Могут ли восстанавливаемые виды энергии полностью заменить фоссильные топлива

С О Д Е Р Ж А Н И Е Введение 2 Глава 1. Причины перехода на возобновляемые источники энергии 2 Глава 2. Возможные источники энергии 4 2.1. Энергия в оды 4 2.2. 5 2.3. Энергия ветра 6 2.4. Другие источники энергии (биомасса ) 6 Заключение 7 Список испол ьзованных источников : 7 Введение В настоящее время проблема охраны природы и рационального использования её ресурсов приобрела огромное мировое значение . Человек осознает , что настало время позабот иться и о прир оде : она не может всё время отдавать , она не способна вын ести нагрузки , которые от неё требует чело век . Поэтому следует искать выходы из труд ного положения , следует осмотреться и решить , что делать дальше . Сейчас перед человече ством встал глобальный вопро с , энерг етический . Можно ли полностью заменить фоссил ьные топлива на восстанавливаемые виды энерги и ? Чтобы ответ звучал однозначно “Да” или “Нет” нужно взвесить все за и против . Итак найдём причины,согласно которым следует отказаться от использования фосс и льных топлив. Глава 1. Причины перехода на возобновляемые источники энергии · Глобаль но-экологическая 1. Пользуясь ископаемыми источниками эне ргии , человек фактически расходует энергию Со лнца , аккумулированную растительным миром нашей планеты в течение миллиардов лет . Запасы этих источников велики , но не безграничн ы . 2. Загрязнение . Выбр осы твердых веществ , двуокиси серы , оксидом углерода , азота , углеводородов от промышленных предприятий составляют около 97% суммарных выбр осов . Происходит загрязнение водных ресурсов сточными водами , загряз нение атмосферы в резу льт ате выделения пыли и газо образных веществ . При сжигании органического топлива в ся его масса превращается в отходы , причем продукты сгорания в несколько раз превыш ают массу использованного топ лива за счет включения кислорода и азота воздуха . Топлив осжига ю щие установки ежегодно выбрасы вают и атмосферу Земли более 200 млн.т окиси углерода , 50 млн.т различных углеводородов , 150 млн. т двуокиси серы , свыше 50 млн.т окислов азота , 250 млн.т мелко-дисперсных аэрозолей . Глобальное поступление в атмо сферу углекис л ого газа от сжигания всех видов органи ческо го топлива оценивается в настоящее время к 20 млрд.т в год . В общем загрязнении ат мосферы отхо дами производства теплоэнергетические выбросы вред ных веществ составляют по пыли до 35%, двуокиси се ры - до 50%, п о окиси азота до 35%. 3. Происходят многи е существенные изменения в ландшафтах . При добывании ископаемых создаются огромные насыпи пустой породы . При открытом , карьерном сп особе до бывания полезных ископаемых много ме ста занимает вскрыша . Объем перемещенной горной породы у крупных карьеров огромен . Так , в Советском Союзе при подготовке к эксплуатации Михайловского и Лебединского ка рье ров Курской магнитной аномалии было снято более 170 млн . м 3 пород , перекрывающих железные руды . Из огромнейших котлованов пло щадью в не сколько квадратных километров и глубиной боле е 100 м про изводилось ежедневное откачивание 120 т ыс . м 3 воды . Это привело к понижению уровня подземных вод во всем прилегающем районе . С течением времени боль шинство отвалов зарастает естеств енной р аститель ностью , но сами выработанн ые карьеры остаются как «раны земли» , их трудно использовать в хозяй ственных целях. 4. Традиционная эле ктроэнергетика начинается с горнорудной промышле нности , с добычи топлива . Если говорить об энергетике угольной , то с шахт и разрезов . Гизрезы - тяжелые , обширные раны на поверхности земли . Они не только изымают из землепользования довольно обширные террит ории , которые заняты собственно разрезами и их отвалами , но и заметно отрицательно влияют на водный режим окружающих з емель в радиусе нескольких десятках к илометров : сохнут колодцы , скудеет растительность , при формировании отвалов пород - повышается уровень грунтовых вод , появляется в окружаю щей местности контурное кольцо из озер и болот и т.д. 5. Добыча нефти и газа прив одит к изменениям глубо ко залегающих горизонтов геологической среды . П ри этом могут происходить необратимые деформа ции зем ной поверхности , значительно большие , ч ем при текто нических движениях земной коры . Например , оседание земной поверхности в рай оне Л онг-Бич (Ка лифорния ) составило 8,8 м . Происходит нарушение растительного и почве нного покровов , загрязнение вод ной среды и атмосферы , развиваются эрозионные про цессы . Вес ьма серьезные последствия могут вызвать авари и при разрыве трубопроводов и при про х одке скважин . Так , на Губкинском месторождении на месте аварийной скважины образовалось озеро диаметром 600 м. 6. Происходит уничт ожение структурного много образия биосферы , гибель многих видов . Отмеча ется чрезмерное увеличен ие давления на биосферу челове ка , что ведет к се рьезным нарушениям экологической стабильности . Использование человеком в свое й хозяйственной деятельности преимущественно вну тренних по отношению к биосфере источников энергии (орга ническое топливо ) приводит к р осту энтропии биосферы , н арушению эк ологических циклов дву окиси углерода , оксидов серы и азота , тепловому загрязнению и т. д. · Политическая : та страна , которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику , способна претендовать на мировое первенство и фактически диктоват ь це ны на топливные ресурсы ; · Экономическая : п ереход на альтернативные технологии в энергет ике позволит сохранить топливные ресурсы стра ны для переработки в химической и других отраслях промышленности . Кроме того , стоимост ь энергии , производимой многими альтернативн ыми источниками , уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников , да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче . Цены на альтернативную энергию снижаются , на традиционную - постоянно растут ; · Социальная : числ енность и плотность населения постоянно расту т . При этом трудно найти районы строительс тва АЭС , ГРЭС , где производство энергии бы ло бы рентабельно и безопасно для окружаю щей среды . Общеизвестны факты роста онкологич еских и других тяжелы х заболеваний в районах расположения АЭС , крупных ГРЭС , п редприятий топливно-энергетического комплекса , хорошо известен вред , наносимый гигантскими равнинн ыми ГЭС , - всё это увеличивает социальную н апряженность. · Эволюционно-историч еская : в связи с ограни ченностью топли вных ресурсов на Земле , а также экспоненци альным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой ; для эволюционного развития общества необход имо немедленно н ачать постепенный п ереход на альтернативные источники энергии . Глава 2. Возможные источники энер гии Всё выше перечисленное явно указыв ает на то , что переход на возобнавляемые источники энергии неизбежен . Однако , что бы судить о том , действительно ли фоссильн ые топлива полностью будут заменены и пер ейдёт ли человечество на чистые и безопас ные источники энергии , нужно понять не тол ько величину ущерба , приносимого добычей орга нических топ л ив , но нужно и оц енить возможности человечества и не кидаться сразу в новую сферу , а обдумать всё : причины , о которых разговор шёл выше,послед ствия , а главное , выгоднее ли это , безопасн о и чище ли это на сколько кажеться на первый взгляд. 2.1. Энергия воды Существует несколько источников , которы ми мы можем назвать энергией воды. Горячие воды. Среди "нетрадиционных " возобновляемых источни ков энерг ии по объему использования в мире п ервое место занимает подземное тепло - геотерм альные воды . В США суммарная мощность ГеоТ ЭС превышает 2 млн киловатт , это примерно п олпроцента всех ус тановленных мощностей электрос танций страны . Еще около двух миллионов ки ловатт тепловой мощности использ у ются напрямую - для теплоснабжения , обо грева парни ков и т.п . Филиппины уступают по абсолютны м мощностям , но их доля в национальном производстве электроэнергии внушительна - 19%. На т ретьем месте Мексика - 700 МВт , т.е . 4%. По прямому использованию подзем н ого тепла л идируют японцы - около пяти миллионов киловат т , что эквивалентно экономии двух с полов иной миллионов 84 тонн условного топлива . Малень кая европейская страна Исландия полностью обе спечивает себя помидорами , яблоками и даже бананами . Многочис л енные исландские теплицы получают энергию от тепла земли - других местных источников энергии в Исланд ии практически нет . Зато очень богата эта страна горячими источниками и знаменитыми гейзерами-фонтанами горячей воды.Столица - Рейкьявик , в которой прожива е т половина населения страны , отапливается только за сч ет подземных источников . Но не только для отопления черпают люди энергию из глубин земли . Уже давно работают электростанции , использующие горячие подземные источники . Первая такая электростанция , совсе м еще маломощная , была построена в 1904 году в не большом итальянском городке Лардерелло , названном так в честь французского инженера Лардер елли , который еще в 1827 году составил проект использования многочисленных в этом районе горячих источников . Постепен н о мо щность электростанции росла , в строй вступали все новые агрегаты , использовались новые источники горячей воды , и в наши дни м ощность станции достигла уже внушительной вел ичины -360 тысяч киловатт . В Новой Зеландии су ществует такая электростанция в райо н е Вайракеи , ее мощность 160 тысяч киловат т . В 120 километрах от Сан-Франциско в США производит электроэнергию геотермальная станция мощностью 500 тысяч киловатт. Самолеты и легковые автомобили , автобусы и грузовики могут приводиться в движение газом , котор ый можно извлекать из воды , а уж воды-то в морях достаточно . Этот газ - водород , и он может использов аться в качестве горючего . Водород - один и з наиболее распространенных элементов во Всел енной . В океане он содержится в каждой капле воды . Молекула воды со с то ит из двух атомов водорода и одного а тома кислорода . Извлеченный из воды водород можно сжигать как топливо и использовать не только для того , чтобы приводить в движение различные транспортные средства , но и для получения электроэнергии . Все большее числ о химиков и инженеров с энтузиазмом относится к "водородной энергетике " будущего , так как полученный водород дос таточно удобно хранить : в виде сжатого газ а в танкерах или в сжиженном виде в криогенных контейнерах при температуре -203 С . Его можно хранить и в твердом виде после соединения с железо-титановым спла вом или с магнием для образования металли ческих гидридов . После этого их можно легк о транспортировать и использовать по мере необходимости. Что касается непосредственного использован ия энергии рек , п риливов и отливов , можно сказать , что человек мог использовать эту энергию в полном объёме . Это не требует дополнительных затрат энергии ; энергия доступна всегда , в отличае от энергии солнца.Может показаться , что в гидроэнергетике экологам придраться не к чему - речная вода крутит турбины , все чисто , опрятно , никакой химии , никакого огня с ды мом . Так считали многие десятилетия . Например , строительство плотин : прежде всего , плотина на большой равнинной реке оз начает затопле ние огромных территорий под водох р а нилище с выселением большого числа людей (затопленные плодород ные почвы обогащают воду большим количеством био генных элементов , что приводит к развитию процессов эвтроф икации и вызывает резкое ухудшение качества воды ), во-вторых , плотина перегораживае т реку и создает тяжелые , часто катас трофические последствия для ры бы , живущей в реке , а особенно для поднимающейся к ее верховьям на нерест , в-третьих , вода в хранилищах застаивается , ее "проточность " теряется , что сказывается и на жизни всех суще ств , на с еляющих реку , и вредит людям , жи вущим у воды , в-четвертых , местное повышение уровня воды влия ет и на грунто вые воды , приводит к подтоплениям и за бол ачиванию , а также к эрозии берегов , оползн ям , также не исключены проры вы плотин с тысячными жертвами . К отрицательным последствиям относятся также увеличение потерь воды на испарение , изменение тем пературного режима воды. 2.2. Солнечная энергия Больши е надежды люди возлагают на энергию солнц а . Сейчас активно разрабатываются способы её эксплуатации : изобретают новые виды автомоби лей , самолётов , также домов , отапливаемых благо даря солнцу . Так можно использова ть во ду , нагретую солнцем , ездить на автомобиле . Солнечная энергия является наиболее мощным и доступным из всех видов нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в Крыму . Солнечное излучение не только неисчерпаемый , но и абсолютно чистый источник э н ергии , обладающий огромным энергетическим потенциалом . Почему же он тогда так слабо используется ? Одним из наиболее серьезных препятствий для глобального использования солн ечной энергии является низкая интенсивность с олнечного излучения . Это требует разра б отки методов и устройств по концентри рованию солнечной энергии . Солнце не способно справиться с «пиками» на грузки , для этог о требуется энергию аккумулировать . Основное воздействие гелиоустановок на окружающую среду является косвенным и связано с такими ф а кторами , как необходимость производ ства спе циальных высококачественных материалов (с опрово ждаемое химическим загрязнением окружающей среды ), отторжение территории , возможность регио нального перераспределения потока солнечной ради- лции и др . Масштабн о е внедрение солнечной энергетики требует больших затрат .. Основной материал солнечных батарей в одно й из са мых эффективных конструкций - арсенид галлия , т.е . соединение металла с сильнейш им ядовитым вещест вом - мышьяком . При массовом внедрении солнечн ы х батарей мышь яка потребуется много . Его производство на всех этапах - вреднейшая большая химия . Экол оги ческая чистота , так же как и дешевизна этого,варианта крупномасштабной энергетики оказы ваются чистой ил люзией. 2.3. Энергия ветра Ветер – один из нетрадиционных источников энергии . Ветер рассматривается специ алистами как один из наиболее перспективных источников энергии , способный заменить не только традиционные источники , но и я дерную энергетику . Выработка электроэнергии с помощью ветра имеет ряд преимуществ : a) экологически чистое производство б ез вредных отходов ; b) экономия дефицит ного дорогостоящего топлива (традиционного и для атомных станций ); c) доступность ; d) практ ическая неисчерпаемость. Существенным недоста тком энергии ветра является ее изменчивость во времени , но его можно скомпенсировать за счет расположения ветроагрегатов . Если в условиях полной автономии объединить нес колько десятков крупных ветроагрегатов , то средняя их мощность будет постоянной . При наличии других источников энергии ветр огенератор может дополнять существующие . И , на конец , от ветродвигателя можно непосредственно получать механическую энергию . Но и здесь как и в других источниках энергии мы мо ж ем найти отрицательные стороны. С ветром связан один вид загрязнения окружающей среды , само сущест вование и в ажность которого не всегда учитываются. Речь идет о "шумовом загрязнении ". Одна из ведущих американских компаний построила в штате Огайо крупнейшу ю в мире ве тросиловую установку номинальной мощностью 10 МВт . Это циклопическое - общей высотой свыше с та метров при скромной мощности -сооружение проработало всего несколько суток и было продано на слом по цене 10 долларов за тонну . Жизнь в радиусе неско л ьк их километров сделалась невозмож на . И дело не только в слышимом шуме и вибрациях . В этом шуме сильна инфразвуковая , низкоч астотная ком понента , а не все знают , что инфразвук на частоте 7 Гц , совпадающей с альфа-ритмом головного мозга , при достаточной и н тенсивности для человека очень вреден , способен вызывать сильнейшие расстройства здоровья . Использование ветроустановок приводит и к опустыниванию земель : животные уходят с этой местности , уменьшается биоразнообрази е. 2.4. Другие источ ники энергии (биомасса ) Во многих развива ющихся странах важным энерге тическим источником остается "биомасса ". Сюда вклю чаются дрова , тягловая сила сельскохозяйственных жи вотных и их навоз , используемый в качестве т оплива . Людям , привыкшим к технике , это мож ет показаться неожиданным , но в настоящее время биомасса в миро вом масштабе все ещ е дает людям в несколько раз больше э нергии , чем атомные электростанции . Значительное развитие получила переработка б иомассы , основанная на процессах газиф икации , теролиза и получения жидких топлив . В настоящее время в мире действуют дес ятки установок для получения биогаза из м усора с использованием его в основном для производства электроэнергии и тепла суммарно мощност ь ю сотни МВт . Однако п ри переработке би омассы в этанол образуются побочные продукты , прежде всего – промывочные воды и о статки перегонки . Последние являются серьезным источником экологического загрязнения окружающей среды . Представляют интерес технологии , к оторые позволяют в процессе очистки э тих отходов получать минеральные вещества , ис пользуемые в химической промышленности , а так же применять их для производства минеральных удобрений Древесина. Вырубленный лес снова вырастает , взамен выловленных р ыб появляю т ся другие . Однако чрезмерное использование может привести к тому , что возобновимые ресурсы становят ся невозобновимыми : леса , некогда вырубленные в ря де средиземн оморских стран , так полностью и не вос ста новились . Запасы леса ограни ченны , и их ну жно о х ранять , используя только эко номно Заключение Все выше сказанное ставит под вопрос то , что фоссильные топлива будут полность ю заменены на возобновляемые источники энерги и . Возможно это произойдёт , но ещё не с коро и , наверно е , только тогда , когда нечего будет додобывать . Сейчас же и то и другое будет использоваться одновременно . Человечество пока не готово отказаться о т органического топлива , не готово к больш им денежным тратами . Тем более , как выясни лось , использование восс т анавливаемых источников энергии не так уж безопасно и эколгически безвредно , как это казалось п ри поверхностном рассмотрении проблемы. Список использованных источников : 1) А . В . ОЧКИН , Г . Н . ФАДЕЕВ Химия защищ ает природу 2) Казанский Ю . А ., Сазыкина Т . Г ., Крышев И. И . и др . под ред . Ю . А . Казанского Введение в экологию 3) Л . П . Астанин , К . Н . Благосклонов Ох рана природы 4) Н.М.Кузьменок , Е.А.С трельцов , А.И.Кумачев. Экология на уроках химии Интернет : 1) http://list.priroda.ru/ 2) http://www.ecolife.ru/index.shtml 3) http://www.anriintern.com/ind.shtml