Головна
ГоловнаЕкологіяЗагальна екологія → 
« Попередня Наступна »
Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова. ЕКОЛОГІЯ / підручник для старших класів школи, М.: Стійкий світ, 2001 - перейти до змісту підручника

§ 90. РІШЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ПРОБЛЕМИ

У суспільстві сталого розвитку має бути досягнуто забезпечення енергією без вичерпання ресурсів енергоносіїв і при мінімальному забрудненні середовища, так як енергетика - основа розвитку промисловості, сільського та комунального господарства.

Сучасна структура світового енергоспоживання наступна: нафта - 35%, вугілля - 25, газ - 23, гідроенергія - 10, АЕС - 7. (В РФ частка АЕС - 13%.) Однак сучасна енергетика на основі вичерпних джерел енергії не може забезпечити сталого розвитку, крім того, сучасні технології видобутку та переробки енергії сполучені з забрудненням навколишнього середовища.

У прогнозах побудови стійкого світового співтовариства не відкидається можливість використання традиційних джерел енергії, які живлять сучасну цивілізацію. Більш того, передбачається, що зросте частка атомної енергетики. Проте всі традиційні галузі енергетики будуть екологізировани.

Будуть збережені всі галузі теплоенергетики (з переважним розвитком екологічно чистого варіанту вугільної енергетики, тому що запаси вугілля більше, ніж нафти чи газу). Однак до 30% енергії буде виходити за рахунок нетрадиційної енергетики з екологічно чистих і невичерпних джерел. Широке поширення отримає енергозбереження.

Таким чином, загальна кількість споживаної енергії не буде істотно скорочено, але енергетика стане менш екологічно небезпечною і більш економною.

Розглянемо основні шляхи екологізації енергетики - варіанти нетрадиційної енергетики та можливості енергозбереження.

Геліоенергетика

Геліоенергетика (одержання електричної або теплової енергії за рахунок сонячної енергії) - один з найперспективніших напрямків нетрадиційної енергетики. За найбільш оптимістичними прогнозами, до 2020 р. геліоенергетика даватиме від 5 до 25% світового виробництва енергії.

Розрізняють два основних варіанти геліоенергетики: фізичний і біологічний. При фізичному варіанті енергія акумулюється сонячними колекторами, сонячними елементами на напівпровідниках або концентрується системою дзеркал.

Сонячні елементи (фотоелектричні перетворювачі) використовуються в космічних апаратах і нетрадиційних транспортних засобах (солнцемобилях, солнцеяхтах, сонцеліт). Однак більш економічна геліоенергетика з використанням системи дзеркал, які нагрівають масло в трубах сонячних електростанцій СЕС). Втім, рік від року вартість фотоелектричних перетворювачів знижується.

При біологічному варіанті геліоенергетики використовується сонячна енергія, накопичена в процесі фотосинтезу в органічній речовині рослин (зазвичай в деревині). Кількість діоксиду вуглецю, яке виділяється при спалюванні рослинної маси, так само його засвоєнню при зростанні рослин.

Довідковий матеріал

Сонячні колектори застосовуються в Японії, Ізраїлі, Туреччині, Греції, Кіпрі, Єгипті для нагрівання води та опалення. Ряд підприємств Російської Федерації виготовляє кілька типів сонячних сушарок для сільськогосподарських продуктів, що дозволяє скоротити витрати енергії на одиницю сухого продукту на 40%. Випускаються в РФ вдосконалені плоскі сонячні колектори та комплексні водонагрівальні установки.

Енергія, одержувана на СЕС, в 5-7 разів дешевше, ніж енергія ФЕП. Недоліком СЕС є лише дуже великі витрати металу на їх спорудження (у перерахунку на одиницю виробленої енергії, вони в 10-12 разів вище, ніж при виробництві енергії на ТЕС чи АЕС). Витрати цементу при цьому ще вище - в 50-70 разів. СЕС займають великі площі, і тому їх будівництво перспективно тільки в пустелях. Так, на південь від Лос-Анджелеса побудована СЕС потужністю 80 МВт, причому витрати на її будівництво швидко окупилися, одержувана енергія на 1/3 дешевше, ніж енергія АЕС.

Солнцемобили (какісолнцелети і солнцеяхти) поки проходять стадії експериментальних зразків, проте в Японії регулярно проводять їх ралі. Вже в 1992 р. в них брали участь і московські творці нового транспорту. Вартість моделей - чемпіонів ралі в 10-15 разів вище, ніж вартість самого престижного автомобіля.

У 1985 р. японський яхтсмен Кенічі Хорі на сонячному катері «Сікрінерк» поодинці перетнув Тихий океан за 75 діб, подолавши 3700 морських миль. Яхта була комфортабельно обладнана. У розпорядженні яхтсмена були пральна машина, телевізор, мікрохвильова піч, холодильник. На катері довжиною 9 м і шириною 2,4 м було розташовано 9 м2 сонячних батарей. Майже половина енергії в денні години прямувала в акумулятор, за рахунок якого двигун яхти працював в нічний час.

З 1988р. у ФРН і США регулярно проводяться змагання солнцеяхт - від мініатюрних каное-одинаків до комфортабельних суден з моторами потужністю 12 кВт.

Біологічним варіантом геліоенергетики є отримання біогазу, а також швельгаза, який утворюється при термічній обробці (піролізі) органічних побутових відходів у спеціальних установках, де вони в анаеробних умовах нагріваються до температури 400-700о С.

(В цьому випадку затрачається певна кількість теплової енергії з традиційних джерел.) У РФ розроблені установки для отримання біогазу на фермах з 30 головами великої рогатої худоби та індивідуальні біогазові установки на 50-200 кг органічних відходів на день, дозволяють отримувати 2,5-12 м3 біогазу.

Австрія планує в найближчі роки отримувати від спалювання деревини до 1/3 необхідної їй електроенергії. Для цих же цілей у Великобританії планується засадити лісом близько 1 млн. га земель, непридатних для сільськогосподарського використання. Висаджуються швидкозростаючі породи, такі як тополя, зрізання якого виробляють вже через 3 роки після посадки (висота дерев - близько 4 м, діаметр стволиков - більше 6 см). У Бразилії з відходів цукрової тростини отримують етиловий спирт, який використовують як паливо; в США працюють електростанції, що спалюють відходи кукурудзи.

Американська компанія «Дженерал електрик» використовує біомасу швидко зростаючих бурих водоростей (щодня з 1 га таких плантацій виходить енергія, еквівалентна 28 л бензину). Використовується також планктонна мікроскопічна водорість спіруліна, здатна дати з 1 га до 24 т сухої речовини в рік. У цьому випадку організується замкнута система виробництва енергії: зола після спалювання водоростей надходить в басейн для багаторазового використання, що знижує витрату елементів мінерального живлення.

Вітроенергетика

Вітроенергетика - один з найбільш розвинених і перспективних варіантів нетрадиційної енергетики, при якому використовується екологічно чистий і невичерпне джерело енергії - вітер. В даний час найбільшого розвитку вітроенергетика досягла в Німеччині, Англії, Голландії, Данії, США (тільки в штаті Каліфорнія працюють 15 тисяч вітряків).

Невеликі вітряні енергетичні установки (ВЕУ) - ідеальні джерела енергії для ферм. Вони можуть бути підключені до центральної системи енергопостачання, що дає фермі енергію в період безвітря і, навпаки, приймаючої надлишки енергії від ВЕУ в особливо вітряну погоду. Зручні невеликі ВЕУ для дачних ділянок. За прогнозами, в деяких країнах частка електроенергії, яка виходить на ВЕУ, в майбутньому може скласти 10%.

Довідковий матеріал

Найбільш виправдані невеликі вітряні енергетичні установки (ВЕУ) потужністю до 15 КВт, хоча споруджуються і установки потужністю 100-500 КВт. Зазвичай на одному майданчику встановлюється велика кількість ВЕУ, що утворюють т.зв. вітрову ферму. Найбільша ферма споруджена в Каліфорнії і включає близько 1000 ВЕУ, її загальна потужність - 100 МВт.

Спроби споруди «вітряних монстрів» (у гирлі Ельби була побудована ВЕУ «Гровіан» потужністю 3 МВт, а в штаті Огайо в США - потужністю в 10 МВт) невиправдані, бо такі установки викликають сильне шумове забруднення на великих територіях, прилеглих до ВЕУ. ВЕУ в Огайо пропрацювала кілька діб і була демонтована і продана як металобрухт.

Геотермальна енергетика

Геотермальна енергетика - отримання теплової або електричної енергії за рахунок тепла земних глибин; один з варіантів нетрадиційної енергетики. Економічно ефективна геотермальна енергетика в районах, де гарячі води наближені до поверхні земної кори - в районах активної вулканічної діяльності з численними гейзерами (Камчатка, Курили, острови Японського архіпелагу). У Росії перспективним районом для розвитку геотермальної енергетики є також Північний Кавказ.

Розвиток геотермальної енергетики стримується обмеженістю числа районів, де вона економічно ефективна. Крім того, екологічну небезпеку становлять сильно засолені води, які виходять після конденсації гарячої пари.

Довідковий матеріал

Сьогодні геотермальна енергія в широких масштабах використовується в США, Мексиці та Філіппінах. Частка геотермальної енергетики в енергетиці Філіппін - 19%, Мексики - 4%, США (з урахуванням її використання «напряму» для опалення, тобто без переробки в електричну енергію) - близько 1%. Сумарна енергія всіх Геотес США перевищує 2 млн. КВт. Геотермальна енергія забезпечує теплом столицю Ісландії Рейк'явік. Вже в 1943 р. там були пробурені 32 свердловини на глибину від 440 до 2400 м, по яких до поверхні піднімається вода з температурою від 60 до 130о С. Дев'ять з цих свердловин діє донині. У Росії на Камчатці діє одна Геотес потужністю 11 МВт і будується ще одна - потужністю 200 МВт.

Припливів-енергетика

припливів-енергетика - отримання електричної енергії за рахунок використання енергії припливів і відливів; один з варіантів нетрадиційної енергетики. Припливно-відливних електростанції (ПЕС) подібні ГЕС на річках, але «водосховище» заповнюється під час припливу. При цьому лопаті турбіни обертаються і при підвищенні рівня води, і при зниженні. В даний час ПЕС обмеженою потужності поширені в багатьох країнах світу.

Довідковий матеріал

Перша ПЕС в Росії створена в Кислого губі Білого моря і має потужність 400 КВт. Є проект ПЕС в Кунгурском затоці Японського моря потужністю 6,2 млн. КВт (що еквівалентно приблизно трьом атомним електростанціям, які працюють в РФ). Планується відгородити греблею затоку площею 900 кв. км, але при цьому не будуть залиті прибережні райони і повинна зберегтися природна екосистема. Кунгурская ПЕС за задумом проектувальників повинна вирішити енергетичні проблеми Хабаровського краю.

Енергозбереження

Енергозбереження - зменшення питомих витрат енергії - один з найважливіших елементів стратегії створення суспільства сталого розвитку. Значно підвищити ККД використання енергоносіїв можна при децентралізації виробництва електроенергії і перехід від надпотужних ТЕС, у яких невисокий ККД отримання енергії через великі теплових відходів, що викликають небезпечне теплове забруднення навколишнього середовища, до когенерірованію, тобто невеликим блок-ТЕЦ з потужністю від 100 КВт до 10 МВт з використанням теплових відходів для опалення найближчих кварталів будинків. Блок-ТЕЦ викликають незначне забруднення атмосфери.

Важливий резерв в енергозбереженні - використання нових технологічних схем і рішень, що дозволяють виробляти продукцію з меншими витратами енергії.

Енергозбереження можливо за рахунок оптимізації територіальної структури виробництва і зменшення довжини перевезень (заміна гігантів пивоварної промисловості МІНІПИВОВАРНЯ, аналогічно хлібозаводів - Мініпекарні, переробка металобрухту без транспортування на металургійні комбінати тощо).

Великі резерви енергозбереження є на транспорті. Використання досконаліших двигунів внутрішнього згоряння і спеціальних присадок-каталізаторів дозволяє автомобілю витрачати на 1 км шляху приблизно в 2 рази менше пального, ніж він витрачає зазвичай. Можливе значне підвищення ККД тепловозів, теплоходів, електровозів, літаків і т.д.

Багато енергії можна заощадити в побуті, оскільки велику частину енергії людина витрачає на систему життєзабезпечення (енергія їжі становить не більше 5-7%). Великі можливості таїть у собі енергозбереження в аграрній сфері.

Заходи сприяння розвитку нетрадиційної енергетики обговорювалися на міжнародній конференції в Кіото (1997), де був підписано «Рамкова конвенція зі зміни клімату». Всі країнам рекомендовано зменшити інвестиції в галузі традиційної енергетики і збільшити - на розвиток нетрадиційної енергетики. Також було запропоновано збільшити податки на використання копалин вуглецевих енергоносіїв та на викиди в атмосферу діоксиду вуглецю: сума цих податків повинна відповідати ступеню негативного впливу викидів діоксиду вуглецю в навколишнє середовище. Такі екологічні податки вже введені в Данії, Фінляндії, Нідерландах, Норвегії, Швеції.

У більшості розвинених країн запроваджено пільги для виробників енергії з нетрадиційних джерел (знижені податки, виділяються пільгові кредити на придбання електричних елементів і ВЕУ і т.д.).

Довідковий матеріал

У металургії перехід від мартенівської плавки стали до конверторного способу дозволяє затрачати на виробництво 1 т готового продукту в 2 рази менше енергії. У 10 разів економиться енергія, якщо сталь виплавляється не з чавуну (а той - з руди), а з металобрухту. У 3 рази менше витрачається енергії на виробництво скла з битого посуду в порівнянні з процесом варіння його з первинної сировини.

 Флюоресцентна лампочка потужністю в 18 Вт дає стільки ж світла, скільки лампочка розжарювання в 75 Вт. Заміна ними ламп розжарювання дозволить скоротити споживання електроенергії на освітлення приблизно в 4 рази. Крім того, нові лампочки в 7 разів довговічніші, ніж старі, що дозволить економити і ресурси. 

 Теплоізоляція стін навіть у самих холодних районах дозволить різко скоротити витрати енергії на обігрів житла. Замість печей буде достатньо одного невеликого електронагрівача. Мається принципова можливість скоротити приблизно в 2 рази витрата електроенергії при використанні холодильників, телевізорів і т.д. 

 Контрольні питання 

 1. Яку роль відіграватиме традиційна енергетика в суспільстві сталого розвитку? 

 2. Які галузі нетрадиційної енергетики ви знаєте? 

 3. Розкажіть про варіанти геліоенергетики. 

 4. Які резерви енергозбереження є в промисловості? 

 5. Які резерви енергозбереження є в сільському господарстві? 

 6. Які резерви енергозбереження є в комунальному господарстві? 

 7. Що ви можете зробити для енергозбереження в своєму домашньому господарстві? 

 « Попередня  Наступна »
 = Перейти до змісту підручника =
 Інформація, релевантна "§ 90. РІШЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ПРОБЛЕМИ"
  1.  Ефективність доместикації визначається конкретним призначенням тваринного
      . Домашні тварини поділяються на групи продуктивних, тяглових та мисливсько-сторожових тварин. Так, кочівники використовували кінь переважно у військових цілях, а римляни - для оранки з волової упряжжю. Для підвищення ефективності доместикації істотна комплексність господарювання. Монокультурні поля виснажуються за 3-4 роки. У Калмикії і на Алтаї нарощування поголів'я овець
  2.  6.1.4. Стратегічна оцінка стану відносин між С1 ± 1А і РФ
      21 червня 2007 на першій сесії 110 конгресу відбулися слухання комітету Сенату США з міжнародних відносин, де виступив голова комітету Йозеф Байден, який дав оцінку стану відносин між США та РФ. «Протягом останніх 7 років ми спостерігаємо, як Росія скочується в трясовину авторитаризму, корупції і нарощування військово-промислового сектора економіки. Ці тенденції поряд з
  3.  Виділення педагогічної проблеми, її вивчення і визначення мети рішення (бажаного результату)
      Педагогічне рішення являє собою пошук і вибір шляхів для досягнення потрібного педагогічного результату. Перший прийом у його підготовці та прийнятті - виділення педагогічної проблеми, її вивчення, з'ясування, визначення мети її рішення. Педагог, зіткнувшись з якоюсь труднощами в роботі або виявивши, що досягаються результати не ті, які хотілося б мати, замислюється над
  4.  Семінари
      припускають велику активність учасників і використовуються в першу чергу, коли стоїть завдання спільного обговорення проблеми, вироблення спільних рішень або пошуку нових ідей. Найбільш відомі і популярні такі заходи, як корпоративний семінар для розвитку корпоративної культури, стратегічні сесії, мозковий штурм. На ринку послуг пропонуються семінари з дуже конкретним проблемам,
  5.  Як зміцнити державу?
      В даний час Російська Федерація поки не може претендувати на роль наддержави, яку відігравав Радянський Союз, але вона залишається однією з світових держав, від якої великою мірою залежить майбутнє глобальної системи. У цьому сенсі характерно майже загальне схвалення утверждающейся зараз лінії, яку називають прагматично-реалістичної. Швидше за все, саме вона визначатиме зовнішню
  6.  2.6. Показники безвідходності промислових виробництв
      Найоптимальнішим способом підвищення ефективності використання сировинних ресурсів та захисту навколишнього середовища є створення безвідходних або маловідходних виробництв. Для оцінки ступеня безвідходності промислового виробництва за окремими видами сировинних або паливно-енергетичних ресурсів, або їх сукупності можуть застосуються відповідно приватні або сумарні показники безвідходності.
  7.  Право ДЕРЖАВНОЇ власності
      Державна власність, становить основу економіки України. Навіть після проведення приватизації її питома вага буде досить значним. До державної власності в Україні належать загальнодержавна (республіканська) власність і власність адміністративно-територіальних одиниць (комунальна власність). Суб'єктом
  8.  Демократичний стиль.
      Рекомендується, коли організація, колектив вирішують творчі завдання без строгих рамок і термінів, при неформальних комунікаціях, гнучкою організаційній структурі. Управління через вплив і опору на співробітників. Варіанти: комунікаційний: співробітники можуть висловлювати думку, але повинні слідувати розпорядженням консультативний: керівник викликає працівників на дискусію і слухає, в кінці
  9.  Технічні праці К. Е. Ціолковського.
      Техніка в уявленнях К. Е. Ціолковського і цілого ряду інших космистов була і творчим глибоко природним потенціалом людини, і культурної складової цивілізації, і засобом суспільного розвитку. Його ідеї про інструментальному світі гідні нашої уваги як найбільша спроба обгрунтувати єдність природного і надприродного буття людини. Питома вага науково-технічних
  10.  Тема 10. Слідчі ситуації і тактичні комбінації. Фактор раптовості, тактичне рішення.
      Поняття, значення і класифікація слідчих ситуацій. Елементи слідчої ситуації. Місце слідчої ситуації в розслідуванні злочинів. Тактико-криміналістичні прийоми і рекомендації. Тактичні та оперативно-тактичні комбінації. Поняття, структура і види тактичного рішення. Взаємозв'язок слідчої ситуації і тактичного рішення. Контрольні питання: Сформулюйте поняття:
  11.  ПРИРОДНІ РЕСУРСИ
      Природні ресурси - це найважливіші компоненти навколишнього людство природного середовища, які використовуються у виробництві, служать його сировинної та енергетичної базою. Склад використовуваних людьми ресурсів з часом змінюється. Земля віддала людині в першу чергу те, що лежало на її поверхні. У сучасному господарстві застосовуються всі відомі науці хімічні елементи та їх сполуки,
  12.  Державний контроль у житловій сфері
      Стаття 20 Кодексу встановлює обов'язковість державного контролю в галузі житлових відносин з боку федеральних і регіональних органів виконавчої влади щодо всіх житлових приміщень, що входять до житлового фонду, незалежно від видів житлового фонду. Уповноважені федеральні органи виконавчої влади здійснюють такі повноваження і функції у сфері державного
  13.  § 1. Проблема. Навчальна проблема
      Основне, базове, вихідне поняття в теорії проблемного навчання позначається терміном "проблемна ситуація". Перш ніж звернутися до визначення сутності та опису структури, слід усвідомити значення поняття "проблема". Слово "проблема" в російській мові багатозначне. Найбільш загальне його значення - "складне питання, завдання, що вимагає вирішення" (С.І. Ожегов). Ось кілька прикладів: проблеми
  14.  Проблемне навчання
      Концепція проблемного навчання базується на ідеях розвивального навчання. Вона, як і її технологія (А.М. Матюшкін, М.І. Махмутов та ін), полягає в тому, щоб шляхом створення та вирішення проблемних завдань і ситуацій, що надають значні, але в той же час посильні труднощі, породжувати прагнення навчаються до самостійного добування нового знання, формувати потребу в подальшому
  15.  Аналіз діяльності: визначення потреб навчання постійних співробітників.
      Суть аналізу діяльності - у визначенні різниці між "не можу" і "не хочу" при вирішенні проблеми. По-перше, необхідно з'ясувати, чи існує проблема взагалі. Якщо вона існує, то які конкретні причини цього: співробітники, які не знають, що робити; прийняті норми і стандарти; обмеження самої системи; недостатність навчання. Досить імовірно, що це - проблема небажання. У цьому випадку
  16.  § 5. Зовнішні функції Російської держави
      Глибокі перетворення всієї системи суспільних відносин всередині країни не могли не відбитися на російській зовнішній політиці. Але за останній період невпізнанно змінилася не тільки Росія. Іншим, більш складним і непередбачуваним став увесь світ. Основа зовнішньополітичного курсу Російської держави - загальновизнані принципи і норми міжнародного права. Росія поважає суверенітет,
  17.  ОУНЮА. ІСТОРІЯ ФІЛОСОФІЇ: ІСТОРІЯ АБО ФІЛОСОФІЯ? Матеріали конференції молодих вчених, 2000
      Матеріали конференції включають доповіді, різні за підходом до проблеми співвідношення між зазначеними дослідними установками. У першій групі доповідей справжня проблема розглядається в загальному вигляді, в другій - стосовно до тієї чи іншої конкретної історико-філософської теми або
  18.  Контрольні питання по § 3 1.
      Які загальні особливості має метафізичний підхід до проблеми сенсу життя людини? 2. Як пов'язана проблема сенсу життя з теоретичної та практичної плідністю філософії? 3. Що таке метафізична аксіоматика? 4. Яке співвідношення раціонального та ірраціонального в проблемі сенсу життя людини? 5. Що означає «трансцендирование до змісту»: його експлікація, розуміння
  19.  Повідомлення
      Проблема етнічної приналежності венедів в античних джерелах. Проблема слов'ян і антів в Візантійських джерелах. Слов'яни на