Реферат: Могут ли восстанавливаемые виды энергии полностью заменить фоссильные топлива?

Таллиннский Технический Университет

Факультет химии

KAKB17

РЕФЕРАТ

ДИСЦИПЛИНА: Экология и защита окружающей среды

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: Л. Пикков

ТЕМА: Могут ли восстанавливаемые виды энергии полностью заменить фоссильные топлива?

ИСПОЛНИТЕЛЬ: Ольга Левчук

№ ЗАЧЁТКИ: 020725

 

Таллинн

2002г.

/> /> /> /> /> />

С О Д Е Р Ж АН И Е

Введение… 2

Глава 1. Причины перехода навозобновляемые источники энергии… 2

Глава 2. Возможные источники энергии… 4

2.1. Энергия воды… 4

2.2. Солнечная энергия… 5

2.3. Энергия ветра… 6

2.4. Другие источники энергии(биомасса)… 6

Заключение… 7

Список использованныхисточников:… 7

Введение

В настоящее время проблема охраны природы и рациональногоиспользования её ресурсов приобрела огромное мировое значение. Человекосознает, что настало время позаботиться и о природе: она не может всё времяотдавать, она не способна вынести нагрузки, которые от неё требует человек.Поэтому следует искать выходы из трудного положения, следует осмотреться ирешить, что делать дальше. Сейчас перед человечеством встал глобальный вопрос,энергетический. Можно ли полностью заменить фоссильные топлива навосстанавливаемые виды энергии? Чтобы ответ звучал однозначно “Да” или  “Нет”нужно взвесить все за и против. Итак найдём причины, согласно которым следуетотказаться от использования фоссильных топлив.

Глава 1. Причины переходана возобновляемые источники энергии

·    />Глобально-экологическая

1.    Пользуясьископаемыми источниками энергии, человек фактически расходует энергию Солнца,аккумулированную растительным миром нашей планеты в течение миллиардов лет.Запасы этих источников велики, но не безграничны.

2.    Загрязнение.Выбросы твердых веществ, двуокиси серы, оксидом углерода, азота, углеводородовот промышленных предприятий составляют около 97% суммарных выбросов. Происходитзагрязнение водных ресурсов сточными водами, загряз­нение атмосферы врезультате выделения пыли и газо­образных веществ. При сжигании органическоготоплива вся его масса превращается в отходы, причем продукты сгорания внесколько раз превышают массу использованного топ­лива за счет включениякислорода и азота воздуха. Топливосжигающие установки ежегодно выбрасывают иатмосферу Земли более 200 млн.т окиси углерода, 50 млн.т различныхуглеводородов, 150 млн.т двуокиси серы, свыше 50 млн.т окислов азота, 250 млн.тмелко-дисперсных аэрозолей. Глобальное поступление в атмо­сферу углекислогогаза от сжигания всех видов органи­ческого топлива оценивается в настоящеевремя к 20 млрд.т в год. В общем загрязнении атмосферы отхо­дами производстватеплоэнергетические выбросы вред­ных веществ составляют по пыли до 35%,двуокиси се­ры — до 50%, по окиси азота до 35%.

3.    Происходятмногие существенные изменения в ландшафтах. При добывании ископаемых создаютсяогромные насыпи пустой породы. При открытом, карьерном способе до­быванияполезных ископаемых много места занимает вскрыша. Объем перемещенной горнойпороды у крупных карьеров огромен. Так, в Советском Союзе при подготовке кэксплуатации Михайловского и Лебединского карье­ров Курской магнитной аномалиибыло снято более 170 млн. м3 пород, перекрывающих железные руды. Изогромнейших котлованов площадью в несколько квадратных километров и глубинойболее 100 м про­изводилось ежедневное откачивание 120 тыс. м3 воды.Это привело к понижению уровня подземных вод во всем прилегающем районе. Стечением времени боль­шинство отвалов зарастает естественной раститель­ностью,но сами выработанные карьеры остаются как «раны земли», их трудно использоватьв хозяй­ственных целях.

4.    Традиционнаяэлектроэнергетика начинается с горнорудной промышленности, 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 землепользованиядовольно обширные территории, которые заняты собственно разрезами и ихотвалами, но и заметно отрицательно влияют на водный режим окружающих земель врадиусе нескольких десятках километров: сохнут колодцы, скудеет растительность,при формировании отвалов пород — повышается уровень грунтовых вод, появляется вокружающей местности контурное кольцо из озер и болот и т.д.

5.    Добычанефти и газа приводит к изменениям глубо­ко залегающих горизонтов геологическойсреды. При этом могут происходить необратимые деформации зем­ной поверхности,значительно большие, чем при текто­нических движениях земной коры. Например,оседание земной поверхности в районе Лонг-Бич (Ка­лифорния) составило 8,8 м.Происходит нарушение растительного и почвенного покровов, загрязнение вод­нойсреды и атмосферы, развиваются эрозионные про­цессы. Весьма серьезныепоследствия могут вызвать аварии при разрыве трубопроводов и при проходкескважин. Так, на Губкинском месторождении на месте аварийной скважиныобразовалось озеро диаметром 600 м.

6.    Происходитуничтожение структурного много­образия биосферы, гибель многих видов. Отмеча­етсячрезмерное увеличение давления на биосферу человека, что ведет к се­рьезнымнарушениям экологической стабильности. Использование человеком в своейхозяйственной деятельности преимущественно внутренних по отношению к биосфереисточников энергии (орга­ническое топливо) приводит к росту энтропии биосферы,нарушению экологических циклов дву­окиси углерода, оксидов серы и азота,тепловому загрязнению и т.д.

·    Политическая: та страна, которая первой в полной мере освоитальтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство ифактически диктовать цены на топливные ресурсы;

·    Экономическая: переход на альтернативные технологии в энергетикепозволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической идругих отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимоймногими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии изтрадиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативныхэлектростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, натрадиционную — постоянно растут;

·    Социальная: численность и плотность населения постоянно растут.При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергиибыло бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты ростаонкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупныхГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред,наносимый гигантскими равнинными ГЭС, — всё это увеличивает социальнуюнапряженность.

·    Эволюционно-историческая: в связи с ограниченностью топливныхресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических измененийв атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетикапредставляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимонемедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии.

Глава 2. Возможныеисточники энергии

Всё выше перечисленное явно указывает на то, что переходна возобнавляемые источники энергии неизбежен. Однако, чтобы судить о том,действительно ли фоссильные топлива полностью будут заменены и перейдёт личеловечество на чистые и безопасные источники энергии, нужно понять не тольковеличину ущерба, приносимого добычей органических  топлив, но нужно и оценитьвозможности человечества и не кидаться сразу в новую сферу, а обдумать всё:причины, о которых разговор шёл выше, последствия, а главное,  выгоднее ли это,безопасно и чище ли это на сколько кажеться на первый взгляд.

2.1. Энергия воды

Существует несколько источников, которыми мы можемназвать энергией воды.

Горячие воды. Среди «нетрадиционных»возобновляемых источни­ков энергии по объему использования в мире первое местозанимает подземное тепло — геотермальные воды. В США суммарная мощность ГеоТЭСпревышает 2 млн киловатт, это примерно полпроцента всех ус­тановленныхмощностей электростанций страны. Еще около двух миллионов киловатт тепловоймощности используются напрямую — для теплоснабжения, обо­грева парников и т.п.Филиппины уступают по абсолютным мощностям, но их доля в национальномпроизводстве электроэнергии внушительна — 19%. На третьем месте Мексика — 700МВт, т.е. 4%. По прямому использованию подземного тепла лидируют японцы — около  пяти  миллионов  киловатт,  что эквивалентно экономии двух с половиноймиллионов 84 тонн условного топлива. Маленькая европейская страна Исландияполностью обеспечивает себя помидорами, яблоками и даже бананами.Многочисленные исландские теплицы получают энергию от тепла земли- другихместных источников энергии в Исландии практически нет. Зато очень богата этастрана горячими источниками и знаменитыми гейзерами-фонтанами горячейводы.Столица — Рейкьявик, в которой проживает половина населения страны,отапливается только за счет подземных источников. Но не только для отоплениячерпают люди энергию из глубин земли. Уже давно работают электростанции,использующие горячие подземные источники. Первая такая электростанция, совсемеще маломощная, была построена в 1904 году в небольшом итальянском городкеЛардерелло, названном так в честь французского инженера Лардерелли, который ещев 1827 году составил проект использования многочисленных в этом районе горячихисточников. Постепенно мощность электростанции росла, в строй вступали всеновые агрегаты, использовались новые источники горячей воды, и в наши днимощность станции достигла уже внушительной величины-360 тысяч киловатт. В НовойЗеландии существует такая электростанция в районе Вайракеи, ее мощность 160тысяч киловатт. В 120 километрах от Сан-Франциско в США производитэлектроэнергию геотермальная станция мощностью 500 тысяч киловатт.

Самолеты и легковые автомобили, автобусы и грузовикимогут приводиться в движение газом, который можно извлекать из воды, а ужводы-то в морях достаточно. Этот газ — водород, и он может использоваться вкачестве горючего. Водород- один из наиболее распространенных элементов воВселенной. В океане он содержится в каждой капле воды. Молекула воды состоит издвух атомов водорода и одного атома кислорода. Извлеченный из воды водородможно сжигать как топливо и использовать не только для того, чтобы приводить вдвижение различные транспортные средства, но и для получения электроэнергии.Все большее число химиков и инженеров с энтузиазмом относится к«водородной энергетике» будущего, так как полученный водороддостаточно удобно хранить: в виде сжатого газа в танкерах или в сжиженном видев криогенных контейнерах при температуре -203 С. Его можно хранить и в твердомвиде после соединения с железо-титановым сплавом или с магнием для образованияметаллических гидридов. После этого их можно легко транспортировать ииспользовать по мере необходимости.

 Что касается  непосредственного использования энергиирек, приливов и отливов, можно сказать, что человек мог использовать этуэнергию в полном объёме. Это не требует дополнительных затрат энергии; энергиядоступна всегда, в отличае от энергии солнца.Может показаться, что вгидроэнергетике экологам придраться не к чему — речная вода крутит турбины, всечисто, опрятно, никакой химии, никакого огня с дымом. Так считали многиедесятилетия. Например, строительство плотин: прежде всего, плотина на большойравнинной реке оз­начает затопление огромных территорий под водохра­нилище свыселением большого числа людей (затопленные плодород­ные почвы обогащают водубольшим количеством био­генных элементов, что приводит к развитию процессовэвтрофикации и вызывает резкое ухудшение качества воды), во-вторых, плотинаперегораживает реку и создает тяжелые, часто катастрофические последствия дляры­бы, 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 существ, населяющих реку, и вредит людям, жи­вущиму воды, в-четвертых, местное повышение уровня воды влия­ет и на грунтовые воды,приводит к подтоплениям и за­болачиванию, а также к эрозии берегов, оползням,также не исключены проры­вы плотин с тысячными жертвами. К отрицательнымпоследствиям относятся также увеличение потерь воды на испарение, изменение тем­пературногорежима воды.

2.2. Солнечная энергия

/>Большиенадежды люди возлагают на энергию солнца. Сейчас активно разрабатываютсяспособы её эксплуатации: изобретают новые виды автомобилей, самолётов, такжедомов, отапливаемых благодаря солнцу. Так можно использовать воду, нагретуюсолнцем, ездить на автомобиле. Солнечная энергия является наиболее мощным идоступным из всех видов нетрадиционных и возобновляемых источников энергии вКрыму. Солнечное излучение не только неисчерпаемый, но и абсолютно чистыйисточник энергии, обладающий огромным энергетическим потенциалом. Почему же онтогда так слабо используется? Одним из наиболее серьезных препятствий дляглобального использования солнечной энергии является низкая интенсивностьсолнечного излучения. Это требует разработки методов и устройств по концентрированиюсолнечной энергии. Солнце не способно справиться с «пиками» на­грузки, дляэтого требуется энергию аккумулировать. Основное воздействие гелиоустановок наокружающую среду является косвенным и связано с такими факторами, какнеобходимость производства спе­циальных высококачественных материалов (сопрово­ждаемое химическим  загрязнением  окружающей среды), отторжение территории, возможностьрегио­нального перераспределения потока солнечной ради-лции и др. Масштабноевнедрение солнечной  энергетики  требует больших затрат… Основной материалсолнечных батарей в одной из са­мых эффективных конструкций — арсенид галлия,т.е. соединение металла с сильнейшим ядовитым вещест­вом — мышьяком. Примассовом внедрении солнечных батарей мышьяка потребуется много. Егопроизводство на всех этапах — вреднейшая большая химия. Экологи­ческая чистота,так же как и дешевизна этого, варианта крупномасштабной энергетики оказываютсячистой ил­люзией.

2.3. Энергия ветра

Ветер – один из нетрадиционных источников энергии. Ветеррассматривается специалистами как один из наиболее перспективных источниковэнергии, способный заменить не только традиционные источники, но и ядернуюэнергетику.

Выработка электроэнергии с помощью ветра имеет рядпреимуществ:

a)    экологическичистое производство без вредных отходов;

b)    экономиядефицитного дорогостоящего топлива (традиционного и для атомных станций);

c)    доступность;

d)   практическаянеисчерпаемость.

Существенным недостатком энергии ветра является ееизменчивость во времени, но его можно скомпенсировать за счет расположенияветроагрегатов. Если в условиях полной автономии объединить несколько десятковкрупных ветроагрегатов, то средняя их мощность будет постоянной. При наличиидругих источников энергии ветрогенератор может дополнять существующие. И,наконец, от ветродвигателя можно непосредственно получать механическую энергию.Но и здесь как и в других источниках энергии мы можем найти отрицательныестороны.

С ветром связан один вид загрязнения окружающей среды,само сущест­вование и важность которого не всегда учитываются.Речь идето «шумовом загрязнении». Одна из ведущихамериканских компанийпостроила в штате Огайо крупнейшую в мире ветросиловую установку номинальноймощностью 10 МВт. Это циклопическое — общей высотой свыше ста метров прискромной мощности -сооружение проработало всего несколько суток и было проданона слом по цене 10 долларов за тонну. Жизнь в радиусе нескольких километровсделалась невозмож­на. И дело не только в слышимом шуме и вибрациях. В этомшуме сильна инфразвуковая, низкочастотная ком­понента, а не все знают, чтоинфразвук на частоте 7 Гц, совпадающей с альфа-ритмом головного мозга, придостаточной интенсивности для человека очень вреден, способен вызыватьсильнейшие расстройства здоровья. Использование ветроустановок приводит и копустыниванию земель: животные уходят с этой местности, уменьшаетсябиоразнообразие.

2.4. Другие источникиэнергии (биомасса) 

Во многих развивающихся странах важным энерге­тическимисточником остается «биомасса». Сюда вклю­чаются дрова, тягловая силасельскохозяйственных жи­вотных и их навоз, используемый в качестве топлива.Людям, привыкшим к технике, это может показаться неожиданным, но в настоящеевремя биомасса в миро­вом масштабе все еще дает людям в несколько раз большеэнергии, чем атомные электростанции.

Значительное развитие получила переработка биомассы,основанная на процессах газификации, теролиза и получения жидких топлив. Внастоящее время в мире действуют десятки установок для получения биогаза измусора с использованием его в основном для производства электроэнергии и тепласуммарно мощностью сотни МВт. Однако припереработке биомассы в этанол образуются побочные продукты, прежде всего –промывочные воды и остатки перегонки. Последние являются серьезным источникомэкологического загрязнения окружающей среды. Представляют интерес технологии,которые позволяют в процессе очистки этих отходов получать минеральныевещества, используемые в химической промышленности, а также применять их дляпроизводства минеральных удобрений

Древесина. Вырубленный лес снова вырастает, взаменвыловленных рыб появляют­ся другие. Однако чрезмерное использование можетпривести к тому, что возобновимые ресурсы становят­ся невозобновимыми: леса,некогда вырубленные в ря­де средиземноморских стран, так полностью и не вос­становились.Запасы леса ограни­ченны, и их нужно охранять, используя только эко­номно

Заключение

Всевыше сказанное ставит под вопрос то, что фоссильные топлива будут полностьюзаменены на возобновляемые источники энергии. Возможно это произойдёт, но ещёне скоро и, наверное, только тогда, когда нечего будет додобывать. Сейчас же ито и другое будет использоваться одновременно. Человечество пока не готовоотказаться от органического топлива, не готово к большим денежным тратами. Темболее, как выяснилось, использование восстанавливаемых источников энергии нетак уж безопасно и эколгически безвредно, как это казалось при поверхностномрассмотрении проблемы.

Список использованныхисточников:

1)    А.В. ОЧКИН, Г. Н. ФАДЕЕВ                                       Химия защищаетприроду

2)    КазанскийЮ. А., Сазыкина Т. Г., Крышев И.И. и др.
под ред. Ю. А. Казанского                                              Введениев экологию

3)    Л.П. Астанин, К. Н. Благосклонов                               Охранаприроды

4)    Н.М.Кузьменок,Е.А.Стрельцов, А.И.Кумачев.           Экология на уроках химии

Интернет:

1)   http://list.priroda.ru/

2)   http://www.ecolife.ru/index.shtml

3)    www.anriintern.com/ind.shtml