Продовжуємо експериментувати

1. ТЕС,АЕС,ГЕС а також опалення будинків природним газом чи дровами

2. Небезпечні види енергії (відповіді учасників):

• Теплові джерела енергії, тому що ТЕС отруюють атмосферу мільйонами тонн отруйних викидів

• АЕС оскільки неправильне користування або недбале обходження може привести до шалених наслідків

3. Забруднення атмосфери газоподібними і пиловими викидами. У результаті роботи електростанцій на органічному паливі, а також згоряння палива в двигунах внутрішнього згоряння в атмосферу викидається вуглекислий газ, концентрація якого виростає приблизно на 0,25% за рік. У зв'язку з цим учені виражають тривогу, тому що збільшення вуглекислого газу може послужити нагріванню атмосфери за рахунок парникового ефекту. Вуглекислий газ є прозорим для сонячних променів, він вільно пропускає їх до поверхні Землі, але затримує теплові (інфрачервоні) промені, що випромінює нагріта Сонцем Земля. Температура атмосфери, таким чином, збільшується, і тим швидше, чим більше в ньому вміст вуглекислого газу. Ще більш небезпечними є викиди з труб ТЕС в атмосферу окислів сірки й азоту. Взаємодіючи з атмосферною водою, ці гази утворюють сірчану й азотну кислоти. Випадання кислотних дощів вже сьогодні призводить до окислення ґрунтів і прісних водойм, загибелі багатьох видів фауни і флори, зниженню врожайності сільськогосподарських культур, загибелі коштовних хвойних лісів, руйнуванню архітектурних будівель і пам'ятників, і ін. Дуже небезпечними є окиси азоту для людини.

4. ГЕС в Україні побудовані на рівнинних річках, тому перед їхніми греблями створили штучні водоймища, що затопили сільськогосподарські угіддя. Вода водоймищ застоюється, акумулює різні шкідливі речовини. Вони можуть бути різного характеру від пестецидів до різних кислот чи солей. Порушує грунтовий покрив, збільшує викиди шкідливих речовин в атмосферне повітря від будівельної техніки, підвищує рівень електромагнітного випромінювання, шумовий вплив (все в межах санітарної зони близько 50 м), дещо змінює гідрологічний режим (в межах довжини деривації). Відсутність рибопропускних та рибозахисних пристроїв найбільше впливатиме на гідробіонтів.

5. Видобуток урану, транспортування, обробка і поховання радіоактивних відходів - усе це найнебезпечніші для здоров'я людей виробництва, що часом виходять з поля зору громадськості і преси. На сьогоднішній день абсолютна надійність АЕС не гарантована: за деякими оцінками, у середньому кожні два з половиною роки на одному з реакторів у світі можлива велика аварія. Наслідки таких катастроф відомі на прикладі Чорнобильської АЕС і ін.

6. Переваги альтернативних джерел енергії: автономність, відсутність необхідності передавати енергію на великі відстані, що супроводжується її великими втратами та забрудненням довкілля, наприклад електромагнітним при транспортуванні електроенергії високої напруги.

7. Біоенергетика, вітроенергетика, гідроенергетика, космічна енергетика, геотермоенергетика, енергетика вторинного використання викідного тепла

геліоенергетика, змішана енергетика

Найбільш безпечні - це енергія сонця та вітру.

8. Використання альтернативної енергетики різними країнами світу (відповіді учасників):

• Багато маяків, що встановлені на воді біля берегів Японії та США, живляться виключно за рахунок океанських хвиль.

• Ще у 1996 році корпорація "Х'юндаї" розробила революційну технологію зберігання водню у кристалічних решітках металів. Ця розробка дозволила створити перший гідромобіль, який був визнаний достатньо безпечним для широкого вжитку і потрапив на масове виробництво. Технічні показники цього автомобіля значно кращі, а єдині вихлопи - водяна пара.

• Найбільш вживаним є видобуток енергії з енергії припливів та відпливів. З 1967 р. у дельті р.Ранс, Франція, працює приливна електростанція (ПЕС) потужністю 240 Мвт. Тут приливи досягають висоти 13 м. У 1968 р. радянський інженер Бернштейн розробив зручний спосіб буксирування ПЕС у потрібні місця. В цьому ж році він збудував експериментальну ПЕС в Кислій Губі, що біля Мурманську. Зараз будується ПЕС потужністю 6000 Мвт у Баренцевому морі.

• Вже давно працюють електростанції, що використовують гарячі підземні джерела. Перша така станція була побудована ще у 1904 р. Зараз поблизу м. Сан-Франциско працює геотермальна електростанція потужністю 500 КВт.

• Як прикад можна навести каскад плотин корпорації "TVA" на річці Теннесі, США. 51 плотина захищає орні землі. На 38 з них працюють гідроелектростанції. До будівництва цих плотин ведення сільськогосподарської діяльності було майже неможливим.

• Наприклад в Японії сонячні панелі дозволяють перетворювати світлове випромінювання сонця на електроенергію за допомогою особливих напівпровідникових елементів. Планується, що нова станція зможе виробляти 8,3 мільйона кВт електричної енергії в рік. Цього, наприклад, достатньо, щоб забезпечити енергетичні потреби більш двох тисяч приватних будинків.

• У Європі виробництво біогазу, який є продуктом анаеробного зброджування гною та інших органічних відходів, дає не лише відновлювану енергію, але є ефективним шляхом боротьби з забрудненням води й повітря шкідливими відходами.

• Австралія країна, що має середній рівень ВВП не має можливості користуватися атомною енергетикою максимально, зате австралія найжаркіший континет що має можливість для використання СЕС, що вона і робить. Аналогічно з річками, їх там майже немає, зате вітер є і є можливості для його використання.

• У США вироблено достанньо вітровоі енергіі, щоб забезпечити потреби таких штатів як Оклахома, Небраска, Канзас, Колорадо і Вайомінг

• На сьогоднішній день в Норвегії вже є перша експериментальна електростанція, яка отримує енергію з солоної води. Створена компанією Statkraft. Щоб отримати електроенергію, на електростанції застосовується фізичний ефект — осмос. Тобто в результаті змішування солоної та прісної води вдається витягти енергію з зростаючої ентропії рідин. Після цього отримана енергія використовується для обертання гідротурбіни електрогенератора.

• Побудовані геліостанції в США (Каліфорнії). Вони мають економічні показники, які не поступаються станціям інших типів.

• У ряді країн створені геотермальні станції - у США (станція Гейзерс в США має потужність 1 млн. кВт), Росії, на Філіппінах і в Італії; приливні - у Франції, Канаді, Росії і КНР; вітрові - у США та Данії.

• Альтернатива енергетика в багатьох розвинених країнах світу вже перестала бути альтернативною. Візьмемо приміром дані деяких розвинених країн станом на 2013 рік: у Німеччині сонячна енергетика дала більше 5% від всієї виробленої енергії в країні; Ісландія близько 30% своїх потреб у енергії забезпечує з геотермальних джерел; Данія забезпечує потреби свого населення у електроенергії на 30% з вітрової енергетики, ще 15% отримується шляхом перероблення біомаси; Італія, країна з однією з найпотужніших економік світу з населенням близько 60 мільйонів осіб, більше 6% електроенергії генерує сонячними електростанціями, а вітрова енергія і енергія біомаси забезпечують ще 11% потреб країни. Як бачимо багато країн світу чималу частку своїх потреб в електроенергії забезпечують відновлювальною енергетикою, а деякі невеликі країни (Норвегія, Ісландія) і взагалі всі 100% потрібної їм електроенергії добувають з відновлювальних джерел (враховуючи гідроелектростанції). Навіть енергетичні плани таких гігантів світової економіки як США та Китай передбачають найближчими роками поступове збільшення відновлювальної енергетики до частки понад 30%.

9. Приклади незвичної для українців енергії (відповіді учасників):

• Ні для кого не секрет, що японці - дуже практичні люди. Вони не терплять витрачання даремно ресурсів і часу. Прикладом тому може послужити їх ставлення до продуктів людської життєдіяльності і самого процесу позбавлення від них. Взяти хоча б пісуари Toirettsu з можливістю грати у відеоігри, керуючи процесом за допомогою струменя. Тепер ось японці придумали ще один спосіб використовувати людську сечу. На цей раз, як альтернативного джерела енергії.

• Хоча людство ще не знає способу безпосереднього використання вулканічної енергії, та ми можемо навести чудовий приклад раціонального використання енергії земних надр - Ісландію. Ця маленька європейська країна повністю забезпечує себе теплом, яке отримується з гарячих фонтанів гейзерів, котрі працюють з точністю хронометра. Але вперше ідея використання гейзерів була втілена у дійсність не в Ісландії. Ще древні римляни підвели тепло від гейзерів до лазень-терм міста Каракали. Не тільки для отоплення люди черпають енергію з надр землі. Вже давно працюють електростанції, що використовують гарячі підземні джерела. Перша така станція була побудована ще у 1904 р. Зараз поблизу м. Сан-франциско працює геотермальна електростанція потужністю 500 КВт. Та не всюди з землі б'ють джерела гарячої води. Хоча гейзери і чудові джерела енергії, та характерна їм локальність заперечує будь які розмови щодо глобального використання останніх.

• Використання п'єзоелектричних генераторів для використання кінетичної енергії . На сьогоднішній день вже існують експериментальні установки і за їх рахунок можна отримувати електроенергію в ході використання кінетичної енергії — пішохідні доріжки, турнікети на залізничних вокзалах, спеціальний танцпол з вбудованими в нього п'єзоелектричними генераторами. Також вже розглядаються ідеї створення в найближчому майбутньому особливі «зелені тренажерні зали».

• Сміття. На смітниках можна збирати метан, та перетворювати його на природний газ. Відстійники і сміттєві ями самі по собі є колосальним джерелом газу, яке до того ж регулярно поновлюється, так як людство постійно продукує органічне сміття.

• Курячий послід. Курячий гній виділяє метан і може використовуватися як біомаса. Шляхом бродіння посліду виробляється біогаз, який після цього проходити через систему доочистки. З нього виділяється вуглекислий газ і біогаз збагачується до стану природного газу. Запуск подібних електростанцій зможе значно скоротити ці витрати.

• Токсичні відходи. Замість захоронення небезпечних відходів, з них можна видобувати енергію шляхом використання процесу газифікації та низькопотенціальної теплоти. Газифікація - перетворення відходів у горючі гази, з яких потім видобувають електроенергію.

• Водорості можуть генерувати більше біомаси та олії, ніж будь-яка інша рослина. Сьогодні проводяться дослідження з вирощування високопродуктивних плантацій масляних водоростей. З масляних культур за допомогою етерифікації виділеного рослинного масла виробляється різне дизельне паливо (біодизель). В даний час розроблені фотобіореактори, які застосовуються для виробництва біодизельного палива та інших біопродуктів з масла, виробленого водоростями.

10. Усі вищезазначені види альтернативних джерел в залежності від місцевості, наприклад на Півдні більше підходить клімат для вітровоі та сонячноі енергетики, біля моря - приливна енергетика. а також можна використати біоенергію та енергію відходів.

1. Способи отримання електрики і тепла з сонячного випромінювання:

• отримання електроенергії за допомогою фотоелементів;

• перетворення сонячної енергії в електрику за допомогою теплових машин: парові машини (поршневі або турбінні), які використовують водяну пару, вуглекислий газ, пропан-бутан, фреони;

• двигун Стірлінга і т. д.;

• геліотермальна енергетика – нагрівання поверхні, що поглинає сонячні промені, і подальший розподіл та використання тепла (фокусування сонячного випромінювання на посудині з водою для подальшого використання нагрітої води в опалюванні або в парових електрогенераторах);

• термоповітряні електростанції (перетворення сонячної енергії в енергію повітряного потоку, що направляється на турбогенератор);

• сонячні аеростатні електростанції (генерація водяної пари усередині балона аеростата за рахунок нагрівання сонячним випромінюванням поверхні аеростата, покритого селективно-поглинаючим покриттям). Перевага – запасу пари в балоні достатньо для роботи електростанції в темний час доби і в негоду.

2. Переваги сонячної енергії:

• загальнодоступність і невичерпність джерела;

• теоретично, повна безпека для навколишнього середовища, хоча існує ймовірність того, що повсюдне впровадження сонячної енергетики може змінити альбедо (характеристику відбивної (розсіювальної) здатності) земної поверхні і привести до зміни клімату (однак при сучасному рівні споживання енергії це вкрай малоймовірно).

3. Недоліки сонячної енергетики:

• залежність від погоди і часу доби;

• як наслідок необхідність акумуляції енергії;

• висока вартість конструкції;

• необхідність періодичної очистки дзеркальної поверхні від пилу;

• нагрівання атмосфери над електростанцією.

4. Згенерована на основі сонячного випромінювання енергія зможе до 2050 року забезпечити 20-25% потреб людства в електриці і скоротить викиди вуглекислоти. Як вважають експерти Міжнародного енергетичного агентства (IEA), сонячна енергетика вже через 40 років при відповідному рівні поширення передових технологій буде виробляти близько 9 тисяч терават-годин – або 20-25% всієї необхідної електрики, і це забезпечить скорочення викидів вуглекислого газу на 6 млрд тонн щорічно.

5. Використання енергії сонця (досліди учасників):

Пояснення до креслення

Завдання 5