Проблемы использования традиционных источников энергии

1. ограниченность их запасов

2. интенсивный рост стоимости энергии, получаемой путем сжигания традиционного топлива.

3. негативное влияние на окружающую среду.

Разрушительное воздействие на экологию преобразование энергии углеводородного топлива, является проблемой традиционной энергетики. Расчеты, проведенные различными авторитетными организациями (в том числе и независимыми, состоящими при ООН) показали, что повышение температуры приземного слоя атмосферы только на 1 градус повлечет существенное изменение границ климатических зон. При увеличении температуры на 3 градуса начнется таяние ледниковых шапок Земли, и большинство территорий окажется под водой. Например, затопленным окажется полуостров Флорида. Предполагается, что глобальное потепление может привести к изменению океанических течений и начнется своего рода цепная реакция изменения климата Земли /1/.

Локальные изменения также могут привести к катастрофическим последствиям. Реальными примерами служат участившиеся на планете ураганы, ливни, смерчи (центральная часть России, Европа, черноморское побережье в районе Новороссийска и Анапы и др.) таяние и сход ледников (Северная Осетия).

Кроме непосредственного тепловыделения на тепловой баланс Земли оказывают влияние различные выбросы, попадающие в атмосферу. В результате работы тепловых электростанций в атмосферу наиболее интенсивно по сравнению с другими газами выбрасывается углекислый газ СО₂. Углекислый газ является хорошим поглотителем инфракрасного излучения и повышает температуру атмосферы. С 1957 года (Международный геофизический год) проводятся тщательные измерения концентрации СО₂ в атмосфере. Таким образом, при сохранении тенденции роста энергетики на ископаемом углеводородном топливе, концентрация углекислого газа до середины следующего столетия возрастет в четыре раза. Пока не выяснено, смогут ли флора и океаны амортизировать такое увеличение, но что оно заметно отразиться на тепловом балансе Земного шара – бесспорно.

Кроме влияния на тепловой баланс, традиционная энергетика загрязняет атмосферу. Наиболее массовым вредным выбросом является окись углерода СО. Ежегодное поступление в атмосферу окиси углерода составляет более 100 млн. тонн, причем менее десятой части этой массы обусловлено лесными пожарами, а источники остального поступления являются искусственными /5/.

Проблемы использования нетрадиционных источников энергии

Характерной особенностью большинства нетрадиционных и возобновляемых источников энергии является их низкая плотность и неуправляемость. Исключение составляют гидроэнергия рек, биотопливо и приливы. Это создает проблемы их применения в большой энергетике и должно учитываться при определении условий эффективного применения возобновляемых источников энергии.

Мало того, некоторые расчеты показывают, что глобальная замена традиционных источников энергии на возобновляемые встречается с очень принципиальными проблемами.

Так, например, для удовлетворения всех потребностей человечества в тепле только за счет энергии солнечного излучения, под солнечными коллекторами потребуется занять площадь порядка 130 тыс. км² /5/. Кроме того, это будет связано с очень большими материальными затратами. Согласно расчетам изготовление коллекторов солнечного излучения площадью 100 км², требует примерно 10⁸ тонн алюминия. Доказанные же на сегодня мировые запасы алюминия оцениваются в 1,17·10⁹ тонн.

Если же предположить, что все потребности в энергии будут удовлетворяться за счет солнечного излучения, то потребуется площадь от 1 до 3 млн. км². В то же время площадь пахотных земель в Мире составляет примерно 13 млн. км².

Кроме того, интенсивное использование биотоплива требует смещения производства растительной продукции от продовольственного и социального направления к энергетическому. То есть, при искусственном выращивании биотоплива потребуется уменьшать площади сельхозугодий под традиционными культурами продовольственного и социально-технического назначения.

Геотермальная энергия при ее использовании не оказывает отрицательного влияния на экологию, так как ее тепло является низкотемпературным и не нарушает естественный тепловой баланс. Недостатком применения этого вида энергии является то, что на территории России она доступна в малозаселенных местах и полученное тепло придется транспортировать на значительные расстояния к месту его потребления.

Энергия приливов является наиболее регулярной из всех видов нетрадиционной энергии, поэтому приливные электростанции легко рассчитываются и управляются. Предположительно приливные электростанции не могут нарушать экологию. Однако мест, где могут быть построены приливные электростанции, на Земле не много, что не позволяет предположить значительной доли энергии приливов в мировой и отечественной энергетике.

Место нетрадиционных источников энергии в удовлетворении энергетических потребностей человека

Солнечное излучение представляет собой энергию фотонов, которые при столкновении с каким либо веществом увеличивают амплитуду колебательного движения атомов и других элементарных частиц этого вещества, и нагревают вещество или приводят его атомы в возбужденное (более энергетическое) состояние. Таким образом, энергия солнечного излучения наиболее легко проявляется в виде тепла или может преобразовываться в полупроводниках в электроэнергию[1]. Заметим, что энергия солнечного излучения может преобразовываться в электроэнергию и традиционным способом посредством паровой или тепловой машины и генератора.

Энергия ветра является кинетической энергией движущейся массы воздуха. В ветроустановках кинетическая энергия прямолинейного движения воздуха преобразуется в кинетическую энергию вращательного движения ветроколеса. В этой связи, энергия ветра может использоваться для производства механической работы или преобразовываться в электроэнергию посредством ветроколеса и генератора.

Энергия биомассы является преобразованной энергией солнечного излучения в процессе фотосинтеза и освобождается при горении биотоплива в виде тепла. Исходя из этого, биотопливо может применяться для производства тепла и производства электроэнергии. В последнем случае тепло, выделяемое в процессе горения биотоплива, приводит в действие тепловую машину, которая в свою очередь вращает генератор. Отметим, что тепловая машина на биотопливе может использоваться и для производства механической работы.

Гидроэнергия рек, энергия приливов и океанских волн являются кинетической энергией движущейся воды. То есть, эти виды энергии принципиально не отличается от энергии ветра, и могут использоваться либо для механической работы, либо для производства электроэнергии.