2.1.2. Гидроэлектростанции.

Огромные запасы энергии также скрыты в текущей воде рек. Люди научились использовать энергию рек раньше всего. Появились гидроэлектростанции сначала небольшой мощности, а затем и значительной. Производство электроэнергии на ГЭС происходит следующим образом: вода из водохранилища поступает вниз через длинный прямой канал, называемый напорным трубопроводом, и направляется горизонтально вращающиеся лопасти турбины. Вертикальный вал турбины соединён с блоком генератора. КПД ГЭС обычно составляет 60÷70%, то есть 60÷70% энергии падающей воды преобразуется в электрическую энергию.

Сооружение ГЭС обходится дорого, но за то они работают на бесплатном «топливе», которому не грозит никакая инфляция. Гидроэлектростанции являются наиболее экономически выгодным источником энергии, но вместе с тем имеют ряд серьёзных недостатков, связанных с необходимостью транспортировки энергии на большие расстояния (часто потребители электроэнергии расположены вдали от рек). При транспортировке электроэнергии. По линиям электропередачи (ЛЭП) происходят потери до 30% и создаётся экологически опасное электромагнитное излучение. Для проведения ЛЭП вырубаются леса, что также отражается на экологии.

В поисках альтернативных источников энергии во многих странах немалое внимание уделяют ветроэнергетике. Для того чтобы строительство ветроэлектростанции оказалось экономически оправданным, необходимо, чтобы среднегодовая скорость ветра в данном районе составляла не менее 6 метров в секунду. В нашей стране ветряные электростанции можно строить на побережьях Чёрного, Балтийского и Каспийского морей, в Нижнем Поволжье, на юге Западной Сибири и т.д. Но самый большой ветропотенциал имеют побережья Северного Ледовитого и Тихого океанов, в том числе полуостров Ямал, Таймыр, Камчатка, Чукотка и близлежащие острова.

Новейшие исследования направлены преимущественно на получение электрической энергии из энергии ветра. Сооружаются ветроэлектрические станции преимущественно постоянного тока, который затем можно преобразовать в переменный ток. При использовании ветра возникает серьёзная проблема: избыток энергии в ветреную погоду и недостаток её в период безветрия.

Самый простой способ состоит в том, что ветряное колесо может двигать насос, который накачивает воду в расположенный выше резервуар, а потом вода, стекая из него, приводит в действие водяную турбину и генератор постоянного или переменного тока.

Наибольшее распространение из установок, подсоединяемых к электросети, в настоящее время получили ветроэнергетические установки с единичной мощностью от 100 до 500 кВт.

Тема 2.2. Энергетическое производство и окружающая среда

2.2.1. Экология

Существует образное выражение, что мы живём в эпоху трёх «Э»: экономика, энергетика, экология. При этом экология как наука и образ мышления привлекает всё более и более пристальное внимание человечества.

Экологию рассматривают как науку и учебную дисциплину, которая призвана изучать взаимоотношения организмов и среды во всём их разнообразии. При этом под средой понимается не только мир неживой природы, но и воздействие одних организмов или их сообществ на другие организмы и сообщества.

Термин «экология» был введён в употребление немецким естествоиспытателем Э. Геккелем в 1866 году и в дословном переводе с греческого обозначает науку о доме (ойкос ― дом, жилище, логос ― учение). По этой причине экологию иногда связывают только с учением о среде обитания (доме) или окружающей среде. Но среду нельзя рассматривать в отрыве от организмов, как и организмы вне их среды обитания. Поэтому экология как наука определяется взаимоотношением организмов и среды как единое целое.

С момента появления «Экология» развивалась в рамках биологии на протяжении целого века, вплоть до 70-х годов ХХ века. Человек при этом не рассматривался, так как полагалось, что его взаимоотношения со средой подчиняются не биологическим, а социальным закономерностям и являются объектом общественно-филосовских наук. В настоящее время термин «экология» существенно изменился. Экология стала больше ориентированной на человека и его влияния на окружающую среду.

Какие же задачи призвана решать наука экология в настоящее время?

1. Изучение взаимоотношений организмов, в том числе и человека, с окружающей средой.

2. Определение масштабов и допустимых пределов воздействия человеческого общества на окружающую среду.

3. Возможность уменьшения воздействий человека на среду или их полная нейтрализация.

4. Выживание человечества и выход из экологического кризиса, который приобрёл глобальные масштабы в пределах всей планеты Земля.

5. Раскрытие закономерностей, которые формируют и сохраняют окружающую среду, так как человек об этом ещё мало знает.

Экология при этом должна рассматриваться как самостоятельная дисциплина, а как мировоззрение, призванное пронизывать все науки, технологические процессы и сферы деятельности людей. Необходимо проводить экологическое образование и воспитание людей, с которыми связывается бережное отношение к природе, культурному наследию, социальным благам.

Науку «Экология» можно разделить на три раздела: «Общая экология», «Социальная экология», «Социальная и прикладная экология». «Общая экология» изучает наиболее общие закономерности взаимоотношений организмов и их сообществ с окружающей средой в естественных условиях. «Социальная экология» рассматривает специфическую роль человека и других живых существ, пути оптимизации взаимоотношений человека с окружающей средой, а также теоретические основы рационального природопользования. «Социальная и прикладная экология» изучает изменённые человеком природные системы и среды, и определяет, что ждёт человечество в результате воздействия человека на окружающую среду, включая живые организмы и растительный мир.

Развитие экологии как науки имеет длительную историю. По своей сути экологичными труды первых учёных ― естествоиспытателей, искавших зависимости между свойствами живых существ и условиями их обитания: Аристотель (384÷322 г. до нашей эры), его ученик — ботаник Теофраст (371÷280 г. до нашей эры). Много ценных материалов предоставили учёные — натуралисты, занимавшиеся описанием и систематизацией растений и животных.

Особо следует выделить труд Чарльза Дарвина «Происхождение видов» (1859 г.), в котором большое внимание уделяется приспособлениям и взаимоотношениям различных организмов. Э. Геккель, вводя термин «экология», отмечал, что одной из задач данной науки является исследование всех тех взаимоотношений организмов, которые Дарвин условно обозначил как борьбу за существование.

Из отечественных учёных наиболее существенный вклад в развитие отдельных подразделов общей экологии внесли исследования почвоведа — географа Василия Докучаева (1846÷1903 гг.) и его учеников: Г. Морозова, Г. Высоцкого и В. Вернадского. Докучаев показал тесную взаимосвязь живых организмов и неживой природы. Например, вырубив леса, исчезнет определённый вид животных, начнётся засуха. Вернадский стал автором учения о биосфере и закономерностях её существования, устойчивости и развития.

Одно из первых высказываний, относящихся к сфере социальной экологии, принадлежит французскому естествоиспытателю — эволюционисту Жану-Батисту Ламарку (1744÷1829 гг.). Он впервые обратил серьёзное внимание на специфическую роль человека и её возможные катастрофические последствия. Он писал, что «назначение человека как бы заключается в том, чтобы уничтожить свой род, предварительно сделав земной шар непригодным для обитания».

Таким образом, человек должен думать не только о себе, но и о будущем своих детей, внуков, правнуков и т.д., не насиловать и не засорять природу, не истреблять животный мир. Он должен бережно относиться к окружающей среде, тогда человечество на планете Земля просуществует ещё много тысячелетий.