Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии
Скачать 417.2 Kb.
|
1 2
МКОУ Утичёвская основная общеобразовательная школа НЕТРАДИЦИОННЫЕ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ Грамотеев Максим, ученик 8 класса, Карабанов Павел, ученик 8 класса, Погадаев Артём, ученик 8 класса. Руководитель учитель физики Погадаева С.В. 2012 год СОДЕРЖАНИЕ. Стр. Введение. 2 1.Ветровая энергия. 3 1.1. Упряжь для ветра. 4 2. Энергия Солнца. 8 2.1. Преобразователи солнечной энергии. 8 2.2. Концентраторы солнечного света. 9 2.3. Жилой дом с солнечным отоплением. 10 2.4. Гелиосистемы на широте 60º. 12 3. Термальная энергия Земли. 14 4. Энергия Мирового океана. 15 4.1. Энергия приливов. 15 4.2. Энергия океанских течений. 16 4.3. Термальная энергия океана. 16 4.4. Внутренняя энергия молекул воды. 13 5. Энергия биомассы. 15 6. Практическая работа 15 7.Заключение. 18 8.Список используемой литературы 19 ВВЕДЕНИЕ Цель работы: Доказать преимущества возобновляемых источников энергии их неисчерпаемость и экологическую чистоту. Обосновать что, возросшие цены на нефть, быстрое развитие атомной энергетики, возрастание требований к защите окружающей среды - потребовали нового подхода к энергетике. Разработать свои потребители энергии, источникам которых являются нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Задачи: 1.Провести анализ научной и научно-популярной литературы о нетрадиционных и возобновляемых источниках энергии. 2.Изучить нетрадиционных возобновляемых источников энергии и их использование в практических целях. 3.Выявить преимущества нетрадиционных возобновляемых источников энергии над традиционными. 4.Установить опытным путём, что нетрадиционные возобновляемые источники энергии могут использоваться в наших климатических условиях в определённые периоды времени года и могут экономить энергию и установить актуальность данной темы. 5. Исследовать нетрадиционные возобновляемые источники энергии на изготовленных своими руками потребителях солнечной энергии: солнечной печи из картонной коробки (концентратора солнечной энергии) и водонагревателя(коллектора). Объект исследования: нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Почему именно сейчас, как никогда остро, встал вопрос: что ждет человечество - энергетический голод или энергетическое изобилие? Не сходят со страниц газет и журналов статьи об энергетическом кризисе. Из-за нефти возникают войны, расцветают и беднеют государства, сменяются правительства. К разряду газетных сенсаций стали относить сообщения о запуске новых установок или о новых изобретениях в области энергетике. Разрабатываются гигантские энергетические программы, осуществление которых потребует огромных усилий и огромных материальных затрат. Если в конце прошлого века самая распространенная энергия - энергетическая играла, в общем, вспомогательную и незначительную в мировом балансе роль, то уже в 1930 году в мире было произведено около 300 миллиардов киловатт - часов электроэнергии. Вполне реален прогноз, по которому в 2013 году будет произведено 30 тысяч миллиардов киловатт - часов! Гигантские числа, небывалые темпы роста! И все равно энергии будет мало - потребности в ней растут ещё быстрее. Уровень материальной, а, в конечном счете, и духовной культуры людей, находится в прямой зависимости от количества энергии, имеющейся в их распоряжении. Чтобы добыть руду, выплавить из неё металл, построить дом, сделать любую вещь, нужно израсходовать энергию. А потребности человека всё время растут.. Так в чём же проблема? Ученые и изобретатели уже давно разработали многочисленные способы производства энергии, в первую очередь электрической. Давайте тогда строить всё больше и больше электростанций, и энергии будет столько, сколько понадобится! Такое, казалось бы, очевидное решение сложной задачи, оказывается, таит в себе немало подводных камней. Неумолимые законы природы утверждают, что получить энергию, пригодную для использования, можно только за счёт её преобразований из других форм. Вечные двигатели, якобы производящие энергию и ниоткуда её не берущей, к сожалению, невозможны. А структура мирового энергохозяйства к сегодняшнему дню сложилась таким образом, что четыре из пяти произведенных киловатт получаются в принципе тем же способом, которым пользовался первобытный человек для согревания, то есть при сжигании топлива, или при использовании запасенной в нём химической энергии, преобразовании её в электрическую на тепловых электростанциях. Конечно, способы сжигания топлива стали намного сложнее и совершеннее. Новые факторы - возросшие цены на нефть, быстрое развитие атомной энергетики, возрастание требований к защите окружающей среды - потребовали нового подхода к энергетике. В разработке Энергетической программы приняли участие виднейшие ученые страны, специалисты различных министерств и ведомств. С помощью новейших математических моделей ЭВМ рассчитали несколько сотен вариантов структуры будущего энергетического баланса страны. Были найдены принципиальные решения, определившие стратегию развития энергетики страны на грядущие десятилетия. Хотя в основе энергетики ближайшего будущего по-прежнему останется теплоэнергетика на не возобновляемых ресурсах, структура её изменится. Должно сократиться использование нефти. Существенно возрастает производство электроэнергии на атомных электростанциях. Начинается использование пока ещё не тронутых гигантских запасов дешевых углей, например, в Кузнецком, Канско-Ачинском, Экибастузском бассейнах. Широко применяются природный газ, запасы, которых в стране намного превосходят запасы в других странах. Энергетическая программа страны - основы нашей экономики 21 века. Но ученые заглядывают и вперед, за пределы сроков, установленных Энергетической программой. Они трезво отдают себе отчёт в реальностях третьего тысячелетия. К сожалению, запасы нефти, газа, угля отнюдь не бесконечны. Природе, чтобы создать эти запасы, потребовались миллионы лет, израсходованы они будут за сотни лет. Сегодня в мире стали всерьёз задумываться над этим, как не допустить хищнического разграбления земных богатств. Ведь лишь при этом условии запасов топлива может хватить на века. К сожалению, многие нефтедобывающие страны живут сегодняшним днём. Они нещадно расходуют подаренные им природой нефтяные запасы. Сейчас многие из этих стран, особенно в районе персидского залива, буквально купаются в золоте, не задумываясь, что через несколько десятков лет эти запасы иссякнут. Что же произойдёт тогда - а это рано или поздно случится, когда месторождения нефти и газа будут исчерпаны? Происшедшие повышение цен на нефть, необходимую не только энергетике, но и транспорту, и химии, заставило задуматься о других видах топлива, пригодных для замены нефти и газа. Особенно призадумались те страны, где нет собственных запасов нефти и газа и которым приходится их покупать. А пока в мире всё больше учёных и инженеров занимаются поисками новых, нетрадиционных источников, которые могли бы взять на себя хотя бы часть забот по снабжению человечества энергией. Решение этой задачи исследователи ищут на разных направлениях. Самым заманчивым, конечно, является использование вечных, возобновляемых источников энергии-энергии текущей воды и ветра, тепла земных недр, Солнца. Много внимания уделяется развитию атомной энергетике, ученые ищут способы воспроизведения на Земле процессов, протекающих в звездах и снабжающих их колоссальными запасами энерг. Вечные двигатели, якобы производящие энергию и ниоткуда ее не берущие, к сожалению, невозможны. А структура мирового энергохозяйства к сегодняшнему дню сложилась таким образом, что четыре из каждых пяти произведенных киловатт получаются, в принципе, тем же способом, которым пользовался первобытный человек для согревания, то есть при сжигании топлива, или при использовании запасенной в нем химической энергии, преобразовании ее в электрическую на тепловых электростанциях. Правда, способы сжигания топлива стали намного сложнее и совершеннее. Возросшие требования к защите окружающей среды потребовали нового подхода к энергетике. Предприятия топливно-энергетического комплекса (ТЭК) являются источником более 48% загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу в результате хозяйственной деятельности во всех отраслях экономики. А в промышленных выбросах доля предприятий ТЭК составляет около 60%. Негативное воздействие предприятий ТЭК на окружающую среду выражается не только в загрязнении природных сред органическими и неорганическими веществами, но также и в результате изъятия и деградации почв и земель из-за складирования и закачки отходов, подтопления, подработки территорий, изменения сейсмотектонических условий и др. Также всем известно, что запасы нефти, угля, газа не бесконечны. И срок их использования, по оценкам разных специалистов, колеблется в разных местах от тысячи до десятка лет! Не такая уж блестящая перспектива оставить потомков без энергетического обеспечения. Особенно учитывая устойчивую тенденцию удорожания нефти и газа. И чем дальше, тем более быстрыми темпами. А уж о глобальном изменении климата приходится последние несколько лет не только слышать с различных трибун, но и ощущать на себе, наблюдая скачки температуры на градуснике. Все это привело к более глубокому изучению и использованию нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ). К ним относят энергию ветра, Солнца, геотермальную энергию, биомассу и энергию Мирового океана. Основное преимущество возобновляемых источников энергии их неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Но также эти источники энергии имеют и отрицательные свойства. Это малая плотность потока (удельная мощность) и изменчивость во времени большинства НВИЭ. Первое обстоятельство заставляет создавать большие площади энергоустановок, перехватывающие поток используемой энергии (приемные поверхности солнечных установок, площадь ветроколеса, протяженные плотины приливных электростанций и т.п.). Это приводит к большой материалоемкости подобных устройств, а, следовательно, к увеличению удельных капиталовложений по сравнению с традиционными энергоустановками. Но, повышенные капиталовложения впоследствии окупаются за счет низких эксплуатационных затрат. Например, нормальной солнечной батарее не нужен ремонт несколько десятков(!) лет. Эти качества и послужили причиной бурного развития возобновляемой энергетики во всем мире и весьма оптимистических прогнозов их развития в ближайшем десятилетии. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ В книге «Энергетические ресурсы мира» Под редакцией Непорожнего П.С., Попкова В.И. перечисляются энергетические ресурсы: Мирового океана, энергии волн и температурного градиента. Даётся оценка энергии ветровых волн. Опытные доказательства того, что данную энергию следует использовать не у берега, куда волны приходят ослабленными, а в открытом море или в прибрежной зоне шельфа. Использование этой энергии, хотя и в местных масштабах, уже начато в Великобритании и Японии. Британские острова имеют очень длинную береговую линию, во многих местах море остается бурным в течение длительного времени. По оценкам ученых, за счет энергии морских волн в английских территориальных водах можно было бы получить мощность до 120 ГВт, что вдвое превышает мощность всех электростанций, принадлежащих Британскому центральному электроэнергетическому управлению. В сборнике материалов «На пути к устойчивому развитию: экодом», авторы которого Огородников И.А., Огородников А.А., мы нашли материал о том, что в Новосибирской области идет строительство экопоселка, который должен стать первым в России Центром экологичного домостроения. Дом, который при небольшой себестоимости требовал бы минимальных расходов средств и времени на свое содержание- это экодом. Экодом обогревается за счет солнечной энергии, накапливаемой в сезонных или суточных аккумуляторах. Недостающее количество тепла компенсируют генераторы, работающие на возобновимых энергоносителях (солома, дерево, биогаз). На сегодня дешевых сезонных аккумуляторов пока что нет, поэтому привычные уголь, нефть и газ остаются значимыми источниками тепла. Но их расход в экодоме в несколько раз меньше, чем в обычном доме. Это достигается за счет использования воздушных и водяных солнечных коллекторов (их можно изготовить самостоятельно, и они достаточно дешевы) и так называемы печей медленного горения. Дом, построенный на основе такой теплоэффективной конструкции даже в условиях Сибири с февраля по май и с сентября по октябрь можно отапливать только за счет солнечной системы обогрева. За основу реферата и несколько глав взята информация из книги «Источники энергии» автор В.С.Лаврус: Солнечная энергия, Гелиоустановки на широте 60o, Гелиомобиль сегодня, Преобразователи солнечной энергии, Концентраторы солнечного света, Жилой дом с солнечным отоплением, Энергия ветра, Ветер и Упряжь для ветра. АКТУАЛЬНОСТЬ Тема использование НВИЭ актуальна, так как она полностью не исчерпана. Изучив, достаточное количество научно-популярной литературы мы поняли, что данная тема требует исследования, особенно в наших климатических условиях НВИЭ могут использоваться в определённые периоды времени года и могут экономить энергию, получаемую традиционными источниками энергии. 1.ПОЖИНАТЕЛИ ВЕТРА. Различные виды НВИЭ находятся на различных стадиях освоения. Как это ни парадоксально, наибольшее применение получил самый изменчивый и непостоянный вид энергии – ветер. Особенно активно развивается ветроэнергетика – 24% в год. Сейчас это наиболее быстро растущий сектор энергетической промышленности в мире. Во многих странах возникла новая отрасль – ветроэнергетическое машиностроение. По-видимому, и в ближайшей перспективе ветроэнергетика сохранит свои передовые позиции. Мировыми лидерами по применению энергии ветра являются США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия. В Европе ветрогенераторы стали привычным элементом пейзажа. Например, в Дании 13% электроэнергии уже сейчас вырабатывается с помощью возобновляемых источников. Половина ветровых турбин изготавливается именно в этой стране, отсюда их развозят по всему свету. Первые разработки теории ветродвигателя относятся к 1918 г. В. Залевский заинтересовался ветряками и авиацией одновременно. Он начал создавать полную теорию ветряной мельницы и вывел несколько теоретических положений, которым должна отвечать ветроустановка. В начале ХХ века интерес к воздушным винтам и ветроколесам не был обособлен от общих тенденций времени – использовать ветер, где это только возможно. Первоначально наибольшее распространение ветроустановки получили в сельском хозяйстве. Воздушный винт использовали для привода судовых механизмов. На всемирно известном “Фраме” (“Фрам” [фр. frum вперед] – исследовательское судно Ф. Нансена, исследователя Арктики) он вращал динамомашину. На парусниках ветряки приводили в движение насосы и якорные механизмы. В России к началу ХХ века вращалось около 2500 тысяч ветряков общей мощностью миллион киловатт. После 1917 года мельницы остались без хозяев и постепенно разрушились. Правда, делались попытки использовать энергию ветра уже на научной и государственной основе. В 1931 году вблизи Ялты была построена крупнейшая по тем временам ветроэнергетическая установка мощностью 100 кВт, а позднее разработан проект агрегата на 5000 кВт. Но реализовать его не удалось, так как Институт ветроэнергетики, занимавшийся этой проблемой, был закрыт. Такова была общемировая тенденция. В США к 1940 году построили ветроагрегат мощностью в 1250 кВт. К концу войны одна из его лопастей получила повреждение. Ее даже не стали ремонтировать – экономисты подсчитали, что выгодней использовать обычную дизельную электростанцию. Дальнейшие исследования этой установки прекратились, а ее создатель и владелец П. Путнэм изложил свой горестный опыт в прекрасной книге “Энергия ветра”, которая не потеряла до сих пор своей актуальности. Неудавшиеся попытки использовать энергию ветра в крупномасштабной энергетике сороковых годов не были случайны. Нефть оставалась сравнительно дешевой, резко снизились удельные капитальные вложения на крупных тепловых электростанциях, освоение гидроэнергии, как тогда казалось, гарантирует и низкие цены, и удовлетворительную экологическую чистоту. Существенным недостатком энергии ветра является ее изменчивость во времени, но его можно скомпенсировать за счет расположения ветроагрегатов. Если в условиях полной автономии объединить несколько десятков крупных ветроагрегатов, то средняя их мощность будет постоянной. При наличии других источников энергии ветрогенератор может дополнять существующие. И, наконец, от ветродвигателя можно непосредственно получать механическую энергию. 1.1.УПРЯЖЬ ДЛЯ ВЕТРА Принцип действия всех ветродвигателей один: под напором ветра вращается ветроколесо с лопастями, передавая крутящий момент через систему передач валу генератора, вырабатывающего электроэнергию, водяному насосу. Чем больше диаметр ветроколеса, тем больший воздушный поток оно захватывает и тем больше энергии вырабатывает агрегат. Принципиальная простота дает здесь исключительный простор для конструкторского творчества, но только неопытному взгляду ветроагрегат представляется простой конструкцией. Типы ветродвигателей Большинство типов ветродвигателей известны так давно, что история умалчивает имена их изобретателей. Основные разновидности ветроагрегатов изображены на рис. |
1 2
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | «Возобновляемые источники энергии энергия будущего» Работу выполнил... ... |  | Альтернативные источники энергии В приведенной мною работе я рассказал о всевозможных источниках энергии, являющихся альтернативными, их достоинства и недостатки,... |
| “ Альтернативные источники энергии” Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных... | | Альтернативные источники энергии. Ветряная мельница как альтернативный источник энергии Цель: выяснение эффективности использования ветряной мельницы как альтернативного источника энергии в личном подсобном хозяйстве |
| Альтернативные источники энергии Солнечная энергетика Солнечная энергетика Солнечная энергетика используетнеисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.... | | * “ Альтернативные источники энергии и их возможное применение в Черноморском регионе Охватывает возможные направления по применению виэ, включая и такие аспекты, как выявление этих источников и их защита, устанволение... |
| Нетрадиционные способы получения энергии Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Ресурсы Шаблон «Визитной карточки» Потребность в энергии в будущем будет возрастать, поэтому необходимо развивать все источники энергии и эффективно использовать энергетические... |
| Концепция развития теплоснабжения в россии, включая коммунальную... Централизованное теплоснабжение, муниципальное теплоснабжение, источники тепловой энергии, тепловые сети, потребители тепловой энергии,... | | Реферат на тему: «Основные альтернативные источники энергии. Возможная роль в энергетике» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Реферат на тему: «Основные альтернативные источники энергии. Возможная роль в энергетике» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Реферат «Новый взгляд на использование атомной энергетики» На сегодняшний день ядерная энергия является самым концентрированным источником энергии, в миллионы раз превосходящим все другие... |
| Реферат на тему: «Альтернативные источники энергии» Проблема обеспечения электрической энергией многих отраслей мирового хозяйства, постоянно растущих потребностей населения Земли становится... | | “ Альтернативные источники энергии” Также описаны основные группы рисков, характерные, на современном этапе, для мировой экономики. Приведены основные проблемы развития... |
| Солнечная энергетика Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.... | | Режимы движения жидкости Попутно заметим, что коэффициент кинетической энергии α, входящий в уравнение Бернулли и учитывающий отношение действительной кинетической... |
