Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Экология

Энергия подземного тепла

Как известно, с углублением под Землю возрастает температура (в среднем на 3 ° С на 1 км), а в вулканических районах значительно быстрее. По оценкам специалистов, в земной коре в глубины 7-Ю км аккумулировано тепло, общее количество которого в 5 тыс. Раз превышает теплоемкость всех видов ископаемого топлива, на Земле. Теоретически всего лишь 1% тепла, содержащегося в Земной коре в глубины 5 км, хватало бы для того, чтобы решить энергетические проблемы человечества на ближайшие 4 тыс. Лет. И на практике это источник энергии используется еще очень мало. Наилучшие результаты достигнуты в районах активной вулканической деятельности, таких как Исландия, Камчатка и т.п., где близко к поверхности залегают термальные воды. Через скважины горячая водяной пар поступает в турбины и производит электроэнергию. Отработанная горячая вода (75-80 ° С) используется для отопления домов, теплиц, животноводческих ферм и тому подобное. В холодной Исландии в оранжереях, обогреваемых термальными водами, даже выращивают бананы, а столица страны Рейкьявик в течение последних 40 лет полностью отапливается подземным теплом.

В США (штат Нью-Мексико) работает другая термальная электростанция. Здесь на глубине 4 км скальные породы нагретые до температуры 185 ° С. Вода, закачивается насосами через скважину, нагревается и уже в виде пара с температурой 150 е С возвращается на поверхность, где вращает турбины электростанции, питающей электроэнергией поселок с двухтысячным населением, а отработанная горячая вода подается в систему центрального отопления. Эксперименты по использованию геотермической энергии по такому же принципу проводится в Великобритании, Франции и Японии.

Особенно эффективными термальные воды есть в сельском хозяйстве. Так, на Северном Кавказе себестоимость тепличных овощей, выращенных на геотермальных водах в 1,5 раза ниже, чем там, где парники обогревают за счет котельных, шо работают на мазуте. Нефтяники часто находят здесь термальные воды, которые поступают из скважины вместо нефти.

В Украине до сих пор нет ни одной установки такого типа, однако, перспективными зонами для использования геотермальной энергии являются Карпаты, Закарпатье и Крым.

Во время преобразования геотермальной энергии возникает проблема отработанных подземных вод. Как правило, они сильно минерализованные, и их нельзя спускать в реки. С некоторых таких рассолов добывают йод, бром, литий, цезий, стронций, рубидий и еще некоторые элементы. Отработанные воды снова закачивают в подземные горизонты для повторного использования тепла Земли.

Энергия Солнца

Солнце является мощным источником экологически чистой энергии. На каждый квадратный метр поверхности земной атмосферы падает 1300 Вт солнечной энергии. Однако, к земной поверхности она доходит не вся - часть отражается в космос, часть рассеивается атмосферой, расходуется на образование озонового слоя и т. Интенсивность солнечного излучения, достигающего Земли, зависит от нескольких факторов, прежде всего от географической широты местности, а следовательно, угла наклона лучей к плоскости поверхности. Наибольшая она на экваторе (до 2300 кВт / м в год), а на широте Украины (45 °) составляет около 1900 кВт / м в год. Такая рассеянность солнечной энергии является главным препятствием для ее использования. Однако, это не останавливает ученых и инженеров, работающих над проблемой преобразования солнечной энергии, ведь только 3,5% солнечной энергии, падающей на Землю, может обеспечить все энергетические потребности человечества на неограниченное время.

В настоящее время существуют следующие направления использования солнечной энергии: получение электроэнергии, бытового тепла, высокотемпературного тепла в промышленности, на транспорте. Наибольших успехов достигнуто в установках так называемой "малой энергетики".

Для получения электроэнергии используется несколько методов. С нихнайперспективнишим считается метод непосредственного преобразования солнечного излучения в электрическую энергию с помощью полупроводниковых фотоэлектрических генераторов (солнечных батарей). Наиболее распространены кремниевые батареи, имеют КПД 18-20%, больший КПД (до 23%) у генераторов из арсенида галлия. Американские ученые разрабатывают Двухкаскадные фотоэлектрические генераторы, КПД которых составит 40%, а может и 50%. На сегодня такие батареи применяются еще ограничено: на космических станциях (где их суммарная мощность превышает 10 кВт, а площадь -100 м 2), ретрансляторах, навигационных маяках, телефонных станциях в пустынных местностях, для питания небольших радиостанций геологов, чабанов и тому подобное. Широко используются солнечные батареи, вмонтированные в микрокалькуляторы, электронные игрушки и т. Создание крупных электростанций на солнечных батареях сдерживается высокой стоимостью самих станций и стоимостью произведенного киловатта энергии, что сейчас значительно выше, чем в ТЭС и АЭС. Однако, наблюдается тенденция к снижению стоимости батарей. Так, интенсивные разработки американских ученых в этой области позволили за десять лет снизить стоимость солнечных батарей в 50 раз. Ожидается, что она будет уменьшаться и дальше, тогда как стоимость строительства ТЭС и АЭС стабильно растет.

Электроэнергию можно получать также с помощью генераторов, использующих тепловое воздействие солнечных лучей (паротурбинные, термоионным и термоэлектрические генераторы). Одной из таких станций является солнечная электростанция (СЭС), построенная в Крыму возле Керчи.

Солнечные электростанции не загрязняют окружающей среды. Правда, они занимают большие площади земель. Однако на Земле есть около 20 млн. Км 2 пустынь. В этих зонах земли непригодны для сельского хозяйства, поток солнечной энергии высокий и количество облачных дней в течение года минимальная.

Солнечная энергия может использоваться для получения бытового тепла - отопление жилых помещений. Разработаны проекты солнечных домов, которые уже реализованы в различных странах (США, Туркменистан, Узбекистан). Используется солнечные лучи, падающего на крышу и стены дома, покрытые специальными коллекторами тепла. В них нагревается вода (до 93 °). Для сохранения тепла, в частности на зимний период, ночь и облачные дни, часть легче встает в специальные резервуары, расположенные в подвальном помещении и заполнены щебнем. Тепло, аккумулированный щебнем, используется тогда, когда возникает необходимость. Летом солнечная система такого дома может применяться и для охлаждения помещений (кондиционирование воздуха). С этой целью коллекторы днем отключаются, а ночью работают, охлаждая щебень в резервуарах ночным прохладным воздухом. Затем, в течение жаркого дня, охлажденный щебень забирает тепло из помещений.

По мнению американских ученых, к 2005 году отопление и кондиционирование за счет Солнца в США будет внедрена в 15% домов, а к 2020 году их количество составит не менее 35%. Для Украины эта проблема также очень актуальна, особенно для южных областей, где летом жарко, а зимой не хватает топлива.

Следует добавить, что в экспериментальных солнечных домах, построенных в США, кроме коллекторов-собирателей тепла, крыши покрывают еще и солнечными батареями, которые обеспечивают дома электроэнергией в течение дня. Это дает большую экономию электроэнергии, потребляемой таким домом из сети.

Солнечная энергия в южных районах может быть использована также для приготовления пищи, сушки зерна и фруктов, опреснения воды, подъема воды из глубоких колодцев и т. Разработано достаточно удобные устройства для таких целей, например, параболические зеркала диаметром около 1,5 м. В фокусе такого зеркала трехлитровый чайник с водой закипает за 10 мин.

Для промышленных целей с солнечной энергии можно получить высокотемпературный тепло (до 3800 С) в печах. Такие печи работают во Франции и Узбекистане. По сравнению с обычными печами солнечные имеют ряд преимуществ: расплавленное вещество не соприкасается с топливом или плавильным тиглем, плавку можно осуществлять в любой атмосфере, такая печь не загрязняет окружающую среду.

Солнечная энергия может использоваться и на транспорте- для энергопитания автомобилей, небольших судов и даже самолетов. С площади несколько квадратных метров (крыша микроавтобуса) можно собрать энергию для питания аккумуляторов, которые двигают автомобиль.

Таким образом, солнечная энергетика имеет большое будущее. ее развитие сегодня, особенно в странах бывшего СССР, сдерживается недостаточным финансированием.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее