Возобновляемые источники энергии - Реферат

1.3 Системы преобразования энергии ветра 1.4 Экологические аспекты использования энергии ветра 1.5 Экономическая эффективность использования энергии ветра Разница температур в океане и между океаном и атмосферным воздухом как источник энергииТак как ветер - это поток воздуха, распространяющийся с определенной скоростью, его кинетическая энергия может рассматриваться в качестве источника энергии.Неравномерность распределения солнечного излучения по всему земному шару, различие в течение дня и ночи и различные физические характеристики морской воды и суши приводят к неоднородности атмосферной температуры и давления, что приводит к появлению ветра. Более или менее широкомасштабная и постоянная циркуляция воздуха, вызываемая разницей в температурах, происходит между экваториальными регионами и более высокими широтами. Эта разница вызывает движение воздуха в верхних слоях атмосферы от экватора к северу и югу, а в нижних - в обратном направлении. Действующая на эти потоки сила Кориолиса, отклоняет верхний поток к востоку, а нижний к западу, вызывая пассаты.В более поздние времена, с приходом электричества, энергия ветра стала использоваться для движения электрогенераторов, и для некоторых стран электричество, вырабатываемое ветром, занимает важное местно в энергетике. Стоимость энергии, полученной от преобразования энергии ветра и стоимость установки одного киловатта, зависят от объемов производства энергии за год, а также от расходов по хозяйственно-техническому обслуживанию. Их энергия так же может рассматриваться в качестве источника энергии, преимущественно местного значения. Самыми привлекательными волнами с точки зрения извлечения энергии, являются высокие волны, высотой около 2 м и длинной до 100-150 м. такие волны, возникающие в открытом океане вдали от берега, могут выработать от 50 до 70 КВТ энергии на каждый метр фронта волны. Во-вторых, в установке по преобразованию термальной энергии воздуха и воды в качестве теплоотвода будет использоваться воздух, тогда как в установках по преобразованию термальной энергии воздуха и воды в качестве теплоотвода будет использоваться воздух, тогда как в установках по преобразованию термальной энергии океана эту функцию выполняет холодная глубинная вода.Были разработаны различные технологии по извлечению и использованию их энергии, которые непрестанно совершенствуются, что повышает конкурентоспособность возобновляемых источников энергии по сравнению с традиционными. Проекты по использованию энергии волн и преобразовании термальной энергии океана большей частью находятся на стадии разработки, и их использование ограничено несколькими экспериментальными установками.

Содержание

Введение

1. Энергия ветра

1.1 Происхождение ветра

Потенциал возобновляющихся энергоресурсов, питающихся энергией солнца и возникающих вследствие взаимодействия Земли, Луны и Солнца, огромен. Были разработаны различные технологии по извлечению и использованию их энергии, которые непрестанно совершенствуются, что повышает конкурентоспособность возобновляемых источников энергии по сравнению с традиционными. Большинство возобновляемых источников энергии являются экологически чистыми, что сегодня является явным преимуществом. Биомасса и энергия ветра уже сейчас играет немало важную роль в энергетическом балансе некоторых стран. Проекты по использованию энергии волн и преобразовании термальной энергии океана большей частью находятся на стадии разработки, и их использование ограничено несколькими экспериментальными установками. Энергия приливов уже сейчас используется на коммерческом уровне и обещает серьезное развитие.

Будущее возобновляемых источников энергии, обсуждаемых здесь, зависит от ряда факторов: рост энергопотребления, рост численности населения, цены на ископаемое топливо, общественное мнение по поводу развития атомной энергетики, экологические вопросы и множество других.

Введение

Возобновляемыми энергоресурсами называют целую гамму энергетических ресурсов, основной характеристикой которых является то, что они постоянно возобновляются, не смотря на их использование. Кроме энергии приливов и отливов, все возобновляющиеся энергоресурсы получают подпитку от солнца - практически единственного источника энергии на нашей планете.

Структура нашей планеты достаточно сложная включает литосферу, гидросферу и атмосферу, из которых каждая обладает специфическими качествами и по разному реагирует на воздействие солнечной радиации. Наряду с неравномерным распределением солнечного света по земной поверхности все это вызывает разницу в давлении, температуре, химическом потенциале и уровня солености воды. Эти различия, поддерживаемые солнечным излучением, и есть потенциальные источники энергии. В естественных условиях эти различия постепенно сглаживаются вследствие необратимого рассеивания, и какая-то определенная часть энергии, в конечном счете, уходит в космос.

Использование возобновляющихся источников энергии, по сути, есть вмешательство в процесс распределения солнечной энергии и использование этой энергии на нужды человека. К счастью в большинстве случаев между поглощением солнечной энергии тем или иным объектом и ее выделением в космос в виде инфракрасных излучений проходит достаточно много времени. Это дает возможность воспользоваться выше упомянутой энергией.

Так как Земля находится в среднем на расстоянии 150 млн. км от Солнца, только малая часть радиации, зависящая от угла падения, попадает на Землю. Однако даже это количество оказывается достаточно большим и поддерживает практически все процессы, происходящие на Земле, включая жизнь.

Конкретное количество энергии солнечного излучения, а именно количество солнечной энергии, поступающей за 1 сек на поверхность площадью 1 м2, расположенную перпендикулярно солнечным лучам за пределами земной атмосферы, так называемая солнечная постоянная, составляет около 1340 Вт/м2. Общее количество солнечного излучения, попадающего на Землю составляет около 180Ч1015 Вт, в то время как в год это составляет 60Ч1023 Дж. Это в 15 тысяч раз больше, чем потребляемая человечеством энергия за год (около 4Ч1010 Дж в год).

Но не все излучение достигает Земли как написано выше. Примерное разделение входящей радиации показано на рисунке. Вся энергия, пребывающая на Землю, за исключением малой части, возвращается в космос. Однако между поступлением энергетического потока и его возвращения в космос может существовать определенный временной промежуток, возникающей вследствие ряда преобразований солнечной энергии. Часть этой энергии, как показано на рисунке, мгновенно отражается обратно в космос облаками. Значительная часть энергии, достигшая поверхности земли, затрачивается на испарение воды. Испарившаяся вода поступает в атмосферу и через какое-то время возвращается в виде дождя, росы и снега, что в свою очередь вызывает к жизни речные потоки. Энергия этих потоков в конечном итоге рассеивается. Другая часть энергии поглощается сушей, океанами, морями и атмосферой.

Это поглощение не постоянно от места к месту в течение дня и ночи, что вызывает ветер, океанские течения, приводит к разнице температур между сушей и морем и т.д. И опять же, с течением времени эти потоки теряют свою энергию изза трения, температурного распределение уравнивается в процессе теплообмена и конвекции, и запас относительной энергии рассеивается. Достаточно малая часть солнечного излучения (менее 0,1%, не показанного на рисунке) тратится на фотосинтез наземными и водными растениями. Этот запас энергии хранится в тканях растений и возвращается обратно в ходе естественных процессов после их смерти.

Распределение солнечной энергии: а - энергия, отражаемая облаками; б - энергия, поглощаемая атмосферой; в - энергия, достигаемая земной поверхности; г - энергия, выделяемая землей; д - энергия, выделяемая океаном и расходуемая на испарение; е - суммарная энергия, излучаемая в космос

Всем известно, что по законам термодинамики, объект может представлять собой источник полезной энергии при условии, что он не находится в равновесии с окружающей средой. Подпитываемая солнечным излучением, наша окружающая среда никогда не находится в состоянии равновесия. Излучение приводит к возникновению различий разного рода, например температура и давление. Они могут рассматриваться в качестве источника энергии, подпитывающихся излучением Солнца.

Это справедливо для приливов, вызываемых гравитационным взаимодействием между Луной, Землей и Солнцем.

В этом реферате я дам обзор различных способов добычи полезной энергии, используя существующую в природе разницу различных параметров. Все эти потенциальные источники энергии возобновляемы. Это значит, что когда мы превратим их энергию в полезную, получающаяся относительная разница будет скомпенсирована солнечным излучением при гравитационном взаимодействии Земли, Луны и Солнца.1. Энциклопедия систем жизнеобеспечения. Знания об устойчивом развитии. 2005г Том 2 ред. Е.Е. Демидова, А.М Лильчук и т.д.

2. Вестник Российских наук: научный общественно-политический журнал. Том 76 №5. Статья Н. П. Лаверов «Топливо-энергетические ресурсы».