МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ
Державна освітня установа вищої професійної освіти
Тихоокеанський державний університет
Кафедра
«Економіка та управління хіміко-лісового комплексу»
Контрольна робота
Дисципліна «Економіка природокористування»
Тема: «Природні ресурси: відтворення і охорона. Енергетичні ресурси. »
Виконала студентка 3 курсу
гр. ФКВ - 81
№ залікової книжки 080442878
Прізвище:
Ім'я:
По батькові:
Перевірив: Глухів А.І.
Хабаровськ 2009
Зміст
1. Природні ресурси: відтворення й охорона
1.1 Природні ресурси, раціональне використання і відтворення
1.2 Природоохоронна діяльність та її результати
1.3 Економічне регулювання в галузі охорони навколишнього середовища
2.Енергетіческіе ресурси
2.1 Паливні енергетичні ресурси
2.2 Альтернативні джерела енергії2.3 Раціональне використання енергії
Висновок
Список використаної літератури
1. Природні ресурси: відтворення й охорона
1.1 Природні ресурси, раціональне використання і відтворення
До природних ресурсів належать:
• водні ресурси - водні простори, що використовуються або придатні до використання в якості джерела водопостачання, гідроенергії, а також
транспортні водні магістралі;
• земельні ресурси, що використовуються або призначені для використання в сільському господарстві, під будівлі в селах і містах; землі, зайняті корисними копалинами, під залізними, шосейними дорогами та іншими спорудами, парки, сквери та ін;
• мінеральні ресурси (корисні копалини) - мінеральні речовини, використовувані в економіці з достатньою ефективністю в природному вигляді або після переробки (залізо, марганець, хром, свинець, рідкісні і благородні метали тощо);
• енергетичні ресурси - енергія в природі у формі запасів корисних копалин (вугілля, нафта), гідроенергії, вітроенергії і т.п.
Природні ресурси, їх потенціал і можливості його реалізації класифікуються і групуються за різними ознаками: поновлювані і не поновлювані, не вироблені (дари природи) і вироблені (створені людиною); по компонентах (видами) - водні, лісові, мінеральні та ін; по призначенням (переважного використання) - економічні, оздоровчі (соціально-гігієнічні) та ін; по регіонах; розвідані і потенційні; за ступенем розвіданості; формам власності та ін
Раціональне використання ресурсів передбачає не тільки їх розумне освоєння, охорону, а й відтворення (відновлення) поновлюваних ресурсів. Система заходів щодо раціонального використання різна для різних видів ресурсів. Раціональне використання води та повітря полягає насамперед у запобіганні їх забруднення, тобто якісного виснаження. Для водних ресурсів характерно нерівномірний розподіл по території і в часі. Раціональне їх використання включає і заходи для перерозподілу стоку в часі і просторі, якщо це перерозподіл не завдає шкоди природному середовищу і підвищує ефективність використання водних та інших природних ресурсів (земельних, мінеральних, кормових і т.д.) Перерозподіл стоку в часі досягається створенням водосховищ і регулюванням спуску води з них, а перерозподіл у просторі - спорудженням каналів. Для раціонального використання вичерпних мінеральних ресурсів необхідно забезпечити більш повне вилучення їх з надр. Гостро стоїть завдання комплексного використання мінеральних ресурсів, яке заощаджує сировину, підвищує економічну ефективність підприємств і запобігає забруднення природного середовища відходами виробництва. Ресурси органічного світу та грунту (поновлювані ресурси) за сприятливих умов самі відновлюються, компенсують збитки, завдані їм людиною. Головне завдання в організації раціонального використання та охорони цих ресурсів полягає у нормуванні їх експлуатації. Допустимі норми навантажень використання для кожного виду ресурсів встановлюється з урахуванням географічних умов окремих природних районів.
Планування використання поновлюваних природних ресурсів повинно враховувати інтереси їх відтворення. Застосування спеціальних заходів (лісопосадки, риборозведення, меліорація і багато інших) може забезпечити не тільки відновлення колишніх ресурсів, але і їх збільшення. До видів робіт з виробництва природних ресурсів належать: розвідка корисних копалин, меліорація і рекультивація земель, лісорозведення, очищення промислових стоків та викидів в атмосферу, акліматизація та відновлення чисельності тварин. Проблеми раціонального використання природних ресурсів тісно пов'язані з проблемами охорони і перетворення природи.
1.2 Природоохоронна діяльність та її результати
Охорона природних ресурсів - комплекс міжнародних, національних і регіональних адміністративно господарських, політичних і громадських заходів щодо збереження фізичних, хімічних і біологічних параметрів функціонування природних систем у необхідних, з точки зору людини, межах, а також щодо раціонального використання, запобігання забруднення та інших видів деградації компонентів навколишнього середовища, відтворення та відновлення природних ресурсів. Криза російської економіки перешкоджає розвитку безвідходних технологій, створення індустрії екологічного призначення (будівництву очисних і інших споруд).
Екологічна криза характеризується тим, що індустріальний споживання різних видів природних ресурсів входить у суперечність зі здатністю природи до самовідновлення.
Природоохоронна діяльність - процес збереження, відновлення і відтворення природно-ресурсного потенціалу, який повинен бути найважливішим компонентом господарської діяльності в цілому. Розвиток природоохоронної діяльності - необхідна передумова виходу з кризової ситуації в екології. У сучасних умовах зміст і напрям діяльності з охорони природи та збереження природно-ресурсного потенціалу значно розширилися. З метою збереження цієї частини національного багатства в процесі природокористування необхідно визначити: відповідність наявних на планеті (у країні, регіоні) природних ресурсів, їх геологічного стану та стану цілям і бажаним темпами економічного розвитку; можливість розвитку того чи іншого виробництва в залежності від стану навколишнього середовища ; зміна темпів зростання економіки у зв'язку з обмеженням деяких ресурсів; обмеження споживання деяких природних ресурсів в інтересах майбутніх поколінь; вплив забруднення навколишнього середовища на подальший розвиток економіки; основні стратегічні шляхи вирішення економічних та екологічних проблем; можливості розвідки природних ресурсів та вплив НТП на цей процес ; можливості заміни традиційних видів палива, енергії та інших природних ресурсів нетрадиційними і т.п.
У розвинених країнах значна частина зазначених проблем уже вирішується за допомогою безвідходних технологій. В інших випадках можливі обмеження або відмова від виробництва і споживання тих чи інших товарів. Природоохоронна діяльність включає цілий комплекс напрямків та заходів: забезпечення збереження природних ресурсів і запобігання забруднення їх компонентів; ліквідацію негативних впливів людської діяльності на навколишнє середовище; відтворення компонентів природних ресурсів: поновлення природних ресурсів; раціоналізацію використання сировинних та інших природних ресурсів, що забезпечує їх мінімальне споживання в виробництві; мінімізацію відходів виробництва та споживання, їх повну утилізацію і оптимальне, екологічно прийнятне розміщення виробництва в природному середовищі; охорону унікальних природних комплексів від знищення, забруднення та інших видів деградації.
Головними напрямками природоохоронної діяльності, що забезпечують кардинальне вирішення багатьох проблем, є запобігання чистих виробництв, а також задоволення потреб у природних ресурсах на основі виробництва замінників природних матеріалів, використання нетрадиційних та невичерпних видів енергії.
Існує система екологічного контролю в Росії. Екологічний контроль - перевірка дотримання підприємствами та громадянами екологічних вимог з охорони навколишнього природного середовища та забезпечення екологічної безпеки. Контроль здійснюють законодавчі та виконавчі органи, а також спеціально уповноважені органи. Мета екологічного контролю - охорона навколишнього природного середовища шляхом попередження та усунення екологічних правопорушень для забезпечення сталого розвитку. Розрізняють такі форми екологічного контролю: інформаційний (збір та узагальнення екологічної інформації), попереджувальний (запобігання настання шкідливих наслідків) і каральний (застосування заходів державного примусу до еконарушітелям). Його об'єктами є стан навколишнього природного середовища, виконання обов'язкових заходів з охорони та дотримання екологічного законодавства юридичними та фізичними особами. Посадові особи органів державного екологічного контролю (державні інспектори) мають широкі повноваження.
Існують міжнародні організації з охорони природи. Вони діють майже у всіх країнах світу. Органи керівництва зосереджені насамперед в ООН. Росія активно співпрацює з ЮНЕП, найважливішою серед міжнародних організацій, створеної ООН в 1972 році, і з іншими організаціями в галузі охорони навколишнього середовища у виробленні стратегії захисту від забруднення, створення системи глобального моніторингу, боротьби з опустелюванням та ін Велику активність у вирішенні глобальних природоохоронних проблем проявляє Міжнародний союз охорони природи (МСОП), перейменований у 1990 р. у Всесвітній союз охорони природи, членом якого є Росія. Багато уваги Росія приділяє роботі в спеціалізованих організаціях ООН, що мають комплексний природоохоронний характер, зокрема: ЮНЕСКО, ВООЗ, ФАО (орган ООН з продовольства і сільського господарства). Зміцнюються наукові зв'язки Росії з МАГАТЕ, створеними під егідою ООН в 1957 р. Росія активно сприяє реалізації основних програм Всесвітньої метеорологічної організації ООН (ВМО), зокрема Всесвітньої кліматичної програми.
Росія продовжує розвивати і поглиблювати екологічне співробітництво по лінії міжнародних конвенцій (договорів) та угод на багатосторонній основі. Понад 70 міжнародних документів, підписаних Російською Федерацією, а також колишнім СРСР і прийнятих нею до виконання, регулюють нині російське екологічне співробітництво з іншими державами. Говорячи про міжнародні договори, ув'язнених Росією на багатосторонній основі, не можна сказати про міжнародне співробітництво з країнами СНД. Основним документом тут є міжурядову Угоду про взаємодію в галузі екології та охорони навколишнього природного середовища, підписану в Москві в лютому 1992 р. представниками десяти країн.
1.3 Економічне регулювання в галузі охорони навколишнього середовища
У Росії створено і функціонує економічний механізм охорони навколишнього середовища, орієнтований на ринкову економіку. Згідно з Федеральним природоохоронному законом до основних методів економічного регулювання належать:
1.) Платежі та податки: адміністративні платежі, платежі користувачів; плата за стоки і викиди; плата за продукти з високим ступенем екологічного ризику, в тому числі і непрямий податок на кінцеву продукцію; диференціація податків; податок на «вуглець» (на енергоносії з вмістом вуглецю);
2.) Система повернення внесків («податок-заставу»);
3.) Створення нового ринку: продаж ліцензій на викиди (прав на забруднення); ринки води;
4.) Економічні примусу: штрафи за невиконання природоохоронного законодавства; облігації, що погашаються при функціонуванні підприємства;
5.) Страхування цивільної відповідальності, компенсаційні фонди: сувора відповідальність; страхування цивільної відповідальності (за екологічний збиток), створення компенсаційних фондів;
6.) Віднесення продуктів до категорії екологічно небезпечних;
Найважливіше завдання нового економічного механізму - зробити охорону навколишнього середовища складовою частиною виробничо-комерційної діяльності, щоб господарник, підприємець були зацікавлені в охороні навколишнього середовища не менше, ніж він зацікавлений у випуску конкурентоспроможної продукції.
Державний облік природних ресурсів здійснюється за єдиною системою органами статистичного обліку. Економічні, екологічні та деякі інші показники природних ресурсів зазвичай узагальнюють у вигляді кадастрів. Розрізняють кадастр надр, земельний, водний, лісовий, тваринного світу, медико-біологічний, промисловий і інші види кадастрів. Останнім часом у зв'язку з загостренням екологічної ситуації виникла необхідність обліку розміщення відходів за складом і ступеня токсичності, а також реєстрації забруднювачів навколишнього середовища.
Методи державного регулювання раціонального природокористування, екорозвитку діляться на індикативні, адміністративні, інституційні.
2. Енергетичні ресурси
2.1 Паливні енергетичні ресурси
Протягом тисячоліть основними видами використовуваної людиною енергії були хімічна енергія деревини, потенційна енергія води на греблях, кінетична енергія вітру і промениста енергія сонячного світла. Але в 19 ст. головними джерелами енергії стали копалини палива: кам'яне вугілля, нафту і природний газ. У зв'язку з швидким зростанням споживання енергії виникли численні проблеми і постало питання про майбутні джерелах енергії. Досягнуті успіхи в галузі енергозбереження. Останнім часом ведуться пошуки більш чистих видів енергії, таких, як сонячна, геотермальна, енергія вітру і енергія термоядерного синтезу. Споживання енергії завжди було прямо пов'язане зі станом економіки. Збільшення валового національного продукту (ВНП) супроводжувалося збільшенням споживання енергії. Однак енергоємність ВНП (відношення використаної енергії до ВНП) у промислово розвинених країнах постійно знижується, а в що розвиваються - зростає.
Викопні палива.
Існують три основні види викопних енергоносіїв: вугілля, нафту і природний газ. Зразкові значення теплоти згоряння цих видів палива, а також розвідані і промислові (тобто допускають економічно рентабельну розробку при даному рівні техніки) запаси нафти представлені в табл. 1 і 2.
| Таблиця 1. Теплотворна здатність викопних палив. | |
| Паливо | Теплотворнаяспособность, ГДж |
| 1 т кам'яного вугілля | 30,5 |
| 1 т нафти | 46,6 |
| 1000 м 3 (н.) природного газу | 38,5 |
| 1 т бензину | 47,0 |
| Табліца2.Міровие запаси нафти (орієнтовні дані), млрд. т | ||
| Регіон | Розвідані запаси | Промислові запаси |
| Близький Схід | 82 | 50 |
| Країни СНД | 51 | 10 |
| Африка | 34 | 7,5 |
| Латинська Америка | 31 | 9,5 |
| Далекий Схід і Океанія | 27 | 3 |
| США | 27 | 4 |
| Китай | 17 | 3 |
| Канада | 13 | 1 |
| Західна Європа | 3 | 3 |
| Усього: | 285 | 91 |
Запаси вугілля. Запаси вугілля оцінити легше (див. табл. 3). Три чверті світових його запасів, що складають по наближеною оцінкою 10 трлн. т, припадають на країни колишнього СРСР, США і КНР.
| Табліца3.Міровие запаси кам'яного вугілля (орієнтовні дані) | |
| Регіон | МЛРД. т |
| Країни СНД | 4400 |
| США | 1570 |
| Китай | 1570 |
| Західна Європа | 865 |
| Океанія | 800 |
| Африка | 225 |
| Азія (без країн СНД та Китаю) | 185 |
| Канада | 65 |
| Латинська Америка | 60 |
| Усього: | 9740 |
Хоча вугілля на Землі набагато більше, ніж нафти і природного газу, його запаси не безмежні. У 1990-х роках світове споживання вугілля становило понад 2,3 млрд. т на рік. На відміну від споживання нафти, споживання вугілля істотно збільшилася не тільки в що розвиваються, але і в промислово розвинених країнах. За існуючими прогнозами, запасів вугілля має вистачити ще на 420 років. Але якщо споживання зростатиме нинішніми темпами, то його запасів не вистачить і на 200 років.
Ядерна енергія.
Запаси урану. Найбільші з відомих джерел урану знаходяться в Північній Америці, Австралії, Бразилії і Південній Африці. Вважається, що великими кількостями урану володіють країни колишнього Радянського Союзу.
Реакторах. Ядерний реактор-концентратори володіє чудовою здатністю, виробляючи енергію, в той же час виробляти ще й нове ядерне паливо. До того ж він працює на більш поширеному ізотопі урану 238 U (перетворюючи його в подільний матеріал плутоній). Вважається, що при використанні реакторів-розмножувачів запасів урану вистачить не менше ніж на 6000 років. Мабуть, це цінний альтернатива ядерним реакторам нинішнього покоління. Поділ ядер - не ідеальне рішення проблеми енергоресурсів. Більш перспективною в екологічному плані видається енергія термоядерного синтезу.
Енергія термоядерного синтезу. Таку енергію можна одержувати за рахунок утворення важких ядер з легших. Цей процес називається реакцією ядерного синтезу. Як і при поділі ядер, невелика частка маси перетворюється у велику кількість енергії. Енергія, яку випромінює Сонце, виникає в результаті утворення ядер гелію з ядер водню зливаються. На Землі вчені шукають спосіб здійснення керованого ядерного синтезу з використанням невеликих, піддаються контролю мас ядерного матеріалу.
В даний час ні методом магнітного, ні методом інерційного утримання плазми ще не вдалося створити умови, необхідні для термоядерного синтезу.
2.2 Альтернативні джерела енергії
Останнім часом досліджується ряд альтернативних джерел енергії. Найбільш перспективним з них видається сонячна енергія.
Сонячна енергія. У сонячної енергії дві основні переваги. По-перше, її багато і вона відноситься до поновлюваних енергоресурсів: тривалість існування Сонця оцінюється приблизно в 5 млрд. років. По-друге, її використання не тягне за собою небажаних екологічних наслідків. Однак використання сонячної енергії заважає ряд труднощів. Хоча повна кількість цієї енергії величезне, вона неконтрольовано розсіюється. Щоб отримувати великі кількості енергії, потрібні колекторні поверхні великої площі. Крім того, виникає проблема нестабільності енергопостачання: сонце не завжди світить. Навіть у пустелях, де переважає безхмарна погода, день змінюється вночі. Отже, необхідні накопичувачі сонячної енергії.
І, нарешті, багато видів застосування сонячної енергії ще як слід не апробовані, і їх економічна рентабельність не доведена. Можна вказати три основних напрями використання сонячної енергії: для опалення (в тому числі гарячого водопостачання) і кондиціонування повітря, для прямого перетворення в електроенергію за допомогою сонячних фотоелектричних перетворювачів і для великомасштабного виробництва електроенергії на основі теплового циклу.
Геотермальна енергія. Геотермальна енергія, тобто теплота надр Землі, вже використовується в ряді країн, наприклад в Ісландії, Росії, Італії та Нової Зеландії. Земна кора товщиною 32-35 км значно тонше лежачого під нею шару - мантії, що тягнеться приблизно на 2900 км на гарячому рідкому ядру. Мантія є джерелом багатьох газами вогненно-рідких порід (магми), які лізуть діючими вулканами. Тепло виділяється в основному внаслідок радіоактивного розпаду речовин в земному ядрі. Температура і кількість цього тепла настільки великі, що воно викликає плавлення порід мантії. Гарячі породи можуть створювати теплові «мішки» під поверхнею, в контакті з якими вода нагрівається і навіть перетворюється на пару. Оскільки такі «мішки» зазвичай герметичні, гаряча вода та пара часто виявляються під великим тиском, а температура цих середовищ перевищує точку кипіння води на поверхні землі. Найбільші геотермальні ресурси зосереджені у вулканічних зонах по межах коркових плит. Основним недоліком геотермальної енергії є те, що її ресурси локалізовані і обмежені, якщо дослідження не показують наявності значних покладів гарячої породи або можливості буріння свердловин до мантії. Істотного внеску цього ресурсу в енергетику можна чекати тільки в локальних географічних зонах.
Гідроенергія. Гідроенергетика дає майже третину електроенергії, яка використовується у всьому світі. Норвегія, де електроенергії на душу населення більше, ніж де-небудь ще, живе майже виключно гідроенергії. На гідроелектростанціях (ГЕС) і гідроакумулюючих електростанціях (ГАЕС) використовується потенційна енергія води, що накопичується за допомогою гребель. У підстави греблі розташовані гідротурбіни, приводяться в обертання водою (яка підводиться до них під нормальним тиском) і обертають ротори генераторів електричного струму.
Приливна енергетика. Існують припливні електростанції, в яких використовується перепад рівнів води, що утворюється під час припливу і відливу. Для цього відокремлюють прибережний басейн невисокою греблею, яка затримує приливну воду під час відпливу. Потім воду випускають, і вона обертає гідротурбіни.
Припливні електростанції можуть бути цінним енергетичним підмогою місцевого характеру, але на Землі не так багато відповідних місць для їх будівництва, щоб вони могли змінити загальну енергетичну ситуацію.
Вітроенергетика.
Вітер являє собою ще одну з форм перетворення сонячної енергії, так як його причина - нерівномірне нагрівання атмосфери Землі Сонцем. Енергію вітру використовували в Європі З XII в.благодаря вітряками. Об'єктивними передумовами подальшого розвитку вітрової енергетики можна вважати: існування досить стабільною троянди вітрів - середньорічний повторюваності вітрів по всіх напрямах для будь-якого району земної поверхні; існування на Землі районів зі стійкими вітрами - як річними. Так і сезонними - силою 25-30 км / год.
Для перетворення вітрової енергії в електрику служать:
великі вітротурбіни з розмахом лопат близько 100 м, розміщені на баштах, заввишки близько 60 м.; вітростанції, що представляють собою комплекс невеликих турбін з розмахом лопат близько 15-17 м, розташованих компактно навколо єдиного енерговузла.
Тверді відходи і біомаса. Енергетичне застосування біомаси може відбуватися за кількома напрямками:
1) пряме спалювання відходів. Спалюють відходи рослинного і ін походження.
2) Одержання метану (природного газу). Біогаз використовують як паливо для вироблення електрики. При цьому надлишок роботи генераторів може бути пущений для потреб опалення.
3) Отримання спирту (рідкого палива). Спирт використовується у ряді країн як автомобільне паливо. Лідирує в цьому напрямку Бразилія, де широко застосовується спирт з цукрового очерету, а також суміш спирту з бензином - бензоспірт.
При правильному веденні господарства такий енергоресурс може бути заповнювати. Необхідні додаткові дослідження, особливо швидкозростаючих культур та їх рентабельності з урахуванням витрат на збір, транспортування і роздрібнення.
Паливні елементи. Паливні елементи як перетворювачі хімічної енергії палива в електроенергію характеризуються більш високим ККД, ніж теплоенергетичні пристрої, засновані на спалюванні. Якщо ККД типової електростанції, де спалюється паливо, не перевищує приблизно 40%, то ККД паливного елемента може досягати 85%. Щоправда, поки що паливні елементи відносяться до дорогих джерел електроенергії.
2.3 Раціональне використання енергії
Хоча в світі поки що не відчувається нестачі енергоресурсів, в наступні два-три десятиліття можливі серйозні труднощі, якщо не з'являться альтернативні джерела енергії або не буде обмежений зростання її споживання. Очевидна необхідність більш раціонального використання енергії. Є ряд пропозицій щодо підвищення ефективності акумулювання і транспортування енергії, а також щодо більш ефективного її використання в різних галузях промисловості, на транспорті і в побуті.
Акумулювання енергії. Навантаження електростанцій змінюється протягом доби; відбуваються також її сезонні зміни. Ефективність роботи електростанцій можна підвищити, якщо в періоди провалу графіків енергетичного навантаження витрачати надлишок потужності на перекачування води у великій резервуар. Потім у періоди пікового навантаження можна випускати воду, змушуючи її виробляти на ГАЕС додаткову електроенергію.
Більш широке застосування могло б знайти використання потужності базового режиму електростанції для накачування стиснутого повітря в підземні порожнини. Турбіни, що працюють на стиснутому повітрі, дозволили б економити первинні енергоресурси в періоди підвищеного навантаження.
Передача електроенергії. Великі енергетичні втрати пов'язані з передачею електроенергії. Для їхнього зниження розширюється використання ліній передачі та розподільних мереж з підвищеним рівнем напруги. Альтернативне напрямок - надпровідні лінії електропередачі. Електроопір деяких металів падає до нуля при охолодженні до температур, близьких до абсолютного нуля. За надпровідним кабелях можна було б передавати потужності до 10 000 МВт. Встановлено, що деякі керамічні матеріали стають надпровідними при не дуже низьких температурах, досяжних за допомогою звичайної холодильної техніки. Це дивне відкриття могло б привести до важливих новацій не тільки в області передачі електроенергії, але і в галузі наземного транспорту, комп'ютерної техніки і техніки ядерних реакторів.
Водень як теплоносій.
Водень визнається вченими як паливо майбутнього. Це обумовлено тим, що водень модно використовувати: в побуті замість природного газу, злегка змінивши розподільні мережі й пальники; на транспорті як автомобільне пальне при модифікуванні карбюратора.
Єдиний недолік - водень практично не зустрічається на Землі у вільному вигляді, він весь окислився до води. Для його одержання можна використовувати сонячну енергію. Установка для цього реалізує дисоціацію води на водень і кисень в результаті електролізу води (при пропущенні електроструму через воду). ККД такої установки не перевищує 15-20%. Водень можна було б без особливих труднощів транспортувати по трубопроводах для природного газу. Можна також зберігати його в рідкому вигляді в кріогенних резервуарах. Водень легко дифундує до деяких метали, наприклад титан. Його можна накопичувати в таких металах, а потім виділяти, нагріваючи метал.
Магнітогідродинаміка (МГД). Це метод, що дозволяє більш ефективно використовувати викопні енергоносії. Ідея полягає в тому, щоб замінити мідні струмові обмотки звичайного машинного електрогенератора потоком іонізованого (проводить) газу. Найбільший економічний ефект МГД-генератори можуть давати, ймовірно, при спалюванні вугілля. Оскільки в них немає рухомих механічних частин, вони можуть працювати при дуже високих температурах, а це забезпечує високий ККД. Теоретично ККД таких генераторів може досягати 50-60%, що означало б до 20% економії в порівнянні з сучасними електростанціями на копалин енергоносіях. Крім того, МГД-генератори дають менше скидної теплоти. Додаткове їх перевага полягає в тому, що вони меншою мірою забруднювали б атмосферу викидами газоподібних оксидів азоту та сполук сірки. Тому МГД-електростанції могли б, не забруднюючи навколишнього середовища, працювати на вугіллі з підвищеним вмістом сірки.
Межі споживання енергії. Безперервне зростання споживання енергії не тільки веде до виснаження запасів енергоресурсів та забруднення довкілля, але і в кінці кінців може викликати значні зміни температури і клімату на Землі.
Енергія хімічних, ядерних і навіть геотермальних джерел у кінцевому рахунку перетворюється в тепло. Воно передається земній атмосфері і зрушує рівновагу в бік більш високої температури. При нинішніх темпах зростання чисельності населення і душового споживання енергії до 2060 підвищення температури може скласти 1 C. Це помітно позначиться на кліматі.
Ще раніше клімат може змінитися через підвищення вмісту в атмосфері вуглекислого газу, що утворюється при згоранні викопних палив.
Ядерна енергія.
Запаси урану. Найбільші з відомих джерел урану знаходяться в Північній Америці, Австралії, Бразилії і Південній Африці. Вважається, що великими кількостями урану володіють країни колишнього Радянського Союзу.
Реакторах. Ядерний реактор-концентратори володіє чудовою здатністю, виробляючи енергію, в той же час виробляти ще й нове ядерне паливо. До того ж він працює на більш поширеному ізотопі урану 238 U (перетворюючи його в подільний матеріал плутоній). Вважається, що при використанні реакторів-розмножувачів запасів урану вистачить не менше ніж на 6000 років. Мабуть, це цінний альтернатива ядерним реакторам нинішнього покоління. Поділ ядер - не ідеальне рішення проблеми енергоресурсів. Більш перспективною в екологічному плані видається енергія термоядерного синтезу.
Енергія термоядерного синтезу. Таку енергію можна одержувати за рахунок утворення важких ядер з легших. Цей процес називається реакцією ядерного синтезу. Як і при поділі ядер, невелика частка маси перетворюється у велику кількість енергії. Енергія, яку випромінює Сонце, виникає в результаті утворення ядер гелію з ядер водню зливаються. На Землі вчені шукають спосіб здійснення керованого ядерного синтезу з використанням невеликих, піддаються контролю мас ядерного матеріалу.
В даний час ні методом магнітного, ні методом інерційного утримання плазми ще не вдалося створити умови, необхідні для термоядерного синтезу.
2.2 Альтернативні джерела енергії
Останнім часом досліджується ряд альтернативних джерел енергії. Найбільш перспективним з них видається сонячна енергія.
Сонячна енергія. У сонячної енергії дві основні переваги. По-перше, її багато і вона відноситься до поновлюваних енергоресурсів: тривалість існування Сонця оцінюється приблизно в 5 млрд. років. По-друге, її використання не тягне за собою небажаних екологічних наслідків. Однак використання сонячної енергії заважає ряд труднощів. Хоча повна кількість цієї енергії величезне, вона неконтрольовано розсіюється. Щоб отримувати великі кількості енергії, потрібні колекторні поверхні великої площі. Крім того, виникає проблема нестабільності енергопостачання: сонце не завжди світить. Навіть у пустелях, де переважає безхмарна погода, день змінюється вночі. Отже, необхідні накопичувачі сонячної енергії.
І, нарешті, багато видів застосування сонячної енергії ще як слід не апробовані, і їх економічна рентабельність не доведена. Можна вказати три основних напрями використання сонячної енергії: для опалення (в тому числі гарячого водопостачання) і кондиціонування повітря, для прямого перетворення в електроенергію за допомогою сонячних фотоелектричних перетворювачів і для великомасштабного виробництва електроенергії на основі теплового циклу.
Геотермальна енергія. Геотермальна енергія, тобто теплота надр Землі, вже використовується в ряді країн, наприклад в Ісландії, Росії, Італії та Нової Зеландії. Земна кора товщиною 32-35 км значно тонше лежачого під нею шару - мантії, що тягнеться приблизно на 2900 км на гарячому рідкому ядру. Мантія є джерелом багатьох газами вогненно-рідких порід (магми), які лізуть діючими вулканами. Тепло виділяється в основному внаслідок радіоактивного розпаду речовин в земному ядрі. Температура і кількість цього тепла настільки великі, що воно викликає плавлення порід мантії. Гарячі породи можуть створювати теплові «мішки» під поверхнею, в контакті з якими вода нагрівається і навіть перетворюється на пару. Оскільки такі «мішки» зазвичай герметичні, гаряча вода та пара часто виявляються під великим тиском, а температура цих середовищ перевищує точку кипіння води на поверхні землі. Найбільші геотермальні ресурси зосереджені у вулканічних зонах по межах коркових плит. Основним недоліком геотермальної енергії є те, що її ресурси локалізовані і обмежені, якщо дослідження не показують наявності значних покладів гарячої породи або можливості буріння свердловин до мантії. Істотного внеску цього ресурсу в енергетику можна чекати тільки в локальних географічних зонах.
Гідроенергія. Гідроенергетика дає майже третину електроенергії, яка використовується у всьому світі. Норвегія, де електроенергії на душу населення більше, ніж де-небудь ще, живе майже виключно гідроенергії. На гідроелектростанціях (ГЕС) і гідроакумулюючих електростанціях (ГАЕС) використовується потенційна енергія води, що накопичується за допомогою гребель. У підстави греблі розташовані гідротурбіни, приводяться в обертання водою (яка підводиться до них під нормальним тиском) і обертають ротори генераторів електричного струму.
Приливна енергетика. Існують припливні електростанції, в яких використовується перепад рівнів води, що утворюється під час припливу і відливу. Для цього відокремлюють прибережний басейн невисокою греблею, яка затримує приливну воду під час відпливу. Потім воду випускають, і вона обертає гідротурбіни.
Припливні електростанції можуть бути цінним енергетичним підмогою місцевого характеру, але на Землі не так багато відповідних місць для їх будівництва, щоб вони могли змінити загальну енергетичну ситуацію.
Вітроенергетика.
Вітер являє собою ще одну з форм перетворення сонячної енергії, так як його причина - нерівномірне нагрівання атмосфери Землі Сонцем. Енергію вітру використовували в Європі З XII в.благодаря вітряками. Об'єктивними передумовами подальшого розвитку вітрової енергетики можна вважати: існування досить стабільною троянди вітрів - середньорічний повторюваності вітрів по всіх напрямах для будь-якого району земної поверхні; існування на Землі районів зі стійкими вітрами - як річними. Так і сезонними - силою 25-30 км / год.
Для перетворення вітрової енергії в електрику служать:
великі вітротурбіни з розмахом лопат близько 100 м, розміщені на баштах, заввишки близько 60 м.; вітростанції, що представляють собою комплекс невеликих турбін з розмахом лопат близько 15-17 м, розташованих компактно навколо єдиного енерговузла.
Тверді відходи і біомаса. Енергетичне застосування біомаси може відбуватися за кількома напрямками:
1) пряме спалювання відходів. Спалюють відходи рослинного і ін походження.
2) Одержання метану (природного газу). Біогаз використовують як паливо для вироблення електрики. При цьому надлишок роботи генераторів може бути пущений для потреб опалення.
3) Отримання спирту (рідкого палива). Спирт використовується у ряді країн як автомобільне паливо. Лідирує в цьому напрямку Бразилія, де широко застосовується спирт з цукрового очерету, а також суміш спирту з бензином - бензоспірт.
При правильному веденні господарства такий енергоресурс може бути заповнювати. Необхідні додаткові дослідження, особливо швидкозростаючих культур та їх рентабельності з урахуванням витрат на збір, транспортування і роздрібнення.
Паливні елементи. Паливні елементи як перетворювачі хімічної енергії палива в електроенергію характеризуються більш високим ККД, ніж теплоенергетичні пристрої, засновані на спалюванні. Якщо ККД типової електростанції, де спалюється паливо, не перевищує приблизно 40%, то ККД паливного елемента може досягати 85%. Щоправда, поки що паливні елементи відносяться до дорогих джерел електроенергії.
2.3 Раціональне використання енергії
Хоча в світі поки що не відчувається нестачі енергоресурсів, в наступні два-три десятиліття можливі серйозні труднощі, якщо не з'являться альтернативні джерела енергії або не буде обмежений зростання її споживання. Очевидна необхідність більш раціонального використання енергії. Є ряд пропозицій щодо підвищення ефективності акумулювання і транспортування енергії, а також щодо більш ефективного її використання в різних галузях промисловості, на транспорті і в побуті.
Акумулювання енергії. Навантаження електростанцій змінюється протягом доби; відбуваються також її сезонні зміни. Ефективність роботи електростанцій можна підвищити, якщо в періоди провалу графіків енергетичного навантаження витрачати надлишок потужності на перекачування води у великій резервуар. Потім у періоди пікового навантаження можна випускати воду, змушуючи її виробляти на ГАЕС додаткову електроенергію.
Більш широке застосування могло б знайти використання потужності базового режиму електростанції для накачування стиснутого повітря в підземні порожнини. Турбіни, що працюють на стиснутому повітрі, дозволили б економити первинні енергоресурси в періоди підвищеного навантаження.
Передача електроенергії. Великі енергетичні втрати пов'язані з передачею електроенергії. Для їхнього зниження розширюється використання ліній передачі та розподільних мереж з підвищеним рівнем напруги. Альтернативне напрямок - надпровідні лінії електропередачі. Електроопір деяких металів падає до нуля при охолодженні до температур, близьких до абсолютного нуля. За надпровідним кабелях можна було б передавати потужності до 10 000 МВт. Встановлено, що деякі керамічні матеріали стають надпровідними при не дуже низьких температурах, досяжних за допомогою звичайної холодильної техніки. Це дивне відкриття могло б привести до важливих новацій не тільки в області передачі електроенергії, але і в галузі наземного транспорту, комп'ютерної техніки і техніки ядерних реакторів.
Водень як теплоносій.
Водень визнається вченими як паливо майбутнього. Це обумовлено тим, що водень модно використовувати: в побуті замість природного газу, злегка змінивши розподільні мережі й пальники; на транспорті як автомобільне пальне при модифікуванні карбюратора.
Єдиний недолік - водень практично не зустрічається на Землі у вільному вигляді, він весь окислився до води. Для його одержання можна використовувати сонячну енергію. Установка для цього реалізує дисоціацію води на водень і кисень в результаті електролізу води (при пропущенні електроструму через воду). ККД такої установки не перевищує 15-20%. Водень можна було б без особливих труднощів транспортувати по трубопроводах для природного газу. Можна також зберігати його в рідкому вигляді в кріогенних резервуарах. Водень легко дифундує до деяких метали, наприклад титан. Його можна накопичувати в таких металах, а потім виділяти, нагріваючи метал.
Магнітогідродинаміка (МГД). Це метод, що дозволяє більш ефективно використовувати викопні енергоносії. Ідея полягає в тому, щоб замінити мідні струмові обмотки звичайного машинного електрогенератора потоком іонізованого (проводить) газу. Найбільший економічний ефект МГД-генератори можуть давати, ймовірно, при спалюванні вугілля. Оскільки в них немає рухомих механічних частин, вони можуть працювати при дуже високих температурах, а це забезпечує високий ККД. Теоретично ККД таких генераторів може досягати 50-60%, що означало б до 20% економії в порівнянні з сучасними електростанціями на копалин енергоносіях. Крім того, МГД-генератори дають менше скидної теплоти. Додаткове їх перевага полягає в тому, що вони меншою мірою забруднювали б атмосферу викидами газоподібних оксидів азоту та сполук сірки. Тому МГД-електростанції могли б, не забруднюючи навколишнього середовища, працювати на вугіллі з підвищеним вмістом сірки.
Межі споживання енергії. Безперервне зростання споживання енергії не тільки веде до виснаження запасів енергоресурсів та забруднення довкілля, але і в кінці кінців може викликати значні зміни температури і клімату на Землі.
Енергія хімічних, ядерних і навіть геотермальних джерел у кінцевому рахунку перетворюється в тепло. Воно передається земній атмосфері і зрушує рівновагу в бік більш високої температури. При нинішніх темпах зростання чисельності населення і душового споживання енергії до 2060 підвищення температури може скласти 1 C. Це помітно позначиться на кліматі.
Ще раніше клімат може змінитися через підвищення вмісту в атмосфері вуглекислого газу, що утворюється при згоранні викопних палив.
Висновок
Екологічна проблема поставила людство перед вибором подальшого шляху розвитку: чи бути йому, як і раніше орієнтованим на безмежне зростання виробництва чи це зростання має бути узгоджений з реальними можливостями природного середовища і людського організму і сумірний не тільки з найближчими, а й віддаленими цілями соціального розвитку.
У виникненні сьогоднішнього екологічної кризи визначальна роль належить технічному прогресу. З розвитком техногенної цивілізації відбувається збільшення ризику екологічних криз і їх наслідків. Джерело такого взаємозв'язку - сама людина, яка одночасно є і природною істотою, і носієм технологічного розвитку.
Створення нових технологій маловідходного. А потім і безвідходного виробництва по замкнутому циклу дозволить забезпечити досить високий рівень життя, не порушуючи при цьому крихкого екологічної рівноваги.
А поступовий перехід до альтернативної енергетики збереже чисте повітря, припинить катастрофічне спалювання атмосферного кисню, усуне теплове забруднення атмосфери, тим самим збереже життя майбутнім нащадкам.
Список використовуваної літератури:
1.Коробкін В.І., Передільське Л.В. Екологія: конспект лекцій. Вид. 4-е, перероб. і доп. - Ростов н / Дону: Фенікс, 2008.
2.Страхова Н.А., Омельченко О.В. Екологія і природокористування. Навчальний посібник. - Ростов н / Дону: Фенікс, 2007.
3.Под заг. редакцією Кушлин В.І. Державне регулювання ринкової економіки. Підручник. Вид. 2-е, доп. і перераб. - М.: РАГС, 2005.
4.Федеральний закон від 3 квітня 1996 р. N 28-ФЗ "Про енергозбереження".
Екологічна проблема поставила людство перед вибором подальшого шляху розвитку: чи бути йому, як і раніше орієнтованим на безмежне зростання виробництва чи це зростання має бути узгоджений з реальними можливостями природного середовища і людського організму і сумірний не тільки з найближчими, а й віддаленими цілями соціального розвитку.
У виникненні сьогоднішнього екологічної кризи визначальна роль належить технічному прогресу. З розвитком техногенної цивілізації відбувається збільшення ризику екологічних криз і їх наслідків. Джерело такого взаємозв'язку - сама людина, яка одночасно є і природною істотою, і носієм технологічного розвитку.
Створення нових технологій маловідходного. А потім і безвідходного виробництва по замкнутому циклу дозволить забезпечити досить високий рівень життя, не порушуючи при цьому крихкого екологічної рівноваги.
А поступовий перехід до альтернативної енергетики збереже чисте повітря, припинить катастрофічне спалювання атмосферного кисню, усуне теплове забруднення атмосфери, тим самим збереже життя майбутнім нащадкам.
Список використовуваної літератури:
1.Коробкін В.І., Передільське Л.В. Екологія: конспект лекцій. Вид. 4-е, перероб. і доп. - Ростов н / Дону: Фенікс, 2008.
2.Страхова Н.А., Омельченко О.В. Екологія і природокористування. Навчальний посібник. - Ростов н / Дону: Фенікс, 2007.
3.Под заг. редакцією Кушлин В.І. Державне регулювання ринкової економіки. Підручник. Вид. 2-е, доп. і перераб. - М.: РАГС, 2005.
4.Федеральний закон від 3 квітня 1996 р. N 28-ФЗ "Про енергозбереження".