Краткосрочный проект по экологии
«Альтернативные источники энергии»
Гипотеза
Если использовать альтернативные источники энергии, то это приведет к возобновлению природных ресурсов.
ГИПОТЕЗА: Можно найти дешёвую экологически чистую добычу электроэнергии.
Актуальность
Актуальностьпроекта связана с тем, что сегодня актуальна проблема исчерпаемости природных ресурсов и ухудшение экологии Земли. Технологии будущего ученые очень тесно связывают с экологически чистыми источниками энергии и связи с ростом цен на энергоносители, все больше владельцев частных домов обращаются к возобновляемым и нетрадиционным источникам энергии, таких как ветровая, солнечная, гидроэнергия и геотермальная.
Цель
Изучить разнообразные альтернативные источники энергии, их достоинства и недостатки, найти КПД каждого вида источника этой энергии и создать один из них.
ЦЕЛЬ исследования: определить экологически чистый способ добычи электрической энергии из подручных, мало затратных средств.
Задачи
1. Найти информацию об альтернативной энергетике;
2. Подробно изучить эту информацию;
3. Выбрать такой альтернативный источник энергии, который можно создать в наших условиях;
4. Разработать инструкцию по созданию этого источника;
5. Сделать альтернативный источник энергии своими руками;
6. Представить его (защитить проект).
МЕТОДЫ исследования: Определить экологически чистые виды энергии при помощи анализа литературы, проведения исследований, наблюдений, обработки полученных экспериментальных данных и теоретического обобщения.
ПРЕДМЕТ исследования: альтернативные источники энергии.
ВВЕДЕНИЕ
Экологическая обстановка – пожалуй, самая актуальная проблема 21 века. В современном мире человечество нуждается в электрической энергии каждый день. Она нужна как большим предприятиям, так и в быту. На её выработку тратится много средств, поэтому счета за электроэнергию ежегодно растут. Те предприятия, которые могут вырабатывать дешёвую электроэнергию, наносят большой вред экологии, который потом отражается на нашем здоровье и окружающей среде. А те предприятия, которые вырабатывают более экологически чистую электроэнергию, как, к примеру, гидроэлектростанции, требуют больших затрат…
Для начала обратимся к определению:
«Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.»
Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии — встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию. Альтернативный источник энергии — заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, вызывающий парниковый эффект и глобальное потепление. Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.
Как известно, немалая часть загрязнения экосистемы состоит из продуктов переработки, сжигания, добычи таких видов топлива как: уголь, нефть, газ, считаемых традиционными. Глобальный спрос на энергию увеличивается.
Интенсивная добыча нефти, газа, угля а также функционирование и развитие ТЭК оказывают чрезвычайно большое и дестабилизирующее воздействие как на воспроизводство природных ресурсов, так и на окружающую среду. Поэтому с точки зрения природопользования важен поиск альтернативных, природосберегающих вариантов решения энергетических проблем. Большой природоохранный эффект может дать широкое использование «мягких» (альтернативных) источников энергии, являющихся, в отличие от топливно-энергетических, возобновимыми ресурсами и, как правило, не загрязняющих окружающую среду. В настоящее время получили распространение следующие виды такой энергии: гидроэнергия, ветровая, солнечная, водородная, управляемый термоядерный синтез.
Сроки реализации проекта: (краткосрочный) ноябрь 2018года
Ответственные: ( участники) Перунова Полина, Кричевцов Егор, Басов Антон, Никитина Татьяна, Песоцкий Евгений.
В этой работе мы охарактеризуем некоторые альтернативные источники энергии, используемые человечеством, и выберем наиболее перспективный из них.
Ветроэнергетика
Достоинства:
1. Экологически-чистый вид энергии.
2. Эргономика (ветровые электростанции занимают мало места и легко вписываются в любой ландшафт, а также отлично сочетаются с другими видами хозяйственного использования территорий).
3. Возобновляемая энергия (энергия ветра, в отличие от ископаемого топлива, неистощима).
4. Ветровая энергетика - лучшее решение для труднодоступных мест (для удалённых мест установка ветровых электрогенераторов может быть лучшим и наиболее дешёвым решением).
Недостатки:
1. Нестабильность (нет гарантии получения необходимого количества электроэнергии; на некоторых участках суши силы ветра может оказаться недостаточно для выработки необходимого количества электроэнергии).
2. Относительно невысокий выход электроэнергии (ветровые генераторы значительно уступают в выработке электроэнергии дизельным генераторам, что приводит к необходимости установки сразу нескольких турбин; кроме того, ветровые турбины неэффективны при пиковых нагрузках).
3. Высокая стоимость (стоимость установки, производящей 1 мега-ватт электроэнергии, составляет 1 миллион долларов).
4. Опасность для дикой природы (вращающиеся лопасти турбины представляют опасность для некоторых видов живых организмов; согласно статистике, лопасти каждой установленной турбины являются причиной гибели не менее 4 особей птиц в год).
5. Шумовое загрязнение может причинять беспокойство диким животным и людям, проживающим поблизости.
Энергия Солнца.
Почти все источники энергии так или иначе используют энергию Солнца: уголь, нефть, природный газ не что иное, как "законсервированная" солнечная энергия. Она заключена в этом топливе с незапамятных времен.
Энергия солнечного излучения распределена по большой площади (иными словами, имеет низкую плотность), любая установка для прямого использования солнечной энергии должна иметь собирающее устройство (коллектор) с достаточной поверхностью.
Несмотря на северную широту географического расположения Казахстана, ресурсы солнечной энергии в стране являются стабильными и приемлемыми, благодаря благоприятным климатическим условиям.
Площадь Казахстана, доступная для установки фотоэлектрических преобразователей.
«Солнечные нагреватели воды разработанные в Казахском НИИ энергетики и выполненные на основе полимерных материалов, на порядок дешевле традиционных. Расчеты специалистов показывают, что использование таких СНВ может быть экономически выгодно даже в условиях города, где имеется большое количество разнообразных источников энергии.
Солнечная энергетика (Гелиоэнергетика)
Достоинства:
1. Общедоступность и неисчерпаемость источника.
2. Теоретически, полная безопасность для окружающей среды.
Недостатки:
1. Зависимость от погоды и времени суток.
2. Как следствие необходимость аккумуляции энергии.
3. Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов.
4. Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.
Геотермальная энергия
Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической энергии за счёт энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях.
В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин.
Главным достоинством геотермальной энергии является её практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года.
Существуют следующие принципиальные возможности использования тепла земных глубин. Воду или смесь воды и пара в зависимости от их температуры можно направлять для горячего водоснабжения и теплоснабжения, для выработки электроэнергии либо одновременно для всех этих целей. От того, какой источник геотермальной энергии используется, зависит устройство станции.
Если в данном регионе имеются источники подземных термальных вод, то целесообразно их использовать для теплоснабжения и горячего водоснабжения.
Главная из проблем, которые возникают при использовании подземных термальных вод, заключается в необходимости возобновляемого цикла поступления (закачки) воды в подземный водоносный горизонт. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, бора, свинца, цинка) и химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.
Наибольший интерес представляют высокотемпературные термальные воды или выходы пара, которые можно использовать для производства электроэнергии и теплоснабжения.
Геотермальная энергия
Достоинства:
1. Возобновляемый источник энергии (во всяком случае, при условии, что в нагнетательную скважину не закачивается слишком много воды за слишком короткое время).
2. Геотермальная электростанция для работы не требует поставок топлива из внешних источников.
3. Эксплуатация геотермальной электростанции не требует дополнительных расходов, кроме расходов на профилактическое техобслуживание или ремонт.
4. Геотермальные электростанции не портят пейзаж и не требуют значительного землеотвода.
5. Обычная геотермальная электростанция, расположенная на берегу моря или океана, может применяться и для опреснения воды.
6. Не зависит от времени года и времени суток.
Недостатки:
1. Найти подходящее место для строительства геотермальной электростанции и получить разрешение местных властей и согласие жителей на ее возведение может быть проблематичным.
2. Иногда действующая геотермальная электростанция может остановиться в результате естественных изменений в земной коре, плохого выбора места или чрезмерной закачки воды в породу через нагнетательную скважину.
3. Через эксплуатационную скважину могут выделяться горючие или токсичные газы или минералы, содержащиеся в породах земной коры. Избавиться от них достаточно сложно.
4. Стоимость установки геотермальной электростанции велика.