Тема 15 Альтернативні джерела електроенергії

До альтернативних джерел енергії належать відновлювальні - вітер, сонячне випромінювання, енергія морів і океанів тощо (рис.4.1). їх перевагою є те, що всі вони екологічно чисті.

За підрахунками вчених, загальний вітроенергетичний потенціал Землі в ЗО разів перевищує річне споживання електроенергії в усьому світі. Однак, використовується лише мізерна частка цієї енергії. Але так було не завжди. За даними статистики, в дореволюційній Росії налічувалось близько ЗО тис. вітряків. Ця нехитра установка була також атрибутом майже кожного другого села в Україні. Проте парова машина, а потім двигун внутрішнього згоряння витіснили цих скромних трудівників.

Можливості використання цього виду енергії в різних місцях Землі неоднакові. Для нормальної роботи вітрових двигунів швидкість вітру не повинна в середньому за рік падати нижче 4-5 м/с, а краще, коли вона становить 6-8 м/с. Для цих установок шкідливі і надто великі швидкості вітру (урагани), які можуть їх поламати. Найбільш сприятливі зони для використання вітрової енергії - узбережжя морів і океанів, степи, тундра, гори. В межах України такими ділянками є узбережжя Чорного моря, особливо Крим, а також Карпати, південні степові райони.

Піонером будівництва вітрових електростанцій (ВЕС) у нашій країні до війни був видатний український вчений та інженер, один з основоположників космонавтики Ю.Кондратюк. Побудована ним у 1931 р. поблизу Севастополя ВЕС потужністю 100 кВт, забезпечувала струмом міську мережу понад десять років. Ю.Кондратюк проектував більш потужні ВЕС на 5 і 10 тис. кВт, та розпочалась війна, Кондратюк пішов добровольцем на фронт і загинув у 1941 p., а проекти його ВЕС було покладено "під сукно".

Нині на Заході, особливо в Данії та США, серійно випускаються невеликі ВЕС потужністю від 1,5 до 100 кВт. Побудовано кілька експериментальних ВЕС потужністю до 30 тис. кВт. Втілюється інша технічна ідея Ю.Кондратюка, який запропонував свого часу будувати ВЕС разом з установками по виробництву водню шляхом електролізу води. Тоді, коли потреба в електроенергії нижча, "зайва" потужність ВЕС спрямовується на виробництво надзвичайно цінного енергетичного продукту - водню. Водень може використовуватися як пальне для автомобілів, а також замість природного газу у багатьох інших установках, причому внаслідок його згоряння не утворюються шкідливі речовини, а лише водяна пара.

Особливо актуальним використання енергії є для Криму. Нині за даними Крименерго, півострів споживає 1 млн. 340 тис. кВт, причому майже вся ця енергія надходить із-за меж Криму. Деяку частину її дають дизельні станції, що забруднюють повітря курортної зони. А тим часом на одній Арабатській стрілці, що на Сиваші, можна встановити ЗО тис. ВЕС і одержати 3 млн. кВт екологічно чистої електроенергії. А якщо побудувати ВЕС на кримських яйлах від Керчі до Севастополя, то Крим може стати навіть експортером електроенергії.

Підчас роботи ВЕС навколишнє середовище не зазнає жодних забруднень. Єдині негативні впливи - це низькочастотний шум (гудіння) працюючих вітряків та ще гибель птахів, що потрапляють у лопасті двигунів.

Світовий океан містить велетенський енергетичний потенціал. Це, по-перше, енергія Сонця, поглинута океанською водою, що виявляється в енергії морських течій, хвиль, прибою, різниці температур різних шарів морської води і, по-друге, енергія тяжіння Місяця й Сонця, яка спричиняє морські припливи й відпливи. Використовується цей великий і екологічно чистий потенціал ще вкрай мало.

Одну з перших електростанцій, що використовує енергію морських хвиль, було побудовано ще в 1970 р. поблизу норвезького міста Бергена. Вона має потужність 350 кВт і забезпечує енергією селище з 100 будинків. Можливості створення більш потужних хвильових станцій досліджуються вченими Великобританії, США та Японії. А румунські вчені провели вдалі досліди з установками для перетворення енергії морських хвиль на електроенергію на Чорному морі, яке поблизу узбережжя Румунії нічим не відрізняється (з енергетичної точки зору) від того, що омиває береги України.

Усі типи морських хвильових електростанцій, що будуються і діють сьогодні, побудовані за єдиним принципом: у спеціальному буї-поплавку під дією хвилі коливається рівень води. Це призводить до стискання в ньому повітря, яке рухає турбіну. В експериментальних електростанціях навіть невеликі хвилі висотою 35 см примушують турбіну розвивати швидкість понад 2 тис. обертів за хвилину. Метрової висоти хвиля забезпечує від 25 до 30 кВт енергії, а в деяких частинах Світового океану, наприклад, у Тихому океані, можна одержати до 90 кВт.

Іншим різновидом морських електростанцій с установки, що перетворюють енергію морського прибою. Крім згаданого поплавкового принципу, такі станції використовують також принцип накачки сильним прибоєм морської води в резервуар, розташований вище рівня моря. Звідти вода спускається вниз, крутячи турбіни енергоустановок.

У океані подекуди досить близько розташовані шари води з різною температурою. Найбільш значною (до 22С) різниця температури є в тропічній зоні світового океану. На цьому явищі базується принцип одержання електроенергії. В спеціальний теплообмінник закачується насосами холодна глибинна вода і нагріта Сонцем поверхнева. Робочий агент (фреон), яку домашньому холодильнику, почергово випаровується та переходить у рідкий стан у різних частинах теплообмінника. Пара фреону рухає турбіну генератора. Нині така установка потужністю 100 кВт працює на тихоокеанському острові Науру, забезпечуючи енергопотреби населення цього острова.

Нарешті, розроблені і вже діють електростанції, що використовують енергію морських припливів. Вигідними вони є в таких ділянках узбережжя Світового океану, де припливи бувають найвищими. До таких ділянок належать канадська затока Франції (висота припливу становить 17м). протока Ла-Манш (15м), Пенжинська затока Охотського моря (13м) тощо. На узбережжі Чорного моря висота припливу дуже незначна. Нині споруджено і працює кілька припливний станцій: у гирлі р. Рані на узбережжі Ла-Маншу (Франція) потужністю 240 тис. кВт і Кислогубська в Кольській затоці (Росія) потужністю 400 кВт.

Широке впровадження морських електростанцій різних типів стримується відносно високою їх вартістю. Проте, вчені дійшли висновку, що їх енергетичний баланс (співвідношення одержаної та затраченої енергії) може бути більш високим, ніжу деяких АЕС і ТЕС, що працюють на вугіллі та нафті. Розрахунки й проекти інженерів свідчать, що в найближчому майбутньому можливе спорудження великих електростанцій такого типу. Привертають увагу проекти електростанцій, розташованих на плавучих установках вдалині від берега. В деяких проектах пропонується одержувати енергію на таких станціях комплексним способом (наприклад, за рахунок хвиль, різниці температур, а також вітру та Сонця). Ця енергія може використовуватися для виробництва водню або передаватися на берег по підводному кабелю.

Робота згаданих електростанцій не спричиняє забруднення навколишнього середовища, зокрема й теплового, бо вони лише перетворюють акумульовану в хвилях, припливах тощо енергію Сонця й Місяця на інші види енергії, зокрема електричну.

У перспективі НТП (а через нього — всі сфери суспільного виробництва) має бути підпорядкований головному принципу — все переробляється, використовується, нейтралізується, повертається у виробничий процес; за його межі виходить лише товарна продукція, що користується попитом, а до природного середовища виводиться мінімальна кількість нейтральної до нього матеріальної маси.

Велика увага приділяється ресурсозбереженню, використанню повторних ресурсів (у високорозвинених країнах їхня питома вага становить 60—95%). В основі цього процесу лежать насамперед економічні причини. Використання повторних сировинних ресурсів у матеріальному виробництві стає вигідним:

— заощаджуються капітальні вкладення і знижуються витрати у галузях, що виробляють матеріали з відходів, у порівнянні з використанням природної сировини;

— використання відходів підвищує рентабельність та поліпшує основні показники ефективності металургії, енергетики, хімії та інших галузей (перехід на бідніші руди, низькосортне паливо тощо);

— переробка шлакозольних та інших відходів промисловості дозволяє заощаджувати теплову енергію, а також знижувати видатки на транспортування палива й сировини;

— комплексне використання природної сировини та відходів виробництва підвищує рівень забезпеченості виробництва матеріалами, сприяє раціональному розміщенню продуктивних сил.

Важливою причиною, що прискорила утилізацію повторних сировинних ресурсів, є швидкозростаючий обсяг промислових та побутових відходів у містах. При цьому витрати на збирання та поховання міських відходів стали практично дорівнювати витратам на переробку й використання повторної сировини. Зростає небезпека перетворення звалищ на джерело забруднення ґрунту й водойм токсичними відходами внаслідок природних хімічних реакцій. Ось деякі найважливіші напрями використання повторних ресурсів:

— нетрадиційний спосіб окиснення сірчистого ангідриду, що міститься у викидних газах підприємств кольорової металургії, димових викидах ТЕЦ, що знижує витрати на одержання 1 т сірчаної кислоти на 30% та заощаджує паливо;

— видобування рідких та кольорових металів з відходів гальванічних виробництв;

— використання паливної золи та сплавів у будіндустрії (будівельні розчини, бетони, цементи, силікатна цегла, теплоізоляційні матеріали), у сільському господарстві (як розкислювач ґрунтів), у хімічній промисловості (для виробництва карбіду кальцію й продуктів з нього), у металургійній промисловості (одержання чистих металів та їхніх сплавів);

— одержання сталі, чавуну, алюмінієвих сплавів, міді з металобрухту при зниженні енерговитрат у 3—20 разів та зниженні собівартості;

— переробку використаного поліетилену, при цьому на 1 т поліетилену економиться 3 т бензину та 16,5 т нафти. Встановлено, практично всі види відходів хімічної промисловості можна застосовувати як сировину в інших галузях.

Великий економічний та екологічний ефект може бути одержаний від використання твердих побутових відходів. Побутові відходи (макулатура, харчові відходи, скло, чорні та кольорові метали, текстиль, пластмаси) до 80% можуть бути залучені у господарський оборот. Окрім розширення сировинної бази, це сприятиме охороні навколишнього середовища від негативного впливу промислових і побутових відходів.

При виплавці чавуну й сталі утворюються сплави-шлаки, що містять кремній, магній, кальцій, залізо, марганець. З них випускають панелі. Методом кристалізації скла на основі доменних шлаків виготовлюються шлакосплави, що використовуються як будівельні матеріали для обробних робіт. Пресовану деревину осики, берези й вільхи використовують для виробництва деталей машин, підшипників, прокладок. Раніш ці деталі виготовлялись з металу; тим часом деталі з пресованої деревини служать у декілька разів довше, вартість їхнього виробництва у 3—10 разів нижча. Зі скляних волокон можна виготувати папір; він не горить, не псується, аркуш у 2—3 рази тонший за звичайний. Склобій при подрібненні може стати гарним в’яжучим засобом; він застосовується як цементуючий матеріал і сировина для виготовлення керамічної плитки.

ü Тем 17 Перспективи морегосподарського комплексу

Є два поняття: “морське господарство” та “морегоспо-дарський комплекс”. Морське господарство (МГ) — група взаємопов’язаних галузей, а також виробництв, розташованих переважно у береговій зоні морів країн, що забезпечують господарську та науково-дослідну діяльність у морях та океанах, безпосередню експлуатацію їх природно-ресурсного потенціалу (ПРП), зовнішньоекономічні морські зв’язки та розвиток соціально-виробничої інфраструктури.

Морегосподарський комплекс (МГК) — це вже не тільки “група взаємопов’язаних галузей”, але й цілісна господарська структура міжгалузевого рівня. Це, поруч з ТПК та ППК, — нова форма територіальної організації продуктивних сил. МГК — складна, багатокомпонентна керована система, цільовими функціями якої є забезпечення господарства країн природними ресурсами морів та океанів, розширення зовнішньоекономічного потенціалу, який формується на рівні підприємств, регіонів та країн.

НТП відкриває великі перспективи для формування у морських регіонах нових типів промислових та науково-виробничих комплексів: енерго-промислових на базі АЕС (виробництво електроенергії та тепла, опріснення морської води та одержання мінерально-хімічної продукції);

енерго-біологічних, пов’язаних з виробництвом товарної риби у прибережних водоймах; науково-виробничих, направлених на використання біологічних, хімічних, мінерально-будівельних, паливно-енергетичних ресурсів континентального шельфу. В зв’язку з НТП зростає роль приморських територій та портових центрів у міжнародному поділі праці, господарському використанні природних ресурсів, Світового океану, у тому числі континентального шельфу.

Основні фактори, що приваблюють населення й виробництва до берегової зони Світового океану

1. Розширення зовнішньоекономічних зв’язків між країнами, що здійснюють їх морським транспортом, і морських перевезень завдяки впровадженню досягнень НТП на морському транспорті. До морських узбереж стали тяжіти не тільки підприємства морського господарства (суднобудування, рибна промисловість), але й хімічна промисловість (Одеський припортовий завод), кольорова металургія (Миколаївський глиноземний комплекс), нафтовий термінал для перевантаження й переробки сирої нафти біля Одеси.

2. Друга група факторів пов’язана з подальшим розвитком поділу праці між різними регіонами країни. У районі Маріуполя — Керчі сформувався комплекс припортової металургії, що використовує донецьке кам’яне вугілля й керченську залізну руду.

3. Інтенсифікація комплексного використання природних ресурсів Світового океану посилює поліфункційність господарства приморської території. Це використання біологічних, хімічних, мінеральних та енергетичних ресурсів. У зв’язку з цим у 60—70-х рр. почало розвиватись океанічне рибальство на шкоду прибережному лову. Підприємства рибопереробки зосередились у прибережних центрах, а рибоколгоспи, рибартілі та рибопереробні цехи занепали. Почала розвиватися аквакультура (розведення мідій, устриць).

Ведеться розвідка та видобування нафти та газу на шельфі морів: у Чорному морі — біля смт Чорноморське, а в Азовському морі — на Арабатській стрілці у селищах Щасливцеве та Стрілкове.

Використання хімічних ресурсів оз. Сиваш сприяє розвитку на півночі Криму — в Армянську та Краснопере-копську — морської хімії. Тут з соляного розсолу вилучають бром, йод, натрій та інші компоненти.

Зростає енергетичне значення берегової зони у зв’язку з використанням припливної енергії, енергії вітру тощо.

Технічні засоби дозволяють сьогодні перетворювати енергію моря на електричну енергію й розв’язувати частину енергетичних проблем. Гідротермальні електростанції використовують різницю температур між верхніми та нижчими шарами морської води. Серійно виробляють обладнання для теплонасосних станцій Швейцарія та ФРН. Гідротермальні станції зможуть задовольнити близько 20% світових енергопотреб.

Ресурси океанів та морів — поняття не лише природниче, але й історичне. Використання живих та неживих багатств океанів і морів витворило уявлення про невичерпність ресурсів Світового океану, а, отже, й про безмежні можливості їхньої експлуатації. Проте ґрунтовні сучасні дослідження довели, що не всі види морських ресурсів кількісно рівноцінні.

Біологічні ресурси — різновид природних багатств Світового океану.

За значенням та масштабами використання провідне місце займає бентос. В його біомасі переважає (80—85%) риба. Біля 10—15% біомаси бентосу припадає на частку головоногих молюсків, головним чином кальмарів. Морські ссавці, в основному кити й ластоногі, становлять менше 5% біомаси бентосу. При господарському використанні біологічних ресурсів Світового океану звичайно враховують або їхню загальну сировинну базу, або сировинну базу кожного виду живих ресурсів (риби, молюсків, китів тощо). При експлуатації біологічних ресурсів океанів та морів застосовують поняття “промислового запасу”, що означає максимально припустимий вилов певних насельців Світового океану без порушення нормальної регенерації решти, що не вилучається промислом.

Світовий промисел водних тварин і рослин зосереджений у північній зоні океану (на північ від 30° п.ш.). Це пояснюється гідрохімічними й біологічними умовами та багатою сировинною базою промислових видів. До 40-х років північна зона давала понад 50% світового вилову. Вона і досі лишається провідною за кількістю виловленої риби та морепродуктів, хоч її “питома вага” зменшилась до 50%, а внесок тропічної та південної зон у загальнооке-анський вилов збільшився. Сумарно вони дають майже 50% риби та морепродуктів.

Середньосвітовий рівень споживання риби на душу населення — 17—18 кг. При цьому в Японії він дорівнює 60—70 кг, у Непалі — 0,2 кг. В Україні в середині 80-х років він дорівнював 20 кг, а в 1995 році знизився до 5 кг.

Розчинені в океанській та морській воді органічні й неорганічні елементи та сполуки становлять хімічні ресурси Світового океану. В океанах та морях є всі природні елементи. Концентрація тільки кількох елементів перевищує 1 г/л. До них відносяться хлористий натрій (27,2 г/л), хлористий магній (1,7 г/л), сірчанокислий кальцій (1,3 г/л). Сірчанокислого калію, вуглекислого кальцію, бромистого магнію та деяких інших речовин міститься менше 1 г/л. Тільки 16 елементів знаходяться в океані у кількості понад 0,1 мг/л, вміст інших вимірюється сотими й тисячними частками міліграма на літр води. Серед них срібло, цинк, мідь, уран, золото та інші елементи.

Таким чином, хімічні ресурси Світового океану можна вважати практично невичерпними: вони забезпечать потреби людства на багато століть, враховуючи, навіть, їхнє зростаюче використання. Практично незмінний хімічний склад вод у Світовому океані зумовлює повсюдність хімічних ресурсів в океанічному середовищі. Тим часом досі використовуються тільки ті хімічні ресурси Світового океану, видобування яких економічно вигідне порівняно з їхніми наземними аналогами. Підприємства морської хімії одержують з морської води кухонну сіль, магній, калій, бром, йод. Заводи морської хімії є в Україні (використовується ропа оз. Сиваш у Червоноперекопську), Туркменії (ропа затоки Кара-Бугаз-Гол у Бекдаші), у Японії, США, Саудівській Аравії.

Варіантом використання енергії моря є припливні електростанції (ПЕС). У Росії працює Кислогубська ПЕС потужністю 400 кВт. Для України цей тип електростанцій нереальний, бо у внутрішніх морях не буває значних припливів.

Натомість перспективним енергоджерелом є енергія хвиль. В океанічних хвилях запас енергії майже утричі перевищує світове споживання електрики. В Японії енергія хвиль використовується на 300 буях та маяках. В Індії працює плавучий маяк Мадраського морського порту на базі хвильової електростанції (ХЕС).

4. Четверта група факторів пов’язана з розвитком рекреаційного господарства та туризму. Це відпочинок на приморських курортах, морські круїзи по Середземному морю, навколо Європи, Америки, кругосвітні подорожі тощо. В Україні поширений відпочинок на узбережжі Чорного та Азовського морів. Береги з пляжами, придатними для оздоровлення, становлять на Чорному морі 1599 км, на Азовському — 518 км.

5. П’ята група факторів посилює багатопрофільність приморських центрів. Великі приморські міста виконують управлінські функції. Вони є центрами пароплавств, океанічного рибальства (Одеса), координують науково-дослідну та навчальну діяльність для морського господарства.

Великі міста виконують роль центрів управління на обласному рівні, залишаючись швидкозростаючими портами та курортами (Керч, Ялта, Феодосія, Миколаїв). Порти міст даної групи виокремлюються більшим набором функцій, що пов’язано з особливостями перехідного значення з середніх у великі. В середніх містах зростає значення курортних функцій, роль у підготовці кадрів з середньою спеціальною освітою- Малі приморські міста виконують роль організуючих центрів на локальному (районному) рівні. У них розміщується морський транспорт, рибна промисловість (прибережного та морського лову) та курортне господарство.

На шельфах Чорного та Азовського морів зосереджені значні запаси мінерально-будівельної сировини: піску, гальки, жорстви. Піщано-черепашкова суміш є основною кальцієвою добавкою в раціоні птахів на птахофабриках.

Важливою сировиною для промисловості є морська вода, що містить близько 70 хімічних елементів, але переважає 10 елементів (табл. 9.1).

В 1 км3 морської води є близько 37,5 млн т твердої речовини, що оцінюється на 1 млрд дол.; тобто вартість вод Світового океану перевищує 1,3-Ю18 дол. Сучасна сумарна вартість видобутих з морської води сполук становить 0,5 млрд дол. Морська хімія розвинена на узбережжі Гнилого моря — Сивашу, де на Чорвоноперекопському комбінаті з ропи добувають йод, бром, бромисте залізо, магній, кухонну сіль та інші компоненти.

Враховуючи недостатню забезпеченість Причорномор’я та Приазов’я прісними водами, можливо частково розв’язати цю проблему за рахунок опріснення морських вод. У світі виробляється до 10 млн м3 опрісненої води на добу. Найбільшими її виробниками є Саудівська Аравія (1/3), ОАЕ, Кувейт, Лівія, Іран, Катар, Бахрейн. На терені Росії опріснювачі є на Південносахалінській ТЕЦ (селище ТТТміл-та). Можливо також, враховуючи дефіцит прісних вод на території України, використовувати для технічних потреб мінералізовану морську воду. Такий досвід є у світі. В Одесі, зокрема, морською водою користується понад 20 підприємств.

Таким чином, враховуючи реальну вичерпність багатьох родовищ сировини, слід передбачити велике майбутнє для розвитку морегосподарського комплексу.

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: