Міністерство загальної та професійної освіти
Томський політехнічний університет
Факультет МСНапрямок машинобудування
Кафедра Екології та ОБЖ
Нетрадиційні методи виробництва енергії Тематичний реферат з екологіїСтудент К.А. Віліпп
Прийняв: В.Г. ГорбатенкоТомськ 2001
ЗМІСТ
1. ВСТУП 2 стор
2. ЕНЕРГЕТИКА 4 стор
3. ЕНЕРГІЯ ВІТРУ 5 стор
4. СОНЯЧНА ЕНЕРГІЯ 7 стор
5. ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЯ З КОСМОСУ 11 стор
6. ВИСНОВОК 14 стор
7. Список використаної літератури 15 стор
ВведенняНародження енергетики відбулося кілька мільйонів років тому, коли люди навчилися використовувати вогонь. Вогонь давав їм тепло і світло, був джерелом натхнення та оптимізму, зброєю проти ворогів і диких звірів, лікувальним засобом, помічником в землеробстві, консервантом продуктів, технологічним засобом і т.д.
Протягом багатьох років вогонь підтримувався шляхом спалювання рослинних енергоносіїв (деревини, чагарників, очерету, трави, сухих водоростей і т.п.), а потім була виявлена можливість використовувати для підтримки вогню викопні речовини: кам'яне вугілля, нафту, сланці, торф.
Ніяка діяльність неможлива без використання енергії. Продуктивність - і, в кінцевому рахунку, прибуток - в
значною мірою залежить від стабільності подачі енергії.
Наявність енергії - одна з необхідних умов для рішення практично будь-якої задачі.
Отриманням, а правильніше сказати, перетворенням енергії кращі уми людства займаються не одну сотню років. Виробництво енергії передбачає її отримання у вигляді зручному для використання, а саме отримання - тільки перетворення з одного виду в інший.
Зараз відомо, що деревина - це акумульована з допомогою фотосинтезу сонячна енергія. При згорянні кожного кілограма сухої деревини виділяється близько 20 000 к Дж тепла, теплота згоряння бурого вугілля дорівнює приблизно 13 000 кДж / кг, антрациту 25 000 кДж / кг, нафти і нафтопродуктів 42 000 кДж / кг, а природного газу 45000 кДж / кг. Найвищою теплотою згоряння має водень 120000 кДж / кг.
Однією з важливих проблем в енергетиці, крім отримання енергії, є забезпечення можливостей її зберігання і транспортування. Хімічні джерела струму, відомі понад 100 років, дозволяють виробляти, зберігати і перетворювати енергію. Вони є неодмінними супутниками будь-яких автономних джерел енергії.
Найбільш універсальна форма енергії - електрика. Воно виробляється на електростанціях і розподіляється між споживачами за допомогою електричних мереж комунальними службами. Припинення подачі електроенергії паралізує всі види діяльності. Для того щоб цього не сталося - використовуються системи безперебійного електроживлення та автономні джерела енергії.
Людству потрібна енергія, причому потреби в ній збільшуються з кожним роком. Разом з тим запаси традиційних природних палив (нафти, вугілля, газу та ін) кінцеві. Кінцеві також і запаси ядерного палива - урану і торію, з якого можна отримати в реакторах плутоній. Практично невичерпні запаси термоядерного палива - водню, проте керовані термоядерні реакції поки не освоєні, і невідомо коли вони будуть використані для промислового отримання енергії в чистому вигляді, тобто без участі в цьому процесі реакторів розподілу У зв'язку із зазначеними проблемами стає все більш необхідним використання нетрадиційних енергоресурсів, в першу чергу сонячної, вітрової, геотермальної енергії, поряд з впровадженням енергозберігаючих технологій.
Земля щодня отримує від Сонця в тисячу разів більше енергії, ніж її виробляється всіма електростанціями світу. Завдання тут полягає в тому, щоб навчитися практично використовувати хоча б її невелика кількість. Не можна стверджувати, що широкомасштабне використання сонячної енергії не буде мати ніяких наслідків для навколишнього середовища, але все ж вони будуть незрівнянно меншими, ніж у традиційній енергетиці.
В епоху вугільної та мазутної енергетики необхідно було одержувати електрику і тепло на великих станціях, а потім передавати їх споживачам знаходяться на відстані. Такі системи були виправдані - вони виникли в ті роки, коли основним джерелом енергії для країни був кам'яне вугілля. Спалювати його важко - потрібна складна техніка для розмелювання. Крім того, слід було розташовувати станції подалі від житла. Потім з'явилися електростанції і котельні на мазуті. Але мазут - це паливо доступне тільки для спалювання на великих установках, причому, з великою кількістю виділених токсичних газів у викидах з димових труб. Атомні електростанції наносять не менший збиток. Утилізація відпрацьованого палива ядерних реакторів і тепла, наслідки радіоактивних викидів і аварій - неповний перелік недоліків "мирного атома".
Часто ми не можемо в абсолютних одиницях висловити збиток, який завжди завдає будь-яка тепло-або електростанція. Вибір варіантів розвитку енергетики розумна тільки в тому випадку, якщо порівнюються не тільки позитивні, але і негативні фактори.
Головні об'єкти дискусій - теплові, гідравлічні і атомні електростанції. Кожна з цих "фабрик електрики" має серйозні недоліки з яких на перше місце висувається наноситься ними екологічний збиток. Для розуміння в енергетиці необхідні критерії враховують необхідність продовження господарської діяльності людини і, поряд з цим, мінімізують шкоду нанесену довкіллю.
Основний внесок у забруднення атмосфери вуглекислим газом вносять ТЕЦ, ГРЕС та автомобілі. Атомні електростанції не викидають вуглекислий газ, а тому "парниковий ефект" став головним аргументом у прихильників атомної енергетики.
Досить великим енергетичним потенціалом володіють розвідані запаси газу. З екологічної точки зору у природного газу два недоліки: викиди оксидів азоту та вуглекислого газу підсилюючого парниковий ефект. При вмілому спалюванні газу, в парогазових установках, окислів азоту утворюється трохи, а викиди вуглекислого газу приблизно вдвічі нижче, ніж при використанні вугілля або нафти.
До того як ми навчимося отримувати енергію у великих кількостях з принципово нових джерел будуть використовуватися традиційні види палива. Тому розробляються нові родовища та досліджуються процеси, які дозволяють ефективніше використовувати енергію викопного палива і зменшити пов'язане з цим забруднення навколишнього середовища.
Небезпека парникового ефекту людство усвідомило порівняно недавно. Поряд з термічними процесами, що відбуваються всередині нашої планети, більшу частину енергії несе випромінювання сонця. За десятиліття 1970 ... 80 рр.. підвищення температури земної поверхні склало 0,3 оС. У наступні десятиліття прогнозувалося зростання температури на кілька градусів. Реальне підвищення температури відбувається дещо повільніше. Проте, в майбутньому потепління може стати причиною глобального екологічного лиха - привести до танення полярних льодів, підвищення рівня та затоплення прибережних територій світового океану. За попередніми оцінками танення полярних "шапок" Землі призведе до підвищення рівня світового океану на 6 метрів.
ЕНЕРГІЯ ВІТРУ
Першою лопатевої машиною, яка використала енергію вітру, був вітрило. Парус і вітродвигун крім одного джерела енергії об'єднує один і той же використовується принцип. Дослідження Ю. С. Крючкова показали, що вітрило можна представити у вигляді вітродвигуна з нескінченним діаметром колеса. Вітрило є найбільш досконалою лопатевої машиною, з найвищим коефіцієнтом корисної дії, що безпосередньо використовує енергію вітру для руху.
Вітроенергетика, яка використовує вітроколеса і ветрокарусели (двигуни карусельного типу), відроджується зараз, перш за все, в наземних установках. У США вже побудовані і експлуатуються комерційні установки. Проекти наполовину фінансуються з державного бюджету. Другу половину інвестують майбутні споживачі екологічно чистої енергії.
У Росії до початку нинішнього століття оберталося близько 2500 тисяч вітряків загальною потужністю мільйон кіловат. Після 1917 року млини залишилися без господарів і поступово руйнувалися. Правда, робилися спроби використовувати енергію вітру вже на науковій і державній основі. У 1931 році поблизу Ялти була побудована найбільша на той час вітроенергетична установка потужністю 100 кВт, а пізніше розроблений проект агрегату на 5000 кВт. Але реалізувати його не вдалося, так як Інститут вітроенергетики, який займався цією проблемою, був закритий.
Істотним недоліком енергії вітру є його мінливість в часі, але його можна компенсувати за рахунок розташування вітроагрегатів. Якщо в умовах повної автономії об'єднати кілька десятків великих вітроагрегатів, то середня їх потужність буде постійною. При наявності інших джерел енергії вітрогенератор може доповнювати існуючі. І, нарешті, від вітродвигуна можна безпосередньо одержувати механічну енергію.
Принцип дії всіх вітродвигунів один: під натиском вітру обертається вітроколесо з лопатами, передаючи обертовий момент через систему передач валу генератора, який виробляє електроенергію, водяному насосу. Чим більше діаметр вітроколеса, тим більший повітряний потік воно захоплює і тим більше енергії виробляє агрегат. Принципова простота дає тут винятковий простір конструкторського творчості, але недосвідченому погляду вітроагрегат представляється простою конструкцією.
Традиційна компонування вітряків - з горизонтальною віссю обертання - непогане рішення для агрегатів малих розмірів та потужностей. Коли ж розмахи лопатей зросли, така компоновка виявилася неефективною, оскільки на різній висоті вітер дме в різні боки. У цьому випадку не тільки не вдається оптимально орієнтувати агрегат на вітер, а й виникає небезпека руйнування лопатей.
Крім того, кінці лопатей великої установки рухаючись із швидкістю створюють шум. Проте головна перешкода на шляху використання енергії вітру все ж економічна - потужність агрегату залишається невеликий і частка витрат на його експлуатацію виявляється значною. У результаті собівартість енергії не дозволяє вітрякам з горизонтальною віссю надавати реальну конкуренцію традиційним джерелам енергії.
Основні різновиди вітроагрегатів діляться на дві групи:
вітродвигуни з горизонтальною віссю обертання (крильчатиє);
вітродвигуни з вертикальною віссю обертання (карусельні:
лопатеві і ортогональні).
Типи крильчастих вітродвигунів відрізняються тільки кількістю лопатей.
Для крильчастих вітродвигунів, найбільша ефективність
яких досягається при дії потоку повітря перпендикулярно
до площини обертання лопатей-крил, потрібно пристрій
автоматичного повороту осі обертання. З цією метою застосовують
крило-стабілізатор. Карусельні вітродвигуни володіють тим
перевагою, що можуть працювати при будь-якому напрямку вітру
не змінюючи свого положення.
Карусельним установкам відмінність в аеродинаміці дає перевагу в порівнянні з традиційними вітряками. При збільшенні швидкості вітру вони швидко нарощують силу тяги, після чого швидкість обертання стабілізується. Карусельні вітродвигуни тихохідні і це дозволяє використовувати прості електричні схеми, наприклад, з асинхронним генератором, без ризику зазнати аварії при випадковому пориві вітру. Тихоходность висуває одну обмежує вимога - використання багатополюсного генератора працює на малих обертах. Такі генератори не мають широкого розповсюдження, а використання
мультиплікаторів (мультиплікатор [лат. multiplicator
умножающий] - підвищує редуктор) не ефективно через низький ККД останніх.
Ще більш важливою перевагою карусельної конструкції стала її здатність без додаткових хитрувань стежити за тим "звідки дме вітер", що відчутно для приземних нишпорять потоків. Вітродвигуни подібного типу будуються в США, Японії, Англії, ФРН, Канаді.
Ортогональні вітроагрегати, як вважають фахівці, перспективні для великої енергетики. Сьогодні перед ветропоклонниками ортогональних конструкцій стоять певні труднощі. Серед них, зокрема, проблема запуску. У ортогональних установках використовується той же профіль крила, що у дозвуковом літаку. Літак, перш ніж "спертися" на підйомну силу крила, повинен розбігтися. Так само йде справа і у випадку з ортогональної установкою. Спочатку до неї потрібно підвести енергію - розкрутити і довести до певних аеродинамічних параметрів, а вже потім вона сама перейде з режиму двигуна в режим генератора.
У потужного вітродвигуна великі розміри. Проте можна обійтися і малими - взяти числом, а не розміром. Забезпечивши кожен електрогенератор окремим перетворювачем можна підсумувати вихідну потужність вироблено генераторами. У цьому випадку підвищується надійність і живучість вітроустановки.
Реально працюють вітроагрегати виявили ряд негативних явищ. Наприклад, поширення вітрогенераторів може утруднити прийом телепередач і створювати потужні звукові коливання.
СОНЯЧНА ЕНЕРГІЯ
Сонце - гігантське світило, що має діаметр 1392 тис. км. Його маса (2 * 1030 кг) в 333 тис. разів перевищує масу Землі, а обсяг в 1,3 млн. разів більше обсягу Землі. Хімічний склад Сонця: 81,76% водню, 18,14% гелію і 0,1% азоту. Середня щільність речовини Сонця дорівнює 1400 кг/м3. Усередині Сонця відбуваються термоядерні реакції перетворення водню в гелій і щомиті 4 млрд. кг матерії перетворюється в енергію, що випромінюється Сонцем в космічний простір у вигляді електромагнітних хвиль різної довжини.
Верхньої межі атмосфери Землі за рік досягає потік сонячної енергії в кількості 5,6 * 1024 Дж. Атмосфера Землі відбиває 35% цієї енергії назад у космос, а інша енергія витрачається на нагрівання земної поверхні, випарно-осадовий цикл і утворення хвиль у морях і океанах , повітряних та океанських течій і вітру.
Середньорічна кількість сонячної енергії, що надходить за 1 день на 1м2 поверхні Землі, коливається від 7,2 МДж/м2 на півночі до 21,4 МДж / м 2 в пустелях і тропіках.
Перші спроби використання сонячної енергії на
комерційній основі відносяться до 80-х років нашого століття.
Найбільших успіхів у цій області домоглася фірма Loose
Industries (США). Нею в грудні 1989 року введено в експлуатацію
сонячно-газова станція потужністю 80 МВт.
Тут же, в Каліфорнії, в 1994 році введено ще 480 МВт електричної потужності, причому, вартість 1 кВтг енергії - 7 ... 8 центів. Це нижче, ніж на традиційних станціях. У нічні години і взимку енергію дає, в основному, газ, а влітку в денні години - сонце.
Електростанція в Каліфорнії продемонструвала, що газ і сонце, як основні джерела енергії найближчого майбутнього, здатні ефективно доповнювати один одного. Тому не випадковий висновок, що в якості партнера сонячної енергії повинні виступати різні види рідкого або газоподібного палива. Найбільш вірогідною "кандидатурою" є водень. Його отримання з використанням сонячної енергії, наприклад, шляхом електролізу води може бути досить дешевим, а сам газ, що володіє високою теплотворною здатністю, легко транспортувати і довго зберігати.
Звідси висновок: найбільш економічна можливість використання сонячної енергії, яка проглядається сьогодні - спрямовувати її для отримання вторинних видів енергії в сонячних районах земної кулі. Отримане рідке або газоподібне паливо можна буде перекачувати по трубопроводах або перевозити танкерами в інші райони.
Швидкий розвиток геліоенергетики стало можливим завдяки зниженню вартості фотоелектричних перетворювачів у розрахунку на 1 Вт встановленої потужності з 1000 доларів у 1970 році до 3 ... 5 доларів в 1997 році та підвищення їх ККД з 5 до 18%. Зменшення вартості сонячного вата до 50 центів дозволить гелиоустановкам конкурувати з іншими автономними джерелами енергії, наприклад, з дізельелектростанціі.
Одним з лідерів практичного використання енергії Сонця стала Швейцарія. Тут побудовано приблизно 2600 геліоустановок на кремнієвих фотоперетворювачах потужністю від 1 до 1000 кВт і сонячних колекторних пристроїв для отримання теплової енергії. Програма, що отримала найменування "Солар-91" і здійснювана під гаслом "За енергонезалежну Швейцарію!", Вносить помітний внесок у вирішення екологічних проблем і енергетичну незалежність країни-імпортера сьогодні більше 70 відсотків енергії. Гелиоустановку на кремнієвих фотоперетворювачах, найчастіше потужністю 2 ... 3 кВт, монтують на дахах і фасадах будівель. Вона займає приблизно 20 ... 30 квадратних метрів. Така установка виробляє на рік у середньому 2000 кВтг електроенергії, що достатньо для забезпечення побутових потреб середнього швейцарського будинки і зарядки бортових акумуляторів
електромобіля. Денний надлишок енергії в літню пору направляють
в електричну мережу загального користування. Взимку ж, особливо в
нічні години, енергія може бути безплатно повернуто власнику
геліоустановки.
Крупні фірми монтують на дахах виробничих
корпусів геліостанції потужністю до 300 кВт. Одна така станція
може покрити потреби в енергії на 50 ... 70%.
У районах альпійського високогір'я, де нерентабельно прокладати лінії електропередач, будуються автономні геліоустановки з акумуляторами.
Досвід експлуатації свідчить, що Сонце вже в змозі забезпечити енергопотреби, щонайменше, всіх житлових будинків у країні. Геліоустановки, розташовуючись на дахах і стінах будинків, на шумозахисних огородженнях автодоріг, на транспортних і промислових спорудах не вимагають для розміщення дорогої сільськогосподарської або міської території.
Сучасна концепція використання сонячної енергії найбільш повно виражена при будівництві корпусів заводу віконного скла в Арисдорфе, де сонячних панелей загальною потужністю 50 кВт ще при проектуванні була відведена додаткова роль елементів перекриття та оформлення фасаду.
ККД кремнієвих фотоперетворювачів при сильному нагріванні помітно знижується і, тому, під сонячними панелями прокладені вентиляційні трубопроводи для прокачування зовнішнього повітря. Нагріте повітря працює як теплоносій колекторних пристроїв. Темно-сині, іскристі на сонці фотоперетворювачі на південному і західному фасадах адміністративного корпусу, віддаючи до мережі 9 кВт електроенергії, виконують роль декоративного облицювання.
Існують і інші напрямки в освоєнні сонячної енергії. Це, перш за все, використання фотосинтезуючої здатності рослин. Вже створені і успішно працюють, щоправда поки в лабораторних умовах, фотобиохимические системи, де енергія кванта світла використовується для перенесення електронів. Вони є прообразом ефективних перетворювачів майбутнього, використовують принципи природного фотосинтезу.
Сонячні установки практично не вимагають експлуатаційних витрат, не потребують ремонту і вимагають витрат лише на їх спорудження та підтримку в чистоті. Працювати вони можуть нескінченно.
Сонячна енергія може безпосередньо змінюватися в механічну. Для цього використовується двигун Стірлінга. Якщо у фокусі параболічного дзеркала діаметром 1,5 м встановити динамічний перетворювач, що працює по циклу Стірлінга, одержуваної потужності (1 кВт) досить, щоб піднімати з глибини 20 метрів 2 м3 води за годину.
Середнє за рік значення сумарної сонячної радіації на
широті 55o, що надходить на добу на 20 м2 горизонтальної
поверхні, становить 50 ... 60 кВтг. Це відповідає
витратами енергії на опалення будинку площею 60 м2.
Для умов експлуатації сезонно населеного житла середньої
смуги найбільш придатною є повітряна система
теплопостачання. Повітря нагрівається в сонячному колекторі і з
воздуховодам подається в приміщення. Зручності застосування
повітряного теплоносія в порівнянні з рідинним очевидні:
немає небезпеки, що система замерзне;
немає необхідності в трубах і кранах;
простота і дешевизна.
Недолік - невисока теплоємність повітря.
Конструктивно колектор являє собою ряд засклених вертикальних коробів, внутрішня поверхня яких затемнена матовою фарбою, що не дає запаху при нагріванні. Ширина короба близько 60 см. У частині розташування сонячного колектора на будинку
перевага віддається вертикальному варіанту. Він набагато простіше в будівництві та подальшому обслуговуванні. У порівнянні з
похилим колектором (наприклад займає частину даху), не
потрібно ущільнення і воду, відпадає проблема снігового
навантаження, з вертикальних скла легко змити пил.
Плоский колектор, крім прямої сонячної радіації,
сприймає розсіяну і відбиту радіацію: у похмуру
погоду, при легкій хмарності, словом, в тих умовах, які ми
реально маємо в середній смузі.
Плоский колектор не створює високопотенційного теплоти,
як концентрує колектор, але для конвекційного опалення
цього і не потрібно, тут досить мати низькопотенційну
теплоту. Сонячний колектор розташовується на фасаді,
орієнтованому на південь (допускається відхилення до 30o на схід
або на захід).
Нерівномірність сонячної радіації протягом дня, а також
бажання обігрівати будинок вночі й у похмурий день диктує
необхідність влаштування теплового акумулятора. Вдень він
накопичує теплову енергію, а вночі віддає. Для роботи з
повітряним колектором найбільш раціональним вважається
гравійно-гальковий акумулятор. Він дешевий, простий у будівництві.
Гравійну засипання можна розмістити в теплоізольованій
заглибленою цокольній частині будинку. Тепле повітря нагнітається в
акумулятор за допомогою вентилятора.
Для будинку, площею 60 м2, обсяг акумулятора становить від
3 до 6 м3. Розкид визначається якістю виконання елементів
геліосистеми, теплоізоляцією, а також режимом сонячної
радіації в конкретній місцевості.
Система сонячного теплопостачання будинку працює у чотирьох
режимах:
опалення та акумулювання теплової енергії;
опалення від акумулятора;
акумулювання теплової енергії;
опалення від колектора.
У холодні сонячні дні нагріте у колекторі повітря
піднімається і через отвори в стелі надходить у приміщення.
Циркуляція повітря йде за рахунок природної конвекції. У ясні
теплі дні гаряче повітря забирається з верхньої зони колектора і з допомогою вентилятора прокачується через гравій, заряджаючи тепловий акумулятор. Для нічного опалення і на випадок похмурої погоди повітря з приміщення проходить через акумулятор і повертається в кімнати підігрітий.
У середній смузі геліосистема лише частково забезпечує
потреби опалення. Досвід експлуатації показує, що
сезонна економія палива за рахунок використання сонячної
енергії досягає 60%.
Ідея спорудження Міжнародної дослідної космічної електростанції (КСЕС), що подає електроенергію земним споживачів, виникла в 1960 році і не сходить з тих пір зі сторінок популярних і наукових видань.
КСЕС в сукупності з проміжними атмосферними спорудами зможе на тільки подавати електроенергію земним споживачам, але і безпосередньо висвітлювати великі ділянки земної поверхні вночі і затінювати ними вдень, регулювати кліматичні умови, знищувати тайфуни та смерчі, забезпечувати енергією космічні кораблі, повітряні засоби, наземний транспорт, віддалені від ліній електропередач промислові підприємства і т.д.
Доцільність створення КСЕС диктується невичерпністю сонячної енергії, екологічними міркуваннями і необхідністю зберігати нині широко застосовуються природні енергоносії (нафта, газ, вугілля) для потреб хімічної промисловості.
КСЕС з періодично змінюваним персоналом могла б стати на тільки прообразом надпотужних станцій майбутнього, але й одночасно виконувати величезну кількість звичайної "космічної роботи" (дослідження, спостереження, експерименти) Потреба в такій дослідної КСЕС є вже зараз, причому не тільки потреба, а й можливість її створення за умови міжнародного співробітництва.
При цьому слід врахувати, що наша країна першою в світі освоїла пілотовані космічні польоти з перебуванням людей на станції протягом одного року, у нас створений і випробуваний в космосі унікальний монтажний інструмент, а космонавтами отриманий унікальний досвід роботи з розгортання великогабаритних космічних споруд, у тому числі і додаткових панелей сонячних батарей, освоєні тривалі робочі виходи космонавтів у відкритий космос, успішно проведені перші випробування нової універсальної ракети-носія "Енергія", яка здатна виводити на навколоземну орбіту понад 100 т корисного вантажу.
Практичне використання сонячної енергії в космонавтиці почалося в 1958 році на першому ШСЗ США і на третьому радянському ШСЗ. Ці супутники, як відомо, мали сонячні батареї.
Перша публікація з проблеми КСЕС з викладенням технічної сутності належить американському інженеру П. Гейзер. У його проекті маса КСЕС досягає 30 тис.т, розмір ("розмах") сонячних батарей 60 км, а електрична потужність - приблизно 8,5 ГВт. Таким чином, потужність спроектованої станції вище потужності експлуатованих нині найбільших електростанцій світу: ГЕС "Гленда-Кулі" (США) - 6,2 ГВт, Красноярської ГЕС - 6 ГВт, АЕС "Фукушіма" - 4,7 ГВт, ТЕС "Кашима" - 4,4 ГВт (Японія).
Доцільність створення КСЕС і КТЕС диктується невичерпністю як сонячної енергії, так і пального для КТЕС-космічного водню, екологічними міркуваннями і необхідністю зберегти нині широко застосовуються природні хімічні енергоресурси для потреб хімічної промисловості.
У зв'язку з сумним досвідом аварії на Чорнобильській АЕС виникає питання, а чи не загрожує створення КСЕС певними новими бідами людям, адже передача енергії буде відбуватися через атмосферу, а отже, впливати на її склад і динаміку. Чи буде цей вплив позитивним? Розрахунки вселяють оптимізм, але остаточну відповідь може дати тільки досвідчена експлуатація електропередачі Космос-Земля.
Наявність енергетичних установок характерно для всіх космічних апаратів. Характеристики космічних сонячних батарей (СБ), що застосовуються в даний час, досить різноманітні. Питома маса панельних СБ становить 5-10 кг/м2, причому близько 40% маси доводиться на напівпровідникові елементи, а інше на конструкцію. Очікується, що використання матеріалів на основі бору та вуглецю дозволить зменшити масу конструкцій в 2 рази.
Термін служби СБ поки підтверджений 5 роками, проте вважається, що він може скласти 30 років, щоправда, з деградацією (зменшенням) ККД СБ до кінця цього періоду на 40%.
Досягнуте ККД для двошарового елемента, складеного з арсеніду галію (GaAs) і кремнію (Si), так само 28,5%, що стосується подальших перспектив, то вони оцінюються досить високими значеннями до 60%.
У космічній енергетиці велика роль відводиться акумуляторів. Найкращі з сучасних маховиків здатні накопичувати досить значну енергію - до 1 МДж / кг, хоча існують і такі експериментальні пристрої, які здатні накопичувати енергію до 12 МДж / кг. Але для розрахунків обмежуються значенням 0,07 МДж / кг.
Навряд чи перша дослідна КСЕС встановленою потужністю для земних споживачів 5000 кВт здатна скільки-небудь істотно допомогти енергетиці нашої країни. Тим не менше вона, як і перша АЕС, необхідна, причому головний сенс її експлуатації - натуральне вивчення способів бездротової передачі енергії на наддалекі відстані, вивчення впливу цього процесу на навколишнє середовище, оптимізація параметрів станції.
Перші практичні досліди в нашій країні з передачі енергії без проводів за допомогою НВЧ-випромінювання були проведені під керівництвом професора С.І. Тетельбаума в Київському політехнічному інституті близько 30 років тому. дві прості квадратні антени зі стороною квадрата 100 м при довжині хвилі 1 см дозволили передавати енергію на відстань 50 км з ККД 40%, а на відстань 5 км - з ККД 60%. Сучасний стан техніки дозволяє істотно поліпшити всі показники бездротової лінії передачі енергії за допомогою НВЧ-випромінювання.
ВИСНОВОКМожна сказати з впевненістю що людина залежна від енергії. Для вирішення тієї чи іншої задачі необхідна енергія і потреби в ній зростають, але запаси традиційних палив (нафти, газ, вугілля та ін) кінчені. Існує необхідність введення нетрадиційних джерел енергії. За мою думку нетрадиційні джерела необхідно вводити поступово, спочатку необхідно оптимально використовувати
наявну енергію, підвищити ККД наявних джерел.
Найбільш оптимальним джерелом мені здається сонячна енергія,
в порівнянні з вітровою енергією тому що частка витрат на експлуатацію значно нижче. Але майбутнє енергетики стоїть за змішаних джерелами.
Електроенергія з космосу виглядає як вигадка фантаста, як щось казкове, але може бути через деякий час це буде так само буденно як електрична лампочка.
Енергетична проблема може бути вирішена якщо почати рух в цьому напрямку. Необхідно діяти зараз.
Список використовуваної літератури:
Янтовскій Є. Стратегія енергетики''Наука і життя''№ січня 1991 67стр
Лаврус В.С. Джерела енергії "Інформаційне Видання" 1997 63стр
Ревель П. Віліпп К.А. Енергетичні проблеми людини''середу нашого проживання''Кн. Березень 1995 291стр