких это пор мы, только недавно вошедшие в рыночную среду, стали умнее всего остального мира?!

Источник: https://kapital.kz/economic/65014/energiya-buducshego.html

ekois.net

Энергетика будущего. Альтернативные методики будущего

Реферат

Энергетика будущего. Альтернативные методики будущего

План

К солнечной эре энергетики

Термоядерный синтез

Высотный ветер

Космическое зеркало

Нанотехнологические солнечные элементы

Глобальная суперсеть

Волны и приливы

Микробиологическая энергетика

К солнечной эре энергетики

Создание атомной техники по праву признано революцией в энергетике, и ее творцы не без оснований утверждают, что сердцевиной энергетики будущего должна стать и станет атомная энергия. Так можно ли в этих условиях вести речь о каком-то «солнечном веке» энергетики? Да, еще совсем недавно такие разговоры были бы безосновательны. Но сегодня при быстром сокращении легкодоступных запасов нефти и газа и постоянном ужесточении требований к химической, радиационной и тепловой чистоте энергопроизводства уже очевидно, что скоро развитие земной энергетики будет сдерживаться не техническими, а экологическими барьерами, и мощные термоядерные электростанции скорее всего придется располагать вне Земли. В то же время идет быстрое совершенствование процессов улавливания и преобразования абсолютно чистой во всех отношениях солнечной энергии.

Еще более замечательные перспективы открываются перед солнечной энергетикой в космосе. Не случайно о развитии этого направления очень заботился, будучи руководителем советской космической программы, академик М. В. Келдыш. «На совещаниях у него, — вспоминает академик В. С. Авдуевский, — не раз рассматривались различные варианты конструкций орбитальных солнечных электростанций, способы выведения и сборки в космосе, вопросы создания пленок для солнечных батарей, проблемы преобразования энергии и передачи ее на Землю с учетом охраны окружающей среды и экономического эффекта».

В наши дни проблема овладения солнечной энергией космоса становится одним из основных стимулов развития внеземного производства, подобно тому как в конце прошлого века она послужила основой самого рождения научной космонавтики. Тогда К. Э. Циолковский поразился общеизвестному факту, что почти вся энергия Солнца пропадает бесполезно для людей, и целеустремленно стал искать способ овладения всей этой энергией. В результате им была создана теория реактивного движения и изобретена ракета на жидком топливе как реальное средство осуществления космических полетов. Мечта о полете к звездам превратилась в науку — теоретическую космонавтику. Опубликованную в 1912 году вторую часть своей основополагающей работы «Исследование мировых пространств реактивными приборами» Циолковский завершил словами: «Реактивные приборы завоюют людям беспредельные пространства и дадут солнечную энергию, в два миллиарда раз большую, чем та, которую человечество имеет на Земле.

Лучшая часть человечества, по всей вероятности, никогда не погибнет, но будет переселяться от солнца к солнцу по мере их погасания»...

Исторический оптимизм ученья Циолковского вдохновил многих на самоотверженный труд по осуществлению его идей. А в СССР после победы Октября эти идеи получили всенародное признание, по всей стране стали возникать кружки, общества, группы по изучению межпланетных сообщений и реактивного движения. Проблеме стали уделять внимание дипломированные инженеры и ученые. Один из них, академик Д. А. Граве, в 1925 году посчитал необходимым ободрить энтузиастов космонавтики своим авторитетным приветствием, в котором писал: «Кружки исследования и завоевания мирового пространства встречают несколько скептическое к себе отношение во многих общественных кругах. Людям кажется, что дело идет о фантастических необоснованных проектах путешествий по межпланетному пространству в духе Жюля Верна, Уэллса или Фламмариона и вообще других романистов.

Профессиональный ученый, скажем, например, академик, конечно, не может стоять на этой точке зрения.

Мое сочувствие к вашему кружку покоится на серьезных соображениях. Уже пять лет тому назад я указывал на страницах газеты «Коммунист» на необходимость использовать электромагнитную энергию Солнца. При этом я руководствовался не какими-нибудь фантастическими соображениями, а неумолимой логикой совокупности фактов...

Единственный способ практического подхода к использованию электромагнитной энергии Солнца намечен русским ученым К.Э. Циолковским при помощи реактивных приборов или межпланетных аппаратов, которые вполне уже разработаны для этих целей и являются реальной действительностью завтрашнего дня. Так что организация данных кружков своевременна и целесообразна».

Сам Циолковский и его последователи, кроме исходной цели овладения энергией Солнца, выявили для космонавтики множество других, сравнительно более просто достижимых и потому более актуальных целей и задач по исследованию и освоению космического пространства в интересах науки и народного хозяйства, ставших основным стимулом для бурного развития ракетно-космической техники. Но основоположник космонавтики постоянно обращал внимание и на проблемы, связанные с решением исходной цели. Вот фрагменты его работ.

1920 год. Электрический ток можно получать в эфире теми же разнообразными способами, как и на Земле. Непосредственно с помощью солнечной теплоты, при посредстве термоэлектрических батарей. Последнее будет неэкономично, хотя со временем, может быть, найдут такие вещества для термоэлектрических батарей, которые почти всю теплоту Солнца будут превращать в электричество.

Надежнее для добывания электричества солнечные двигатели, которые могут утилизировать очень высокий процент (до 50 и более) солнечной энергии. Сущность их устройства такая же, как обыкновенных паровых двигателей с холодильником... Как и на Земле, большой многосильный двигатель почти целиком превращает свою энергию с помощью динамо-машины в электричество.

1926 год. Мы можем достигнуть завоевания солнечной системы очень доступной тактикой. Решим сначала легчайшую задачу: устроить эфирное поселение поблизости Земли, в качестве ее спутника... Поселившись тут устойчиво и общественно, освоившись хорошо с жизнью в эфире, мы уже более легким путем будем изменять свою скорость, удаляться от Земли и Солнца, вообще разгуливать, где нам понравится. Энергии же кругом великое изобилие в виде никогда не погасающего, непрерывного и девственного лучеиспускания Солнца. Этой энергии сколько угодно, и улавливать ее нетрудно в огромном количестве протянутыми от ракеты проводниками или иными неизвестными средствами...

1927 год. Солнечная энергия — главное; только мы не умеем ею пользоваться, и мешает тому еще атмосфера, ничтожное население (Циолковский считал, что население Земли в будущем должно возрасти во много раз. — Примеч. ред.), незнание и прочее. Эта энергия подобна электрической, и потому найдут средства ее почти целиком переводить в механическую, химическую и прочие виды энергии. Только наше невежество заставляет нас пользоваться ископаемым топливом. Да и надолго ли хватит минерального горючего?

1929 год. Какие выгоды может извлечь человечество из доступности небесных пространств? Многие воображают себе небесные корабли с людьми, путешествующими с планеты на планету, постепенное заселение планет и извлечение отсюда выгод, какие дают земные обыкновенные колонии. Дело пойдет далеко не так. Главная цель и первые достижения относятся к распространению человека в эфире, использованию солнечной энергии и повсюду рассеянных масс. Из них создается сфера, которую может занять человек! На двойном расстоянии от Солнца она в 2,2 миллиарда раз больше всей поверхности Земли. Во столько же раз эта сфера получает больше и солнечной энергии сравнительно с Землей.

И вот началась предсказанная Циолковским космическая эра человечества. Хотя полеты первых спутников преследовали чисто научные цели, они вдохнули новую жизнь и в солнечную энергетику. Уже в 1958 году третий советский и первый американский спутники были оснащены солнечными батареями. С ними в реальных многомесячных условиях космического полета не мог конкурировать никакой другой источник энергии. С развитием практической космонавтики шло быстрое совершенствование и солнечных генераторов. Опыт работы орбитальной станции «Салют-6» показал, что проблема снабжения электроэнергией очень энергоемкого оборудования современных космических аппаратов за счет солнечной энергии полностью разрешена. Успехи космонавтики открыли перспективы создания в будущем грандиозных космических солнечных электростанций (КЭС) для снабжения энергией не только аппаратов и сооружений, работающих на орбитах, но и Земли.

Мы уже немного писали о проектах КЭС (см. «ТМ», № 3 за 1973 год), представляя их как возможную к 2050 году, но маловероятную из-за низкой экономической эффективности область развития космической техники. Но представления меняются. На сегодня сформировалось мнение, что энергетические потребности человечества могут сделать рентабельными КЭС уже в самом начале XXI века. В результате эта тема превратилась в одну из наиболее обсуждаемых на международных и национальных конгрессах и симпозиумах по космонавтике. Например, на Циолковских чтениях 1980 года было 5 научных докладов по КЭС.

XXVI съезд КПСС поставил задачу, с одной стороны, сосредоточить усилия на дальнейшем изучении и освоении космического пространства в интересах развития науки, техники и народного хозяйства, а с другой — увеличить масштабы использования в народном хозяйстве возобновляемых источников энергии. Выполнение его решений, несомненно, приблизит время «солнечной эры» энергетики.

В начале февраля 2006 г. под председательством РФ в «Большой восьмерке» и в рамках Международного партнерства по водородной экономике (IPHE) состоялся всемирный форум «Водородные технологии для производства энергии», генеральным спонсором которого стали Национальная инновационная компания «Новые энергетические проекты» и ГМК «Норильский никель».

mirznanii.com

Энергетика будущего » Детская энциклопедия (первое издание)

Великие работы будущего могут проводиться только на базе новой могучей энергетики, опираясь на развитие металлургии и транспорта.

Энергетика, развиваясь, увеличивает власть человека над природой. Она — наш главный помощник в штурме космоса.

Электроэнергию измеряют киловатт-часами. 1 квт-ч электроэнергии способен поднять груз в 1 Т на высоту 367 м (без учета потерь на трение). С его помощью можно прокатать 50 кГ металлоизделий, продемонстрировать 4 раза большой фильм, добыть в шахте и выдать на-гора почти центнер угля, вывести в инкубаторе 30 цыплят, 2 недели бесперебойно снабжать водой одного жителя Москвы.

Мощная тепловая электростанция.

В 1959 г. советские электростанции выработали 264 млрд. квт-ч. А в 1965 г. страна получит уже 500-520 млрд. квт-ч — почти по 2300 квт-ч на каждого человека вместо 14 в 1913 г.

Семилетний план — это первый этап грандиозных преобразований в стране, намеченных на 15-20 лет. Как же будет развиваться советская энергетика в более отдаленном будущем?

По очень осторожному прогнозу, в 1970 г. мы должны получить 900 млрд. квт-ч, в 1975 г.— около 1500 млрд. квт-ч, а в 1980 г.— около 2300 млрд. квт-ч. Это в 260 раз больше плана ГОЭЛРО!

НЕПОСРЕДСТВЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Задача непосредственного использования солнечной энергии издавна привлекает к себе внимание ученых и инженеров многих стран. Замечательным успехом было создание солнечных батарей, питающих энергией радиопередатчик третьего советского спутника Земли.

Достигнуты в этой области и некоторые другие успехи. Созданы специальные установки, плоские стеклянные пластины которых пропускают коротковолновые лучи Солнца, но не пропускают длинноволновые тепловые лучи. Это позволяет накапливать тепло. Такие установки уже сейчас приводят в действие насосы мощностью до 3 л.с. Для промышленного производства жароупорной керамики применяется установка с зеркалом диаметром более 12 м. С его помощыо получают температуры до 3000°. Построена также 40-тонная параболическая рефлекторная печь с алюминиевым зеркалом диаметром 8,5 м, которая служит для производства удобрений путем связывания атмосферного азота.

На душу населения в 1980 г. у нас должно приходиться около 8,5 тыс. квт-ч.

Главную роль в снабжении нашей страны электроэнергией и теплом (в виде пара и горячей воды) будут играть очень крупные тепловые электростанции (см. ст. «Фабрика тепла и электричества»).

В будущем мы будем строить электростанции мощностью до 3 млн. кВт и выше. На них будут работать очень экономичные турбогенераторы мощностью 200, 300 и даже 600 тыс. кВт. Проектировщики уже думают о создании турбогенератора в 1 млн. кВт — почти два Днепрогэса в одной компактной машине! Каждый турбогенератор будет снабжаться паром от своего гигантского котла. А на производство 1 квт-ч этим агрегатам понадобится не более 300 Г угля — небольшая горсть!

Будут строиться новые типы электростанций — газотурбинные. К. п. д. газовых турбин более высокий, чем паровых. А сами они значительно компактнее. Газовая турбина не требует воды. Сейчас у нас изготовляются газовые турбины мощностью в 25 тыс. кВт. В ближайшем будущем будут созданы машины в 50 тыс. и более кВт. В дальнейшем газотурбинные электростанции достигнут миллионной мощности. Они станут превращать дешевое топливо в электроэнергию.

Советские ученые открыли новые методы энергохимического использования топлива. Из торфа, бурых углей, сланцев перед их сжиганием в топках котлов будут извлекаться очень ценные продукты — газ для бытового и промышленного применения, смола, необходимая для получения химических продуктов и жидкого горючего.

Солнечная электростанция.

Таким образом, тепловая электростанция будущего превратится в сложный комбинат, который будет одновременно вырабатывать электрическую энергию, газ, пар и горячую воду для производственных и бытовых нужд, сырье для химической промышленности, а из остатков топлива — строительные материалы. Ученые уже давно думают над тем, нельзя ли непосредственно превращать топливо, свет, тепло, внутриядерную энергию в электроэнергию? Уже построены первые электрохимические генераторы. Пока еще они несовершенны, но все же это новый путь получения энергии. Возможно, придет время, когда уголь не нужно будет сжигать, чтобы превратить заключающуюся в нем химическую энергию в тепло и потом преобразовать его в механическую или электрическую энергию. Химическая энергия угля будет превращаться непосредственно в электроэнергию с высоким кпд. Это будет большой переворот в энергетике. Ученые считают, что можно будет соорудить колоссальные электрохимические генераторы прямо в толще угольных пластов под землей.

Энергию солнечных лучей тоже будут использовать. Советские ученые работают над созданием большой гелиотехники. Она позволит использовать солнечную энергию в промышленности. Для этого концентрацию солнечных лучей увеличивают при помощи больших зеркал. Такие машины могут работать почти так же, как и обычные котлы на топливе. В Ташкенте уже построена опытная солнечная установка с зеркалом диаметром 10 м. На ней получают лед и опресненную воду. Кроме того, проектируется крупная солнечная теплоэлектроцентраль в Араратской долине Армении. Паровой котел, связанный с паровой турбиной и поставленный в центре круга на 40-метровую башню, будут подогревать пучки солнечных лучей, отражаемые от группы концентрически расположенных зеркал. Зеркала установлены на специальных тележках-поездах, которые автоматически следуют за движением Солнца.

Огромное будущее предсказывают разработанному недавно новому методу непосредственного превращения солнечного тепла и света в электроэнергию при помощи полупроводников в термоэлектрогенераторах.

Солнечная электростанция.

По-новому будут использовать и энергию ветра. Она непостоянна, и подчинить ее нуждам человека трудно. Но советские ветроэнергетики непрестанно ищут методы «выравнивания» этой энергии. Один из возможных способов аккумулировать ветровую энергию — это электролитическое разложение воды на кислород и водород, а потом соединение их (когда нет ветра).

Советская энергетика стоит у начала использования глубинного вулканического тепла Земли. Такие возможности есть на Камчатке, Курильских о-вах, Кавказе, в Средней Азии.

Решается мировой техникой и проблема использования морских приливов. Все приливные гидроэлектростанции, предлагаемые пока проектировщиками, были бы очень дорогими и не обеспечивали бы надежного электроснабжения. Между тем общая мощность приливов и отливов на Земле достигает 7 • 1016 кВт.

Техника будущего обратится, вероятно, и к такому резерву, как малые температурные перепады в природе. Ведь возможности получения энергии от разницы температуры между водой в глубине океанов и наружного воздуха, например в Арктике и Антарктике, очень велики.

Не так далеко то время, когда атомная энергетика обеспечит нам сказочное обилие электроэнергии. В нашей стране уже вступают в строй мощные атомные электростанции, проектируются и строятся новые крупные АЭС. Они возникают прежде всего в районах, далеко расположенных от месторождений органического топлива и крупных рек. Остановится ли энергетика на этом этапе?

Уже занимается заря новой техники, основанной на использовании термоядерных электростанций.

Горючим для них будет тяжелый, а потом, возможно, и обычный водород. Производительность таких электростанций даже трудно себе представить. Выпивая воду из стакана, мы и не подозреваем, что в ней содержится огромное количество энергии.

Когда появятся термоядерные электростанции, то изобилие энергии позволит электрифицировать и полностью автоматизировать все производственные процессы.

Широкое развитие энергетики позволяет ставить вопрос о великих преобразовательных работах в нашей стране. Они настолько грандиозны, что неизбежно приобретут международное значение. О таких работах мечтают уже давно. Сейчас, например, орошают лишь около 2% площади всех пустынь. Культурными посевами и насаждениями занято едва ли 2% всех земель. Какое поле гигантских работ в будущем!

Широкие международные водохозяйственные системы помогут навсегда покончить с водным голодом в отдельных зонах Земли, стереть с лица нашей планеты желтые пятна пустынь.

Ветровая электростанция

Огромные преобразования необходимы и у нас. Посмотрите на физическую карту СССР. В глаза бросаются два колоссальных зеленых пятна: Западно-Сибирская низменность и Арало-Каспийская впадина. Это — важные житницы нашей страны в будущем. Они могут дать больше продуктов, чем производят сейчас США. Научная мысль работает над тем, как ликвидировать излишнюю увлажненность великой приобской равнины, как лучше провести живительный поток сибирской воды в знойные пустыни нашей страны.

Центральным и южным районам Европейской части страны нужно все больше и больше пресной воды. Вода становится важнейшим условием размещения промышленности и городов, основой жизни и здоровья людей.

Уже разработан проект переброски воды северных рек — Печоры, Северной Двины, Мезени — и их притоков в русла Волги, Днепра, Дона. Высказывается идея перехвата воды в низовьях Дуная, Днепра, Днестра, Дона и Кубани для орошения и обводнения южных районов. Эти огромные работы связываются с утеплением и освежением вод Черного моря, расширением зоны субтропиков на Кавказе и в Крыму.

Наши реки несут в себе огромную энергию — почти 3 тыс. млрд. квт-ч в год могут дать они! Уже сейчас наша страна вводит в строй мощные гидроэлектростанции, превосходящие наиболее крупные гидростанции капиталистических стран.

Строя каскады гидроэлектростанций, мы создадим единую водохозяйственную систему страны, соединим между собой все реки, все 14 морей, омывающих нашу землю, и три океана — Северный Ледовитый, Тихий и Атлантический.

Большое гидростроительство ведется в Китае. Там намечено сооружение на р. Янцзы гидроэлектростанции Санься небывалой мощности — 20-25 млн. кВт. На ней впервые будут установлены гидрогенераторы по 1 млн. кВт каждый.

Многим государствам уже сейчас очень нужны согласованные схемы международного комплексного использования отдельных рек. Первые ласточки такого международного сотрудничества — большие работы советских и китайских гидроэнергетиков по использованию Амура, работы по использованию пограничных рек с Монголией, Афганистаном, Ираном, Норвегией, Финляндией. Разрабатывается прямой водный путь Днепр — Эльба — первое звено возможной водноэнергетической системы Восточной и Западной Европы. Советские гидроэнергетики участвуют в сооружении высотной Асуанской плотины на р. Нил в Египте.

Природные условия и ресурсы распределены на Земле неравномерно.

В Азиатской части Советского Союза, например, сосредоточены наши главные природные сокровища. Там величайшие реки, мировые запасы леса, сказочные клады железа, цветных и редких металлов, много не использованных под посевы земель. Поэтому в будущем транспортные и энергетические связи Востока и Запада нашей страны придется перестраивать. Кроме того, Европа, природные ресурсы которой ограничены, развиваясь в условиях мирного сосуществования, будет обращаться к гигантским восточным базам дешевой энергии, топлива, леса, продовольствия и различного сырья.

Большое значение будут иметь международные магистральные трубопроводы нефти, газа, жидкого аммиака — основного средства увеличения плодородия земли.

Один из проектов плотины через Берингов пролив.

В ясные дни с мыса Дежнева виден американский берег. Берингов пролив — это единственно возможный пункт для сухопутной связи Азии с Америкой. Расстояние между станцией Большой Невер и железнодорожной сетью США через Берингов пролив составило бы 7200 км, т. е. было бы почти в полтора раза короче пути через Тихий океан. Сухопутный путь СССР — США отличался бы постоянством, надежностью и экономической выгодностью. Он должен иметь мощные скоростные локомотивы и большие вагоны. При скорости, превышающей 300 км/час, такие экспрессы покрывали бы расстояние от Сибирской магистрали до железнодорожной сети США почти за 30 час.

Новая дорога протяженностью около 4000 км (на нашей стороне) установила бы надежную связь с обширными пространствами Северо-Востока СССР с их неисчерпаемыми природными богатствами.

Путь СССР — США может быть почти одинаковой длины с Сибирской магистралью. Ее протяженность от Челябинска до Владивостока 7400 км, и построили ее за 15 лет (1891 — 1905).

По Сибирскую дорогу строило одно государство. А новая дорога — межконтинентальное сооружение, которое в условиях сотрудничества и мира смогут строить две страны.

Во многих странах мира миллионы людей интересуются инженерными проектами международного значения.

Уже теперь человек пытается искусственно воспроизвести такие титанические явления, как морские течения. Мечты о преобразовании климата Северного полушария Земли — уже не грезы, не воздушные замки. Над этой проблемой работают ученые и инженеры. Наука делает первый шаг к организованному перераспределению тепла Земли.

И вот возникла идея перекрыть Берингов пролив исполинским мостом-плотиной. В теле плотины установят тысячи пропеллерных насосов. Их приведут в действие мощные атомные электростанции.

Насосы создали бы теплое течение из Тихого океана в Атлантический, и оно могло бы смягчить климат Сибири и Северной Америки.

Но инженерная мысль идет дальше. Выдвигается новый вариант. Основная его задача — избавиться от мощного ледового покрова.

МНОГО ИЛИ МАЛО?

Всегда ли мы правильно судим о том, что такое «много» и что такое «мало»? Вот несколько человек поднимают по лестницам на пятый этаж стальной несгораемый шкаф весом в 300 кГ. Люди напрягают все свои силы, работа длится часами.

А велико ли дело — вскипятить чайник воды? Всего 20 мин. работы газовой горелки. Однако расчеты показывают, что при кипячении двухлитрового чайника затрачивается энергия, достаточная для подъема трех стальных шкафов на крышу двадцатиэтажного дома!

Гольфстрим и его северные продолжения несут с собой гораздо больше тепла, чем Куро-Сио. Нужно направить атлантические воды через Полярный бассейн и Берингов пролив в Тихий океан. Насосы Беринговой плотины должны гнать воду не из Тихого океана в Ледовитый, а наоборот. Сквозной проход через Арктику масс теплых вод Атлантики перестроит систему теплых и холодных течений Северного полушария.

Воображению энергетиков уже рисуется искусственный Гольфстрим, который растопит вековые льды, ослабит холодные течения и превратит северные районы СССР и США в обширные цветущие зоны жизни. Над этой великой проблемой должны работать международные коллективы ученых и инженеров.

Мы попытались дать общую картину энергетики будущего и тех преобразовательных работ, которые, возможно, будут производиться с ее помощью. Но для того чтобы приблизить будущее, нужна большая практическая работа по выполнению заданий семилетнего плана развития народного хозяйства страны.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Постоянный и переменный ток в технике Токи высокой частоты в технике

.

de-ussr.ru

Эдуард СОН.Будущее энергетики – энергия будущего

В настоящее время перед мировой энергетикой стоит масштабная задача: найти оптимальный баланс между компонентами энергетической трилеммы — экономической доступностью электроэнергии, надежностью снабжения и экологической устойчивостью.

Для начала следует сказать, что возобновляемыми на земле могут быть не только источники энергии, но и некоторые ресурсы. Железо, к примеру. Добываемое из недр земли, оно никуда не девается (не считая космических аппаратов, отправленных к другим планетам). Железо все остается здесь, его можно снова использовать. Оно меняет свои формы, превращаясь из железной руды в чугун и сталь, ржавея и т.д. Но ведь и ржавчина — это окисленное железо. Само количество химического элемента Fe на земле остается неизменным, весь вопрос только в цене его добычи и переработки.

Сегодня до 30 процентов производства железа и цветных металлов — из вторичных источников, из лома. Это в целом по миру, а в развитых странах – 50 процентов. А по особо вредным или редким металлам (например, свинец) — до 80 процентов. Повторное использование (рециркуляция) не только экономит природные ресурсы, она еще и экономически выгодна. На производство алюминия или меди из лома затрачивается в 9 раз меньше энергии, чем если их добывать из руды. При производстве стали из лома экономится половина энергии.

Таким образом, понятие «мусор», вроде как, исчезает. Появилась даже специальная наука, которая занимается отходами человеческой деятельности — гарбология (от англ. Garbage — «мусор») или мусороведение, мусорология. Кому-то может показаться это смешным, но у нее большое будущее.

В сельском хозяйстве вторичное использование ресурсов — тысячелетняя практика. Навоз — это и удобрение, и топливо. Испокон веков дети специально ходили за коровами и собирали его. Ничего не должно просто пропасть.

А вот с энергией несколько сложнее. Тут, кажется, все очевидно — объем энергоносителей-углеводородов ограничен, рано или поздно, если его сжигать, то он кончится. Но это только кажущаяся очевидность. Во-первых, разведанных запасов углеводородов при нынешних объемах добычи хватит: нефти и газа — на 50 лет, угля — на 500. А за эти 50/500 лет будут разведаны новые запасы. Из этой кастрюли, которую природа готовила нам сотни миллионов лет, еще черпать и черпать. Впереди шельфы, глубинное бурение, сланцы. Мы за один нефтяной век только пенку сверху сняли.

Во-вторых, как это ни парадоксально, но именно вопрос с энергией самый легко решаемый. Энергия универсальна, ее добывать можно почти из всего и передавать на расстояние не очень сложно и дорого. А Земля — принципиально разомкнутая система, получающая колоссальное количество энергии от Солнца, а кое-что — и от Луны. И напрямую — в виде тепла и света, и опосредованно — в виде ветра, текущей воды, приливов и т.д. И люди столетиями использовали эту энергию (например, ветряные и водяные мельницы).

Полный отказ от ископаемых источников энергии (ИИЭ, сегодня они дают 85 процентов мирового энергопотребления) и переход на возобновляемые (ВИЭ) — это вопрос не какого-то отдаленного футуристического будущего. Есть расчеты, что уже к 2030 году можно перевести 100 процентов мировой энергетики с ископаемого топлива на WWS — ветер, вода и солнце. 50 процентов мировой энергетики будут давать 4 миллиона ветротурбин. Есть сценарий «Гринписа», по которому этот процесс завершится к 2050 году. Но это, конечно, радикальные сценарии.

А есть и проза жизни, из которой следует, что мир уже активно двинулся в эту сторону: — В 2009 году в США свыше 50 процентов новых энергетических мощностей было создано за счет возобновляемых источников;

— В 2009 году инвестиции в новые возобновляемые источники энергии в мире превысили 150 миллиардов долларов;

— Суммарная установленная мощность ветроустановок за 2005-2014 годы выросла в Китае в 50 раз, в США — в 5 раз. На июнь 2015 года мощность всех ветрогенераторов мира составила 254 Гвт, это треть от всей мощности гидроэнергетики. Это — уже весомый, заметный вклад в мировую энергетику. В Казахстане, к сожалению, это пока ощущается не особо и ветроэнергетика еще не так популярна, как, например, в Китае, где ветроэнергетика вырабатывает количество энергии, равной тому количеству, что вырабатывают 30 Красноярских гидроэлектростанций.

Переход на возобновляемые источники энергии — это совершенно практический вопрос, отработанный технологически и связанный сегодня только экономическими ограничениями. Как только ИИЭ станут достаточно дороги, переход произойдет автоматически. Он уже идет, несмотря на то, что пока еще ВИЭ недостаточно рентабельны и очень капиталоемки.

Совершенно прав был министр нефтяной промышленности Саудовской Аравии Заки Ямани, который еще в 70-е годы сказал: «Каменный век закончился не потому, что в мире кончились камни. Также и нефтяной век закончится не потому, что у нас кончится нефть». Иными словами, энергетический голод Земле не грозит.

В ногу со временем

Вопросами повсеместного внедрения использования возобновляемых источников энергии в нашей стране занимается стратегический энергетический холдинг АО «Самрук-Энерго». Новый разработанный компанией документ — долгосрочная Стратегия развития на 2015-2025 годы и Дорожная карта по ее реализации – как раз и направлен на выполнение требований, предъявляемых современным миром.

Основные направления стратегического документа отвечают требованиям Концепции развития топливно-энергетического комплекса Казахстана до 2030 года, а также государственной программы новой экономической политики «Нұрлы жол».

Сформулирована миссия АО «Самрук-Энерго»: как высокотехнологичный гарант энергоснабжения Казахстана создавать соответствующую ценность для акционеров, сотрудников компании и всего общества.

В качестве эффективного операционного энергохолдинга евразийского значения АО «Самрук-Энерго» планирует развивать в Казахстане возобновляемые источники энергии. В то же время традиционная генерация и высокотехнологичный угольный бизнес также остаются в сфере деятельности и интересов компании. В долгосрочной стратегии расставлены акценты на усиление функций трейдинга, расширение рынков сбыта электроэнергии и угля, инновационное развитие и увеличение операционной эффективности электроэнергетических и угольных активов.

Стратегия развития АО «Самрук-Энерго» на 2015-2025 годы утверждена советом директоров. 

 

 

www.altyn-orda.kz

---

• 
  Как сделать зарядное устройство для аккумулятора 12в из трансформатора
• 
  Почему из крана холодной воды течет горячая вода
• 
  Как правильно научиться варить инверторной сваркой
• 
  Шестая планета от солнца это
• 
  Нагрузка трехфазная
• 
  Как подключить входной автомат
• 
  Памятка по проведению инструктажа неэлектротехнического персонала
• 
  Скорость света в воздухе и в воде
• 
  Токи обратной прямой и нулевой последовательности
• 
  В каких случаях требуется создание замкнутых схем эп
• 
  Двухполюсный автомат подключение