Вопрос 60.

Традиционные и нетрадиционные источники энергии. Перспективные источники энергии. Проблемы атомной энергетики. Термоядерный синтез. Энергетика будущего.

Традиционные – Тепло ЭлектроСтанции, ГидроЭлектроСтанции, Атомные ЭлектроСтанции.

Нетрадиционные – энергия солнца, волн, ветра, земных извержений (вулканов, гейзеров).

Гелиоэнергетика – солнечная энергетика, во всем мире развивается быстрыми темпами и в самых разных направлениях. Солнечные устройства служат для отопления и вентиляции зданий, опреснения воды, производства электроэнергии. Используются такие устройства в различных технологических процессах. Самая крупная гелиоэлектростанция мира начала работать в Швейцарии. Площадь ее солнечных батарей –4500 м², при полном освещении мощность электростанции достигает 500 кВт. Этого хватает на поселок из 2-сот коттеджей. Солнечная энергетика относится к наиболее материалоемким выдам производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изготовления гелиостов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки.

Энергия ветра: наиболее широкое распространение ветряные мельницы получили в Голландии. Некоторым из низ уже более 500 лег, но они в рабочем состоянии. Энергия движущихся воздушных масс огромна. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. В наши дни ветроустановки вырабатывают лишь небольшую часть производимой электроэнергии. Созданы высокопроизводительные установки, способные вырабатывать электроэнергию даже при очень слабом ветре. Предлагается множество проектов ветроагрегатов.

Энергия Мирового океана: Наиболее очевидный способ использования океанской энергии явл. постройка приливных электростанций. Также существует возможность выращивание с плотов в океане быстрорастущих гигантских водорослей, легко перерабатываемых в метан для энергетической замены природного газа. Можно получать электроэнергию за счет разности температур между поверхностными и засасываемыми насосом глубинными океанскими водами, например, при использовании в замкнутом цикле турбины таких легкоиспаряющихся жидкостей, как пропан, фреон или аммоний. В какой-то мере аналогичными, но пока, вероятно, более далекими представляются перспективы получения электроэнергии за счет различия между соленой и пресной водой, например морской и речной.

Геотермальные источники энергии: мощность извержения даже небольшого вулкана колоссальна, она многократно превышает мощность самых крупных энергетических установок, созданных руками человека. Но пока у людей нет возможности обуздать эту стихию. Но это проявления неисчерпаемой энергии, таящейся в земных недрах, крохотная доля которой находит выход через огнедышащие жерла вулканов.

Маленькая страна Исландия полностью обеспечивает себя помидорами, яблоками и даже бананами. Многочисленные исландские теплицы получают энергию от земли, т.к. эта страна очень богата горячими источниками и гейзерами.

Проблемы атомной энергетики – не нашла.

Термоядерный синтез: т.к. между атомными ядрами ан малых расстояниях действуют ядерные силы притяжения, при сближении двух ядер возможно их слияние, т.е. синтез более тяжелого ядра. Чтобы ядра могли преодолеть электростатическое отталкивание и сблизиться, они должны обладать достаточной кинетической энергией. Соответственно проще всего осуществляется синтез легких ядер с малым электрическим зарядом. В природе реакция синтеза происходит в очень горячем вещ-ве, # в недрах звезд, где при температуре порядка 14 млн. градусов энергия теплового движения некоторых частиц достаточна для преодоления отталкивания. Ядерный синтез, происходящий в разогретом веществе, наз. термоядерным.

Особенность термоядерных реакций как источника энергии – очень большое ее выделение на единицу массы реагирующих вещ-в – в 10 млн. раз больше, чем в химических реакциях.

Для осуществления управляемого ядерного синтеза требуется несколько условий:

1. нужно нагреть термоядерное горючее до темп., когда реакции синтеза могут происходить с заметной вероятностью.

2. Необходимо, чтобы при синтезе выделялось больше энергии, чем ее затрачивается на нагрев вещества.

Это возможно при условии хорошей изоляции.

Энергетика будущего: ядерные источники. Запасы урана в сравнении с запасами угля вроде бы не столь уж и велики. Но зато на единицу веса уран содержит в себе энергии в млн. раз больше, чем уголь. А при получении электроэнергии на АЭС нужно затратить намного меньше средств и труда, чем при извлечении энергии из угля. В будущем параллельно с развитием энергетики получит развитие электрохимическая энергия, которую позднее дополнит энергетика солнечная.

Энергохимия, водородная энергетика, космические электростанции, энергия, запечатанная в антивеществе, кварках, «черных дырах», вакууме – это всего лишь наиболее яркие вехи, штрихи, отдельные черточки того сценария, который пишется на наших глазах и который можно назвать завтрашним днем энергетики.