Экологические программы ООН

В некотором смысле земное ядро можно считать вечным двигателем: есть сильное давление (а оно благодаря  гравитации будет всегда), значит, есть высокая температура и атомные реакции. Но пока не создано ни технологий, ни материалов, которые смогли бы выдержать столь жесткие условия и позволить добраться до ядра. Сегодня мы можем использовать тепло приповерхностных слоев, температура которых несравнима с тысячами градусов, но вполне достаточна для выгодного ее использования. 
Существует несколько способов использования геотермальной энергии. Например, можно использовать горячие подземные воды для обогрева жилых домов, всевозможных предприятий или учреждений. Но больший интерес вызывает использование тепловой энергии для преобразования ее в электроэнергию.

Геотермальную энергию различают  по форме, в которой она вырывается из-под земли:

«Сухой  пар». Это пар, вырывающийся из-под земли без капелек воды и примесей. Его очень удобно использовать для вращения турбин, вырабатывающих электрическую энергию. А конденсированная вода, как правило, остается довольно чистой и ее можно возвращать обратно в землю или даже в ближайшие водоемы.

«Влажный  пар». Это смесь воды и пара. В данном случае задача несколько усложняется, поскольку приходится сначала отделить пар от воды, а лишь потом его использовать. Капли воды могут повредить турбины.

«Система  с бинарным циклом». Из-под земли вырывается просто горячая вода. Используя эту воду, изобутан переводят в газообразное состояние. А затем используют изобутановый пар для вращения турбин. Эту воду можно использовать для непосредственного обогрева помещений - централизованное теплоснабжение.

Недостаток таких установок  в том, что они привязаны географически  к районам геотермальной активности, которые расположены совсем неравномерно по поверхности земли. В России источники  геотермальной энергии расположены  на Камчатке, Курильских островах и  Сахалине - экономически плохо развитых регионах. Поскольку в них слабо  развита инфраструктура, они малонаселенны, обладают сложным рельефом местности  и высокой сейсмической активностью, эти районы являются экономически невыгодными  для создания там тепловых станций. Но ведь это не может стать ограничением тепловой энергии нашей планеты. 

2.3. ЭНЕРГИЯ ВЕТРА

Воздух - это ветер, один из альтернативных источников энергии  на нашей планете.

Современность определяет ветер, как поток воздуха, движущийся вдоль  земной поверхности со скоростью  свыше 0,6 м/с. Он возникает из-за неравномерного распределения атмосферного давления, которое постоянно меняется, смещая огромные пласты воздуха из зоны высокого давления в зону низкого. В древности же обо всех этих хитрых определениях не имелось ни единого представления, но это не помешало древним людям научиться использовать энергию ветра в своих целях.

Ветроэнергетика стала весьма перспективной, потому что ветер  является возобновляемым источником энергии. Развитие данной отрасли энергетики идет очень активно: к 2008 году общая  установленная мощность всех ветрогенераторов составила 120 гигаватт. Поскольку мощность ветрогенератора зависит от площади  лопасти генератора, имеется тенденция  к увеличению их размеров, и эти  сооружения мельницами не назовешь - теперь это турбины.

Большое распространение  данный вид энергетики получил в  США. К середине 20 века там было построено  несколько сотен тысяч турбин. С течением времени ветряные фермы  стали весьма распространенным явлением в ветряной Калифорнии, да и по всей территории штатов, а после выхода в свет закона об обязательной скупке коммунальными предприятиями лишней электроэнергии, полученной из ветра, у рядовых граждан, эта область стала привлекательной и материально.

2.4. ЭНЕРГИЯ ВОДЫ

Вода - источник жизни на земле. Это одно из самых уникальных и удивительных явлений на нашей  планете, обладающее множеством уникальных свойств, использование которых  может быть очень выгодно и  полезно для человека.

Энергия воды - один из первых источников энергии, который люди научились  использовать в своих целях. Так  принцип работы первых речных мельниц  прост и в то же время гениален: движущийся поток воды вращает колесо, преобразуя кинетическую энергию воды в механическую работу колеса. По сути, все современные гидроэлектростанции  работают аналогично, только с одним  важным дополнением: далее механическая энергия колеса преобразуется в  электрическую.

Энергию воды грубо можно  разделить на три типа по ее виду, в котором она преобразовывается:

1. Энергия приливов и отливов. Явление отлива очень интересно и долгое время оно никак не могло быть объяснено. Большие массивные (и разумеется близкие к Земле) космические объекты, такие как Луна или Солнце, действием своей гравитации приводят к неравномерному распределению воды в океане, создавая «горбы» из воды. Из-за вращения земли начинается движение этих «горбов» и их перемещение к берегам. Но из-за того же вращения Земли, положение океана относительно Луны изменяется, уменьшая тем самым действие гравитации.

Во время прилива заполняются  специальные резервуары, располагающиеся  на береговой линии. Резервуары образуются благодаря дамбам. Во время отлива вода начинает свое обратное движение, которое и используется для вращения турбин и преобразования энергии. Важно, чтобы разница высот во время прилива и отлива была как можно больше, иначе подобная станция просто не сможет себя оправдывать. Поэтому приливные электростанции создаются, как правило, в узких местах, где высота приливов достигает хотя бы 10м. Например, приливная станция во Франции в устье реки Ранс.

Но такие станции имеют  и свои минусы: создание дамбы приводит к увеличению амплитуды приливов со стороны океана, а это влечет за собой затопление суши соленой  водой. Как следствие - изменение  флоры и фауны биологической  системы, причем не в самую лучшую сторону.

2. Энергия морских волн. Несмотря на то, что природа этой энергии весьма схожа с энергией приливов и отливов, ее все же принято выделять в отдельную ветвь. Данный вид энергии обладает довольно высокой удельной мощностью (приблизительная мощность волнения океанов достигает 15 кВт/м). Если высота волны будет около двух метров, то это значение может увеличиться до 80 кВт/м. Перевести всю энергию волнения в электрическую не удается, но все же коэффициент преобразования довольно высок - 85%.  
На сегодняшний день использование энергии морских волн не особо распространено из-за ряда сложностей, возникающих при создании установок. Пока эта сфера находится только на стадии экспериментальных исследований.

3. Гидроэлектростанции. Этот вид энергии стал доступным для человека благодаря совместной «работе» трех стихий: воды, воздуха и, конечно же, солнца. Солнце испаряет с поверхности озер, морей и океанов воду, образуя облака. Ветер перемещает газообразную воду к возвышенным областям, где она конденсируется и, выпадая в виде осадков, начинает стекать обратно к своим первоисточникам. На пути этих потоков ставятся гидроэлектростанции, которые перехватывают энергию падающей воды и преобразуют ее в электрическую. Мощность, вырабатываемая станцией, зависит от высоты падения воды, поэтому на ГЭС стали создаваться дамбы. Они так же позволяют регулировать величину потока. Создание такого огромного сооружения стоит очень дорого, но ГЭС полностью себя окупает благодаря неисчерпаемости используемого ресурса и свободного доступа к нему.

У данного типа энергии, по аналогии с остальными, имеются как  плюсы, так и минусы. Так же как  в случае использования энергии  приливов, создание ГЭС приводит к  затоплению большой площади и  нанесению непоправимого ущерба местной фауне. Но даже с учетом этого  обстоятельства можно говорить о  высокой экологичности ГЭС: они  наносят только локальный ущерб, не загрязняя атмосферу Земли. В  попытках уменьшить ущерб, наносимый  станциями, разрабатываются все  более новые методы их работы, постоянно  совершенствуется конструкция самих  турбин.

Одним из предложенных методов  стало «накачивание» аккумуляторов. Вода, прошедшая через турбины  не утекает дальше, а накапливается  в больших резервуарах. Когда  нагрузка на ГЭС становится минимальной, за счет энергии атомной или тепловой станции сохраненная вода перекачивается обратно вверх и все повторяется. Этот метод выигрывает как по экологическим, так и по экономическим показателям.

Еще одну интересную область  использования водной энергии придумали  эксперты Комиссии по атомной энергетике в Гренобле, Франция. Они предлагают использовать энергию падающего  дождя. Каждая падающая капля, попадая  на пьезокерамический элемент, воздействует на него физически, что приводит к  возникновению электрического потенциала. Далее электрический заряд видоизменяется (так же как в микрофонах электрический  сигнал преобразуется в колебания).

Благодаря многообразию своих  форм, вода обладает поистине громадным  энергетическим потенциалом. На сегодняшний  день гидроэнергетика уже весьма развита и составляет 25% от мирового производства электроэнергии, а, учитывая темпы ее развития можно смело  говорить, что она является весьма перспективным направлением.

2.5. АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ

В конце 20 века проблема поиска альтернативных источников энергии  стала весьма актуальной. Несмотря на то, что наша планета поистине богата природными ископаемыми, такими как нефть, уголь, древесина и  т.д., все эти богатства исчерпаемые. Поэтому приходится искать все более  новые и совершенные источники  энергии.

На протяжении долгого  времени человечество находило те или  иные варианты решения вопроса альтернативных источников энергии, но настоящим прорывом в истории энергетики стало появление  ядерной энергии.

На сегодняшний день насчитывается  несколько сотен атомных электростанций по всему миру. Развитие ядерной  энергетики происходило невероятно стремительно. Меньше чем за 100 лет  она смогла достигнуть сверхвысокого  уровня технологического развития. То количество энергии, которое выделяется при делении ядер урана или  плутония, несравнимо велико - это сделало  возможным создание крупных атомных  электростанций промышленного типа.

Эту энергию получают в  результате цепной реакции деления  ядер некоторых радиоактивных элементов. Обычно используется уран-235 или плутоний. Деление ядра начинается, когда в  него попадает нейтрон - элементарная частица, не имеющая заряда, но обладающая сравнительно большой массой (на 0,14 % больше, чем масса протона). В  результате образуются осколки деления  и новые нейтроны, обладающие высокой  кинетической энергией, которая в  свою очередь активно преобразуется в тепло.

Данный вид энергии  производят не только на АЭС. Он так  же используется на атомных подводных  лодках и атомных ледоколах. 
Для нормального функционирования АЭС необходимо топливо. Как правило, это уран. Этот элемент имеет широкое распространение в природе, но при этом труднодоступен. В природе не существует залежей урана (как например нефти), он как бы «размазан» по всей земной коре. Самые богатые урановые руды, которые встречаются очень редко, содержат до 10% чистого урана. Уран обычно содержится в урансодержащих минералах в качестве изоморфно замещающего элемента. Но при всем это общее количество урана на планете грандиозно велико. Возможно, в ближайшем будущем новейшие технологии позволят увеличить процент добычи урана.

Столь мощный источник энергии, а значит и силы, не может не вызывать опасений. Постоянно ведутся споры  о его надежности и безопасности. Трудно оценить какой ущерб наносит  атомная энергетика окружающей среде. Однако если бы завтра на нашей планете  закончились все запасы источников традиционной энергии, то ядерная энергетика, пожалуй, стала бы единственной областью, которая реально смогла бы заменить ее. Нельзя отрицать ее преимущества, но и не стоит забывать о возможных  последствиях.

2.6. БИОЭНЕРГИЯ

По определению биоэнергетика - это отрасль альтернативной энергетики, то есть энергетики, которая считается  возобновимой. Количество потребляемой энергии всем человечеством в  год - просто огромно. Поэтому встает вопрос о том, сможет ли хоть какой-нибудь ресурс восстанавливаться соответственно скорости его потребления.

Биоэнергия - это совокупность целого спектра альтернативных источников энергии. Этот спектр объединяют одним  общим понятием биомасса. По сути это  результат жизнедеятельности всех живых организмов нашей планеты.

Ежегодно прирост биомассы на планете достигает 130 млрд. тонн сухого вещества. Это соответствует 660 000 ТВтч в год, притом, что мировой общественности требуется всего лишь 15000 ТВтч в  год. 
Сегодня более 99% автовладельцев используют топливо, производимое из нефти. И с каждым днем количество автомобилей на дорогах растет. Нефтяное топливо едва ли можно считать возобновляемым. Количество нефти с каждым годом неумолимо уменьшается, что приводит к повышению цены на нее. А поскольку экономика многих стран только развивается, то, несмотря на повышение цен, спрос на нефть все равно будет расти. Замкнутый круг, выходом из которого может стать биотопливо. 
Долгое время биотопливо считалось неконкурентоспособным, потому что уступало ископаемому топливу и по производимой мощности и по сложности внедрения. Но постоянно развивающиеся технологии помогли решить эти проблемы. Биотопливо бывает разных типов:

жидким: метанол, этанол, биодизель;

газообразным: водород, сжиженный нефтяной газ (пропанобутановые фракции);

твердым: дрова, уголь, солома.

Недавно созданное жидкое биотопливо отличается своей экологичностью и доступностью, но помимо этого  имеет и еще одно важное преимущество. Для перехода на жидкое биотопливо не понадобиться существенных изменений  в структуре двигателей и оборудования. Само биотопливо представляет собой  сырьё, получаемое при переработке, как правило, семян рапса, сои, стеблей  сахарного тростника или кукурузы. Развивается еще много направлений  получения органического топлива (например, из целлюлозы).