מקורות אנרגיה חלופיים. גיאוגרפיה מודרנית של השימוש במקורות אנרגיה חלופיים בעולם

"אנחנו צריכים גישה אובייקטיבית לאנרגיה גרעינית. שני הצדדים חייבים לממש את הזכות הבלתי מעורערת למידע אובייקטיבי, ולא טקטי, המועיל לאחד הצדדים. כולם חייבים לקחת סיכונים באופן מודע.

סיכון נחשב בדרך כלל למקובל אם, כאשר משווים את חומרת ההשלכות, ההסתברות התיאורטית שלו נמוכה בהרבה מההסתברות לאסונות טבע, הנחשבים בלתי נמנעים ולעולם אינם נלקחים בחשבון בחיי היומיום... אינני מכיר. תחום אחר של פעילות אנושית מלבד אנרגיה גרעינית, שבו ייעשה כל כך הרבה להערכת סיכונים והבטחת בטיחות".

הקרדינל ה' שוורק (שוויץ).

מבוא.

בין ההישגים הגדולים ביותר של המאה ה-20, יחד עם טכנולוגיות גנים ומוליכים למחצה, גילוי האנרגיה האטומית והשליטה בה תופסים מקום מיוחד.

האנושות השיגה גישה למקור אנרגיה עצום שעלול להיות מסוכן, אשר לא ניתן לסגור או לשכוח, יש להשתמש בו לא לרעת, אלא לטובת האנושות.

לאנרגיה גרעינית שני פונקציות "גנריות" - צבאיות, הרסניות ואנרגיה - יצירתיות. ככל שהארסנלים הגרעיניים המפחידים שנוצרו במהלך המלחמה הקרה ייהרסו, אנרגיה אטומית תחדור לחברה המתורבתת בצורה של חום, חשמל, איזוטופים רפואיים, טכנולוגיות גרעיניות שמצאו יישום בתעשייה, בחלל, בחקלאות, בארכיאולוגיה, ברפואה משפטית וכו'. .

במאה ה-21, דלדול האנרגיה כבר לא יהיה הגורם המגביל הראשון. הגורם העיקרי הוא הגבלת גבול היכולת האקולוגית של בית הגידול.

ההתקדמות שהושגה בהפיכת אנרגיה גרעינית לאמצעי בטוח, נקי ויעיל למתן מענה לצרכי האנרגיה הגלובלית ההולכת וגדלה אינה יכולה להשתוות לשום טכנולוגיה אחרת, למרות האטרקטיביות של רוח, שמש ומקורות אנרגיה "מתחדשים" אחרים.

עם זאת, התפיסה הציבורית של אנרגיה גרעינית עדיין עטופה במיתוסים ופחדים שלחלוטין אינם תואמים את מצב העניינים בפועל, ומבוססים בעיקר על רגשות ורגשות בלבד.

במקרה שבו מוצעת הצבעה כדי לפתור סוגיות של סכנה שבהן פועלים חוקי הטבע (בטרמינולוגיה של V.I. Vernadsky, כאשר "דעת הקהל" קודמת ל"הבנת הציבור"), באופן פרדוקסלי, הסכנה הסביבתית מוערכת בחסר.

לכן, אחד מ משימות קריטיותהמשימה העומדת בפני המדענים כיום היא להשיג "הבנה ציבורית" נושאים סביבתיים, כולל כוח גרעיני.

יש לברך על פעילותן של תנועות סביבתיות, אבל היא צריכה להיות בונה, לא הרסנית.

דיאלוג מאורגן ומתורבת בין מומחים לציבור בהחלט מועיל.

מטרת הפרויקט שלנו היא לנתח את המידע הדרוש לפיתוח יחס מודע שלנו לבעיות של פיתוח אנרגיה בכלל ואנרגיה גרעינית בפרט.

קידמה מדעית וטכנולוגית, אנרגיה וחברה אנושית. מקורות אנרגיה.

האנושות חיה בעולם אחד ומקושר הדדית, ובעיות האנרגיה, הסביבה והסוציו-אקונומיות החמורות ביותר הפכו לגלובליות.

פיתוח תחום האנרגיה קשור בפיתוח חברה אנושית, התקדמות מדעית וטכנולוגית, שמביאה מצד אחד לעלייה משמעותית ברמת החיים של אנשים, אך מצד שני משפיעה על הסביבה הטבעית הסובבת את האדם. הנושאים העולמיים החשובים ביותר הם:

• גידול אוכלוסיית כדור הארץ ואספקת מזון;
• מענה לצרכים ההולכים וגדלים של הכלכלה העולמית באנרגיה ובמשאבי טבע;
• הגנה על הסביבה הטבעית, לרבות בריאות האדם, מההשפעה האנתרופוגנית ההרסנית של הקידמה הטכנולוגית.

איומים סביבתיים כמו אפקט החממה ושינויי אקלים בלתי הפיכים, דלדול שכבת האוזון, גשם חומצי (משקעים), הפחתת המגוון הביולוגי, עלייה בתכולת החומרים הרעילים בסביבה דורשים אסטרטגיה חדשה לפיתוח האנושות, המספקת התפקוד המתואם של הכלכלה והמערכת האקולוגית. כמובן, יש לספק את צרכי החברה המודרנית תוך התחשבות בצרכי הדורות הבאים. צריכת אנרגיה היא אחד הגורמים החשובים בהתפתחות הכלכלה וברמת החיים של אנשים. במהלך 140 השנים האחרונות, צריכת האנרגיה ברחבי העולם עלתה בכפי 20, ואוכלוסיית כדור הארץ גדלה פי 4 (24).

בהתחשב בקצב גידול האוכלוסייה הנוכחי והצורך לשפר את רמת החיים של הדורות הבאים, קונגרס האנרגיה העולמי צופה עלייה בצריכת האנרגיה העולמית ב-50-100% עד 2020 וב-140-320% עד 2050. (3.25).

מהי אנרגיה באופן כללי? לפי תפיסות מדעיות מודרניות, אנרגיה היא מדד כמותי כללי לתנועה ואינטראקציה של כל סוגי החומר, שאינה נובעת יש מאין ואינה נעלמת, אלא יכולה להשתנות רק מצורה אחת לאחרת בהתאם לחוק השימור. של אנרגיה.

אנרגיה יכולה להתבטא בצורות שונות: קינטית, פוטנציאלית, כימית, חשמלית, תרמית, גרעינית.

ישנם מקורות מתחדשים ולא מתחדשים כדי לענות על צורכי האנרגיה שלנו.

השמש, הרוח, כוח המים, הגאות והשפל ועוד כמה מקורות אנרגיה נקראים מתחדשים מכיוון שהשימוש בהם על ידי בני אדם כמעט ולא משנה את הרזרבות שלהם. פחם, נפט, גז, כבול, אורניום הם מקורות אנרגיה בלתי מתחדשים, ובמהלך העיבוד הם אובדים באופן בלתי הפיך.

על פי תחזיות סוכנות האנרגיה הבינלאומית, הביקוש לנושאי אנרגיה ראשוניים בעשור הראשון של המאה ה-21 יסופק ביחסים הבאים: נפט - לא יותר מ-40%, גז - פחות מ-24%, דלקים מוצקים ( בעיקר פחם) - פחות מ-30%, אנרגיה גרעינית -7%, כוח מים - 7%, אנרגיה מתחדשת - פחות מ-1%. צריכה אזורית של נושאי אנרגיה ראשוניים עשויה לסטות מהמגמות העולמיות.

כמות האנרגיה העיקרית שהאנושות מקבלת ותקבל בעתיד הקרוב, מוציאה מקורות לא מתחדשים.

משאבי טבע כגון: פחם, נפט, גז כמעט ואינם מתחדשים, למרות שהמאגרים שלהם גדולים מאוד בכל העולם כיום, אך הם עדיין ייגמרו. הדבר החשוב ביותר הוא שבמהלך פעולת תחנת הכוח התרמית מתרחשת הרעלה סביבה.

הקביעה הנפוצה לגבי ה"ניקיון" האקולוגי של מקורות אנרגיה מתחדשים נכונה רק אם אנו מתכוונים רק לשלב הסופי - התחנה לייצור אנרגיה. מבין כל סוגי מקורות האנרגיה המתחדשים הללו, רק אנרגיית המים תורמת כיום תרומה משמעותית לייצור החשמל בעולם (17%).

כוח הידראולי.

ברוב המדינות המתועשות, רק כמות קטנה של כוח הידרו נותרה ללא שימוש כיום. פוטנציאל אנרגיה.

לפיכך, בחלק האירופי של המדינה עם מאזן הדלק המתוח ביותר, השימוש במשאבי כוח הידרו הגיע ל-50%, והפוטנציאל הכלכלי שלהם מוצה כמעט.

למתקני כוח הידרו יש פוטנציאל לשאת את הסיכון לאסונות גדולים. אז, בשנת 1979, תאונה בסכר במורבי (הודו) גבתה כ-15 אלף הרוגים. באירופה, בשנת 1963, כשל בסכר בואיונט (איטליה) הוביל למותם של 3,000 בני אדם.

ההשפעה השלילית של אנרגיה הידרומית על הסביבה מסתכמת בעיקר בדברים הבאים: הצפה של אדמות חקלאיות ויישובים, הפרעה במאזן המים, המובילה לשינוי בקיום החי והצומח, השלכות אקלימיות (שינויים במאזן החום, עלייה). במשקעים, במהירות הרוח, בעננים וכו').

חסימת אפיק הנחל מביאה להצפת המאגר ולשחיקת הגדות, הידרדרות הטיהור העצמי של מים זורמים וירידה בתכולת החמצן ומעכבת את התנועה החופשית של הדגים.

עם הגדלת קנה המידה של המבנה ההידראולי, גדל גם היקף ההשפעה על הסביבה.

אנרגיית רוח.

אנרגיית רוח בקנה מידה גדול הוכיחה את עצמה כלא אמינה, לא חסכונית ובעיקר לא מסוגלת לייצר חשמל בכמויות הנדרשות.

בניית טורבינות רוח מסובכת בגלל הצורך בייצור להבי טורבינה בגודל גדול. לפיכך, לפי הפרויקט הגרמני, מפעל בהספק של 2-3 מגה-ואט צריך להיות בקוטר גלגל רוח של 100 מ', והוא מייצר רעש כזה שמתבקש לכבות אותו בלילה.

תחנת כוח הרוח הגדולה ביותר בעולם של 10 מגה-וואט נבנתה באוהיו. לאחר עבודה של מספר ימים, הוא נמכר לגרוטאות במחיר של 10 דולר. תמורת טון. זה הפך לבלתי אפשרי לחיות ברדיוס של מספר קילומטרים בגלל אינפראסאונד, החופף לקצב האלפא של המוח, הגורם למחלות נפש.

ההשלכות השליליות החמורות של השימוש באנרגיית הרוח כוללות הפרעה לתעבורה אווירית והתפשטות גלי רדיו וטלוויזיה, שיבוש נתיבי נדידת ציפורים ושינויי אקלים עקב הפרעה במחזור הטבעי של זרימות האוויר.

אנרגיה סולארית.

אנרגיה סולארית. השימוש הטכני באנרגיה סולארית מתבצע במספר צורות: שימוש בציוד בטמפרטורה נמוכה וגבוהה, המרה ישירה של אנרגיית השמש לאנרגיה חשמלית בציוד פוטו-וולטאי.

המאפיינים הבסיסיים של קרינת השמש הם משאבים פוטנציאליים עצומים (פי 4000 גבוהים מצרכי האנרגיה החזויים של האנושות בשנת 2020) ועוצמה נמוכה. לפיכך, העוצמה היומית הממוצעת של קרינת השמש באזור המרכזי של החלק האירופי של רוסיה היא 150 ואט / מ', שהם פי 1000 פחות מזרימת החום בדודים של תחנות כוח תרמיות.

למרבה הצער, עדיין לא ברור כיצד ניתן לממש משאבים פוטנציאליים עצומים אלו בכמויות גדולות. אחד החסמים החשובים ביותר הוא העוצמה הנמוכה של קרינת השמש, המאתגרת את הצורך לרכז את אנרגיית השמש מאות פעמים לפני שניתן יהיה להמירה לחום. היישום המעשי של ריכוז האנרגיה הסולארית מחייב ניכור של שטחי אדמה ענקיים. כדי להציב תחנת כוח סולארית (SPS) בהספק של 1000 MW (El) באזור האמצעי של החלק האירופי, נדרש שטח ביעילות של 10%. ב-67 קמ"ר. לכך יש להוסיף גם את הקרקע שתצטרך להקצות למפעלי תעשייה שונים המייצרים חומרים להקמה ותפעול של תחנות כוח סולאריות.

יש להדגיש כי צריכת חומרים, זמן ומשאבי אנוש באנרגיה סולארית גדולה פי 500 מאשר באנרגיה מסורתית על דלק אורגני ובאנרגיה גרעינית.

תחנת הכוח הסולארית של 5 מגה-וואט שפעלה בקרים צרכה ב-1988 לצרכיה פי 20 יותר אנרגיה ממה שהפיקה.

אנרגיה גיאותרמית

ההשלכות הסביבתיות השליליות של שימוש באנרגיה גיאותרמית ממקורות מים חמים תת-קרקעיים הן האפשרות להתעורר פעילות סיסמית באזור תחנת הכוח, סכנת שקיעה מקומית של קרקעות, פליטת גזים רעילים (אדי כספית, מימן גופרתי, אמוניה, פחמן דו חמצני ופחמן חד חמצני, מתאן), המהווים סכנה לבני אדם ובעלי חיים ולצמחים.

המחקרים שנערכו הראו כי התפקיד האפשרי של מקורות אנרגיה מתחדשים אינו חורג ממשאב האנרגיה המסייע הפותר בעיות אזוריות. משאבים ממקורות כמו כוח מים, אנרגיית רוח, גלי ים וגאות הם נדירים. אנרגיה סולארית ואנרגיה גיאותרמית עם משאבים בלתי מוגבלים תיאורטית מאופיינים בעוצמה נמוכה ביותר של אנרגיה נכנסת.

בנוסף, יש לזכור שעם שימוש בסוגי אנרגיה חדשים נוצרות סוג חדש של השלכות סביבתיות, שיכולות להביא לשינוי בתנאים הטבעיים בקנה מידה עולמי ושעדיין קשה לדמיין אותן במלואן. מחקרים אחרונים הראו כי מוקדם לסמוך על תוכניות מסוימות עם היתוך תרמו-גרעיני (פרויקט ITER).

תחנות כוח תרמיות.

תחנות כוח תרמיות (TPP) הופיעו בסוף המאה ה-19 כמעט בו זמנית ברוסיה, ארה"ב וגרמניה, ובקרוב גם במדינות אחרות. התחנה החשמלית המרכזית הראשונה הופעלה בניו יורק בשנת 1882 למטרות תאורה. תחנת הכוח התרמית הגדולה הראשונה עם טורבינות קיטור הופעלה בשנת 1906 במוסקבה. כיום, אף עיר גדולה יותר או פחות יכולה להסתדר בלי תחנות כוח משלה. תחנת כוח תרמית היא כלכלה מורכבת ונרחבת, לעיתים היא משתרעת על שטח של 70 דונם, בנוסף לבניין הראשי בו מצויות יחידות הכוח, מפעלי ייצור ומתקני עזר שונים, מתגי חשמל, מעבדות, בתי מלאכה, מחסנים, וכו' נמצאים כאן. גנרטורים של תחנות כוח תרמיות מייצרים זרם במתח של עשרות קילו-וולט. הספקן של תחנות כוח תרמיות מגיע היום למאות מגוואט. בארה"ב קיימת תחנת כוח תרמית בהספק של 1.2-1.5 מיליון קילוואט ומעלה. בארצנו הם מספקים לצרכנים את החלק הגדול ביותר של החשמל המתקבל (69%). סוג מיוחד של תחנות כוח תרמיות הוא תחנות כוח תרמיות (CHP). מפעלים אלה מייצרים אנרגיה וחום בו זמנית, כך המקדם פעולה שימושיתמהדלק המשמש בהם מגיע ל-70%, בעוד שבתחנות כוח תרמיות קונבנציונליות רק 30-35%. תחנות כוח תרמיות ממוקמות תמיד ליד הצרכנים - בערים גדולות, שכן ניתן להעביר חום (קיטור, מים חמים) ללא הפסדים גדולים לכל היותר 15-20 קילומטרים.

הצבת תחנות כוח תלויה בשני גורמים עיקריים - משאבי דלק ואנרגיה וצרכני אנרגיה, ולכן תחנות כוח תרמיות ממוקמות באזורים של בסיסי דלק בנוכחות דלק דל קלוריות - לא משתלם להוביל אותו רחוק. לדוגמה, פחם קנסק-אצ'ינסק משמש את Berezovskaya GRES-1 (GRES - תחנת כוח אזורית של המדינה). שתי תחנות כוח של Surgut פועלות על גז נפט קשור. אם תחנות כוח משתמשות בדלק עתיר קלוריות שיכול לעמוד בהובלה למרחקים ארוכים (גז טבעי), הן נבנות קרוב יותר למקום בו צורכים חשמל.

לאנרגיה תרמית השפעה עצומה על הסביבה, מזהמת מים ואוויר אטמוספרי. המלוכלכת והמסוכנת ביותר לסביבה היא תחנת כוח פחמית. עם הספק של מיליארד וואט, הוא פולט מדי שנה 36.5 מיליארד מטרים מעוקבים לאטמוספירה. מטרים של גזים חמים המכילים אבק, חומרים מזיקים ו-100 מיליון מטרים מעוקבים. מטרים של קיטור. 50 מיליון קוב הולכים לפח. מטר של שפכים, המכילים 82 טון חומצה גופרתית, 26 טון כלורידים, 41 טון פוספטים ו-500 טון סיד קשה. לכל הפליטות הללו יש להוסיף פחמן דו חמצני – תוצאה של שריפת פחם. לבסוף נותרו 360 אלף טונות של אפר, שצריך לאחסן. באופן כללי, הפעלת תחנת כוח פחמית דורשת מדי שנה מיליון טון פחם, 150 מיליון מטר מעוקבמים ו-30 מיליארד מטרים מעוקבים של אוויר. בהתחשב בכך שתחנות כוח כאלה פועלות כבר עשרות שנים, ניתן להשוות את השפעתן על הסביבה לפעילות געשית. בכל עיר גדולה יש כמה "הרי געש" כאלה. לדוגמה, 15 תחנות חום וכוח משולבות מספקות למוסקבה אנרגיה וחום. במהלך המאה ה-20, תחנות כוח תרמיות הגדילו משמעותית את ריכוזם של מספר גזים באטמוספירה. כך, ריכוז הפחמן הדו חמצני עלה ב-25% וממשיך לעלות ב-0.5% מדי שנה, ריכוז המתאן הוכפל ועולה ב-0.9% בשנה, ריכוזי תחמוצות החנקן וגופרית דו חמצני גדלים כל הזמן. אוויר רווי באדים משחית מבנים ומבנים, תרכובות יציבות בעבר הופכות ללא יציבות, חומרים בלתי מסיסים הופכים למסיסים וכו'. עודף אספקה ​​של חומרים מזינים לגופי מים מוביל ל"הזדקנותם המואצת", יערות חולים ורמת השדות האלקטרומגנטיים עולה. לכל זה יש השפעה שלילית ביותר על בריאותם של אנשים, הסיכון למוות בטרם עת עולה. בנוסף, התוכן המוגבר של פחמן דו חמצני ומתאן באטמוספרה הוא אחד הגורמים לאפקט החממה.

אפקט החממה.

ישנן מספר נקודות מבט על בעיה זו. על פי החלטות האו"ם האחרונות, על מנת לשפר את אקלים כדור הארץ, נדרשות המדינות המפותחות ביותר, כמו ארה"ב, יפן ומדינות האיחוד האירופי, להפחית את פליטת גזי החממה ב-6% עד 2012 בהשוואה ל-1990. עם זאת, מומחים רבים מאמינים שזה לא מספיק. הם מתעקשים על 60%, לדעתם, לא רק מדינות מפותחות, אלא גם כל השאר צריכים להצטרף למאבק. אבל יש נקודת מבט נוספת: ב-1997, כמעט 1,700 מדענים אמריקאים חתמו על פנייה לנשיא המדינה, שם הטילו ספק בעצם הגישה לפתרון הבעיה. לפחמן הדו חמצני הנפלט מהתעשייה אין כמעט השפעה על האקלים, הם אומרים. התפרצויות געשיות, אסונות טבע אחרים מספקים הרבה יותר תרכובות כאלה. לדוגמה, מדענים שמו לב שלאחרונה יותר פחמן דו חמצני ומתאן נפלטים משכבות תת הקרקע של הטונדרה מבעבר, ולדברי מדענים, כשליש מכל הגזים המכילים פחמן יבשתי נמצאים כאן. נמצא שמכל מ"ר. מ' מהטונדרה, מים סוחבים 5 גרם של חומרים פחמניים, כמחציתם מתמוססים בנהרות, אגמים, נחלים, ואז נכנסים לאטמוספירה, השאר נכנסים לאוקיינוס ​​הארקטי. טמפרטורת פני השטח הממוצעת של כדור הארץ עלתה בחצי מעלה בשנה האחרונה, אך מומחים אומרים שזה ייקח להם כמה שנים.

כדי לקבוע אם הנתונים הללו מעידים על האצת ההתחממות הגלובלית. לדברי מדענים, אפקט החממה הוא תוצאה של העובדה שהאקלים של כדור הארץ משתנה ללא הרף. אולי עכשיו יש התחממות, כאשר עידן הקרח האחרון מסתיים, ותנודות האקלים קשורות לפעילות השמש, להופעת כתמים, לעלייה בחום המוקרן. הסכנות הכרוכות בעלייה בריכוז הפחמן הדו חמצני באטמוספירה הן עלייה בטמפרטורה של כדור הארץ. אך הערכות מקובלות על ידי מטאורולוגים מראות שעלייה בפחמן דו חמצני באטמוספירה תוביל לעלייה בטמפרטורה כמעט רק בקווי רוחב גבוהים, בעיקר בחצי הכדור הצפוני, והתחממות זו תתרחש בעיקר בחורף. על פי הערכה של מומחה מהמכון למטאורולוגיה חקלאית של Roskomgidromet, הכפלה של ריכוז הגז הזה באטמוספירה תכפיל את השטח החקלאי השמיש של רוסיה, מ-5 ל-11 מיליון מטרים רבועים. קילומטרים. מקורות שונים מצביעים גם על עלייה אפשרית במפלס האוקיינוס ​​העולמי בטווח שבין 0.2 ל-1.4 מ', רבים טוענים כי מצפה לנו שיטפון גדול בקרוב. אבל כמעט כל הקרחונים של חצי הכדור הצפוני נמסו לפני כ-9 אלף שנה, רק גרינלנד נשארה. אבל הוא, יחד עם הקרח של האוקיינוס ​​הארקטי, לא יעלה את מפלס האוקיינוס ​​העולמי אפילו ב-1 מ"מ במהלך ההמסה.

אינדיקטורים עיקריים של מדינות המפתחות תעשיית חשמל תרמית

אינדקס	צָרְפַת	שבדיה	יפן	גֶרמָנִיָה	בריטניה הגדולה		רוּסִיָה
לנפש, ט
פחמן דו חמצני CO2
תחמוצת גופרית, SO 2
תחמוצת חנקן, NO x
אֵפֶר
סִיג
אפר לא נתפס על ידי מסננים
רדיונוקלידים שפורסמו, קי

מהטבלה די ברור שכל המדינות המובילות, גם עם טכנולוגיה מאוד מתקדמת, לא יכולות להיפטר מהפליטות האדירות שמרעילות את האטמוספרה. תחמוצת גופרית, פחמן דו חמצני, תורם להתפתחות הלב וכלי הדם מחלות אונקולוגיותהמובילים במונחי תמותה בעולם. תשומת הלב מופנית לעובדה שבמהלך הפעלת תחנת כוח תרמית, כמו גם במהלך הפעלת תחנת כוח גרעינית, נוצרים רדיונוקלידים שלא ניתן ללכוד בתחנת הכוח התרמית.

תחנות כוח גאות ושפל.

מפלס המים משתנה 4 פעמים במהלך היום, תנודות כאלה ניכרות במיוחד במפרצים ובפתחי נהרות הזורמים לים. עבור התקן של תחנת הכוח הגאות והשפל הפשוטה ביותר (PES), יש צורך בבריכה - מפרץ חסום על ידי סכר או שפך נהר. בסכר יש גשרונים וטורבינות מותקנות. PES דו-פעולה (טורבינות פועלות כאשר מים עוברים מהים לבריכה ובחזרה) מסוגלות לייצר חשמל ברציפות במשך 4-5 שעות עם הפסקות של 1-2 שעות ארבע פעמים ביום.

תחנת הכוח הגאות והשפל הראשונה בהספק של 240 MW הושקה בשנת 1966 בצרפת בשפך נהר Rance, הזורם לתעלת למאנש, שם משרעת הגאות הממוצעת היא 8.4 מ' למרות עלות הבנייה הגבוהה, שהיא כמעט פי 2.5 מהעלויות להקמת תחנת כוח הידרואלקטרית באותה הספק, הניסיון הראשון בהפעלת תחנת כוח גאות והשפל התברר כמוצדק כלכלית. TPP על נהר Rance הוא חלק ממערכת האנרגיה הצרפתית ונעשה בו שימוש יעיל. בשנת 1968 הופעל בים ברנטס פיילוט TPP תעשייתי בהספק עיצובי של 800 קילוואט. אתר הבנייה שלו, מפרץ קיסלאיה, הוא מפרץ צר ברוחב 150 מ' ואורך 450 מ'. פוטנציאל אנרגיה עצום של ים אוחוטסק, שבו במקומות מסוימים, למשל, במפרץ פנז'ינה, גובה הגאות והשפל מגיע ל-12.9 מ', ובמפרץ Gizhiginskaya - 12-14 מ' הגאות כאן היא 19.6 מ'). סין בנתה שלוש תחנות כוח גאות ושפל בעלות קיבולת קטנה. בבריטניה פותח פרויקט TPP של 1,000 מגה-וואט בשפך נהר סברן, שבו משרעת הגאות הממוצעת היא 16.3 מ'.

מנקודת המבט של האקולוגיה, ל-PES יתרון שאין עוררין על פני תחנות כוח תרמיות השורפות נפט ופחם. תנאים מוקדמים נוחים לשימוש רחב יותר באנרגיה של גאות ושפל בים קשורים לאפשרות להשתמש בטורבינת ההליקואיד של Gorlov שנוצרה לאחרונה, המאפשרת בניית TPPs ללא סכרים, ומפחיתה את עלות בנייתם. TPPs חסרי סכר הראשונים מתוכננים להיבנות בשנים הקרובות בדרום קוריאה.

תחנות כוח בחלל סולאריות.

קבלו והשתמשו ב"נקי" אנרגיה סולאריתעל פני כדור הארץ, האטמוספירה מפריעה, ולכן יש פרויקטים להצבת תחנות כוח סולאריות בחלל, במסלול קרוב לכדור הארץ. לתחנות כאלה מספר יתרונות: חוסר משקל מאפשר ליצור מבנים באורך קילומטרים רבים, הנחוצים להפקת אנרגיה; הפיכת סוג אחד של אנרגיה לאחרת מלווה בהכרח בשחרור חום, ושחרורו לחלל ימנע התחממות יתר מסוכנת של אטמוספירת כדור הארץ.

מעצבים החלו לתכנן תחנות כוח סולריות בחלל (SCES) בסוף שנות ה-60 של המאה ה-20. הוצעו מספר אפשרויות להובלת אנרגיה מהחלל לכדור הארץ, אך ההצעה להשתמש בה במקום הייצור הוכרה כרציונלית ביותר, לשם כך יש צורך להעביר את צרכני החשמל העיקריים (מתכות, הנדסה מכנית, תעשייה כימית ) ללוויין של כדור הארץ, לירח או לאסטרואידים. כל גרסה של ה-SCES מניחה שזהו מבנה ענק, ויותר מאחד. אפילו ה-SCES הקטן ביותר חייב לשקול עשרות אלפי טונות. אמצעים מודרנייםהשיגור מסוגל להעביר למסלול ייחוס נמוך כמות נדרשתבלוקים, צמתים ופאנלים פנלים סולאריים.

בניית תחנות כוח בחלל סולאריות נראית כעת כמו פנטזיה, אבל בעתיד הקרוב, אולי, יופיע ה-SCES הראשון, שיוליד רמה חדשה של פיתוח אנרגיה.

יש לכך שתי סיבות: סביבתי (מומחים שואפים להפוך את תחום האנרגיה ל"ידידותי לסביבה" ככל האפשר, כי הוא אכן אחד ההרסניים ביותר עבור הסביבה) וכלכלית (פחם יקר, אבל עדיין אור השמש והרוח חינם). אז, אילו מדינות הצליחו יותר מאחרות באנרגיה חלופית?
1

ההספק הכולל המותקן של טורבינות הרוח בסין בשנת 2014 היה 114,763 מגוואט (על פי איגוד אנרגיית הרוח האירופאי ו-GWEC). מה גרם לממשלה לפתח כל כך את אנרגיית הרוח? המצב כאן לא כל כך חם: מבחינת פליטת CO2 לאטמוספירה. ואחרי התאונה בפוקושימה היפנית, התברר שהגיע הזמן לפתח מקורות אנרגיה חלופיים. מתוכנן להשתמש בעיקר באנרגיה גיאותרמית, רוח, סולארית. על פי תוכנית המדינה, עד שנת 2020 יוקמו חוות רוח ענקיות בהספק כולל של 120 גיגה וואט ב-7 אזורים במדינה.

2

אנרגיה חלופית מפותחת כאן באופן פעיל. לדוגמה, הקיבולת הכוללת של טורבינות רוח אמריקאיות בארצות הברית ב-2014 הייתה 65,879 מגוואט. היא מובילה עולמית בפיתוח אנרגיה גיאותרמית - כיוון המשתמש בהפרש הטמפרטורה בין ליבת כדור הארץ לקרום שלו כדי להשיג אנרגיה. שיטה אחת לניצול משאבים גיאותרמיים חמים היא EGs (Advanced Geothermal Systems), שבה משקיע משרד האנרגיה האמריקאי. הם גם נתמכים על ידי מרכזי מחקר וחברות הון סיכון (גוגל בפרט), אבל כל עוד UGS נשארת לא תחרותית מבחינה מסחרית, יש עבודה לעשות.

3

אנרגיית הרוח בגרמניה היא אחד ממקורות האנרגיה האלטרנטיביים המובילים בעולם (מקום 3 נכון!). עד 2008, גרמניה דורגה במקום הראשון מבחינת הקיבולת הכוללת של חוות הרוח. שנת 2014 הסתיימה עבור המדינה בהספק כולל של טורבינות רוח של 39,165 מגוואט. אגב, הפיתוח הפעיל של תחום זה החל לאחר הטרגדיה בצ'רנוביל: אז החליטה הממשלה לחפש מקורות חשמל חלופיים. והנה התוצאה: ב-2014 8.6% מהחשמל שיוצר בגרמניה הגיע מחוות רוח.

4

הכל די מובן כאן: למדינה אין עתודות פחמימנים משלה, יש צורך להמציא דרכים חלופיות להשגת אנרגיה. היפנים מפתחים ומיישמים בתחום זה מגוון טכנולוגיות: מזול ליקר במיוחד, בקנה מידה גדול ומתקדם מבחינה טכנולוגית. נבנות כאן תחנות כוח מיקרו-הידרו-אלקטריות, תחנות הידרותרמיות, אבל חוות רוח עדיין לא פועלות - הן יקרות, רועשות ולא יעילות.

5

רוח וביו-אנרגיה מפותחות היטב במדינה זו (טורבינות רוח בדנמרק הפיקו 4845 מגה-ואט של אנרגיה בשנת 2014, חלק החשמל שהופק על-ידי טורבינות רוח היה 39% מסך הייצור). האם זה פלא, כי לדנמרק יש כל כך מעט משאבי טבע משלה שאתה צריך לחפש דרכים חלופיות להתנהל בעצמך...

6

מדינה סקנדינבית נוספת שדוגלת בידידות סביבתית ודאגה לאיכות הסביבה: הפרלמנט הנורבגי שוקל תוכנית להקים קרן מיוחדת, שכספיה יושקעו לפיתוח תוכניות חלופיות שונות. אחת מהן היא תוכנית למעבר האוכלוסייה לרכב חשמלי.

7

נראה שלאיראנים יש ממה לדאוג? יש להם הרבה נפט, והם בכלל לא מעוניינים בפיתוח אנרגיה חלופית (מי יקנה נפט אם יופיעו מקורות אנרגיה חדשים?). ועדיין, מאז 2012 קיימות תוכניות להשקעה בתחנות כוח סולאריות ורוח.

8

היתרונות שלה היא אנרגיה סולארית: אזורים כפריים רבים במדינה כבר העריכו את היתרונות של אנרגיה סולארית. כעת המטרה של הממשלה היא לחשמל כל בית במדינה, בעיקר באמצעות פאנלים סולאריים, שיספקו כוח ליותר מ-400 מיליון בני אדם.

9

למדינה הקטנטנה הזו בהרי ההימלאיה יש את כל הסיכויים להפוך לאומה האורגנית הראשונה בעולם 100%. הממשלה תמהה ברצינות מבעיית הפגיעה מפליטת מכוניות באווירה, ותחילה הכריזה על "יום הולכי רגל" שבועי. לאחר מכן, הממשלה שיתפה פעולה עם ניסאן והשיקה תהליך לצמצום יבוא דלק מאובנים תוך יצירת החניונים החשמליים הראשונים בבעלות המדינה, כמו גם פיתוח רשת של עמדות טעינה לרכב. כל זה תורם לצמיחת הפופולריות של כלי רכב חשמליים בקרב בהוטנים - ולמה לא, אם כל התנאים נוצרים לכך!

10

איזו בשורה! מסתבר שלמרות ההתפתחויות השליליות במשק, המדינה ממשיכה לפתח תוכנית להקמת תחנת כוח סולארית גדולה. התמדה מעוררת קנאה, למרות הקשיים!
ובכן, איזה טרנד נהדר! והכלכלה נעימה, והסביבה!

אנרגיה היא הבסיס לפיתוח כוחות הייצור ולעצם קיומה של החברה האנושית. זה מבטיח את פעולתו של מנגנון הכוח (מנועים) בתעשייה, על ובחיי היומיום. במספר הפקות תעשייתיות הוא משתתף גם בתהליכים טכנולוגיים (למשל, אלקטרוליזה ב וכו'). אנרגיה קובעת במידה רבה את התפתחות ההתקדמות המדעית והטכנית. סוגים שונים של אנרגיה (חשמלית, תרמית וכו') מספקים את תנאי החיים והפעילויות של האוכלוסייה.

אנרגיה היא אחד מענפי היסוד של התעשייה הכבדה. הוא כולל סט של תעשיות:

• הפקת משאבי אנרגיה ראשוניים בעלי חשיבות מסחרית (נפט, גזים נלווים וגזים טבעיים, פחם, פצלי נפט, עפרות של מתכות רדיואקטיביות, שימוש בכוח מים);
• עיבוד משאבי אנרגיה ראשוניים למוצרים איכותיים יותר והתמחותו תוך התחשבות בצרכנים (קוק, מזוט, בנזין, חשמל וכו'). כולם מתייחסים לסוגים מסחריים של משאבי אנרגיה, בניגוד לאלה שאינם מסחריים (עצי הסקה וכו');
• סוגים מיוחדים (לצד כללי) - צינורות נפט, צינורות גז, צינורות מוצרים, צינורות פחם, קווי חשמל.

אנרגיה (תעשיות הדלק שלה) היא במקביל בסיס חומר גלם לפטרוכימיים ו. חלק ממוצריה (למשל, גז טבעי) משמשים ישירות ללא עיבוד מוקדם בייצור סוגים של מוצרים כימיים כמו אמוניה, מתיל אלכוהול וכו'. כל השאר עוברים עיבוד תרמי על מנת לשדרג אותם, תוך הפרדת רכיבים בודדים מההרכב המורכב של דלקים (גזי קוקס וקולה מפחם, אתאן ואתילן, פרופאן, פרופילן ואחרים מנפט וגזים נלווים). תוצרי ביניים חדשים אלו נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות הפטרוכימיות והכימיות. הם מאפשרים שימוש רציונלי יותר בדלק כחומר הזנה פחמימני.

הפיתוח של מגזר האנרגיה קשור קשר הדוק ליישום ההישגים של התקדמות מדעית וטכנית. הם שימשו בפיתוח שיטות חדשות לחיפוש מרבצי דלק, ביצירת ציוד ייחודי לקידוח עומק של בארות (כולל בים), מערכות הובלת צינורות המיועדות לשאיבת כמויות גדולות של נפט וגז למרחקים ארוכים, סופרטנקרים, יחידות חזקות לעיבוד שמן עמוק. הצלחות גדולות במיוחד התגלו ב: שליטה בהפקה אנרגיה חשמליתבתחנות כוח גרעיניות.

רמת פיתוח האנרגיה היא אחד האינדיקטורים החשובים ביותר למצב ולפיתוח של כלכלת המדינות, האזורים והעולם כולו. צריכת כל סוגי הדלק והאנרגיה החשמלית ממשיכה לגדול. העלויות של חיפוש מרבצי דלק, פיתוחם, שינוע הדלק ועיבודו לסוגי אנרגיה אחרים נותרו גבוהות מאוד. הם יכולים להתבצע רק על ידי חברות ומדינות חזקות.

אנרגיה מודרנית במונחים של ייצור של כל סוגי הדלק היא הענף עתיר החומרים ביותר של התעשייה העולמית. בשנת 1995, הכמות הכוללת של סוגי דלק מסחריים שהופקו והמשומשים הסתכמה ב-12 מיליארד טון של דלק סטנדרטי (tce) ועלתה בהשוואה לשנת 1950 בכמעט פי 5. המשקל הפיזי הכולל של פחם ונפט הגיע ל-8 מיליארד טון. זה פי 7-8 ממה שנכרה או הופק מלט. בנוסף, סוגים לא מסחריים של נושאי אנרגיה נאמדים להגיע ל-10% מנפח המסחריים. ישנן בעיות רבות הקשורות למיצוי של כמות כזו של דלק.

הבעיות הכלכליות, הפוליטיות והסביבתיות העיקריות של תפקוד תעשיית הדלק נובעות מהמשימות לספק לצרכנים סוגי אנרגיה ראשוניים, ובמיוחד. לייצור ולצריכה שלהם יש מאפיינים גיאוגרפיים משלהם. ניתן לראות זאת בבירור בהשוואת תפקידם של אזורים בייצור ובצריכה של דלק באמצע שנות ה-90.

הבעיה של מתן נפט לאזורי התעשייה בעולם תמיד השפיעה רבות על מדיניות חוץמבחינה כלכלית, ובמיוחד בארה"ב. זה היה ונשאר אחד המרכיבים החשובים ביותר של הביטויים הגאופוליטיים הגלובליים של האידיאולוגיה של חוגי השלטון שלהם.

תעשיית הכוח העולמית

ראש: גבריקובה אולגה ניקולייבנה

ניז'ני נובגורוד

סקירה

מבוא. 3

הוראות כלליות. 4

סוגים וסוגים של תחנות כוח. 6

גורמים המשפיעים על מיקומן של תחנות כוח. 10

בעיות של פיתוח אנרגיה גרעינית. אחד עשר

מקורות אנרגיה חלופיים. 13

אנרגיה סולארית. 14

אנרגיית רוח. 15

אנרגיה ימית. 16

אנרגיית הנהר. 16

אנרגיה של האוקיינוסים. 17

אנרגיית כדור הארץ. 20

אנרגיה מפסולת. 20

אנרגיית זבל. 20

אנרגיית מימן. 21

סיכום. 24

עד סוף המאה ה-20, החברה המודרנית התמודדה עם בעיות אנרגיה, אשר, במידה מסוימת, אף הובילו למשברים. האנושות מנסה למצוא מקורות אנרגיה חדשים שיהיו מועילים מכל הבחינות: קלות ייצור, עלות תחבורה נמוכה, ידידותיות לסביבה, מילוי מחדש. פחם וגז נמוגים ברקע: הם משמשים רק היכן שאי אפשר להשתמש בשום דבר אחר. מקום הולך וגובר בחיינו תופס על ידי אנרגיה אטומית: ניתן להשתמש בה הן בכורים גרעיניים של מעבורות חלל והן במכונית.

כל מקורות האנרגיה המסורתיים בהחלט ייגמרו, במיוחד עם הצרכים ההולכים וגדלים של אנשים. לכן, בתחילת המאה ה-21, החל האדם לחשוב מה יהפוך לבסיס קיומו בעידן החדש. ישנן סיבות אחרות לכך שהאנושות פנתה למקורות אנרגיה חלופיים. ראשית, הצמיחה המתמשכת של התעשייה כצרכן העיקרי של כל סוגי האנרגיה (במצב הנוכחי, עתודות הפחם יחזיקו מעמד כ-270 שנה, נפט למשך 35-40 שנה, גז למשך 50 שנה). שנית, הצורך בהוצאות כספיות משמעותיות לחיפוש מרבצים חדשים, שכן עבודות אלו קשורות לעתים קרובות לארגון קידוחים עמוקים (בפרט, ב תנאים ימיים) וטכנולוגיות מורכבות ועתירות מדע אחרות. ושלישית, בעיות סביבתיות הקשורות להפקת משאבי אנרגיה. לא פחות מ סיבה חשובההצורך בפיתוח מקורות אנרגיה חלופיים הוא בעיית ההתחממות הגלובלית. המהות שלו טמונה בעובדה שפחמן דו חמצני (CO 2), המשתחרר במהלך שריפה של פחם, נפט ובנזין בתהליך של יצירת חום, חשמל והבטחת פעולת כלי רכב, סופג קרינה תרמית מפני השטח של כוכב הלכת שלנו המחומם על ידי השמש ויוצר את מה שנקרא אפקט החממה.

תעשיית החשמל היא ענף תעשייה העוסק בייצור חשמל בתחנות כוח והולכתו לצרכנים, והוא גם אחד מענפי היסוד של התעשייה הכבדה.

אנרגיה היא הבסיס לפיתוח כוחות הייצור בכל מדינה. אנרגיה מבטיחה פעילות ללא הפרעה של תעשייה, חקלאות, תחבורה ושירותים. התפתחות יציבה של הכלכלה היא בלתי אפשרית ללא מגזר אנרגיה מתפתח כל הזמן.

התקדמות מדעית וטכנולוגית בלתי אפשרית ללא פיתוח אנרגיה וחשמול. להגדלת פריון העבודה, מיכון ואוטומציה הם בעלי חשיבות עליונה. תהליכי ייצור, החלפת עבודה אנושית (במיוחד כבדה או מונוטונית) במכונה. אבל לרוב המכריע של האמצעים הטכניים של מיכון ואוטומציה (ציוד, מכשירים, מחשבים) יש בסיס חשמלי. אנרגיה חשמלית הייתה בשימוש נרחב במיוחד להנעת מנועים חשמליים. הספק של מכונות חשמליות (בהתאם לייעודן) שונה: משברים של וואט (מיקרו-מנועים המשמשים בענפי טכנולוגיה רבים ובמוצרים ביתיים) ועד לערכי ענק העולים על מיליון קילוואט (גנרטורים של תחנות כוח).

האנושות זקוקה לחשמל, והצורך בו גובר מדי שנה. יחד עם זאת, עתודות הדלקים הטבעיים המסורתיים (נפט, פחם, גז וכו') הן סופיות. יש גם מאגרים סופיים של דלק גרעיני - אורניום ותוריום, מהם ניתן להשיג פלוטוניום בכורי גידול. לכן, חשוב היום למצוא מקורות חשמל רווחיים, ולא רק מנקודת מבט של דלק זול, אלא גם מנקודת מבט של פשטות הבנייה, תפעול, זולות החומרים הדרושים להקמת תחנה ועמידות. של תחנות.

תעשיית האנרגיה היא חלק מתעשיית הדלק והאנרגיה והיא קשורה קשר בל יינתק עם מרכיב נוסף במכלול הכלכלי הענק הזה - תעשיית הדלק.

תעשיית החשמל, יחד עם מגזרים אחרים בכלכלה הלאומית, נחשבת כחלק ממערכת כלכלית לאומית אחת. כיום, ללא אנרגיה חשמלית, החיים שלנו אינם מתקבלים על הדעת. תעשיית החשמל פלשה לכל תחומי הפעילות האנושית: תעשייה וחקלאות, מדע וחלל. אי אפשר גם לדמיין את החיים שלנו בלי חשמל. תפוצה כה רחבה נובעת מהמאפיינים הספציפיים שלה:

o היכולת להפוך כמעט לכל סוגי האנרגיה האחרים (תרמית, מכנית, קול, אור ואחרים);

o היכולת להיות משודר בקלות יחסית למרחקים ארוכים במספרים גדולים;

o מהירויות עצומות של תהליכים אלקטרומגנטיים;

o יכולת ריסוק האנרגיה ויצירת הפרמטרים שלה (שינוי במתח, תדר).

הענף נותר הצרכן העיקרי של חשמל, אם כי חלקו בצריכה השימושית הכוללת של חשמל ברחבי העולם מופחת באופן משמעותי. אנרגיה חשמלית בתעשייה משמשת להנעת מנגנונים שונים ובאופן ישיר בתהליכים טכנולוגיים. נכון לעכשיו, שיעור החשמול של הנעת הכוח בתעשייה הוא 80%. במקביל, כ-1/3 מהחשמל נצרך ישירות לצרכים טכנולוגיים.

בחקלאות משתמשים בחשמל לחימום חממות ומבני בעלי חיים, תאורה, אוטומציה של עבודת כפיים בחוות.

חשמל משחק תפקיד עצום במתחם התחבורה. מספר גדול שלחשמל נצרך על ידי תחבורה רכבת מחושמלת, המאפשרת להגדיל את קיבולת הכבישים על ידי הגדלת מהירות הרכבות, הוזלת עלות התחבורה והגדלת צריכת הדלק. עדה מחושמלת מסילות ברזלברוסיה, הסתכם ב-38% מכלל מסילות הברזל במדינה וכ-3% ממסילות הברזל בעולם, מספק 63% ממחזור המטענים של מסילות הברזל הרוסיות ו-1/4 ממחזור המטענים בעולם. באמריקה ובעיקר באירופה, הנתונים הללו גבוהים במקצת.

חשמל בחיי היומיום הוא החלק העיקרי בהבטחת חיים נוחים לאנשים. רב מכשירים(מקררים, טלוויזיות, מכונות כביסה, מגהצים ואחרים) נוצרו הודות להתפתחות תעשיית החשמל.

כיום, במונחים של צריכת חשמל לנפש, רוסיה נחותה מ-17 מדינות בעולם, כולל ארה"ב, צרפת, גרמניה, ורבות מהמדינות הללו מפגרות בפיגור מבחינת רמת העבודה החשמלית בתעשייה ובחקלאות. צריכת החשמל במשקי בית ובשירותים ברוסיה נמוכה פי 2-5 מאשר במדינות מפותחות אחרות. יחד עם זאת, היעילות והאפקטיביות של השימוש בחשמל ברוסיה נמוכות באופן ניכר מאשר במספר מדינות אחרות.

חשמל הוא חלק מהותי מחיי האדם. רמת התפתחותו משקפת את רמת הפיתוח של כוחות הייצור של החברה ואת אפשרויות הקידמה המדעית והטכנולוגית.

הנדסת חשמל תרמית

תחנות הכוח התרמיות הראשונות הופיעו בסוף המאה ה-19 (בשנת 1882 - בניו יורק, 1883 - בסנט פטרסבורג, 1884 - בברלין) ונפוצו בעיקר. באמצע שנות ה-70 של המאה העשרים, תחנות כוח תרמיות היו הסוג העיקרי של תחנות כוח. חלק החשמל שהופק על ידם היה: ברוסיה ובארה"ב 80% (1975), בעולם כ-76% (1973).

כיום כ-50% מכלל החשמל בעולם מיוצר על ידי תחנות כוח תרמיות. רוב הערים הרוסיות מסופקות בתחנות כוח תרמיות. לעתים קרובות בערים, נעשה שימוש בתחנות CHP - תחנות חום וכוח משולבות המייצרות לא רק חשמל, אלא גם חום בצורה של מים חמים. מערכת כזו היא די לא מעשית. בניגוד לכבל חשמלי, האמינות של רשת החימום נמוכה במיוחד למרחקים ארוכים, יעילות החימום המחוזית גם מופחתת מאוד במהלך ההולכה (היעילות מגיעה ל-60 - 70%). ההערכה היא שעם אורך רשת חימום של יותר מ-20 ק"מ (מצב אופייני לרוב הערים), התקנת דוד חשמלי בבית צמוד קרקע הופכת כדאית כלכלית. מיקום תחנות כוח תרמיות מושפע בעיקר מגורמי דלק וצרכנים. תחנות הכוח התרמיות החזקות ביותר ממוקמות במקומות של מיצוי הדלק. תחנות כוח תרמיות המשתמשות בסוגים מקומיים של דלקים אורגניים (כבול, פצלים, פחמים דלי קלוריות ואפר, מזוט, גז) מכוונות לצרכן ובמקביל ממוקמות במקורות של משאבי דלק.

עקרון הפעולה של תחנות כוח תרמיות מבוסס על המרה רציפה של האנרגיה הכימית של הדלק לאנרגיה תרמית וחשמלית. הציוד העיקרי של TPP הוא דוד, טורבינה וגנרטור. בדוד, כאשר שורפים דלק, משתחררת אנרגיה תרמית המומרת לאנרגיית אדי מים. בטורבינה, אדי מים מומרים לאנרגיה מכנית של סיבוב. הגנרטור ממיר אנרגיה סיבובית לאנרגיה חשמלית. אנרגיה תרמית לצרכי צריכה יכולה להילקח בצורה של קיטור מטורבינה או מדוד.

לתחנות כוח תרמיות יש גם יתרונות וגם חסרונות. חיובי בהשוואה לסוגים אחרים של תחנות כוח הוא המיקום החופשי יחסית הקשור לתפוצה רחבה ולמגוון של משאבי הדלק; יכולת לייצר חשמל ללא תנודות עונתיות. הגורמים הבאים הם שליליים: ל-TPP יש יעילות נמוכה, אם נעריך ברציפות את השלבים השונים של המרת האנרגיה, נראה שלא יותר מ-32% מאנרגיית הדלק מומרת לאנרגיה חשמלית. משאבי הדלק של הפלנטה שלנו מוגבלים, ולכן אנו זקוקים לתחנות כוח שלא ישתמשו בדלק מאובנים. בנוסף, ל-TPP יש השפעה שלילית ביותר על הסביבה. תחנות כוח תרמיות בכל העולם, כולל רוסיה, פולטות מדי שנה 200-250 מיליון טון אפר וכ-60 מיליון טון דו-תחמוצת גופרית לאטמוספירה, הן סופגות כמות עצומה של חמצן.

כוח הידראולי

מבחינת כמות האנרגיה המופקת, תחנות כוח הידראוליות (HPPs) נמצאות במקום השני. הם מייצרים את החשמל הזול ביותר, אבל יש להם עלות בנייה גבוהה למדי. תחנות כוח הידרואלקטריות הן שאפשרו לממשלה הסובייטית לעשות פריצת דרך גדולה בתעשייה בעשורים הראשונים של הכוח הסובייטי.

תחנות כוח הידרואלקטריות מודרניות יכולות להפיק עד 7 מיליון קילוואט אנרגיה, שהם פי שניים מהביצועים של תחנות כוח תרמיות הפועלות כיום, ועד כה, תחנות כוח גרעיניות, אך הפריסה של תחנות כוח הידרואלקטריות באירופה קשה בגלל העלות הגבוהה של קרקע וחוסר האפשרות להציף שטחים נרחבים באזורים אלה. חסרון חשוב של HPPs הוא העונתיות של פעולתם, שהיא כל כך לא נוחה לתעשייה.

ניתן לחלק HPPs לשתי קבוצות עיקריות: HPPs על נהרות שפלה גדולים ו-HPPs על נהרות הרים. בארצנו רוב תחנות הכוח ההידרואלקטריות נבנו על נהרות שפלה. מאגרי מים רגילים הם בדרך כלל גדולים בשטחם ומשתנים תנאים טבעייםעל שטחים גדולים. מצבם הסניטרי של מקווי המים הולך ומתדרדר: ביוב, שבוצע בעבר על ידי נהרות, מצטבר במאגרים, יש לנקוט באמצעים מיוחדים לשטיפת אפיקי נהרות ומאגרים. הקמת תחנות כוח הידרואלקטריות על נהרות שטוחים פחות משתלמת מאשר בנהרות הרים, אבל לפעמים יש צורך, למשל, ליצור ניווט והשקיה תקינים. בכל מדינות העולם מנסים לנטוש את השימוש בתחנות כוח הידרואלקטריות בנהרות השפלה, לעבור לנהרות הרים מהירים או לתחנות כוח גרעיניות.

תחנות כוח הידראוליות משתמשות במשאבי כוח מים, כלומר בכוחם של מים נופלים, כדי לייצר חשמל. ישנם שלושה סוגים עיקריים של תחנות כוח הידרואלקטריות:

1. תחנות הידרואלקטריות.

התוכנית הטכנולוגית של עבודתם היא די פשוטה. משאבי המים הטבעיים של הנהר מומרים למשאבי אנרגיה הידרומית באמצעות בניית מבנים הידראוליים. משאבי כוח מים משמשים בטורבינה ומומרים לאנרגיה מכנית, אנרגיה מכנית משמשת בגנרטור ומומרת לאנרגיה חשמלית.

2. תחנות גאות ושפל.

הטבע עצמו יוצר את התנאים להשגת לחץ, שתחתיהם ניתן להשתמש במי הים. כתוצאה מהגאות והשפל, משתנה מפלס הים בים הצפוני - אוחוטסק, ברינג, הגל מגיע ל-13 מטרים. נוצר הבדל בין מפלס הבריכה לים וכך נוצר לחץ. מכיוון שגל הגאות משתנה מעת לעת, הלחץ והכוח של התחנות משתנים בהתאם אליו. עד כה, השימוש באנרגיית הגאות והשפל הוא בקנה מידה צנוע. החיסרון העיקרי של תחנות כאלה הוא המצב המאולץ. תחנות גאות ושפל (PES) נותנות את כוחן לא כאשר הצרכן דורש זאת, אלא בהתאם לגאות והשפל של המים. גם עלות בניית תחנות כאלה גבוהה.

3. תחנות כוח אחסון הידרו.

פעולתם מבוססת על תנועה מחזורית של אותו נפח מים בין שתי בריכות: עליונה ותחתונה. בלילה, כשהצורך בחשמל נמוך, נשאבים מים מהמאגר התחתון אל האגן העליון, תוך צריכת האנרגיה העודפת שמפיקות תחנות הכוח בלילה. במהלך היום, כאשר צריכת החשמל עולה בחדות, זורמים מים מהבריכה העליונה למטה דרך הטורבינות, תוך הפקת אנרגיה. זה מועיל, שכן אי אפשר לעצור את תחנת הכוח התרמית בלילה. לפיכך, PSP מאפשר לך לפתור את בעיית עומסי השיא. ברוסיה, במיוחד בחלק האירופי, יש בעיה חריפה של יצירת תחנות כוח גמישות, כולל תחנות כוח אגירה שאובה.

בנוסף ליתרונות והחסרונות המפורטים, לתחנות כוח הידראוליות יש את הדברים הבאים: תחנות כוח הידרואלקטריות הן מקורות אנרגיה יעילים מאוד, מאחר שהן משתמשות במשאבים מתחדשים, הן קלות לניהול ובעלות יעילות גבוהה - יותר מ-80%. כתוצאה מכך, האנרגיה המופקת מתחנות כוח הידרואלקטריות היא הזולה ביותר. היתרון הגדול של HPPs הוא האפשרות של הפעלה וכיבוי אוטומטיים כמעט מיידי של כל מספר נדרש של יחידות. אבל הקמת תחנת כוח הידרואלקטרית דורשת זמן רב והשקעות ספציפיות גדולות, זאת בשל אובדן קרקע במישורים, שגורם נזק לדיג. חלקם של HPPs בייצור חשמל קטן בהרבה מחלקם בהספק המותקן, מה שמוסבר על ידי העובדה שהם כל העוצמהמתממש רק בפרק זמן קצר, ורק בשנים עתירות מים. לכן, למרות אספקתן של מדינות רבות בעולם משאבי כוח הידרו, הן אינן יכולות לשמש כיצור החשמל העיקרי.

כוח גרעיני.

תחנת הכוח הגרעינית הראשונה בעולם - אובנינסק הושקה ב-1954 ברוסיה. הצוות של 9 NPPs רוסים הוא 40.6 אלף איש או 4% מכלל האוכלוסייה המועסקת במגזר האנרגיה. 11.8% או 119.6 מיליארד קילוואט מכלל החשמל שהופק ברוסיה הופק בתחנות כוח גרעיניות. רק בתחנות כוח גרעיניות, הגידול בייצור החשמל נותר גבוה.

תוכנן כי חלקן של תחנות הכוח הגרעיניות בייצור החשמל בברית המועצות בשנת 1990 יגיע ל-20%; למעשה, הושגו רק 12.3%. אסון צ'רנוביל גרם לצמצום בתוכנית הבנייה הגרעינית; מאז 1986 הופעלו רק 4 יחידות כוח. לתחנות כוח גרעיניות, שהן הסוג המודרני ביותר של תחנות כוח, יש מספר יתרונות משמעותיים על פני סוגים אחרים של תחנות כוח: בתנאי הפעלה רגילים, הן לחלוטין אינן מזהמות את הסביבה, אינן מצריכות התקשרות למקור חומרי גלם. ובהתאם, ניתן למקם כמעט בכל מקום, ליחידות כוח חדשות יש קיבולת כמעט שווה ל-HPP הכוח הממוצע, עם זאת, מקדם ניצול הקיבולת המותקנת ב- NPPs (80%) עולה באופן משמעותי על זה של HPPs או TPPs.

אין כמעט חסרונות משמעותיים של תחנות כוח גרעיניות בתנאי הפעלה רגילים. עם זאת, אי אפשר שלא להבחין בסכנה של תחנות כוח גרעיניות בנסיבות אפשריות של כוח עליון: רעידות אדמה, הוריקנים וכדומה - כאן מהווים דגמים ישנים של יחידות כוח סכנה פוטנציאלית של זיהום קרינה של שטחים עקב התחממות יתר בלתי מבוקרת של הכור. עם זאת, התפעול היומיומי של תחנות כוח גרעיניות מלווה במספר השלכות שליליות:

1. קשיים קיימים בשימוש באנרגיה אטומית - סילוק פסולת רדיואקטיבית. לייצוא מתחנות נבנות מכולות עם הגנה עוצמתית ומערכת קירור. הקבורה מתבצעת באדמה, בעומק רב בשכבות יציבות מבחינה תיאולוגית.

2. ההשלכות הקטסטרופליות של תאונות בכמה תחנות כוח גרעיניות מיושנות הן תוצאה של הגנה לא מושלמת של המערכת.

3. זיהום תרמי של מאגרים המשמשים תחנות כוח גרעיניות.

תפקודן של תחנות כוח גרעיניות כאובייקטים של סכנה מוגברת מצריך השתתפות של רשויות המדינה וההנהלה בגיבוש כיווני פיתוח, הקצאת הכספים הדרושים.

ללינה סוגים שוניםתחנות כוח מושפעות מגורמים שונים. מיקום תחנות כוח תרמיות מושפע בעיקר מגורמי דלק וצרכנים. תחנות הכוח התרמיות החזקות ביותר ממוקמות, ככלל, במקומות שבהם מופק דלק, ככל שתחנת הכוח גדולה יותר, כך היא יכולה להעביר חשמל רחוק יותר. מכוונות לצרכן הן תחנות כוח המשתמשות בדלק עתיר קלוריות, אשר משתלם כלכלית להובלה. תחנות כוח הפועלות על מזוט ממוקמות בעיקר במרכזי תעשיית זיקוק הנפט.

מכיוון שתחנות כוח הידראוליות משתמשות בכוחם של מים נופלים לייצור חשמל, הן מתמקדות בהתאם למשאבי כוח מים. משאבי כוח המים העצומים של העולם מחולקים בצורה לא שווה. בניית הידרו בארצנו התאפיינה בבניית מפלים של תחנות כוח הידרואלקטריות על נהרות. קבוצת מפל של תחנות כוח תרמיות הממוקמות במדרגות במורד זרם מים לשימוש עקבי באנרגיה שלה. במקביל, בנוסף להשגת החשמל, נפתרות בעיות של אספקת מים וייצור לאוכלוסייה, ביטול הצפות ושיפור תנאי התחבורה. למרבה הצער, יצירת מפלים במדינה הובילה לתוצאות שליליות ביותר: אובדן קרקע חקלאית יקרת ערך, הפרת האיזון האקולוגי.

מאגרי מים מישוריים בדרך כלל גדולים בשטחם ומשנים את התנאים הטבעיים בשטחים נרחבים. מצבם הסניטרי של מקווי המים הולך ומתדרדר: ביוב, שבוצע בעבר על ידי נהרות, מצטבר במאגרים, יש לנקוט באמצעים מיוחדים לשטיפת אפיקי נהרות ומאגרים. הקמת תחנות כוח הידרואלקטריות על נהרות שטוחים פחות משתלמת מאשר בנהרות הרים, אבל לפעמים יש צורך, למשל, ליצור ניווט והשקיה תקינים.

ניתן לבנות תחנות כוח גרעיניות בכל אזור, ללא קשר למשאבי האנרגיה שלו: לדלק גרעיני יש תכולת אנרגיה גבוהה (1 ק"ג מהדלק הגרעיני העיקרי - אורניום - מכיל אנרגיה כמו 2500 טון פחם). בתנאים של תפעול ללא בעיות, תחנות כוח גרעיניות אינן פולטות פליטות לאטמוספירה, ולכן הן אינן מזיקות לצרכן. לאחרונה נוצרו APEC ו-AST. ב-CHPP, כמו גם ב-CHPP קונבנציונלי, מייצרים גם אנרגיה חשמלית וגם תרמית, וב-AST מייצרים רק אנרגיה תרמית.

לאחר האסון בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל, בהשפעת הציבור ברוסיה, הואט משמעותית קצב הפיתוח של האנרגיה הגרעינית. התוכנית הקיימת בעבר להאצת השגת קיבולת כוללת של תחנת כוח גרעינית של 100 מיליון קילוואט (ארה"ב כבר הגיעה לאינדיקטור זה) הייתה למעשה נפלה. הפסדים ישירים עצומים נגרמו מסגירת כל תחנות הכוח הגרעיניות בהקמה ברוסיה, התחנות, שהוכרו על ידי מומחים זרים כאמינות למדי, הוקפאו אפילו בשלב התקנת הציוד. עם זאת, לאחרונה המצב החל להשתנות: ביוני 93 ה'שנה שהושקה 4 ה'יחידת הכוח של NPP Balakovo, בשנים הקרובות מתוכננת להשיק עוד כמה תחנות כוח גרעיניות ויחידות כוח נוספות בעיצוב חדש ביסודו. ידוע שעלות האנרגיה הגרעינית עולה באופן משמעותי על עלות החשמל המופק בתחנות כוח תרמיות או הידראוליות, אך השימוש בכוח גרעיני במקרים ספציפיים רבים הוא לא רק שאין לו תחליף, אלא גם מועיל כלכלית - בארצות הברית, כוח גרעיני המפעלים הביאו רווח נקי של 60 מיליארד דולר. יתרון גדוללפיתוח אנרגיה גרעינית ברוסיה נוצרים הסכמים רוסים-אמריקאים על START-1 ו-START-2, לפיהם ישוחררו כמויות אדירות של פלוטוניום בדרגת נשק, שהשימוש הלא צבאי בהם אפשרי רק ב- תחנות כוח גרעיניות. זה הודות לפירוק הנשק שבאופן מסורתי נחשב חשמל יקר מתחנות כוח גרעיניות יכול להיות זול בערך פי שניים מחשמל מתחנות כוח תרמיות.

מדעני גרעין רוסים וזרים אומרים פה אחד כי אין בסיס מדעי וטכני רציני לרדיופוביה שהתעוררה לאחר תאונת צ'רנוביל. על פי הועדה הממשלתית לבדיקת הסיבות לתאונה בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל, "התאונה ארעה כתוצאה מהפרות גסות של נוהל השליטה בכור הגרעיני RBMK-1000 על ידי המפעיל ועוזריו, אשר סבלו מאוד כישורים נמוכים". תפקיד מרכזי בתאונה מילא גם העברת התחנה ממינסרדמאש, שצברה עד אז ניסיון רב בניהול מתקנים גרעיניים למשרד האנרגיה, שכלל לא היה לו ניסיון כזה, שהתרחשה תוך זמן קצר. לפני זה. עד כה שופרה משמעותית מערכת הבטיחות של כור RBMK: שופרה הגנת הליבה מפני שריפת יתר, ומערכת הפעלת חיישני חירום הואצה. Scientific American זיהה את השיפורים הללו כקריטיים לבטיחות הכור. בפרויקטים של דור חדש של כורים גרעיניים, הדגש העיקרי הוא על קירור אמין של ליבת הכור. במהלך השנים האחרונות, הפסקות בתחנות כוח גרעיניות במדינות שונות היו נדירות וסווגו כקלות ביותר.

פיתוח האנרגיה הגרעינית בעולם הוא בלתי נמנע, ואת זה מבינים כיום רוב אוכלוסיית העולם, ועצם דחיית האנרגיה הגרעינית תצריך עלויות אדירות. לכן, אם כל תחנות הכוח הגרעיניות יכובו היום, יידרשו תוספת של 100 מיליארד טונות של דלק סטנדרטי, שפשוט לא ניתן להשיג מכל מקום.

כיוון חדש ביסודו בפיתוח אנרגיה והחלפה אפשרית של תחנות כוח גרעיניות מיוצג על ידי מחקר על גנרטורים אלקטרוכימיים נטולי דלק. צריכת הנתרן המצוי ב מי יםעודף, לגנרטור זה נצילות של כ-75%. תוצר התגובה כאן הוא כלור ואפר סודה, ושימוש נוסף בחומרים אלו בתעשייה אפשרי.

מקדם הקיבולת הממוצע של תחנות כוח גרעיניות במדינות העולם היה 70%, אך באזורים מסוימים הוא גבוה מ-80%.

לרוע המזל, עתודות הנפט, הגז והפחם אינן אינסופיות. לטבע לקח מיליוני שנים ליצור את השמורות הללו, הן ינוצלו בעוד מאות שנים. היום, העולם החל לחשוב ברצינות כיצד למנוע את הגזל הטורף של העושר הארצי. אחרי הכל, רק בתנאי זה, עתודות דלק יכולות להימשך מאות שנים. למרבה הצער, מדינות רבות המפיקות נפט חיות עבור היום. הם מבלים ללא רחם את מאגרי הנפט שניתן להם מהטבע. כעת, רבות מהמדינות הללו, במיוחד במפרץ הפרסי, ממש שוחות בזהב, מבלי לחשוב שבעוד כמה עשורים הרזרבות הללו ייגמרו. מה יקרה אז - וזה יקרה במוקדם או במאוחר - כששדות הנפט והגז יגמרו? העלייה האחרונה במחירי הנפט, הנחוצה לא רק לאנרגיה, אלא גם לתחבורה ולכימיה, גרמה לנו לחשוב על סוגי דלק אחרים המתאימים להחלפת נפט וגז. המדינות שבהן אין מאגרי נפט וגז משלו, וצריכות לקנות אותן, היו אז מתחשבים במיוחד.

לכן, הטיפולוגיה הכללית של תחנות כוח כוללת תחנות כוח הפועלות על מה שנקרא מקורות אנרגיה לא מסורתיים או חלופיים. אלו כוללים:

o אנרגיית גאות ושפל;

o אנרגיה של נהרות קטנים;

o כוח רוח;

o אנרגיה סולארית;

o אנרגיה גיאותרמית;

o אנרגיה מפסולת דליקה ופליטות;

o אנרגיה ממקורות חום משניים או פסולת ואחרים.

למרות העובדה שתחנות כוח מסוגים לא מסורתיים מהוות רק אחוזים בודדים מייצור החשמל, להתפתחות הכיוון הזה בעולם יש חשיבות רבה, במיוחד לאור מגוון השטחים של המדינות. ברוסיה, הנציג היחיד של סוג זה של תחנת כוח הוא Pauzhetskaya GeoTPP בקמצ'טקה בהספק של 11 MW. התחנה פועלת משנת 1964 וכבר מיושנת מבחינה מוסרית ופיזית. רמת ההתפתחויות הטכנולוגיות ברוסיה בתחום זה נמצאת הרחק מאחורי העולם. באזורים מרוחקים או שקשה להגיע אליהם ברוסיה, שבהם אין צורך לבנות תחנת כוח גדולה, ולעתים קרובות אין מי שישרת אותה, מקורות חשמל "לא מסורתיים" - הפיתרון הכי טוב.

העקרונות הבאים יתרמו לגידול במספר תחנות הכוח המשתמשות במקורות אנרגיה חלופיים:

o עלות נמוכה יותר של חשמל וחום ממקורות אנרגיה לא מסורתיים מאשר מכל שאר המקורות;

o האפשרות כמעט בכל המדינות להחזיק תחנות כוח מקומיות, מה שהופך אותן לבלתי תלויות במערכת החשמל המשותפת;

o זמינות וצפיפות ריאלית מבחינה טכנית, יכולת לשימוש שימושי;

o התחדשות של מקורות אנרגיה לא מסורתיים;

o חיסכון או החלפה של משאבי אנרגיה מסורתיים ונושאי אנרגיה;

o החלפת נושאי אנרגיה המופעלים למעבר לסביבה ידידותית יותר מינים טהוריםאֵנֶרְגִיָה;

o שיפור האמינות של מערכות אנרגיה קיימות.

כמעט בכל מדינה יש סוג כלשהו של אנרגיה זו ובעתיד הקרוב יכולה לתרום תרומה משמעותית למאזן הדלק והאנרגיה של העולם.

השמש - מקור בלתי נדלה לאנרגיה - כל שנייה מעניקה לכדור הארץ 80 טריליון קילוואט, כלומר פי כמה אלפי יותר מכל תחנות הכוח בעולם. אתה רק צריך לדעת איך להשתמש בו. לדוגמה, טיבט - החלק הקרוב ביותר של כוכב הלכת שלנו לשמש - רואה בצדק את העושר שלה באנרגיה סולארית. עד כה, יותר מחמישים אלף תנורים סולאריים נבנו באזור האוטונומי של טיבט בסין. אנרגיה סולארית משמשת לחימום מגורים בשטח של 150,000 מ"ר, ונוצרו חממות סולאריות בשטח כולל של מיליון מ"ר.

למרות שאנרגיה סולארית היא בחינם, הפקת חשמל ממנה לא תמיד זולה מספיק. לכן, מומחים שואפים כל הזמן לשפר את התאים הסולאריים ולהפוך אותם ליעילים יותר. שיא חדש בהקשר זה שייך למרכז לטכנולוגיות מתקדמות של חברת בואינג. התא הסולארי שנוצר שם הופך 37% מאור השמש שפוגע בו לחשמל.

ביפן, מדענים עובדים על שיפור תאים פוטו-וולטאיים מבוססי סיליקון. אם עובי תא סולארי בתקן הקיים יקטן פי 100, אז תאי סרט דק שכאלה ידרשו הרבה פחות חומרי גלם, מה שיבטיח את היעילות הגבוהה והחסכוניות שלהם. בנוסף, משקלם הקל והשקיפות יוצאת הדופן מאפשרים להתקין אותם בקלות על חזיתות מבנים ואף על חלונות לצורך אספקת חשמל למבני מגורים. עם זאת, מכיוון שעוצמת אור השמש לא תמיד ובכל מקום זהה, גם אם מותקנים פאנלים סולאריים רבים, המבנה יזדקק למקור חשמל נוסף. אחד מ פתרונות אפשרייםהנושא הזה הוא השימוש בתאים סולאריים בשילוב עם תא דלק דו צדדי. בשעות היום, כאשר תאים סולאריים פועלים, ניתן להעביר עודפי חשמל דרך תא דלק מימן וכך לייצר מימן ממים. בלילה, תא דלק יכול להשתמש במימן הזה כדי לייצר חשמל.

תחנת הכוח הניידת הקומפקטית תוכננה על ידי המהנדס הגרמני הרברט בויירמן. עם משקל משלו של 500 ק"ג, יש לו הספק של 4 קילוואט, במילים אחרות, הוא מסוגל לספק באופן מלא דיור פרברי עם כוח מספיק. זוהי יחידה גאונית למדי, שבה שני מכשירים מייצרים אנרגיה בבת אחת - סוג חדש של מחולל רוח וסט של פאנלים סולאריים. הראשונה מצוידת בשלוש חצאי כדור, אשר (בניגוד לגלגל רוח קונבנציונלי) מסתובבות בתנועה הקלה ביותר של אוויר, השנייה - בציוד אוטומטי המכוון במדויק את האלמנטים הסולאריים אל גוף התאורה. האנרגיה המופקת מצטברת בחבילת הסוללות, וזו מספקת זרם באופן יציב לצרכנים.

במבט קדימה, בתקופה שבה מדינת קליפורניה זקוקה לתחנות טעינה נוחות לסוללות חשמליות, חברת אדיסון בדרום קליפורניה מתכננת להתחיל לבדוק תחנת רכבים סולאריים ייעודיים שתהפוך בסופו של דבר לתחנת דלק קונבנציונלית עם מספר מקומות חניה ומקומות חניה שונים. חנויות. פאנלים סולאריים על גג התחנה, הממוקמת בעיר דיימונד בר, יספקו אנרגיה להטענת רכבים חשמליים לאורך כל יום העבודה, גם בחורף. והעודפים מהפנלים הללו ישמשו לצרכי תחנת האוטובוס עצמה. כבר ב-1981 טס המטוס הראשון בעולם עם מנוע המופעל באמצעות פאנלים סולאריים מעבר לתעלת למאנש. לקח לו 5.5 שעות לטוס למרחק של 262 ק"מ. ולפי תחזיות המדענים בסוף המאה הקודמת, היה צפוי שעד שנת 2000 יופיעו על כבישי קליפורניה כ-200,000 כלי רכב חשמליים. אולי כדאי לשקול שימוש באנרגיה סולארית בקנה מידה גדול. בפרט, בחצי האי קרים עם "השמש".

במבט ראשון, נראה שרוח היא אחד ממקורות האנרגיה הזולים והמתחדשים ביותר. בניגוד לשמש, היא יכולה "לעבוד" בחורף ובקיץ, ביום ובלילה, בצפון ובדרום. אבל רוח היא משאב אנרגיה מפוזר מאוד. הטבע לא יצר "שדות" של רוחות ולא הניח להם, כמו נהרות, לאורך הערוצים. אנרגיית הרוח כמעט תמיד "נמרחת" על פני שטחים עצומים. הפרמטרים העיקריים של הרוח - מהירות וכיוון - לפעמים משתנים במהירות רבה ובאופן בלתי צפוי, מה שהופך אותה לפחות "אמינה" מהשמש. לפיכך, ישנן שתי בעיות שצריכות להיפתר לצורך ניצול מלא של אנרגיית הרוח. ראשית, זוהי הזדמנות "לתפוס" את האנרגיה הקינטית של הרוח מהשטח המקסימלי. שנית, חשוב עוד יותר להשיג אחידות, עמידות של זרימת הרוח. הבעיה השנייה עדיין קשה לפתרון. יש התפתחויות מעניינות ליצור מנגנונים חדשים ביסודו להמרת אנרגיית רוח לאנרגיה חשמלית. אחד מהמתקנים הללו מייצר בתוכו סופת-על מלאכותית במהירות רוח של 5 מ' לשנייה!

טורבינות רוח אינן מזהמות את הסביבה, אך הן מגושמות מאוד ורועשות. כדי לייצר הרבה חשמל בעזרתם, דרושים מרחבי אדמה עצומים. הם עובדים הכי טוב במקום בו נושבות רוחות חזקות. ועדיין, רק תחנת כוח אחת של דלק מאובנים יכולה להחליף אלפי טורבינות רוח מבחינת כמות האנרגיה המתקבלת.

בשימוש ברוח נוצרת בעיה רצינית: עודף אנרגיה במזג אוויר סוער ומחסור בה בתקופות של רגיעה. כיצד לצבור ולאגור אנרגיית רוח לעתיד? הדרך הפשוטה ביותר היא שגלגל רוח יניע משאבה השואבת מים לתוך מאגר מעל, ואז המים מתנקזים ממנו כדי להניע טורבינת מים וגנרטור DC או AC. ישנן דרכים ופרויקטים אחרים: החל מסוללות קונבנציונליות, אם כי בעלות הספק נמוך, לסחרור גלגלי תנופה ענקיים או אילץ אוויר דחוס לתוך מערות תת-קרקעיות, ועד לייצור מימן כדלק. מבטיח במיוחד דרך אחרונה. זרם חשמלי מטורבינת הרוח מפרק מים לחמצן ומימן. ניתן לאחסן מימן בצורה נוזלית ולשרוף בתנורים של תחנות כוח תרמיות לפי הצורך.

המדען האמריקאי וויליאם הרונימוס מאמין שהדרך הטובה ביותר להפיק מימן מאנרגיית הרוח היא בים. לשם כך הוא מציע להתקין ליד החוף תרנים גבוהים עם טורבינות רוח בקוטר 60 מ' וגנרטורים. 13,000 מתקנים כאלה יכולים להיות ממוקמים לאורך החוף של ניו אינגלנד (צפון מזרח ארה"ב) ו"לתפוס" את הרוחות המזרחיות השוררות. חלק מהיחידות יקבעו בקרקעית הים הרדוד, אחרות יצופו על פניו. זרם ישר ממחוללי כוח רוח יזין את מפעלי האלקטרוליזה הממוקמים בתחתית, משם יסופק מימן לנחיתה דרך צינור תת-מימי.

לאחרונה, בחלק מהמדינות, שוב ניתנה תשומת לב לאותם פרויקטים שנדחו בעבר כלא מבטיחים. אז, במיוחד, ב-1982 ממשלת בריטניה ביטלה את המימון הממלכתי לאותן תחנות כוח שמשתמשות באנרגיית הים: חלק מהמחקרים הללו נעצרו, חלקם המשיכו עם תקציבים בלתי מספקים בעליל מהנציבות האירופית וכמה חברות וחברות תעשייתיות. הסיבה לסירוב תמיכת המדינהכינה חוסר יעילות של שיטות להשגת חשמל "ימי" בהשוואה למקורות אחרים שלה, בפרט - גרעיני.

במאי 1988 התרחשה מהפכה במדיניות הטכנית הזו. משרד המסחר והתעשייה של בריטניה הקשיב לחוות דעתו של יועץ האנרגיה הראשי שלו T. Thorp, שאמר ששלושה מתוך ששת מפעלי הפיילוט במדינה שופרו וכעת העלות של 1 קילו-וואט היא פחות מ-6 פני, כלומר מתחת לרמת התחרותיות המינימלית בשוק הפתוח. מחיר החשמל ה"ימי" ירד פי עשרה מאז 1987.

גלים.הפרויקט המושלם ביותר הוא "ברווז מהנהן", שהוצע על ידי המעצב S. Salter. המצופים המוטלים על הגלים מספקים אנרגיה בעלות של 2.6 ד' בלבד לקוט"ש, שהיא רק מעט גבוהה יותר מעלות החשמל המיוצר על ידי תחנות הכוח העדכניות ביותר לשריפת גז (2.5 ד' בבריטניה) ונמוכה בהרבה מתחנת הכוח הגרעינית ( בערך 4.5 פני ל-1 קילוואט לשעה).

יש לציין כי שימוש במקורות אנרגיה חלופיים מתחדשים יכול להפחית ביעילות את אחוז הפליטות של חומרים מזיקים לאטמוספירה, כלומר, במידה מסוימת, לפתור את אחת הבעיות הסביבתיות החשובות. האנרגיה של הים יכולה להיות מדורגת בין מקורות כאלה.

כ-1/5 מהאנרגיה הנצרכת ברחבי העולם מופקת על ידי תחנות כוח הידרואלקטריות. הוא מתקבל על ידי המרת אנרגיית המים הנופלים לאנרגיה סיבובית של טורבינות, שבתורה מסובבת גנרטור המייצר חשמל. תחנות כוח הידרואלקטריות הן חזקות מאוד. כך, תחנת איטאפו על נהר פארנה על הגבול בין ברזיל לפרגוואי מפתחת הספק של עד 13,000 מיליון קילוואט.

האנרגיה של נהרות קטנים יכולה גם במקרים מסוימים להפוך למקור חשמל. ייתכן שיש צורך בתנאים ספציפיים לשימוש במקור זה (לדוגמה, נהרות עם זרם חזק), אך במספר מקומות שבהם אספקת החשמל הקונבנציונלית אינה משתלמת, התקנת תחנת כוח מיני-הידרואלקטרית יכולה לפתור בעיות מקומיות רבות. . כבר קיימות תחנות כוח מים ללא סכר לנהרות ולנחלים. עם סוללה, הם יכולים לספק אנרגיה לחוות איכרים או משלחת גיאולוגית, למרעה מרוחק או לבית מלאכה קטן... לו רק היה נהר בקרבת מקום!

היחידה הסיבובית בקוטר 300 מ"מ ומשקל של 60 ק"ג בלבד מובאת אל המפלים, שקועה ב"סקי" התחתון ומתקבעת בכבלים משתי הגדות. השאר זה עניין של טכנולוגיה: המכפיל מסובב גנרטור רכב DC 14 וולט, והאנרגיה נצברת.

אב טיפוס של תחנת כוח מיני-הידרואלקטרית ללא סכר הוכיח את עצמו בהצלחה על נהרות הרי אלטאי.

עלייה חדה במחירי הדלק, קשיים בהשגתו, דיווחים על דלדול משאבי הדלק - כל הסימנים הגלויים הללו למשבר אנרגיה גרמו בשנים האחרונות להתעניינות ניכרת במדינות רבות במקורות אנרגיה חדשים, כולל אנרגיית האוקיינוסים.

אנרגיה תרמית של האוקיינוס.ידוע שעתודות האנרגיה באוקיינוס ​​העולמי הן עצומות, מכיוון ששני שלישים משטח כדור הארץ (361 מיליון קמ"ר) תפוסים על ידי ימים ואוקיינוסים - האוקיינוס ​​השקט הוא 180 מיליון קמ"ר. . האוקיינוס ​​האטלנטי - 93 מיליון ק"מ 2, הודי - 75 מיליון ק"מ 2. לפיכך, האנרגיה התרמית (הפנימית) המקבילה להתחממות יתר של מי השטח של האוקיינוס ​​בהשוואה לקרקעית, למשל, ב-20 מעלות, היא בעלת ערך בסדר גודל של 10 26 J. האנרגיה הקינטית של זרמי האוקיינוס ​​נאמדת ב- ערך בסדר גודל של 10 18 J. עם זאת, עד כה אנשים מסוגלים להשתמש רק בחלק לא משמעותי של אנרגיה זו, וגם אז במחיר של השקעות הון גדולות ומשתלמות לאט, כך שאנרגיה כזו עדיין נראתה לא מבטיחה.

העשור האחרון מאופיין בהצלחות מסוימות בשימוש באנרגיה תרמית של האוקיינוס. כך נוצרו מתקנים מיני-OTES ו-OTES-1 (OTES הן האותיות הראשוניות של המילים האנגליות Ocean Thermal Energy Conversion, כלומר המרת האנרגיה התרמית של האוקיינוס ​​לאנרגיה חשמלית). באוגוסט 1979 החלה לפעול תחנת כוח תרמית מיני-OTES ליד איי הוואי. תפעול נסיון של המתקן במשך שלושה חודשים וחצי הראה את אמינותה המספיקה. עם פעולה רציפה מסביב לשעון, לא היו תקלות, למעט בעיות טכניות קלות המתרחשות בדרך כלל בעת בדיקת כל התקנות חדשות. ההספק הכולל שלו היה ממוצע של 48.7 קילוואט, מקסימום -53 קילוואט; ההתקנה נתנה 12 קילוואט (מקסימום 15) לרשת החיצונית עבור מטען, ליתר דיוק, לטעינת סוללות. שאר הכוח שנוצר הושקע לצרכי המפעל עצמו. אלה כוללים עלויות אנרגיה להפעלת שלוש משאבות, הפסדים בשני מחליפי חום, טורבינה ומחולל חשמל.

שלוש משאבות נדרשו מהחישוב הבא: אחת לאספקת מינים חמים מהאוקיינוס, השנייה לשאיבת מים קרים מעומק של כ-700 מ', השלישית לשאיבת נוזל העבודה המשני בתוך המערכת עצמה, כלומר. מהמעבה למאייד. אמוניה משמשת כנוזל העבודה המשני.

יחידת המיני-OTES מותקנת על דוברה. מתחת לתחתיתו יש צינור ארוך לצריכת מים קרים. הצנרת היא צינור פוליאתילן באורך 700 מ' בקוטר פנימי של 50 ס"מ. הצנרת מחוברת לתחתית הכלי במנעול מיוחד המאפשר במידת הצורך ניתוק מהיר. צינור הפוליאתילן משמש בו זמנית לעיגון מערכת כלי הצינור. מקוריותו של פתרון כזה היא מעל לכל ספק, שכן עיגון עבור מערכות OTEC חזקות יותר המפותחות כעת היא בעיה חמורה מאוד.

בפעם הראשונה בתולדות הטכנולוגיה, יחידת המיני-OTES הצליחה להעביר כוח שימושי לעומס חיצוני, ובו זמנית לכסות את הצרכים שלה. הניסיון שנצבר במהלך פעולת המיני-OTES איפשר לבנות במהירות תחנת כוח תרמית חזקה יותר OTEC-1 ולהתחיל לתכנן מערכות חזקות עוד יותר מסוג זה.

חום מסלעים חמים בקרום כדור הארץ יכול גם לייצר חשמל. דרך הבארות שנקדחו בסלע הוא נשאב למטה מים קרים, והקיטור הנוצר מהמים עולה כלפי מעלה, מה שמסובב את הטורבינה. סוג זה של אנרגיה נקרא אנרגיה גיאותרמית. הוא משמש, למשל, בניו זילנד ובאיסלנד.

אחד ה מינים יוצאי דופןהשימוש בפסולת אנושית הוא להפקת חשמל מאשפה. בעיית המזבלות העירוניות הפכה לאחת הבעיות הדחופות ביותר של ערים מגה מודרניות. אבל מסתבר שעדיין אפשר להשתמש בהם לייצור חשמל. בכל מקרה, זה בדיוק מה שעשו בארה"ב, במדינת פנסילבניה. כשתנור שנבנה לשריפת אשפה ובמקביל לייצר חשמל ל-15,000 בתים החל להיגמר הדלק, הוחלט למלא אותו באשפה ממזבלות שכבר סגרו. חשמל שנוצר בפסולת מייצר כ-4,000 דולר לשבוע בהכנסות למחוז. אבל הכי חשוב, נפח המזבלות הסגורות ירד ב-78%.

מתפרקת במזבלות, אשפה משחררת גז, 50-55% ממנו מתאן, ו-45-50% הוא פחמן דו חמצני, ואחוז אחד הוא תרכובות אחרות. אם קודם לכן הגז שנפלט פשוט הרעיל את האוויר, כעת בארה"ב הוא משמש כדלק במנועי בעירה פנימית לייצור חשמל. במאי 1993 לבדו, 114 תחנות כוח גז למזבלה ייצרו 344 MJ של חשמל. הגדול שבהם, בעיר Whittier, מייצר 50 MJ בשנה. התחנה בהספק של 12 מגוואט מסוגלת לענות על צורכי החשמל של תושבי 20,000 בתים. לדברי מומחים, גז במטמנות בארה"ב יספיק להפעלת תחנות קטנות למשך 30-50 שנה. אנחנו לא צריכים לחשוב על הבעיה? שימוש חוזראַשׁפָּה? עם זמינות הטכנולוגיה היעילה, נוכל לצמצם את מספר "תלי הפסולת", ובמקביל למלא ולחדש באופן משמעותי את מאגרי האנרגיה, שכן אין "מחסור בחומרי גלם" צפוי לייצורו.

נראה שמה יכול להיות יותר לא נעים מזבל? בעיות רבות קשורות לזיהום מקווי מים בפסולת של חוות פרווה. כמויות גדולות של חומרים אורגניים הנכנסים לגופי מים תורמות לזיהום שלהם.

ידוע שתחנות חימום הם מזהמים פעילים של הסביבה, גם חוות חזירים ורפתות. עם זאת, אפשר לעשות משהו טוב משתי הרעות הללו. זה בדיוק מה שקרה בעיר פידלהינטון שבאנגליה, שם פותחה טכנולוגיה להמרת זבל חזירים לחשמל. הפסולת עוברת בצינור לתחנת הכוח, שם היא עוברת עיבוד ביולוגי בכור מיוחד. הגז שנוצר משמש לייצור חשמל, והפסולת המעובדת על ידי חיידקים משמשת לדשן. עיבוד של 70 טון זבל מדי יום, אתה יכול לקבל 40 קילו-וואט.

מומחים רבים מביעים דאגה מהמגמה ההולכת וגוברת של חשמול מתמשך של הכלכלה והכלכלה: יותר ויותר דלקים כימיים נשרפים בתחנות כוח תרמיות, ומאות תחנות כוח גרעיניות חדשות, כמו גם בתחנות שמש, רוח וגיאותרמיות שמתהוות, יעבוד בקנה מידה גדול יותר ויותר כדי לייצר אנרגיה חשמלית. לכן, מדענים עסוקים בחיפוש אחר מערכות אנרגיה חדשות ביסודו.

היעילות של תחנות כוח תרמיות נמוכה יחסית. במקרה זה, חלק גדול מהאנרגיה הולך לאיבוד עם פסולת חום (לדוגמה, יחד עם מים חמים שנפלטים ממערכות קירור), מה שמוביל למה שנקרא זיהום תרמי של הסביבה. מכאן נובע שיש לבנות תחנות כוח תרמיות באותם מקומות שבהם יש כמות מספקת של מי קירור, או באזורים סוערים שבהם קירור האוויר לא ישפיע לרעה על המיקרו אקלים. לכך מתווספות בעיות בטיחות והיגיינה. לכן תחנות כוח גרעיניות גדולות עתידיות צריכות להיות ממוקמות רחוק ככל האפשר מאזורים מיושבים בצפיפות. אלא שבדרך זו מוסרים מקורות החשמל מצרכניו, מה שמסבך מאוד את בעיית העברת הכוח.

העברת החשמל באמצעות חוט היא יקרה מאוד: היא כשליש מעלות האנרגיה לצרכן. כדי להוזיל עלויות, נבנים קווי מתח במתחים הולכים וגדלים, שיגיעו בקרוב ל-1,500 קילו וולט. אבל קווי מתח גבוה עיליים דורשים ניכור של שטח יבשתי גדול, וחוץ מזה, הם פגיעים לרוחות חזקות מאוד ולגורמים מטאורולוגיים אחרים. וקווי כבלים תת קרקעיים עולים פי 10 עד 20, והם מונחים רק במקרים חריגים (למשל, כאשר זה נגרם משיקולים אדריכליים או אמינות).

הבעיה החמורה ביותר היא הצטברות ואגירת החשמל, שכן תחנות הכוח פועלות בצורה החסכונית ביותר בהספק קבוע ובעומס מלא. בינתיים הביקוש לחשמל משתנה במהלך היום, השבוע והשנה, כך שיש להתאים את כוחן של תחנות הכוח אליו. הדרך היחידה לאחסן כמויות גדולות של חשמל לשימוש עתידי מסופקת כיום על ידי תחנות כוח אחסון שאובות, אך הן, בתורן, קשורות לבעיות רבות.

כל הבעיות הללו העומדות בפני האנרגיה המודרנית, על פי מומחים רבים, יכולות לאפשר שימוש במימן כדלק ויצירת מה שנקרא משק אנרגית מימן.

מימן, הפשוט והקל ביותר מבין כל היסודות הכימיים, יכול להיחשב כדלק אידיאלי. זה זמין בכל מקום שיש מים. כאשר שורפים מימן נוצרים מים, אותם ניתן לפרק שוב למימן ולחמצן, ותהליך זה אינו גורם לזיהום סביבתי כלשהו. להבת מימן אינה פולטת לאטמוספירה מוצרים המלווים בהכרח את הבעירה של כל סוג אחר של דלק: פחמן דו חמצני, פחמן חד חמצני, דו תחמוצת הגופרית, פחמימנים, אפר, פרוקסידים אורגניים וכו'. למימן ערך קלורי גבוה מאוד: בשריפת 1 גרם מימן מתקבלת 120 J של אנרגיה תרמית, ובשריפת 1 גרם בנזין רק 47 J.

ניתן להעביר ולהפיץ מימן דרך צינורות כמו גז טבעי. הובלת דלק בצנרת היא הדרך הזולה ביותר להעברת אנרגיה למרחקים ארוכים. כמו כן, מונחים צנרת מתחת לאדמה, דבר שאינו מפריע לנוף. צינורות גז תופסים פחות שטח מאשר קווי חשמל עיליים. העברת אנרגיה בצורה של גז מימן דרך צינור של 750 מ"מ לאורך 80 ק"מ תעלה פחות מהעברת אותה כמות אנרגיה בצורה של זרם חילופין דרך כבל תת קרקעי. במרחקים הגדולים מ-450 ק"מ, הובלת מימן בצנרת זולה יותר משימוש בקו מתח עילי של 40 קילו וולט DC, ומעל 900 ק"מ היא זולה יותר מקו מתח עילי של 500 קילו וולט AC.

מימן הוא דלק סינטטי. ניתן להשיגו מפחם, נפט, גז טבעי או על ידי פירוק מים. לפי הערכות, כיום העולם מייצר וצורך כ-20 מיליון טון מימן בשנה. מחצית מהסכום הזה מושקע על ייצור אמוניה ודשנים, והשאר - על סילוק גופרית מדלקים גזים, במטלורגיה, להידרוגנציה של פחם ודלקים אחרים. בכלכלה של ימינו, מימן נשאר יותר כימיקל מאשר חומר מוצא אנרגטי.

שיטות מודרניות ופרספקטיביות לייצור מימן.כעת מימן מופק בעיקר מנפט (כ-80%). אבל זהו תהליך לא חסכוני לאנרגיה, מכיוון שהאנרגיה המתקבלת ממימן כזה עולה פי 3.5 מהאנרגיה משריפת בנזין. בנוסף, העלות של מימן כזה עולה כל הזמן עם עליית מחירי הנפט.

כמות קטנה של מימן נוצרת על ידי אלקטרוליזה. הפקת המימן על ידי אלקטרוליזה של מים יקרה יותר מהפקתו מנפט, אך היא תתרחב וייעשה זולה יותר עם פיתוח אנרגיה גרעינית. ניתן להציב תחנות אלקטרוליזה של מים ליד תחנות כוח גרעיניות, בהן כל האנרגיה שתיצור תחנת הכוח תשמש לפירוק מים עם היווצרות מימן. נכון, מחיר המימן האלקטרוליטי יישאר גבוה ממחיר הזרם החשמלי, אך עלויות ההובלה וההפצה של המימן כה קטנות עד שהמחיר הסופי לצרכן יהיה מקובל למדי בהשוואה למחיר החשמל.

כיום, חוקרים פועלים באינטנסיביות להוזלת תהליכים טכנולוגיים לייצור מימן בכמות גדולה עקב פירוק מים יעיל יותר באמצעות אלקטרוליזה של אדי מים בטמפרטורה גבוהה, באמצעות זרזים, ממברנות אטומות למחצה וכו'.

תשומת לב רבה מוקדשת לשיטה התרמוליטית, אשר (בעתיד) מורכבת מפירוק מים למימן וחמצן בטמפרטורה של 2500 מעלות צלזיוס. אבל מהנדסים עדיין לא שלטו במגבלת טמפרטורה כזו ביחידות טכנולוגיות גדולות, כולל אלו הפועלות על אנרגיה אטומית (בכורים בטמפרטורה גבוהה, עד כה הם סופרים רק על טמפרטורה של כ-1000 מעלות צלזיוס). לכן, החוקרים שואפים לפתח תהליכים המתרחשים במספר שלבים, שיאפשרו ייצור מימן בטווחי טמפרטורות מתחת ל-1000 מעלות צלזיוס.

בשנת 1969, בסניף האיטלקי של Euratom, הופעל מפעל לייצור מימן תרמוליטי, הפועל ביעילות של 55% בטמפרטורה של 730 מעלות צלזיוס. במקרה זה, נעשה שימוש בסידן ברומיד, מים וכספית. המים בצמח מתפרקים למימן ולחמצן, והריאגנטים הנותרים מסתובבים במחזורים חוזרים. אחרים - מתקנים מתוכננים מופעלים - בטמפרטורות של 700-800 מעלות צלזיוס. הוא האמין כי כורים בטמפרטורה גבוהה יגדילו את היעילות של תהליכים כאלה עד 85%. כיום, איננו מסוגלים לחזות במדויק כמה יעלה מימן. אך בהתחשב בכך שמחירי כל צורות האנרגיה המודרניות נוטים לעלות, ניתן להניח שבטווח הארוך, אנרגיה בצורת מימן תהיה זולה יותר מאשר בצורת גז טבעי, ואולי בצורת חשמל.

השימוש במימן.כשהמימן יהפוך לדלק זול כמו הגז הטבעי היום, הוא יוכל להחליף אותו בכל מקום. ניתן לשרוף מימן בתנורים, מחממי מים ובתנורי חימום המצוידים במבערים ששונים מעט או בכלל לא מהמבערים של היום המשמשים לשריפת גז טבעי.

כאשר מימן נשרף, אין מוצרים מזיקיםשְׂרֵפָה. לכן, אין צורך במערכות להסרת מוצרים אלה למכשירי חימום הפועלים על מימן. יתר על כן, אדי המים הנוצרים במהלך הבעירה יכולים להיחשב כמוצר שימושי - הוא מרטיב את האוויר (כפי שאתה יודע, בדירות מודרניות עם הסקה מרכזית, האוויר יבש מדי). והיעדר ארובות לא רק עוזר לחסוך בעלויות הבנייה, אלא גם מגדיל את יעילות החימום ב-30%.

מימן יכול לשמש גם כחומר גלם כימי בתעשיות רבות, למשל בייצור דשנים ומזון, במטלורגיה ובפטרוכימיה. זה יכול לשמש גם לייצור חשמל בתחנות כוח תרמיות מקומיות.

אין עוררין על תפקידה של האנרגיה בתחזוקה ובפיתוח נוסף של הציוויליזציה. IN חברה מודרניתקשה למצוא לפחות אזור אחד של פעילות אנושית שלא ידרוש באופן ישיר או עקיף יותר אנרגיה ממה שהשרירים האנושיים יכולים לספק.

צריכת חשמל - אינדיקטור חשוב רמת החיים. באותם ימים שבהם אדם השיג מזון על ידי איסוף פירות יער וציד בעלי חיים, הוא נזקק לכ-8 MJ של אנרגיה ביום. לאחר השליטה באש עלה ערך זה ל-16 מ"ג, בחברה חקלאית פרימיטיבית הוא היה 50 מ"ג, ובמפותחת יותר - 100 מ"ג.

מקורות אנרגיה קונבנציונליים ממשיכים לשלוט בתעשיית החשמל העולמית. עם זאת, עבור כל מטר מעוקב חדש של גז או טון נפט, אתה צריך ללכת יותר ויותר צפונה או מזרחה, כדי לחפור עמוק יותר באדמה. לא פלא שנפט וגז יעלו יותר ויותר מדי שנה. בנוסף, משאבי הטבע מוגבלים, ובסופו של דבר, האנושות תיאלץ לעבור תחילה לשימוש נרחב באנרגיה אטומית, ולאחר מכן לחלוטין לאנרגיית רוח, שמש וכדור הארץ.

ניתן להשתמש באנרגיה חלופית בכל מקום רק כאשר הדלק המסורתי הופך כל כך דל עד שמחירו הופך גבוה להפליא; או כאשר משבר אקולוגי דוחף את האנושות לסף הרס עצמי. כבר כעת ניתן לזלזל משמעותית בסבירות לאפקט החממה ולחסל את כל האזורים הבלתי נוחים מבחינה סביבתית באמצעות שימוש באנרגיה חלופית נקייה. עם זאת, זה עדיין לא קרה בגלל הרווחיות הנמוכה של בנייה כזו. אף אחד לא רוצה להשקיע את כספו במשהו שיכול להשתלם רק אחרי כמה מאות שנים. אחרי הכל עבודת הכנהלהשתמש בכל מקור אנרגיה חלופי הם יקרים מאוד, בנוסף, הם לא תמיד בטוחים הן לאנשים והן לסביבה. לכן, אין לצפות להפעלה מיידית של מקור החשמל ה"נכון" בזמן הקרוב.

1. וולקוב ש.ג., Hydropower, סנט פטרסבורג, 1997

2. Neporozhny P.S., Popkov V.I.,משאבי האנרגיה של העולם, M., Energoatomizdat, 1995.

3. מקורות אנרגיה. עובדות, בעיות, פתרונות, מ., מדע וטכנולוגיה, 1997.

אנרגיה חלופית היא דרכים לא מסורתיות להשגה, שידור ושימוש באנרגיה. ידוע גם בשם אנרגיה ירוקה. מקורות חלופיים הם משאבים מתחדשים (כגון מים, אור שמש, רוח, אנרגיית גלים, מקורות גיאותרמיים, בעירה לא שגרתית של דלקים מתחדשים).

מבוסס על שלושה עקרונות:

1. התחדשות.
2. ידידותיות לסביבה.
3. רווחיות.

אנרגיה חלופית אמורה לפתור כמה בעיות אקוטיות בעולם: בזבוז של מינרלים ושחרור פחמן דו חמצני לאטמוספירה (זה קורה בשיטות סטנדרטיות של הפקת אנרגיה באמצעות גז, נפט וכו'), מה שגורר התחממות כדור הארץ, שינוי סביבתי בלתי הפיך ואפקט החממה.

פיתוח אנרגיה חלופית

הכיוון נחשב לחדש, אם כי ניסיונות להשתמש באנרגיית הרוח, המים והשמש נעשו כבר במאה ה-18. בשנת 1774 פורסמה העבודה המדעית הראשונה על בנייה הנדסית הידראולית - "אדריכלות הידראולית". מחבר העבודה הוא המהנדס הצרפתי ברנרד פורסט דה בלידור. לאחר פרסום העבודה קפא התפתחות הכיוון הירוק כמעט 50 שנה.

• 1846 - טורבינת הרוח הראשונה, מעצב - פול לה קור.
• 1861 - פטנט על המצאת תחנת כוח סולארית.
• 1881 - הקמת תחנת כוח הידרואלקטרית במפלי הניאגרה.
• 1913 - בניית התחנה הגיאותרמית הראשונה, המהנדס האיטלקי פיירו ג'ינורי קונטי.
• 1931 - בניית תחנת הרוח התעשייתית הראשונה בחצי האי קרים.
• 1957 - התקנה בהולנד של טורבינת רוח חזקה (200 קילוואט), המחוברת לרשת המדינה.
• 1966 - הקמת התחנה הראשונה המייצרת אנרגיה המבוססת על גלים (צרפת).

תנופה חדשה בפיתוח אנרגיה חלופית התקבלה במהלך המשבר הקשה של שנות ה-70. משנות ה-90 ועד תחילת המאה ה-21 נרשמו בעולם מספר קריטי של תאונות בתחנות כוח, שהפכו לתמריץ נוסף לפיתוח אנרגיה ירוקה.

אנרגיה חלופית ברוסיה

חלקה של האנרגיה החלופית בארצנו הוא כ-1% (לפי נתוני משרד האנרגיה). עד שנת 2020, מתוכנן להגדיל את הנתון הזה ל-4.5%. פיתוח האנרגיה הירוקה יתבצע לא רק באמצעות הממשלה. הפדרציה הרוסית מושכת יזמים פרטיים, ומבטיחה החזר קטן (2.5 קופיקות ל-1 קילוואט לשעה) לאותם אנשי עסקים שיתמודדו עם פיתוחים אלטרנטיביים.

הפוטנציאל לפיתוח אנרגיה ירוקה בפדרציה הרוסית הוא עצום:

• חופי האוקיינוס ​​והים, סחלין, קמצ'טקה, צ'וקוטקה וטריטוריות אחרות, בשל אוכלוסייה מועטה ושטחים בנויים, יכולים לשמש כמקורות אנרגיית רוח;
• מקורות האנרגיה הסולארית במצטבר עולים על כמות המשאבים המופקים מעיבוד נפט וגז - הנוחים ביותר מבחינה זו הם שטחי קרסנודר וסטברופול, המזרח הרחוק, צפון הקווקז וכו'.

(תחנת הכוח הסולארית הגדולה ביותר באלטאי, רוסיה)

בשנים האחרונות הצטמצם המימון לענף זה: הרף של 333 מיליארד רובל ירד ל-700 מיליון. זאת בשל המשבר הכלכלי העולמי ונוכחותן של בעיות דחופות. כרגע, אנרגיה חלופית אינה בראש סדר העדיפויות בתעשייה הרוסית.

אנרגיה חלופית של מדינות העולם

(טורבינות רוח בדנמרק)

כוח המים מתפתח בצורה הדינמית ביותר (בשל זמינות משאבי המים). אנרגיית הרוח והשמש נמצאים בפיגור הרחק מאחור, אם כי חלק מהמדינות נעות בכיוונים אלה.

אז, בעזרת טורבינות רוח, אנרגיה מופקת (מהסך הכל):

• 28% בדנמרק;
• 19% בפורטוגל;
• 16% בספרד;
• 15% באירלנד.

הביקוש לאנרגיה סולארית נמוך מההיצע: מחצית מהמקורות שהיצרנים יכולים לספק מותקנים.

(תחנת כוח סולארית בגרמניה)

TOP-5 המובילים בייצור אנרגיה ירוקה (נתונים מפורטל vesti.ru):

1. ארה"ב (24.7%) - (כל סוגי המשאבים, אור השמש משמש הכי הרבה).
2. גרמניה - 11.7% (כל סוגי המשאבים החלופיים).
3. ספרד - 7.8% (מקורות רוח).
4. סין - 7.6% (כל סוגי המקורות, מחציתם - אנרגיית רוח).
5. ברזיל - 5% (דלק ביולוגי, מקורות שמש ורוח).

(תחנת הכוח הסולארית הגדולה ביותר בספרד)

אחת הבעיות הקשות ביותר לפתרון היא מימון. לרוב זול יותר להשתמש במקורות אנרגיה מסורתיים מאשר להתקין ציוד חדש. אחד הפתרונות החיוביים לבעיה זו הוא עלייה חדה במחירי החשמל, הגז וכו', במטרה לאלץ אנשים לחסוך כסף ובסופו של דבר לעבור לחלוטין למקורות חלופיים.

תחזיות הפיתוח משתנות מאוד. כך מבטיחים באגודת אנרגיית הרוח שעד 2020 חלקה של האנרגיה הירוקה יגדל ל-12%, ו-EREC מניח שבשנת 2030 כבר 35% מצריכת האנרגיה בעולם יסופקו ממקורות מתחדשים.