Слово "енергія" з грецької означає дію, діяльність. Згідно сучасним уявленням енергія - це загальна кількісна міра різних форм руху матерії. Є якісно різні фізичні форми руху матерії, які здатні перетворюватися одна в іншу в суворо визначених відносинах (встановлено в середині ХХ століття), що і дозволило ввести поняття енергії як загальної міри руху матерії.
Важливість поняття енергії визначається тим, що вона підпорядковується закону збереження. Подання про енергію допомагає зрозуміти неможливість створення вічного двигуна. Робота може відбуватися тільки в результаті певних змін навколишніх тіл або систем (горіння палива, падіння води).
Здатність тіла при переході його з одного стану в інший здійснювати певну роботу (працездатність) і була названа енергією.
Види енергії: механічна, теплова, хімічна, електромагнітна, гравітаційна, ядерна.
Енергія характеризує здатність виконувати роботу, а робота проводиться при дії на об'єкт фізичної сили. Робота - енергія в дії.
Зараз як ніколи гостро постало питання: що чекає людство - енергетичний голод або енергетичний достаток. Не сходять зі сторінок газет і журналів статті про енергетичну кризу.
Вчені та винахідники з давніх пір розробляють численні способи виробництва енергії, в першу чергу електричної. Здавалося б, просто потрібно будувати більше і більше електростанцій і енергії буде стільки, скільки знадобиться. Але таке "очевидне" рішення таїть у собі чимало підводних каменів.
Невблаганні закони природи стверджують, що отримати енергію, придатну для використання, можна тільки за рахунок її перетворення з інших форм. Вічні двигуни на жаль неможливі. А сьогодні 4 з 5 вироблених кіловат електроенергії виходять при спалюванні палива або використанні запасеної в нім хімічної енергії, перетворенні її в електричну на теплових станціях.
Зрослі ціни на нафту, швидкий розвиток атомної енергетики, зростання вимог до захисту навколишнього середовища зажадали нового підходу до енергетики. Хоча в основі енергетики найближчого майбутнього, як і раніше залишиться теплоенергетика на невідновлюваних ресурсах, структура її зміниться. Скоротиться використання нафти, зросте виробництво енергії на атомних станціях, розпочнеться використання незайманих запасів дешевих вугілля, широко буде застосовуватися природний газ.
На жаль, запаси нафти, вугілля, газу не нескінченні, а багато країн живуть лише сьогоднішнім днем, хижацьким чином розграбований земні багатства, і не замислюються над тим, що через кілька десятків років ці запаси вичерпаються. Що ж станеться тоді?
Підвищення цін на нафту, необхідну також і транспорту, і хімії, змусить задуматися про інші види палива. А поки вчені займаються пошуками нових нетрадиційних джерел, які можуть взяти на себе хоча б частину турбот по постачанню енергією населення.
Нетрадиційні джерела енергії.
Геліоенергетика - сонячна енергетика, розвивається швидкими темпами і в різних напрямках. Сонячні пристрої служать для опалення і вентиляції будівель, опріснення води, виробництва електроенергії. Також з'явилися транспортні засоби з "сонячним приводом". Вже протягом 3 років німецький селище Францхютте повністю живиться енергією від геліоенергетичні установки з 840 плоских сонячних батарей загальною площею 360 кв. м. Потужність кожної батареї 50 Вт. Вночі і в похмуру погоду струм забезпечує батарея свинцевих акумуляторів, заряджених в ті години, коли сонця в надлишку.
Швейцарські вчені запатентували прозорі сонячні батареї, які можна вставляти у віконні рами замість скла. Між двома шарами скла, покритого найтоншою плівкою двоокису титану з настільки ж тонким шаром світлочутливого пігменту, знаходиться шар електроліту з вмістом йоду. Світло, потрапляючи на пігмент, вибиває з нього електрони, які через електроліт потрапляють на шар двоокису титану. Всі шари такої сонячної батареї настільки тонкі, що прозорість скла практично не зменшується.
Останнім часом інтерес до проблеми використання сонячної енергії різко зріс. Потенційні можливості сонячної енергетики надзвичайно великі. Використання всього лише 0,0125% кількості енергії Сонця міг би забезпечити всі сьогоднішні потреби світової енергетики.
Перешкодою реалізації сонячних ресурсів є низька інтенсивність сонячного випромінювання. Тому колектори треба розміщувати на величезних територіях, що також тягне за собою значні матеріальні витрати.
Найпростіший колектор сонячного випромінювання - зачернений алюмінієвий лист, у якому знаходяться труби з циркулюючої рідиною. Нагріта за рахунок сонячної енергії, поглиненої колектором, рідина поступає для безпосереднього використання. На виготовлення колекторів йде досить багато алюмінію.
Сонячна енергетика належить до найбільш матеріаломістким видів виробництва енергії і обходиться набагато дорожче, ніж отримувана традиційними способами.
Енергія вітру.
Найбільш широке поширення одержали вітряні млини в Голландії. Багатолопатеве вітряк з ветроколесам діаметром до 9 м може виробляти до 3 кВт електроенергії при швидкості вітру близько 25 км / год.
Енергія рухомих повітряних мас величезна. Вітри, що дмуть на просторах нашої країни, могли б легко задовольнити всі її потреби в електроенергії. Кліматичні умови дозволяють розвивати вітроенергетику на величезній території.
У наші дні вітроустановки виробляють лише невелику частину виробленої енергії. Зараз створені високопродуктивні установки, що дозволяють виробляти електроенергію навіть при дуже слабкому вітрі.
До створення вітроколеса - серця будь вітроенергетичної установки - залучаються фахівці-літакобудівники, вміють вибрати найбільш доцільний профіль лопаті.
Геотермальні джерела енергії.
Вже давно працюють електростанції, що використовують гарячі підземні джерела. Підземні води, як "жива кров" планети, переносять природне тепло Землі на поверхню. Володіючи великою рухливістю і високою теплоємністю, вони грають роль акумулятора і теплоносія. Вони або накопичуються у водоносних горизонтах, або виходять на поверхню землі теплими або гарячими джерелами, а іноді вириваються у вигляді пароводяних сумішей. Це гейзери і фумароли. Гейзери, наприклад "Старий служака" кожні 53-70 хвилин викидають струмінь води (більше 90 ° С) на висоту 30-45.
Використовувати воду з t нижче 100 ° С для енергетики вважається економічно невигідним, але вона цілком придатна для теплофікації.
Головне достоїнство тепла, одержуваного з надр - екологічна чистота та відновлюваних. Звичайно, неконтрольований забір може призвести до виснаження джерел, для цього розроблено методику замкнутої системи, за якою остившая або звичайна холодна вода повертається в високотемпературний пласт. За однією свердловині закачують холодну, за іншою - отримують вже гарячу воду. Створюється надійна, практично "вічна" замкнута циркуляція.
Величезний резерв екологічно чистої теплової енергії нашої країни може замінити до півтораста млн тонн органічного палива.
Енергія Світового океану.
Запаси енергії у Світовому океані колосальні. Найбільш очевидним способом використання океанської енергії представляється на будівництво приливних електростанцій (потужністю 240 тис. - 6 млн. кВт · год). Несподіваною можливістю океанської енергетики виявилося вирощування з плотів в океані швидкозростаючих гігантських водоростей, легко переробляються в метан для енергетичної заміни природного газу. Для повного забезпечення енергією кожної людини достатньо 1 га плантацій таких водоростей. Велику увагу привертає "океанотерміческая енерговерсія" (ОТЕК) - отримання електроенергії за рахунок різниці температур між поверхневими і засмоктує насосом глибинними океанськими водами, наприклад, при використанні в замкнутому циклі турбіни таких легкоиспаряющихся рідин, як пропан, фреон або амоній.
Чимало інженерного мистецтва вкладено в макети генераторів електроенергії, що працюють за рахунок морського хвилювання. Передбачається, що деякі з установок можуть бути реалізовані і стати рентабельними вже в найближчому майбутньому. Цілком ймовірно, що суттєві зрушення в океансокй енергетиці повинні відбутися в найближчі десятиліття.
Океан наповнений неземною енергією, яка надходить до нього з космосу. Енергія Сонця нагріває океан, він накопичує теплову енергію, приводить у рух течії, які змінюють свій напрямок під впливом обертання Землі. З космосу ж надходить енергія сонячного і місячного притягання. Вона є рушійною силою системи Земля-Місяць і викликає припливи і відливи.
При підготовці цієї роботи були використані матеріали з сайту http://www.studentu.ru