Energetski problem in načini za njegovo reševanje. Možnosti za alternativno energijo

Čas ne miruje. V starih časih so ljudje kot vir energije uporabljali samo lastno moč ali, če je mogoče, moč domačih živali. Potem je bil prvi zunanji vir energije, ki so ga ljudje uporabili, ogenj. Vse, kar je bilo prvotno sposobno priti iz ognja, je kuhanje in ogrevanje domov. Danes je služenje človeštvu vir energije, ki milijonekrat presega človeško moč. Zdaj pripravljamo hrano, ne samo s pomočjo ognja, dvigujemo tone tovora s posebno opremo, uporabljamo rakete, osvajamo prostor, gledamo v globine Zemlje in gradimo milijone mest. Vendar pa se v svetu vedno več lokalnih energetskih kriz pojavlja zaradi pomanjkanja energetskih virov.

Energetsko pravo

Energija nikoli ne izgine, lahko spremeni obliko in se kopiči. Na primer, rastline potrebujejo sončno svetlobo, preoblikujejo sončno energijo in jo kopičijo. Hkrati pa nam ga dajo v obliki užitnih proizvodov, ljudje in živali pa te rastline porabijo in preoblikujejo to energijo, ki jo na primer kopičijo v mišično delo. Po drugi strani pa sežiganje lesa na krogu sprosti tudi energijo sonca. Poleg tega, vse fosilnih virov planeti, predvsem premog, zemeljski plin, olje, so akumulatorji sončne energije. Vsi ti energetski viri so nastali iz ostankov živali in rastlin, ki so obstajali pred milijoni let, pod vplivom pritiska in izjemno visokih temperatur v zemeljski skorji.

Srednjeveškemu človeku se zdi, da je čarobno, če bi nekdo pred njegovimi očmi lahko izločil svetlobo iz premoga ali ga s pomočjo olja premaknil. Toda ta čarobnost je sestavljena le iz omogočanja kopičenja energije in njenega prehoda iz ene oblike v drugo. V našem času je ta proces postal tako običajen za vsakogar, da malo ljudi razmišlja o energetskem problemu in virih, ki jih v ta namen sprejmemo. Od časa, ko je človeštvo začelo razkrivati ​​skrivnosti energije, poskuša pridobiti energijo z najnižjimi stroški. Idealna možnost bi bila, da bi izumili časovni stroj, tako imenovani "perpertum mobile", ki bi sam proizvedel energijo in jo spravil iz nič. Žal pa ni mogoče ustvariti takšnega večnega motorja, ki bi rešil vse probleme energetskih virov. Skupna količina energije je vedno enaka, ne more biti ustvarjena, lahko se sprošča samo akumulirana energija in jo spremeni v drugo: svetlobo, elektriko, toploto, fizikalno, kemijsko itd.

Voda kot vir energije

Oseba lahko uporabi močno silo vode, v nekaterih fazah poseže v naravno kroženje vode, da bi tako pridobila energijo. Danes se hidroelektrarna proizvaja električna energija, ki se lahko akumulira ali takoj porabi za predvideni namen.

Neverjetna moč morskih valov vsak drugi premor na številnih obalah, njihova močna energija opravlja svoje delo. Vendar človeštvo še vedno ne more izkoristiti moči morskih valov za proizvodnjo energije, čeprav obstajajo nešteto teoretičnih modelov in idej za njihovo izvedbo za reševanje energetskega problema. Od nedavnega po nesreči v jedrski elektrarni v Černobilu so se vlade mnogih pomorskih držav resno zanimale za ta varen vir energije, pred tem pa so se testi izvajali predvsem na področju atomske energije.

Premog

Vse vrste premoga so rezultat procesa, ki je trajal milijone let, med katerim se ostanki raznovrstne vegetacije razgradijo in v visokem tlaku spremenijo v šoto, nato v premog. V milijonih let so te usedline prodrle globlje in globlje v Zemljino skorjo, pokrite z novimi plasti od zgoraj. Na primer, plast šote 50 metrov je bila stisnjena na premogov plato 3 metrov. Prvič, v 1. stoletju našega obdobja so Rimljani s pomočjo premoga ogreli svoja stanovanja. Raziskovalci menijo, da se je šota uporabljala za ogrevanje v prazgodovini. In šele v XVI. Stoletju se je premog začel uporabljati v Evropi kot gorivo.

Premog in olje v svojem poreklu in kemični sestavi sodita v isto skupino. Pravzaprav lahko iz premoga in iz nafte dobite bencin. Ta metoda je bila razvita v Nemčiji med drugo svetovno vojno, ko nafta ni bila dovolj za proizvodnjo bencina. Ta metoda je sestavljena iz dejstva, da je v procesu gorenja premog zdrobljen in podvržen določenim kemičnim procesom, kar ima za posledico odlično gorivo.

Olje

Podobno kot druge vrste fosilnih goriv, ​​ki jih človeštvo gori za proizvodnjo toplote in električne energije, ima olje izredno ugledno starost. Najstarejši naftnih polj so nastale pred 600 milijoni let. Olje je polnilo vse praznine in razpoke zemeljske skorje in ustvarilo ogromne usedline. Danes se aktivno iščejo, vrtajo se vrtine in ekstrahirajo ogromne rezerve.

Od nafte proizvajajo vedno več snovi, ki jih uživa človeštvo. Bencin in dizelsko gorivo niso edini izdelki, ki jih porabijo ljudje. Nafta je surovina za proizvodnjo zdravil, umetnih tkiv, strupov, mineralnih gnojil, kozmetike, plastike. Sploh ne sumimo, da je človeštvo odvisno od teh goriv in energetskih virov. Ni čudno, da so najbogatejše države na svetu proizvajalke in proizvajalci nafte. Danes olje prevladuje povsod. Nobena druga oblika moči ne more nadomestiti nafte kot energetskega vira.

Zemeljski plin

Plin, ki se uporablja za ogrevanje, kuhanje ali proizvodnjo električne energije, je v večini primerov propan, butan ali zemeljski plin. Ugotovljeno je bilo pri vrtanju prvih naftnih vrtin skoraj po naključju. Danes zemeljski plin zagotavlja petino svetovnega povpraševanja po energiji.

Zemeljski plin, ki gori med kuhanjem, odda energijo dvakrat toliko, kolikor je proizveden električni tok termoelektrarne. Zemeljski plin, kot je premog, je fosilno gorivo, vendar je njegov izvor bližje nafti. Zato se proizvaja skupaj z nafto ali v obliki neodvisnih plinskih tvorb. Najlažje je pridobiti zemeljski plin iz polj, ki so pod zemljo, kot na Bližnjem vzhodu ali v Sibiriji. Varnost med razvojem zagotavlja sistem povezovalnih cevi in ​​ventilov, s katerimi uravnavajo tlak, saj so plinska polja neprestano pod ogromnim pritiskom.

Glavna evropska plinska polja so v Italiji, Franciji in na Nizozemskem ter v Severnem morju, v bližini obale Velike Britanije in Norveške. Poleg tega Rusija dobavlja sibirski plin z obsežnim sistemom plinovodov za države srednje Evrope. Rusija je glavni dobavitelj plina in tretjina vseh zalog plina, ki se uporabljajo na svetu, prihaja iz Sibirije.

Energija iz atomov

Človeštvo se je naučilo, kako pridobiti atomsko energijo na elektrarnah, tako da razdeli jedro uranovega atoma. Prav ta element ima nestabilno jedro in se najlažje razdeli z delovanjem nevtronov. Zaradi razpada jedra se sproščajo novi nevtroni, ki nato raztrgajo druge atomske jedre. Ta proces se spremeni v verižno reakcijo in sprosti ogromno energije, ki se uporablja za pretvorbo vode v paro, vožnjo turbine in električnega generatorja. Na žalost ta način reševanja energetskega problema ni varen, poleg energije atomskih jeder se pojavi radioaktivno sevanje, ki je nevarno za vse žive organizme. Zato je treba maksimirati zaščito s posebnimi pokrovi na takšnih elektrarnah.

Mehka energija

Po mnenju znanstvenikov je rešitev za energetski problem v prihodnosti za mehke alternativne oblike energije. Obstajajo oblike, kot so vetrna energija, bioenergija in sončna energija. Ne odpadne minerale in ne škodujejo okolju. Imenujejo se tudi obnovljivi viri energije. Dokler obstaja življenje na Zemlji, so vetrna energija, bioenergija in sončna energija neizčrpne, in fosilni viri, kot so premog, plin in nafta, bodo nekega dne izginili.

Bioenergija

Bioenergija je energija, ki se proizvaja iz rastlin. Za živali in ljudi so rastline najpomembnejši vir energije in hrane. Rastline prejmejo dobavo energije neposredno iz Sonca, les - nosilec obnovljive bioenergije. Toda naše potrebe industrijsko družbo tako velik, da lahko ves les na planetu zadosti le majhnemu delu, ne da bi rešil energetski problem. V mnogih državah je les glavni vir energije. Nenadzorovana sečnja povzroča zmanjšanje števila dreves, saj za njihove nasade pogosto ni dovolj denarja. V tem primeru ta vir postopoma postane neobnovljiv, kar bo eden od vzrokov za energetski problem.

Alternativna in obetavna metoda pridobivanja energije je proizvodnja bioplina. Nastane iz uničenih snovi živalskega in rastlinskega sveta v odsotnosti stika z zrakom. Kmetijstvo, kjer se veliko biomase zbira kot odpadki, lahko uporablja posebne bioplinske naprave za proizvodnjo metana. Delovanje takšnih objektov ne škoduje okolju, njihova uporaba pa ne zahteva nobenih stroškov. Rešitev problema energije in surovin v takšnih alternativnih virih. Seveda pa jih je treba najprej zgraditi, prvi poskusi pa so vedno povezani z visokimi stroški. Zanimiv način, da porabijo manj plina, na primer, najdemo v Braziliji. Proizvajajo bio-alkohol, tekočino, pridobljeno iz fermentacije sladkornega trsa in koruze. Ta alkohol se dodaja rednemu bencinu. Tako postane država manj odvisna od uvoza bencina.

Drug primer uporabe bioenergije je kalifornijska obala. Na morskih ribogojnicah se prideluje ena od sort morskih alg, ki dnevno raste za pol metra. Obdelujejo se tudi za proizvodnjo bencina, druge vrste alg pa se uporabljajo kot surovine v termoelektrarnah, kar zmanjšuje problem energije in surovin.

Moč vetra

Veter je eden od tradicionalnih virov energije. Tudi v VII stoletju pred našim štetjem. e. V Perziji so bile uporabljene vetrnice, leta 1920 pa so bile prvič v Združenih državah vetrne elektrarne uporabljene za proizvodnjo električne energije. Že 10 let pozneje so bile v Avstriji in na Bavarskem zgrajene vetrne naprave, ki so celotnim območjem zagotavljale lastno elektriko.

Sodobne elektrarne proizvajajo elektriko. S pomočjo vetrne energije se premikajo električni generatorji, ki napajajo električno omrežje ali kopičijo energijo v baterijah. Strokovnjaki menijo, da ima uporaba vetrne energije veliko prihodnost, če človeštvo raje razvija alternativne energetske tehnologije kot jedrsko energijo in rabo nafte kot energetskega vira.

Sončna energija

Z vidika proizvodnje energije lahko Sonce obravnavamo kot vrsto atomskega reaktorja izjemne moči. Samo majhen delček doseže Zemljo, toda celo daje možnost življenja. Ali je sončno energijo mogoče pretvoriti neposredno v elektriko? Ja, to je povsem mogoče s pomočjo sončnih kolektorjev. Že danes, ne glede na to, kje je svetlo sonce in ko so potrebe po elektriki majhne, ​​dobijo energijo neposredno od sonca. Solarne plošče so plošče, ki imajo dve izjemno tanki plasti. Ena plast je sestavljena iz silicija, druga pa iz silicija in bora. Skupaj s sončno svetlobo, ki zadene sončno baterijo, fotoni prodrejo v njeno zunanjo plast - najmanjše delce svetlobe, ki jo oddaja sonce. Elektroni postavljajo v gibanje, jih prenašajo v drugo plast in tako povzročajo električno napetost. Preneseni elektroni vstopijo v akumulator toka, nato - v električne vodnike. Tako na primer sončne elektrarne že rešujejo energetski problem Daljnega vzhoda.

Sončne celice se nenehno izboljšujejo. Medtem ko so še vedno zelo dragi, vendar upamo, da bodo v bližnji prihodnosti postali precej učinkoviti in poceni ter da bodo lahko rešili svetovni energetski problem, da bi zadostili pomemben del človeških potreb po elektriki. Takšne sončne kmetije so zdaj v ne-stanovanjskih območjih zaradi ekstremne vročine. Obeti za uporabo sončne energije so po mnenju strokovnjakov ogromni, če se bo tehnologija za proizvodnjo vodika še naprej razvijala, potem se lahko sončna energija, ki se nabere v puščavskih območjih, dostavi v obliki vodika v države porabnice.

Zakaj varčevati z rezervami energije?

Odlagališča nafte, premoga in zemeljskega plina, ki jih je naš planet ustvaril milijone let, človeštvo preživi več let. Ko te rezerve neuporabno porabimo s povečanjem proizvodnje energije, oropamo naše potomce.

S tem motimo ravnotežje energije na Zemlji, saj mora biti razmerje med energijo, ki jo prejmemo in vrnjeno nazaj v vesolje, uravnoteženo. Če človeštvo uniči in zažge zaloge energije, nastanejo plini, ki preprečujejo, da bi se presežna sončna energija vrnila v vesolje. Posledično se pojavi globalni energetski problem - naš planet postaja toplejši, pojavlja se pojav, imenovan učinek tople grede. Učinek tople grede lahko spremeni globalno podnebje toliko, da se bodo puščave razširile, uničujoče tornade bodo nastale, led se bo stopil na drogovih, morska gladina se bo znatno povečala, mnoge obale bodo poplavljene z vodo.

Poleg tega je že prišel čas za izčrpanje energetskih virov. Znanstveniki sprožajo alarm, saj trdijo, da bodo zaloge energije iz fosilnih goriv trajale več desetletij, potem pa se bo zmanjšala poraba energije in tudi blaginja ljudi. Reševanje problema v hitrem prehodu družbe na razumno porabo energetskih zalog in razvoj novih alternativnih in varnih metod proizvodnje energije.