Заполните таблицу альтернативные источники энергии: Заполните таблицу. ЗАРАНЕЕ СПАСИБО!! – Школьные Знания.com

Содержание

Альтернативная энергетика: солнце, воздух и вода

Постоянно повышающаяся потребность в энергии, новые, крайне прожорливые потребители электричества – гигантские дата-центры и электромобили для массового рынка – вынуждают человечество искать альтернативные источники энергии. Важно, чтобы они были не только высоко эффективными, но и экологически чистыми.

Отрасли нетрадиционной энергетики

К традиционным источникам электроэнергия относятся тепловые (уголь, газ, мазут), гидро- и атомные электростанции. Причем относительно «зелеными» считается лишь третий тип электростанций, тогда как два первых наносят ощутимый вред атмосфере и гидросфере соответственно.

Экологически чистые (опять-таки, относительно) солнечные, ветровые и геотермальные электростанции в ряде стран мира вырабатывают до половины электричества, но их до сих пор называют альтернативными. Кроме того, существует альтернативная гидроэнергетика, подразумевающая волновые, приливные и водопадные электростанции.

Самой же неоднозначной отраслью альтернативной энергетики является, пожалуй, биотопливо. На фоне вероятного глобального продовольственного кризиса засевать плодородные земли культурами, перерабатывающимися в биотопливо – преступление перед человечеством.

Но давайте же поговорим о каждой отрасли альтернативной энергетики по порядку.

Гелиоэнергетика

Солнечные электростанции (СЭС) – одни из самых распространенных на планете, так как используют неисчерпаемый источник энергии (солнечный свет). В процессе выработки электричества, а при необходимости еще и тепла для обогрева жилых помещений и подачи горячей воды, они не наносят никакого вреда окружающей среде. Но существует обратная сторона медали: утилизация отработавших свое солнечные батарей процесс затратный и уж точно не экологически чистый.

Солнечные панели зачастую встраивают прямо в крыши жилых домов

Сильно зависима гелиоэнергетика от погоды и времени суток: в дождливый день и, уж тем более, ночью электричество особо-то не покачаешь. Приходится запасаться аккумуляторными батареями, что удваивает стоимость установки солнечных панелей, например, на даче.

Лидерами в популяризации гелиоэнергетики являются Германия, Испания и Япония. Понятное дело, что преимущество тут имеют южные страны, где солнце жарко светит почти круглый год. Германия же традиционно занимает лидирующие позиции в альтернативной энергетике, поэтому даже на СЭС в этой в целом-то холодной стране делается большая ставка.

Солнечная ферма Охотниково: живописный Крым заблестел словно огромное зеркало

Приятно, что в вопросах гелиоэнергетики Украина не пасет задних. В Крыму находится сразу несколько крупных СЭС: Перово (мощность 100 МВт, 11 место в мировом рейтинге), Охотниково (80 МВт, 22 место) и Приозерная (55 МВт, 42 место). Безоговорочными же лидерами являются американские Агуа-Калиенте и Калифорнийская Долина, мощностью по 250 МВт каждая.

Мощнейшая в мире солнечная электростанция Агуа-Калиенте (штат Аризона)

Ветроэнергетика

Обуздало силу ветра человечество довольно-таки давно: ветряные мельницы много столетий верой-правдой служили для перемолки зерна в муку. Сейчас же пришло время найти «мельницам» новое применение – гигантские лопасти, гонимые силой ветра, способны вращать мощные генераторы и таким путем эффективно вырабатывать столь нужное электричество.

Ветрогенератор самостоятельно подстраивается под меняющееся направление ветра, свободно вращаясь на мачте

Тройку лидеров в мировой выработке электричества с помощью ветра составляют Китай, США и Германия. Если же сравнивать долю ветроэлекстростанций (ВЭС) в каждой конкретной стране, то лидируют Дания, Португалия и Испания. Тут опять-таки многое зависит от климатических условий: в одних странах ветер не утихает ни на секунду, в других наоборот большую часть времени стоит штиль. Украине в этом плане повезло не очень: погода у нас мягкая и маловетреная. Хотя еще в 30-х годах в Крыму была построена первая в мире промышленная ветроэлектростанция, а в 1934 г. под руководством Юрия Кондратюка (того самого, что рассчитал траекторию полета на Луну) разрабатывался проект постройки огромной 12-мегаваттной ветростанции на горе Ай-Петри с башней высотой 165 метров и двумя 80-метровыми турбинами, размещенными на двух уровнях.

Крупнейшая в мире ветровая электростанция London Array построена в море возле берегов Великобритании (630 МВт)

Есть у ветроэнергетики как веские преимущества, так и столь же веские недостатки. В сравнении с солнечными панелями «ветряки» стоят недорого и не зависят от времени суток, а потому частенько встречаются на дачных участках. Существенный минус у ветрогенераторов только один – они изрядно шумят. Установку такого оборудования придется согласовывать не только с родными, но и жителями близлежащих домов.

Геотермальная энергетика

В районах с вулканической активностью, где подземные воды нагреваются выше температуры кипения, рационально строить геотермальные теплоэлектростанции (ГеоТЭС). Пожалуй, самой известной страной, где широко применяются ГеоТЭС, является Исландия. Оно и не странно: кипяток и пар циркулирует по трубам круглый год без остановок, что позволяет в процессе выработки электричества обходиться без дорогостоящих и трудно утилизируемых аккумуляторов.

Несьявеллир (Исландия) – крупнейшая в Европе ГеоТЭС (120 МВт)

Делают ставку на геотермальную энергетику и в других странах, где удалось обуздать вулканическую активность Земли: США, Новая Зеландия, Индонезия и Филиппины. Богата термальными водами и Россия: вот только новые ГеоТЭС в Сибири давненько не строили. Последние подвижки в этом направлении датируются еще временами СССР.

Мощность ГеоТЭС «Гейзерс» (штат Калифорния, США) изначально составляла 2 тыс. МВт, но постепенно падает

Альтернативная гидроэнергетика

Нетрадиционное использования водных ресурсов планеты для выработки энергии подразумевает три типа электростанций: волновые, приливные и водопадные. Причем самыми перспективными из них считаются первые: средняя мощность волнения мирового океана оценивают в 15 кВт на погонный метр, а при высоте волн выше двух метров пиковая мощность может достигать аж 80 кВт/м.

Главная проблема волновых электростанций – сложность преобразования движения волн (вверх-вниз) во вращение лопастей колеса генератора. Впрочем, последние разработки британский (проект Oyster) и российских ученых (проект Ocean RusEnergy) должны решить данную проблему.

Oyster – высокоэффективный волновой электрогенератор, разработанный в Великобритании

Приливные электростанции имеют значительно меньшую мощность, чем волновые, зато их куда легче и удобнее строить в прибрежной зоне морей. Гравитационные силы Луны и Солнца дважды в день меняют уровень воды в море (разница может достигать двух десятков метров), что позволяет использовать энергию приливов и отливов для выработки электричества.

Во Франции почти полвека эксплуатируется приливная электростанция «Ля Ранс» (мощность 240 МВт), которая построена в устье реки Ранс рядом с городком Сен-Мало. Долгое время она удерживала мировое лидерство по мощности, но в 2011 году ее обошла южнокорейская Сихвинская ПЭС (254 МВт).

«Ля Ранс» – одна из старейших и в то же время мощнейшая в Европе ПЭС

Водопадные электростанции являются, пожалуй, самыми малоперспективными в отрасли гидроэнергетики. Дело в том, что по-настоящему мощных водопадов на планете не так уж и много. Вспомнить стоит разве что электростанции «Сэр Адам Бек 1» и «Сэр Адам Бек 2», построенные на Ниагарском водопаде, а точнее на его канадской стороне.

Комплекс электростанций «Сэр Адам Бек» (США) мощностью 2 тыс. МВт построен на границе США и Канады

Биотопливо

Жидкое, твердое и газообразное биотопливо может стать заменой не только традиционным источникам электричества, но и бензину. В отличие от нефти и природного газа, восстановить запасы которых не представляется возможным, биотопливо можно вырабатывать в искусственных условиях.

Простейшим биотопливом является древесина, а точнее отходы деревообрабатывающей промышленности – щепки и стружка. Спрессованные в брикеты они прекрасно горят, а нагретая с их помощью вода позволяет вырабатывать электричество и тепло, пусть и в небольших масштабах.

Кукуруза – продукт питания и в то же время сырье для биотоплива

Но будущее за жидким и газообразным биотопливом: биодизелем, биоэтанолом, биогазом и синтез-газом. Все они производятся на основе богатых сахаром или жирами растений: сахарного тростника, кукурузы и даже морского фитопланктона. Последний вариант так и вовсе имеет безграничные перспективы: выращивать водоросли в искусственных условиях дело не хитрое.

Фитопланктон (крохотные морские водоросли и бактерии) – идеальное сырье для производства жидкого и газообразного биотоплива

Будущее альтернативной энергетики

Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA Suntower

Учитывая подорожание энергоносителей и подорванное доверие к атомным электростанциям, развитие альтернативной энергетики постепенно ускоряется. Ну а если смотреть на совсем уж отдаленную перспективу, то стоит упомянуть космическую энергетику.

Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA SERT

Данная отрасль подразумевает размещение солнечных батарей на земной орбите и на поверхности Луны. Это позволит добывать примерно на треть больше электроэнергии, чем это возможно в условиях земной атмосферы. На Землю же передаваться выработанное электричество будет с помощью радиоволн.

Россети Урал – ОАО “МРСК Урала”

Согласие на обработку персональных данных

В соответствии с требованиями Федерального Закона от 27.07.2006 №152-ФЗ «О персональных данных» принимаю решение о предоставлении моих персональных данных и даю согласие на их обработку свободно, своей волей и в своем интересе.

Наименование и адрес оператора, получающего согласие субъекта на обработку его персональных данных:

ОАО «МРСК Урала», 620026, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 140 Телефон: 8-800-2200-220.

Цель обработки персональных данных:

Обеспечение выполнения уставной деятельности «МРСК Урала».

Перечень персональных данных, на обработку которых дается согласие субъекта персональных данных:

— фамилия, имя, отчество;
— место работы и должность;
— электронная почта;
— адрес;
— номер контактного телефона.

Перечень действий с персональными данными, на совершение которых дается согласие:

Любое действие (операция) или совокупность действий (операций) с персональными данными, включая сбор, запись, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передачу, обезличивание, блокирование, удаление, уничтожение.

Персональные данные в ОАО «МРСК Урала» могут обрабатываться как на бумажных носителях, так и в электронном виде только в информационной системе персональных данных ОАО «МРСК Урала» согласно требованиям Положения о порядке обработки персональных данных контрагентов в ОАО «МРСК Урала», с которым я ознакомлен(а).

Согласие на обработку персональных данных вступает в силу со дня передачи мною в ОАО «МРСК Урала» моих персональных данных.

Согласие на обработку персональных данных может быть отозвано мной в письменной форме. В случае отзыва согласия на обработку персональных данных.

ОАО «МРСК Урала» вправе продолжить обработку персональных данных при наличии оснований, предусмотренных в п. 2-11 ч. 1 ст. 6 Федерального Закона от 27.07.2006 №152-ФЗ «О персональных данных».

Срок хранения моих персональных данных – 5 лет.

В случае отсутствия согласия субъекта персональных данных на обработку и хранение своих персональных данных ОАО «МРСК Урала» не имеет возможности принятия к рассмотрению заявлений (заявок).

Поурочный план по естествознанию 6 класс “Альтернативные источники энергии”

Раздел долгосрочного плана: 6.3 В Энергия и движение	Школа: СШ №1 имени Димитрова
	Ф. И.О учителя: Люлюк Г.А
Дата	Количество учеников:16 Присутствовало 16 Отсутствовало
Класс 6
Тема урока	Альтернативные источники энергии
Цели обучения	6.5.1.5 предлагать альтернативные источники получения энергии
Уровень мыслительных навыков	Знание, понимание, применение, анализ
Критерии оценивания	Учащийся достиг цели обучения, если: – объясняет преимущества альтернативных источников энергии; – приводит примеры использования альтернативных источников электрической энергии; − сравнивает традиционные и нетрадиционные источники энергии; −оценивает эффективность использования альтернативных источников энергии.
Цели урока	Все учащиеся смогут: Определять альтернативные источники энергии;	Большинство учащихся смогут: объяснять преимущества и недостатки альтернативных источников энергии;	Некоторые учащиеся смогут: сравнивать и оценивать эффективность использования альтернативных источников энергии.
Языковые цели	Терминология: Энергия будущего Болашактын Энергиясы Energy of the future альтернативная энергетика, возобновляемые источники энергии, солнечные батареи, геотермальная электростанция, биоэнергетика Слушание :слушание друг друга. Чтение: работа с текстом и дополнительным материалом. Говорение: работа в группах Письмо: работа с терминами, записи в тетрадь, выполнение заданий в группах. Полезные советы для диалогов и письма: Альтернативной энергетикой называется……. Биоэнергетика – это энергия будущего, которая……
Привитие ценностей	Общенациональная идея «Мәңгілік ел», чувство долга, ответственности за свое поведение, бережливое отношение к природе, коллективизм, взаимоуважение
Межпредметные связи	География, физика, биология, химия
Предварительные знания	Учащиеся имеют понятия о различных видах энергии.

Ход урока

0-1 мин

I.Организационный момент-

–приветствие учащихся;

-проверка их явки и готовности к уроку;

Создание благоприятной психологической обстановки

Дорогие,ребята! Пусть оно действительно будет для нас сегодня добрым.
– Какое у вас настроение? Ваше настроение я предлагаю вам выразить при помощи фишек разного цвета, которые лежат у вас на парте. Красная фишка настроение отличное, зелёная хорошее, синяя так себе.
– Я тоже покажу вам своё настроение.

Выражают свое настроение при помощи фишек разного цвета, которые лежат на парте

Прием ФО

Устная похвала

Презентация Слайд 1

1-4 мин

II. Актуализация опорных знаний

Учащимся на экран выводятся задачи

Задание: Найти расход электроэнергии за месяц, если тариф на электроэнергию 20 тг. за 1 киловатт

Максимальный балл – 1

Ряд

Показания на табло счетчика

Показания прошлого месяца

Ответ

1 ряд

2345кВтч

2220кВтч

2 ряд

4567 кВтч

4235кВтч

3 ряд

1657кВтч

1524кВтч

Учитель выводит на экран решение и ответ. Сверка по образцу

Выполняют задание в тетради

Критерий- Находить расход электроэнергии за месяц

Дескриптор: Находит расход электроэнергии за месяц (1 балл)

После выполнения задания ученики обмениваются тетрадями.

Взаимопроверка в парах

Выставляют баллы в оценочный лист согласно критериям

Презентация

Слайд 2

Презентация

Слайд 3

Оценочный лист

Лист оценивания ученика

Фамилия Имя__________________________________

Класс___________________________________

№

Задание

Балл

Найти расход электроэнергии за месяц, если тариф на электроэнергию 20 тг. за 1 киловатт

Заполните таблицу, «Альтернативные источники энергии» используя учебник 6 класса и раздаточный материал.

Дифференцированные задания:

А) Перечислить основные альтернативные источники

В) Почему ветровые электростанции являются более экологичными чем ТЭС?

С) Объяснить значимость применения альтернативных источников получения энергии.

6-10

11-13

13-20

24-27

35-37 мин

III.Определение темы урока (Г-групповая)–

АМО «Индуктор»

Вызов – на доске закреплена ромашка, в центре которой написано слово «альтернативная энергия»

Показываю на слайде альтернативные источники энергии

(У) обсуждение совместно с учащимися данных видов энергии.

Ребята, как вы думаете какова тема урока?

Вывожу тему урока на экран

Целеполагание

Как вы думаете какие вопросы мы будем сегодня рассматривать?

Давайте произнесем тему урока на 3 языках

Формулирование темы урока совместно с учениками: «Альтернативные источники энергии» обсуждение целей урока и критериев оценивания.

Давайте произнесем словосочетание энергия будущего на трех языках

Энергия будущего

Болашактын Энергиясы

Energy of the future

Задание №1. (П) .

Парная работа

Заполните таблицу, используя учебник 6 класса и раздаточный материал.

Альтернативные источники

Фактор, влияющий на размещение

Достоинства

Недостатки

Энергия солнца

Энергия ветра

Энергия воды

Геотермаль-ная энергия

Критерии оценивания

Дескрипторы

характеризуют альтернативные источники энергии

Называют 2 фактора, влияющих на размещении источников энергии на основе получения энергии Солнца

Называют 2 фактора, влияющих на размещении источников энергии на основе получения энергии ветра

Называют 2 фактора, влияющих на размещении источников энергии на основе получения энергии воды

Называют 2 фактора, влияющих на размещении источников энергии на основе получения геотермальной энергии

Называют 1 достоинство получения энергии на основе энергии Солнца

Называют 1 достоинство получения энергии на основе энергии ветра

Называют 1 достоинство получения энергии на основе энергии воды

Называют 1 достоинство получения энергии на основе геотермальной энергии

Называют 1 недостаток получения энергии на основе энергии Солнца

Называют 1 недостаток получения энергии на основе энергии ветра

Называют 1 недостаток получения энергии на основе энергии воды

Называют 1 недостаток получения энергии на основе геотермальной энергии

ФО парной работы

Деление на группы: Распределение обязанностей в группе

Виды альтернативных источников.

– Солнечная энергия

– Ветровая энергия

– Геотермальная энергия

Таким образом, класс поделён на 3 группы

Задание №2.

Дифференциация по выполнению задания (Г)

Составьте проект по плану, и представить в виде макета (работа в группе).

Цель: Узнать какие в настоящее время существуют основные альтернативные источники энергии, и определить насколько они могут использоваться в реальной жизни на примере с.Федоровка.

План:

Тема
Актуальность проблемы
Цель
Гипотеза
Задачи
Планирование
Объект исследования
Теоретическая часть
Ожидаемый результат
Защита проекта

Критерии оценивания

Дескрипторы

предлагают альтернативные источники получения энергии

Называют нетрадиционные виды энергии, их достоинства и недостатки (А)

Выясняют принцип работы и устройства альтернативных источников энергии (А)

Подсчитывают стоимость установки возобновляемых источников энергии (В)

Выясняют, будет ли выгодно нашему поселку установить альтернативные источники энергии (С)

Представляют макеты альтернативных источников энергии (А)

ФО группово работы Две звезды одно пожелание

Физкультминутка.

Игра ладушки. Ученики хлопают в ладоши только тогда, когда называют слова, относящиеся к данной теме.

Слова: огород, море, ветер, акула, небо, Солнце, ящерица, лес, луг, природные зоны, энергия, гейзеры, открытия, скелет, мышцы, гранит, минералы, вода.

Учащиеся должны написать на лепестках различные виды энергии, относящиеся к альтернативным источникам

Ученики формулируют тему урока

Формулируют цель урока совместно с учителем

Произносят словосочетание энергия будущего на трех языках

Энергия будущего

Болашактын Энергиясы

Energy of the future

Учащиеся создают интеллектуальную карту о своем виде энергии

Три хлопка

Презентация

Слайд 4

Презентация

Слайд 5

Презентация

Слайд6

Середина урока

10-14мин

14 мин

14-16-

16-30

30-33 мин

Задание №1. (Г-групповая) . Заполните таблицу, используя учебник 6 класса и раздаточный материал.

Альтернативные источники

Фактор, влияющий на размещение

Достоинства

Недостатки

Группы

Энергия солнца

Энергия ветра

Энергия воды

Геотермальная энергия

Защита минипроекта

Динамическая пауза . Переход в новые группы под музыку

Деление на смешанные группы:

Список каждой группы демонстрируется на экране.

Распределение обязанностей в группе

Виды альтернативных источников.

1 группа -Солнечная энергия

2 группа – Ветровая энергия

3 группа – Геотермальная энергия

Таким образом, класс поделён на 3 группы

Ученикам дано было опережающее задание: найти стоимость установки альтернативных источников энергии, способы установки

Задание – Составьте проект по плану, и представить в виде проекта (работа в группе).

Цель: Проанализировать какие в настоящее время существуют альтернативные источники энергии, и определить насколько они могут использоваться в реальной жизни на примере с.Федоровка.

На защиту проекта 1 мин каждой группе

Критерий: характеризуют альтернативные источники энергии

Дескрипторы:

определяют фактор, влияющий на размещении источника энергии (1 балл)

определяют 1 достоинство получения энергии на основе энергии (1 балл)

Определяют 1 недостаток получения энергии (1 балл

)

Спикер от группы защищает работу

Делятся на группы

Составляют проект на макетах А1

Критерий: оценивают эффективность использования АИЭ

Дескрипторы:

Определяют преимущества и недостатки АИЭ (1 балл)

Подсчитывают примерную стоимость установки возобновляемых источников энергии в с. Федоровка (1 балл)

Выясняют, будет ли выгодно нашему поселку установить альтернативные источники энергии (1 балл)

Защищают проекты (спикер от группы)

Группы оценивают выступления друг друга

Оценка

работы спикера Прием светофор

Самооцениванивание по выступлению своей группы в листе оценивания

Бальная система оценивания согласно критериям

Презентация,слайд7

Учебник 6 класса

С 159-162

и раздаточный материал

Оценочный лист

Презентация

Слайд8

Презентация

Слайд 9

Оценочный лист

Конец урока

33-38

Дифференцированные задания:

А) Перечислить основные альтернативные источники

В) Почему ветровые электростанции являются более экологичными чем ТЭС?

С) Объяснить значимость применения альтернативных источников получения энергии.

У) домашнее задание: на выбор

Дифференцированное задание.

А) Прочитать параграф с 159-162.Ответь на вопросы в конце параграфа

В) Предложить свои варианты альтернативных источников энергии.

С) Изучить дополнительный материал и ответить на вопрос «Какие альтернативные источники энергии были представлены на выставке ЭКСПО-2017?»

Рефлексия

«Гора успеха»

Ребята, все свои баллы за урок вы фиксировали в оценочных листах

Оцените, пожалуйста свою работу за на горе успеха

0-3 балла -в своей учебной деятельности я достиг больших высот(выберите картинку геотермального источника)

4-7 баллов – У меня есть небольшие результаты, но останавливаться на достигнутом я не собираюсь

(выберите картинку солнечной батареи)

8-10 баллов- Мне еще очень много нужно работать чтобы достичь результатов

(выберите картинку ветряной мельницы)

Выполняют задания в тетради

УровеньА

Критерий:

Перечислять основные альтернативные источники

Дескриптор:

Называет три альтернативных источника энергии(1 балл)

Уровень (В)

Критерий:

Сравнивать экологичность ветровых электростанций ТЭС?

Дескриптор:

Сравнивает ветровые и тепло-электростанции по экологичности (1 балл)

Уровень (С)

Критерий:

Анализировать значимость применения альтернативных источников получения энергии.

Дескриптор:

Приводит 1 аргумент значимости применения альтернативных источников энергии (1 балл)

Записывают домашнее задание

Оценивают свою работу на уроке, прикрепляют свои картинки на соответствующем уровне

Сверка по образцу

Самооценивание согласно критериям.

Бальная система

Презентация

Слайд 10

Презентация

Слайд11

Оценочный лист

Презентация

Слайд12

Обратная связь с компанией Гелиос Хаус

Хотите купить солнечные батареи, но есть вопросы?

Вы уже выбрали и хотите купить солнечные батареи, но у Вас остаются вопросы? Задайте их нашим специалистам, позвонив по телефонам +7(812) 903-28-88 в Санкт-Петербурге или +7 (495) 789-56-51 в Москве. Или отправьте Ваш вопрос и контактный телефон через форму обратной связи и инженеры свяжутся с Вами в ближайшее время.

Введите контактные данные и задайте интересующий вопрос и мы свяжемся с Вами в ближайшее время

Информация об объекте

Место расположения системы (страна, город) Тип объекта В какие времена года производится эксплуатация объекта?

Параметры имеющейся электросети (если есть)

Количество фаз однатри Отведенная мощность кВт Номинал входного автомата A Бывают ли отключения? Как часто и насколько долго? В каких пределах меняется напряжение в электросети, В (нормальное, постоянно пониженное, постоянно повышенное)

Заполните таблицу. Постарайтесь перечислить все, имеющиеся в доме электроприборы, не забудьте про освещение, котельное и насосное оборудование.

Информация о месте расположения солнечных модулей или солнечных коллекторов

Укажите пожалуйста место, где вы планируете установить солнечные батареи/солнечные коллекторы, это могут быть незатененные и обращенные на юг участки крыши, фасада, или иные конструкции. Угол наклона крышы относительно горизонта Азимут (0гр.-Север, 180гр-Юг) Материал кровли

Информация о необходимом количестве тепла (для подбора солнечных коллекторов)

Необходимое количество горячей воды литров в сутки Мощность системы отопления (теплопотери здания) кВт Объем приточного воздуха м³ в час

Вы можете сделать предварительный расчет солнечной, ветровой электростанции или солнечных коллекторов в разделе on-line калькулятор и прислать нам Ваш расчет, нажав кнопку “отправить данные”.

Отправить

Урок по теме «Производство и использование электрической энергии»

Производство и использование электрической энергии с. Койгородок 2017 год Как наша прожила б планета, Как люди жили бы на ней Без теплоты, магнита, света И электрических лучей? А. Мицкевич

Цели и задачи урока: Усвоение физических основ производства электрической энергии, ознакомление с преимуществами и недостатками различных видов источников тока. Формирование представлений о потребителях электроэнергии. Использование электроэнергии.

Электрификация России 1920-1921 год – период тотального кризиса российского общества – отгрохотала гражданская война. Объем валовой продукции уменьшился в 7 раз Добыча угля на уровне конца 19 века. Рабочие лишились средств к существованию. Прекратилось движение паровозов на 30 железнодорожных станциях. Объем сельскохозяйственной продукции сократился вдвое. Население России сократилось более чем на 10 млн. человек.

Разработку плана ГОЛРО поручили Г.Кржижановскому Участники комиссии по разработке плана ГОЭЛРО (слева направо): К.Круг, Г.Кржижановский, Б.Угримов, Р.Ферман, Н.Вашков, М.Смирнов

План электрификации Обновить структуру производственных сил России, создавая обширную сеть крупных и мелких электростанций, связанных в единую электрическую сеть. Технически план включал программу А, которая подразумевала реконструкцию предприятий электроэнергетики, унаследованных от царской России, и программу Б — новое строительство. Второй вариант был рассчитан на сооружение 30 районных электрических станций — 20 тепловых и 10 ГЭС общей установленной мощностью 1,75 млн.

В начале 19 века Россия переживает не лучшие времена. Сегодня страна строит рыночные отношения…

Общая схема электроэнергетики Электроэнергетика Производство электроэнергии Передача электроэнергии Использование электроэнергии ГЭС Линии переменного тока промышленность транспорт сельское хозяйство Домашнее хозяйство ТЭС АЭС Линии постоянного тока

Потребители Доля потребленной электроэнергии % Доля потребленной тепловой энергии, % Промышленность 48,9 30,8 легкая 0,8 0,6 пищевая 1,4 0,5 Сельское хозяйство 3,4 1,2 Транспорт и связь 11,5 1,5 Строительство 0,9 1,0 Жилищно-коммунальное хозяйство 14,0 45,0 Население 8,0 6,0 Прочие отрасли 13,3 14,5 2010 г. По данным РАО «ЕЭС

Генерация электроэнергии — производство электроэнергии посредством преобразования её из других видов энергии, с помощью специальных технических устройств

Источники энергии Основные ГЭС ТЭС АЭС Альтернативные Ветер Воздух Солнце

Заполните таблицу вопросы ТЭС ГЭС АЭС Энергоносители Достоинства Размещение Экологические проблемы

ГЭС Гидроэлектростанция (ГЭС) – представляет собой комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. Достоинства Недостатки КПД – 90% Изменение микрофлоры водоемов Дешевая энергия Длительное строительство Длительная эксплуатация Подтопление близлежащей территории

ТЭС Тепловая электростанция (ТЭС) – вырабатывает электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива. Достоинства Недостатки Использование энергии пара Много отходов Дешевая энергия КПД – 40% ТЭЦ + 20-30% Быстрое строительство Дорогая энергия

АЭС АЭС использует для парообразования энергию ядерного топлива . В качестве топлива используется обогащенная руда урана. Достоинства Недостатки КПД 80% Маленький срок эксплуатации Построить можно в любом месте Опасность радиационного заражения Мало топлива Проблема утилизации отходов

Домашняя работа §39 Подготовьте сообщение с сопроводительной презентацией по теме «Альтернативные виды получения электроэнергии»

Заполните таблицу «Альтернативные источники энергии» вопросы Энергоносители Достоинства Размещение Экологические проблемы

11.

1 Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии | Источники энергии

Южная Африка использует множество различных источников энергии для производства электроэнергии. Большинство электростанций Южной Африки работают на угле. У нас есть только одна атомная электростанция, Кёберг недалеко от Кейптауна. Правительство Южной Африки поощряет развитие альтернативных источников энергии, но в настоящее время у них нет источников, подключенных к основной сети.

В четвертом семестре мы рассмотрим, как образуются ископаемые виды топлива, в разделе «Накопленная солнечная энергия».Это введение в различные источники, на которые можно будет ссылаться позже.

Невозобновляемыми источниками энергии, наиболее часто используемыми сегодня в нашем мире, являются ископаемых видов топлива . Ископаемое топливо – это невозобновляемые источники, нефть, уголь и природный газ. Как вы думаете, почему их называют ископаемым топливом ?

Ископаемое топливо

Где мы чаще всего видим ископаемое топливо в повседневной жизни? Взгляните на следующие изображения для подсказки.

Заливать бензин в машину на заправочной станции. Бензин производится из сырой нефти. Уголь используется на большинстве наших электростанций в Южной Африке.

История нефти (видео).

Бензин и дизельное топливо используются в основном в качестве топлива для автомобилей, грузовиков и мотоциклов. Они производятся из сырой нефти , которая представляет собой ископаемое топливо, образованное из останков мертвых доисторических животных. Сырая нефть содержит много энергии, которую можно использовать.Сырая нефть является невозобновляемым источником энергии, потому что для производства сырой нефти требуются миллионы лет, и поэтому мы не можем производить больше, когда существующие запасы будут исчерпаны.

Уголь чаще всего используется в качестве источника энергии на электростанциях для выработки электроэнергии. Мы узнаем об этом больше позже в этом семестре. Уголь также можно сжигать в огне, чтобы согреться, или в угольных печах для приготовления пищи.

Уголь происходит от древнеанглийского термина col 13 века, означающего «минерал, состоящий из окаменелого углерода».

Образование угля.

Природный газ – это общее название, используемое для описания смеси газов. Природный газ находится в глубоких подземных горных породах и обычно вместе с другими ископаемыми видами топлива, такими как нефть и уголь. Большую часть газовой смеси составляет газ , метан . Метан – это газ, который легко горит и выделяет много энергии при сгорании. Природный газ используется для приготовления пищи, отопления и производства электроэнергии.

Природный газ необходимо добывать в подземных резервуарах путем бурения таких скважин.

Говоря о метановой составляющей природного газа, мы говорим о невозобновляемых ресурсах. Газ образовывался в течение тысяч лет в результате разложения органических веществ, и газ оказался в ловушке в скважинах, которые мы сейчас добываем. Однако, как мы увидим позже, метан также можно рассматривать как возобновляемый ресурс. Это когда метан производится из разлагающихся органических веществ, таких как отходы животноводства, с помощью микроорганизмов.

Невозобновляемые источники энергии играют огромную роль в нашей жизни и в том, как устроен наш мир сегодня. Однако есть некоторые серьезные опасения по поводу нашей зависимости от невозобновляемых источников энергии. Во-первых, их запасы ограничены, поэтому в один прекрасный день эти источники энергии закончатся. Затем нам нужно будет найти альтернативные источники энергии. В настоящее время изучаются альтернативные источники энергии, и в некоторых местах они используются в небольших масштабах.

Еще одним серьезным недостатком сжигания ископаемого топлива является выброс парниковых газов в нашу атмосферу. Парниковые газы присутствуют в нашей атмосфере и помогают контролировать температуру Земли. Излучение Солнца попадает в атмосферу Земли. Часть излучения отражается атмосферой и поверхностью Земли. Большая часть солнечной радиации поглощается поверхностью Земли и преобразуется в тепло, чтобы нагреть Землю. Поверхность Земли излучает тепло. Некоторое количество тепла уходит в космос, но большая часть поглощается и повторно испускается парниковыми газами, чтобы еще больше нагреть атмосферу и поверхность Земли. Этот естественный процесс называется парниковым эффектом .

Вы знаете, что такое теплица на самом деле? Обычно это дом из стекла, в котором выращивают растения. Стекло также улавливает солнечную энергию и сохраняет внутреннюю среду достаточно теплой, чтобы растения могли расти. Это то же самое действие газов в атмосфере.

Стеклянная теплица улавливает солнечную энергию и обеспечивает растениям теплую среду, как это делают парниковые газы в нашей атмосфере.

Но использование ископаемого топлива привело к выбросу еще большего количества парниковых газов, таких как углекислый газ.В настоящее время в атмосфере содержится избыточных парниковых газов. Это уменьшает количество тепла, которое уходит в Космос, и удерживает больше тепла в атмосфере Земли, чем раньше. Это вызывает повышение температуры атмосферы, известное как глобальное потепление.

Узнайте, что еще, помимо сжигания ископаемого топлива, способствует увеличению выбросов парниковых газов, и напишите об этом ниже.

Другими источниками, способствующими увеличению выбросов парниковых газов, являются:

Вырубка лесов , которая представляет собой вырубку больших площадей естественных лесов, таких как Амазонка, Центральная Африка и Юго-Восточная Азия. Эти леса вырубают, чтобы обеспечить сельхозугодья, а большие деревья, на выращивание которых уходили сотни лет, используются для производства изделий из дерева. Леса обычно действуют как поглотитель, поглощая \ (\ text {CO} $ _ {\ text {2} $} \) из атмосферы, поэтому вырубка лесов способствует увеличению выбросов парниковых газов.
Сельское хозяйство парниковые газы выделяются животным, например, коровами, почвой и производством риса.
Некоторые продукты также выделяют парниковые газы.

Ядерное топливо

Энергия может быть произведена с помощью ядерных реакций. Вы помните, что мы говорили об атоме в последний термин в «Материи и материалах»? Внутри атома ядро удерживается очень сильными силами. Когда ядро распадается, выделяется огромное количество энергии. Эта энергия может быть использована на атомных электростанциях для производства электроэнергии. Два разных ядра также могут столкнуться с очень высокими скоростями, чтобы сформировать новое атомное ядро. Выделяемая энергия также используется на атомных электростанциях, но в меньшем масштабе, чем при разложении ядер.

Когда ядра распадаются на части, это называется делением ядер , а когда два ядра объединяются в одно ядро, это называется ядерным слиянием .

Некоторые материалы лучше использовать в качестве ядерного топлива, чем другие. Одно из таких веществ – уран. Уран – это элемент. Найдите его в Периодической таблице и напишите ниже его символ и атомный номер.

Уран имеет символ U и атомный номер 92. Он расположен внизу в актинидах. Этот вопрос является пересмотром того, что учащиеся изучали в прошлом семестре в «Материалах и материалах», и служит для закрепления знаний.

В ЮАР есть только одна атомная электростанция. Это электростанция Кёберг недалеко от Кейптауна. Большинство электростанций в Южной Африке работают на угле, а некоторые другие используют гидроэнергетику, например, гидроэлектростанция Гариеп на реке Оранжевая возле плотины Гариеп.

Это международный символ радиоактивности.

В мире ограниченные поставки урана, поэтому мы классифицируем его как невозобновляемый источник.Но урана достаточно для ядерной энергии, чтобы его можно было использовать в течение очень долгого времени, потому что для производства большого количества электроэнергии нужны небольшие количества урана. Поэтому многие люди рассматривают ядерное топливо как альтернативу ископаемому топливу. Но по этому поводу ведутся огромные споры, и многие люди также не согласны с использованием ядерного топлива. Давайте выясним почему.

Предложите вашим учащимся сначала провести собственное исследование ядерной энергетики и записать свои собственные точки зрения.Затем проведите обсуждение в классе, где вы составите список преимуществ и недостатков, а затем обсудите и обсудите использование ядерного топлива. Поощряйте учащихся высказывать собственное мнение.

Этот веб-сайт содержит список многих аргументов как за, так и против использования ядерной энергии. Загляните на этот веб-сайт, чтобы помочь в обсуждении в конце этого упражнения. http://world-nuclear.org/info/Current-and-Future-Generation/The-Nuclear-Debate/#.UguLTbzzu-w

ИНСТРУКЦИЯ:

Чтобы ответить на эти вопросы, вам нужно будет провести небольшое исследование и дополнительную литературу.
Затем у вас будет классное обсуждение этой темы.

ВОПРОСЫ:

Каковы некоторые преимущества использования ядерного топлива вместо ископаемого топлива? Запишите ниже свои собственные выводы, а затем добавьте к ним во время обсуждения в классе.

Некоторые преимущества перечислены здесь (есть и другие):

Практически отсутствуют выбросы парниковых газов (не выделяется углекислый газ)
Отсутствует задымление
Очень небольшое количество радиоактивного материала можно использовать для выработки очень большого количества энергии, поскольку это эффективное топливо
Атомные электростанции требуют меньше места, чем, например, ветряная электростанция или угольная станция
Он производит небольшое количество отходов (хотя он радиоактивен, что является недостатком – см. Ниже)
Цена на уран не так сильно колеблется (растет и падает), как уголь и нефть, поэтому она более надежна

Узнайте, почему многие люди, особенно активисты-экологи, выступают против атомной энергетики.Другими словами, в чем недостатки?

Некоторые недостатки перечислены здесь (есть и другие):

Образующиеся ядерные отходы опасны, поскольку они радиоактивны и требуют длительного хранения, поскольку отработанное топливо остается радиоактивным в течение сотен лет.Есть экологические опасения по поводу того, что делается с радиоактивными отходами, поскольку они наносят вред растениям и животным.
Строительство атомных электростанций дорогое.
Существует много опасений по поводу безопасности, связанных с тем, что произойдет, если завод не обслуживается должным образом и произойдет расплавление (например, то, что произошло на ядерном реакторе Фукусима в Японии в 2011 году) или утечка из реактора. Это опасно для рабочих и окружающей среды.Несчастный случай или несчастный случай могут иметь разрушительные последствия на долгие годы, десятилетия или даже дольше.
Есть опасения по поводу общего состояния здоровья сотрудников, которые работают на атомных электростанциях в течение длительного времени.

Несмотря на то, что ядерное топливо и электростанции имеют много недостатков, многие экологи и другие люди начинают менять свое мнение и думают, что преимущества перевешивают недостатки. Это происходит по мере роста обеспокоенности по поводу изменения климата. Некоторые люди думают, что ядерное топливо – более реальная альтернатива ископаемому топливу, чем возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, которые не обеспечат нас энергией для замены угля и нефти. Что вы думаете? Какую сторону дискуссии вы поддерживаете? Обсудите это со своим классом, а затем запишите свои мысли ниже.

Ответ, зависящий от учащегося.Убедитесь, что учащиеся высказывают свое мнение во время обсуждения в классе и что затем они могут обосновать свой выбор в своих письменных ответах.

51% электроэнергии Южной Африки вырабатывается с использованием ядерного топлива.

6 Возобновляемые источники энергии | Энергетическое будущее Америки: технологии и трансформация

GE Energy Consulting.2005. Влияние интеграции ветровой энергии на планирование, надежность и эксплуатацию системы передачи. Подготовлено для Управления энергетических исследований и развития штата Нью-Йорк, Олбани, штат Нью-Йорк,

Genter, A., D. Fritsch, N. Cuenot, J. Baumgartner, and J. Graff. 2009. Обзор текущей деятельности европейского проекта EGS Soultz: от разведки до производства электроэнергии. Труды тридцать четвертого семинара по разработке геотермальных резервуаров, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния., 9–11 февраля 2009 г.

Голдберг, М., К. Синклер и М. Миллиган. 2004. Модель воздействия на рабочие места и экономическое развитие (JEDI): удобный инструмент для расчета экономического воздействия от ветровых проектов. Глобальная конференция по ветроэнергетике, Чикаго, штат Иллинойс,

Хак, З. 2001. Биомасса для производства электроэнергии. Агентство энергетической информации Министерства энергетики США, Вашингтон, округ Колумбия. Доступно по адресу www.eia.doe.gov/oaif/analysispaper/biomass.

Хольттинен, Х., Б. Лемстршм, П. Мейбом, Х.Bindner, A. Orths, F. van Hulle, C. Ensslin, A. Tiedemann, L. Hofmann, W. Winter, A. Tuohy, M. O’Malley, P. Smith, J. Pierik, J.O. Танде, А. Эстанкейро, Дж. Рикардо, Э. Гомес, Л. Шдер, Г. Штрбак, А. Шакур, Дж. К. Смит, Б. Парсонс, М. Миллиган и Ю. Ван. 2007. Проектирование и эксплуатация энергосистем с большим количеством ветровой энергии: Отчет о состоянии дел. Рабочие документы VTT 82. Центр технических исследований Финляндии VTT, октябрь. Доступно по адресу http://www.vtt.fi/inf/pdf/workingpapers/2007/W82.pdf.

Хондо, Х. 2005. Анализ выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла энергосистем: пример Японии. Энергия 30: 2042-2056.

JCSP (План совместной скоординированной системы). 2009. План совместной скоординированной системы на 2008 год.

Джонс А.Т. и У. Финли. 2003. Последние разработки в области мощности градиента солености. Стр. 2284-2287 в ОКЕАНАХ 2003: празднование прошлого, объединение в будущее. Колумбия, штат Мэриленд: Общество морских технологий.

Кейт Д.У., Дж. Ф. ДеКаролис, Д.К. Денкенбергер, Д.Х. Леншов, С.Л. Малышев, С. Пакала, П.Дж. Раш. 2004. Влияние крупномасштабной ветроэнергетики на глобальный климат. Слушания Национальной академии наук США 101: 16115-16120.

Лаксон, А., М.М. Хэнд и Н. Блэр. 2006. Влияние сильного проникновения ветра на производственные мощности и критические ресурсы ветроэнергетики США. Технический отчет Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии NREL / TP-500-40482.

Линдал Б. 1973. Промышленные и другие виды использования геотермальной энергии. Париж: ЮНЕСКО.

Манчини Т., П. Хеллер, Б. Балтер, Б. Осборн, С. Вольфганг, Г. Вернон, Р. Бак, Р. Дайвер, К. Андрака и Дж. Морено. 2003. Системы Дишинга-Стирлинга: Обзор развития и состояния. Журнал инженерии солнечной энергии 125: 135-151.

Mann, M., and P. Spath. 1997. Оценка жизненного цикла комбинированной системы газификации биомассы. Голден, Колорадо: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии.

3 Технологии производства электроэнергии из возобновляемых источников | Электроэнергия из возобновляемых источников: состояние, перспективы и препятствия

Эрнст, Б., Б. Оуклиф, М.Л. Альстром, М. Ланге, К. Мёрлен, Б. Ланге, У. Фокен и К. Рориг. 2007. Предсказание ветра. Журнал IEEE Power & Energy 5 (6): 78-89.

ETSO (Европейские операторы систем передачи). 2007. Европейское исследование интеграции ветра (EWIS) на пути к успешной интеграции ветроэнергетики в европейские электрические сети. Брюссель. Доступно на http://www.etsonet.org/upload/documents/Final-report-EWIS-phase-I-approved.pdf.

Флетчер, Э.А. 2001. Солнечная термическая обработка: обзор.Журнал инженерии солнечной энергии 123: 63-74.

Гюк, И. 2008. Хранение энергии для более зеленой сети. Презентация на третьем заседании Группы экспертов по электроэнергии из возобновляемых источников, 16 января 2008 г., Вашингтон, округ Колумбия,

Хоулинс Д. и М. Ротледер. 2006. Возрастающая роль прогнозирования ветра в рыночных операциях CAISO. Стр. 234-238 на конференции и выставке Power Systems, 2006 (PSCE ’06). Вашингтон, округ Колумбия: Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике.

IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике). 2005. Выпуск за ноябрь / декабрь: Работа с ветром – интеграция ветра в энергосистему. Журнал IEEE Power & Energy 3 (6).

IEEE. 2007a. Выпуск за ноябрь / декабрь: Интеграция ветроэнергетики, политика вождения и экономика. Журнал IEEE Power & Energy 5 (6).

King, D.L., W.E. Бойсон, Дж. Мраточвиль. 2004. Модель производительности фотоэлектрических решеток. Отдел исследований и разработок фотоэлектрических систем. Альбукерке, Северная Мексика: Sandia National Laboratories.

Кропоски, Б. 2007. Взаимосвязь и хранение возобновляемых источников энергии. Презентация на первом заседании Группы экспертов по электроэнергии из возобновляемых источников, 18 сентября 2008 г., Вашингтон, округ Колумбия,

Манчини, Т., П. Хеллер, Б. Бултер, Б.Осборн, С. Вольфганг, Г. Вернон, Р. Бак, Р. Дайвер, К. Андрака и Дж. Морено. 2003. Блюдо Стирлинга: Обзор развития и состояния. Журнал инженерии солнечной энергии 125: 135-151.

Маккенна, Дж., Д. Блэквелл, К. Мойес и П.Д. Паттерсон. 2005 г. Возможна поставка геотермальной электроэнергии с побережья Мексиканского залива и нефтяных месторождений Среднего Континента. Нефтегазовый журнал (5 сентября): 3440.

Miles, A. C. 2008. Гидроэнергетика в Федеральной комиссии по регулированию энергетики. Презентация на третьем заседании Группы экспертов по электроэнергии из возобновляемых источников, 16 января 2008 г.Вашингтон, округ Колумбия,

Миллс, Д., П. Ле Ливр и Г.Л. Моррисон. 2004. Подход к более низким температурам для очень больших солнечных электростанций. Материалы 12-го Международного симпозиума по солнечной энергии и химическим энергетическим системам (SolarPACES ’04), Оахака, Мексика. Доступно на http://www.ausra.com/pdfs/LowerTempApproach_Mills_2006.pdf.

Невозобновляемые и возобновляемые источники энергии

Привет! Сообщение, на котором вы сейчас находитесь, было написано в 2014 году. См. Эту обновленную статью с более свежей информацией, включая новые разделы об изменении климата и ядерной энергии.

Есть девять основных областей энергоресурсов. Они делятся на две категории: невозобновляемые и возобновляемые. Невозобновляемые источники энергии, такие как уголь, атомная энергия, нефть и природный газ, доступны в ограниченных количествах. Обычно это происходит из-за того, что их пополнение занимает много времени. Возобновляемые ресурсы восполняются естественным образом и в течение относительно коротких периодов времени. Пять основных возобновляемых источников энергии – это солнечная энергия, ветер, вода (гидро), биомасса и геотермальная энергия.

С самого зарождения человечества люди использовали возобновляемые источники энергии, чтобы выжить: дрова для приготовления пищи и отопления, ветер и воду для размола зерна и солнечную энергию для разжигания костров.Чуть более 150 лет назад люди создали технологию извлечения энергии из древних окаменелых останков растений и животных. Эти сверхбогатые, но ограниченные источники энергии (уголь, нефть и природный газ) быстро заменили древесину, ветер, солнце и воду в качестве основных источников топлива.

Ископаемые виды топлива составляют значительную часть сегодняшнего энергетического рынка, хотя появляются новые многообещающие технологии использования возобновляемых источников энергии. Карьеры как в возобновляемой, так и в невозобновляемой энергетике растут; однако между этими двумя секторами есть различия.У каждого из них есть свои преимущества и проблемы, и они связаны с уникальными технологиями, которые играют важную роль в нашей нынешней энергетической системе. По ряду причин, от ограниченного количества доступных ископаемых видов топлива до их воздействия на окружающую среду, растет интерес к использованию возобновляемых форм энергии и разработке технологий для повышения их эффективности. Эта растущая отрасль требует новых сотрудников.

Эта инфографика является частью нашей коллекции Energy.

Вопросы для обсуждения для исследования карьеры в области возобновляемых источников энергии

Каким образом люди использовали возобновляемые ресурсы для получения энергии столетия или даже тысячелетия назад?
Узнайте, какие виды возобновляемой энергии производит ваш штат.Почему ваш штат является оптимальным местом для использования этой формы возобновляемой энергии?
Выберите возобновляемый источник энергии. Проведите мозговой штурм от трех до пяти типов вакансий в этой области.
Изучите новые и инновационные технологии в каждой из категорий возобновляемых источников энергии. Каковы преимущества новых технологий? Какие риски? Какая область (солнце, ветер и т. Д.) Кажется вам наиболее захватывающей? Почему?
Взгляните на круговую диаграмму национального потребления энергии по источникам в 2011 году.Как вы думаете, какие возобновляемые источники энергии имеют наибольший потенциал роста в качестве источника энергии для США? Почему? Какие факторы задействованы?

Ссылки для получения дополнительной информации

Энергетическое образование и развитие кадров, веб-сайт Министерства энергетики США – Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии поддерживает образование и развитие кадров. Узнайте о вакансиях в сфере экологически чистой энергии, исследуйте возможности карьеры и найдите стажировки в отрасли возобновляемых источников энергии.
Renewable Energy, веб-сайт Green 360 – узнайте мнение людей, которые работают в области возобновляемой энергии.В этом блоге узнайте, на что похож обычный день для кого-то в отрасли, узнайте о перспективных карьерах, найдите возможности принять участие и многое другое.
Энергетика Соединенных Штатов, инфографика Saxum – серия инфографики дает представление о производстве энергии в нашей стране и потреблении как возобновляемых, так и невозобновляемых источников энергии.
PBS LearningMedia – Найдите сотни цифровых медиаресурсов о возобновляемых источниках энергии для использования в классе из государственных СМИ по всей стране.

Корреляции NGSS

Ожидаемые результаты: Постройте объяснение, основанное на доказательствах того, как наличие природных ресурсов, возникновение стихийных бедствий и изменения климата повлияли на деятельность человека. HS-ESS3-1
Дисциплинарная основная идея : Доступность ресурсов определяла развитие человеческого общества. HS-ESS3.A: Природные ресурсы
Научные и инженерные практики: Построение объяснений и разработка решений

Возобновляемые ресурсы | Национальное географическое общество

Когда дело доходит до энергоресурсов, всегда возникает вопрос устойчивости.Важно, чтобы ресурсы обеспечивали достаточно энергии для удовлетворения наших потребностей – для обогрева наших домов, электроснабжения наших городов и запуска наших автомобилей. Однако также важно учитывать, как эти ресурсы можно использовать в долгосрочной перспективе. Некоторые ресурсы практически никогда не закончатся. Они известны как возобновляемые ресурсы. Возобновляемые ресурсы также производят чистую энергию, что означает меньшее загрязнение и выбросы парниковых газов, которые способствуют изменению климата.

Источники энергии в Соединенных Штатах со временем эволюционировали: от использования древесины до девятнадцатого века до более позднего освоения невозобновляемых ресурсов, таких как ископаемое топливо, нефть и уголь, которые до сих пор остаются доминирующими источниками энергии. Но запас этих ресурсов на Земле ограничен. В последнее время стало расти использование возобновляемых ресурсов. По данным Агентства по охране окружающей среды США, в 2017 году 11 процентов энергопотребления в США приходилось на возобновляемые источники.

Есть некоторые проблемы, связанные с использованием возобновляемых ресурсов. Например, возобновляемая энергия может быть менее надежной, чем невозобновляемая энергия, с сезонными или даже ежедневными изменениями в количестве производимой энергии. Тем не менее, ученые постоянно решают эти проблемы, работая над улучшением осуществимости и надежности возобновляемых ресурсов.

Возобновляемые ресурсы включают энергию биомассы (например, этанол), гидроэнергетику, геотермальную энергию, энергию ветра и солнечную энергию.

Биомасса – это органический материал растений или животных. Сюда входят древесина, сточные воды и этанол (который поступает из кукурузы или других растений). Биомассу можно использовать в качестве источника энергии, потому что этот органический материал поглотил энергию Солнца. Эта энергия, в свою очередь, выделяется в виде тепловой энергии при сгорании.

Гидроэнергетика – один из старейших возобновляемых источников энергии, который использовался тысячи лет.Сегодня каждый штат США использует определенное количество гидроэлектроэнергии. В гидроэнергетике механическая энергия проточной воды используется для выработки электроэнергии. Гидроэлектростанции используют поток рек и ручьев, чтобы вращать турбину для питания генератора, высвобождая электричество.

Геотермальная энергия поступает из тепла, вырабатываемого глубоко внутри ядра Земли. Геотермальные резервуары можно найти на границах тектонических плит вблизи вулканической активности или глубоко под землей. Геотермальную энергию можно использовать путем бурения скважин для перекачки горячей воды или пара на электростанцию.Эта энергия затем используется для отопления и электричества.

Энергия ветра генерирует электричество за счет вращения ветряных турбин. Ветер толкает лопасти турбины, и генератор преобразует эту механическую энергию в электричество. Это электричество может поставлять электроэнергию в дома и другие здания, а также может храниться в электросети.

Солнечное излучение также может использоваться в качестве источника энергии. Фотоэлектрические элементы можно использовать для преобразования этой солнечной энергии в электричество.По отдельности эти элементы генерируют достаточно энергии только для питания калькулятора, но в сочетании для создания солнечных панелей или даже более крупных массивов они обеспечивают гораздо больше электроэнергии.

Поиск правильного метода использования возобновляемых ресурсов – задача, которая становится все более важной, поскольку запасы невозобновляемых ресурсов на Земле продолжают сокращаться. Переход на возобновляемые источники энергии не только лучше поддержит быстро растущее население мира, но и обеспечит более чистую и здоровую окружающую среду для будущих поколений.

Источники энергии, Возобновляемые источники энергии, Нефть, Уголь

СВОБОДА! Я стою в захламленной комнате, окруженной обломками электрического энтузиазма: обрывками проводов, кусочками меди, желтыми разъемами, изолированными плоскогубцами. Для меня это инструменты свободы. Я только что установил на крышу с десяток солнечных панелей, и они работают. Измеритель показывает, что 1285 ватт мощности направляются прямо от солнца в мою систему, заряжают мои батареи, охлаждают мой холодильник, гудят в моем компьютере, освобождая мою жизнь.

Эйфория энергетической свободы вызывает привыкание. Не поймите меня неправильно; Я люблю ископаемое топливо. Я живу на острове, на котором нет инженерных сетей, но в остальном мы с женой ведем нормальную американскую жизнь. Нам не нужны пропановые холодильники, керосиновые лампы или компостные туалеты. Нам нужно много розеток и устройство для приготовления капучино. Но когда я включаю эти панели, ничего себе!

Может быть, это потому, что для меня, как и для большинства американцев, тот или иной энергетический кризис омрачил большую часть последних трех десятилетий.От кризиса в ОПЕК в 1970-х годах до стремительного роста цен на нефть и бензин сегодня озабоченность мира по поводу энергии преследовала президентские речи, кампании в Конгрессе, книги о бедствиях и мое собственное чувство благополучия с той же мучительной тревогой, которая была характерна для холодная война.

Как сообщал в июне 2004 года National Geographic , нефть, которая больше не дешевая, может вскоре подешеветь. Нестабильность там, где находится большая часть нефти, от Персидского залива до Нигерии и Венесуэлы, делает этот спасательный трос хрупким.Природный газ трудно транспортировать, и он подвержен дефициту. В ближайшее время у нас не закончится уголь или в значительной степени неиспользованные месторождения битуминозных песков и горючего сланца. Но очевидно, что углекислый газ, выделяемый углем и другими ископаемыми видами топлива, нагревает планету, как сообщил этот журнал в сентябре прошлого года.

Избавиться от этого беспокойства заманчиво. С моими новыми панелями ничто не стоит между мной и безграничной энергией – никакой иностранной нации, никакой энергетической компании, никакой вины за выбросы углерода. Я свободен!

Ну почти.Вот и облако.

Тень крадется по моим панелям и моему сердцу. Счетчик показывает всего 120 Вт. Мне нужно запустить генератор и сжечь еще бензина. В конце концов, это будет непросто.

Проблема с энергетической свободой в том, что она вызывает привыкание; когда у тебя мало, ты хочешь много. В микрокосме я похож на людей в правительстве, промышленности и частной жизни во всем мире, которые попробовали немного этой любопытной и неотразимой свободы и полны решимости найти больше.

Некоторые эксперты считают, что это стремление даже важнее, чем война с терроризмом. «Терроризм не угрожает жизнеспособности нашего высокотехнологичного образа жизни», – говорит Мартин Хофферт, профессор физики Нью-Йоркского университета. «Но энергия действительно есть».

Экономия энергии может предотвратить расплату, но, в конце концов, вы не можете сберечь то, чего у вас нет. Так что Хофферт и другие не сомневаются: пришло время активизировать поиск следующего великого топлива для голодного двигателя человечества.

А такое топливо есть? Краткий ответ: нет. Специалисты произносят это как мантру: «Серебряной пули не бывает». Хотя некоторые истинно верующие утверждают, что между нами и бесконечной энергией космического вакуума или ядра Земли стоят только обширные заговоры или нехватка средств, правда в том, что в основе уравнения или в конце сверла.

Увлечение водородными автомобилями может произвести неверное впечатление. Водород не является источником энергии.Он находится вместе с кислородом в простой старой воде, но его нельзя принимать. Водород должен быть освобожден, прежде чем он станет полезным, а это стоит больше энергии, чем водород возвращает. В наши дни эта энергия в основном поступает из ископаемого топлива. Никакой серебряной пули.

Однако длинный ответ о нашем следующем топливе не такой уж мрачный. Фактически, множество претендентов на энергетическую корону, в настоящее время удерживаемую ископаемым топливом, уже под рукой: ветряная, солнечная, даже ядерная, и это лишь некоторые из них. Но преемником должен быть конгресс, а не король.Практически каждый энергетический эксперт, которого я встречал, делал что-то неожиданное: он продвигал не только свою, но и все остальные.

«Нам понадобится все, что мы можем получить из биомассы, все, что мы можем получить от солнечной энергии, все, что мы можем получить от ветра», – говорит Майкл Пачеко, директор Национального центра биоэнергетики, входящего в Национальную лабораторию возобновляемых источников энергии ( NREL) в Голдене, штат Колорадо. «И все же вопрос в том, сможем ли мы насытиться?»

Большая проблема – большие числа. В мире ежедневно используется около 320 миллиардов киловатт-часов энергии.Это равно примерно 22 непрерывно горящим лампочкам на каждого человека на планете. Не зря искры видны из космоса. По оценкам группы Хофферта, в следующем столетии человечество сможет использовать в три раза больше. Ископаемые виды топлива удовлетворяют растущий спрос, потому что они упаковывают энергию Солнца за миллионы лет в компактную форму, но мы больше не найдем им подобных.

Воодушевленный моим вкусом энергетической свободы, я начал искать технологии, которые могут решить эти проблемы. «Если у вас есть большая проблема, вы должны дать серьезный ответ», – говорит гениальный гуру энергетики по имени Герман Шеер, член парламента Германии.«Иначе люди не верят».

Ответы есть. Но всем им требуется еще одна вещь от нас, людей, которые ютятся вокруг костра ископаемого топлива: нам придется сделать большой прыжок – в мир другого типа.

Солнечная энергия: Бесплатная энергия по цене

В пасмурный день недалеко от города Лейпциг в бывшей Восточной Германии я прошел через поле со свежей травой мимо пруда, где паслись дикие лебеди. Поле было также засеяно 33 500 фотоэлектрическими панелями, высаженными рядами, как серебряные цветы, обращенные к солнцу, плавно изгибающиеся по контурам земли.Это одна из самых больших солнечных батарей в истории. Когда появляется солнце, поле производит до пяти мегаватт энергии, чего в среднем достаточно для 1800 домов.

Рядом зияющие карьеры, где поколениями добывали уголь для питания электростанций и фабрик. Небо было коричневым от дыма и едким от серы. Теперь шахты превращаются в озера, а энергия, которая когда-то производилась из угля, производится в печи, находящейся на расстоянии 93 миллионов миль (150 миллионов километров).

Солнечные электрические системы получают энергию непосредственно от солнца – без огня и выбросов.Некоторые лаборатории и компании испытывают взрослую версию детской лупы: гигантские зеркальные чаши или желоба для концентрации солнечных лучей и производства тепла, которое может приводить в действие генератор. Но на данный момент солнечная энергия в основном означает солнечные батареи.

Идея проста: солнечный свет, падающий на слой полупроводника, толкает электроны, создавая ток. Тем не менее, стоимость клеток, некогда астрономическая, по-прежнему высока. Моя скромная система стоила более 15000 долларов США, около 10 долларов за ватт мощности, включая батареи для хранения энергии, когда солнце не светит.

Как и большинство электронных устройств, солнечная энергия становится все дешевле. «Тридцать лет назад использование спутников было рентабельным, – говорит Дэниел Шугар, президент PowerLight Corporation, быстрорастущей калифорнийской компании, которая построила солнечные установки для клиентов, включая Toyota и Target. «Сегодня это может быть рентабельным для электроснабжения домов и предприятий», по крайней мере, там, где электроэнергия дорогая или недоступна. Завтра, говорит он, это будет иметь смысл почти для всех.

Мартин Рошайзен, генеральный директор компании Nanosolar, видит это будущее во флаконах с красной крышкой, заполненных крошечными частицами полупроводника. «Я нанес немного этого на свой палец, и он исчез прямо на моей коже», – говорит он. Он не скажет точно, что это за частицы, но «нано» в названии компании является намеком: они меньше ста нанометров в поперечнике – размером с вирус, и настолько малы, что проникают сквозь кожу.

Рошайзен считает, что эти частицы обещают недорогой способ создания солнечных элементов. Вместо того, чтобы делать ячейки из пластин кремния, его компания будет рисовать частицы на фольге, где они будут самоорганизовываться, образуя поверхность полупроводника.Результат: гибкий материал для солнечных батарей в 50 раз тоньше, чем сегодняшние солнечные панели. Roscheisen надеется продавать его листами примерно по 50 центов за ватт.

«Пятьдесят центов за ватт – это своего рода Святой Грааль», – говорит Дэвид Пирс, президент и генеральный директор Miasolé, одной из многих других компаний, работающих над «тонкопленочными» солнечными элементами. По этой цене солнечная энергия может конкурировать с коммунальными услугами и может стать популярной. Если цены продолжат падать, солнечные элементы могут полностью изменить представление об энергии, сделав ее дешевым и легким для людей собирать для себя.Это то, что технари называют «прорывной технологией».

«Автомобили разрушили бизнес лошадей и багги, – говорит Дэн Шугар. «Компьютеры разрушили индустрию пишущих машинок. Мы считаем, что солнечные электрические системы разрушат энергетику».

Но цена – не единственное препятствие для солнечных панелей. Есть такие мелочи, как облака и темнота, которые требуют лучших способов хранения энергии, чем громоздкие свинцово-кислотные батареи в моей системе. Но даже если эти препятствия будут преодолены, сможет ли солнечная энергия действительно производить большую энергию, в которой мы нуждаемся?

Поскольку солнечная энергия в настоящее время обеспечивает менее одного процента мировой энергии, это потребует «огромного (но не непреодолимого) масштабирования», – заявили Хофферт из Нью-Йоркского университета и его коллеги в статье в Science . При нынешнем уровне эффективности потребуется около 10 000 квадратных миль (25 900 квадратных километров) солнечных панелей – площадь больше, чем Вермонт, – чтобы удовлетворить все потребности Соединенных Штатов в электроэнергии. Но требования к земле звучат более устрашающе, чем есть на самом деле: открытая местность не должна быть покрыта. Все эти панели могли уместиться менее чем на четверть площади кровли и тротуаров в городах и пригородах.

Ветер: пир или голод

Ветер, в конечном итоге приводимый в движение нагретым солнцем воздухом, – это просто еще один способ сбора солнечной энергии, но он работает в пасмурные дни.Однажды днем я стоял в поле недалеко от западного побережья Дании под таким темным и тяжелым небом, что мои собственные солнечные батареи могли бы впасть в кому. Но прямо надо мной мегаватт вырабатывал чистую энергию. Лезвие длиннее крыла самолета медленно вращалось на сильном южном ветру. Это был ветряк.

Ленивая развертка турбины вводила в заблуждение. Каждый раз, когда одно из трех 130-футовых (40-метровых) лезвий проходило мимо, оно шипело, рассекая воздух. Наклонная скорость может превышать 100 миль (161 км) в час.Эта единственная башня была способна производить два мегаватта, почти половину всей мощности солнечной фермы в Лейпциге.

В Дании вращающиеся лезвия всегда на горизонте, небольшими или большими группами, как спицы колес, катящихся в странный новый мир. Общая установленная энергия ветра в Дании в настоящее время составляет более 3 000 мегаватт, что составляет около 20 процентов потребности страны в электроэнергии. По всей Европе щедрые стимулы, направленные на сокращение выбросов углерода и отлучение экономики от нефти и угля, привели к ветровому буму.Континент является мировым лидером в области ветроэнергетики – почти 35 000 мегаватт, что эквивалентно 35 крупным угольным электростанциям. Северная Америка, хотя и обладает огромным потенциалом ветроэнергетики, остается на втором месте с чуть более 7000 мегаватт. За исключением гидроэлектроэнергии, которая веками приводила в движение машины, но имеет мало возможностей для развития в развитых странах, ветер в настоящее время является самым большим успехом в области возобновляемых источников энергии.

«Когда я начинал в 1987 году, я много времени просидел в фермерских домах до полуночи, разговаривая с соседями, просто продавая одну турбину», – говорит Ханс Буус.Он директор по развитию проекта датской энергетической компании Elsam. «Я бы не мог представить, какой он сегодня уровень».

Он имеет в виду не только количество турбин, но и их размеры. В Германии я видел прототип из стекловолокна и стали, который имеет высоту 600 футов (183 метра), имеет лопасти длиной 200 футов (61 метр) и может генерировать пять мегаватт. Это не только памятник инженерной мысли, но и попытка преодолеть новые препятствия на пути развития ветроэнергетики.

Одно эстетично. Озерный край Англии – это живописный ландшафт, состоящий из поросших папоротником холмов и уединенных долин, в основном охраняемых как национальный парк. Но на гребне рядом с парком, хотя и не за пределами великолепия, запланировано 27 башен, каждая размером с двухмегаваттную машину в Дании. Многие местные жители протестуют. «Это качественный пейзаж», – говорит один из них. «Они не должны класть эти вещи сюда».

Датчане, кажется, любят турбины больше, чем британцы, возможно потому, что многие датские турбины принадлежат кооперативам местных жителей.Труднее сказать «не на моем заднем дворе», если вещь на заднем дворе помогает оплачивать ваш дом. Но противодействие окружающей среде – не единственная проблема, с которой сталкивается ветровое развитие. По всей Европе многие из самых ветреных мест уже заняты. Таким образом, немецкая машина мощностью пять мегаватт разработана, чтобы помочь перенести энергию ветра с ландшафта на множество новых участков в море.

Многие береговые линии имеют обширные участки мелководного континентального шельфа, где ветер дует более устойчиво, чем на суше, и где, как выразился один эксперт по ветру, «чайки не голосуют».«(Реальные избиратели, однако, иногда все еще возражают против вида башен на горизонте.) Строительство и обслуживание турбин на море обходится дороже, чем на суше, но подводный фундамент для башни мощностью пять мегаватт дешевле на мегаватт, чем меньший фундамент. Отсюда и немецкий гигант.

Есть и другие проблемы. Как и парусники, ветряные турбины можно успокоить на несколько дней. Чтобы сеть продолжала гудеть, другие источники, такие как угольные электростанции, должны быть готовы к работе. Но когда сильный ветер сбрасывает электроэнергию в сеть, другие генераторы должны быть отключены, а установки, сжигающие топливо, не могут быть быстро отрегулированы.Золотое дно ветроэнергетики может превратиться в перенасыщение. Дания, например, иногда вынуждена выгружать электроэнергию по нерентабельной цене таким соседям, как Норвегия и Германия.

То, что нужно не только солнечной энергии, но и ветру, – это способ хранить большой избыток энергии. Уже существует технология, позволяющая превратить его в топливо, такое как водород или этанол, или использовать его для сжатия воздуха или вращения маховиков, аккумулируя энергию, которая позже может производить электричество. Но большинству систем еще предстоит пройти десятилетия до того, как они станут экономически целесообразными.

С другой стороны, и ветер, и солнце могут обеспечивать так называемую распределенную энергию: они могут производить энергию в небольшом масштабе рядом с пользователем. У вас не может быть частной угольной электростанции, но у вас может быть собственная ветряная мельница с батареями для спокойных дней. Чем больше домов или сообществ вырабатывают собственные ветряные электростанции, тем меньше и дешевле могут быть центральные электростанции и линии электропередачи.

В стремительном движении Европы к ветроэнергетике, турбины продолжают расти. Но во Флагстаффе, штат Аризона, компания Southwest Windpower производит турбины с лопастями, которые можно поднять одной рукой.Компания продала около 60 000 маленьких турбин, большинство из них для автономных домов, парусных лодок и удаленных объектов, таких как маяки и метеостанции. При мощности 400 Вт на штуку они не могут запитать больше, чем несколько ламп.

Но Дэвид Гэлли, президент Southwest, отец которого построил свою первую ветряную турбину из деталей стиральной машины, тестирует новый продукт, который он называет энергетическим прибором. Он будет стоять на башне высотой с телефонный столб, вырабатывать до двух киловатт при умеренном ветре и поставляться со всей электроникой, необходимой для подключения к дому.

Многие коммунальные предприятия США обязаны платить за электроэнергию, которую люди возвращают в сеть, поэтому любой, кто находится в относительно свежем месте, может установить энергетический прибор во дворе, использовать электроэнергию, когда это необходимо, и вернуть ее в сеть. когда это не так. За исключением больших нагрузок на отопление и кондиционирование воздуха, такая установка могла бы снизить годовой счет за электроэнергию дома почти до нуля. Если, как надеется Галлей, он сможет продать это устройство менее чем за 3000 долларов, оно окупится за счет экономии энергии в течение нескольких лет.

Где-то в этой смеси грандиозного и личного могут быть и большие числа в ветре.

Биомасса: выращивание топлива

В Германии, проезжая от гигантской ветряной турбины недалеко от Гамбурга до Берлина, я регулярно чувствовал странный запах: что-то вроде аппетитного запаха фаст-фуда. Это было загадкой, пока не проехал грузовик-цистерна с надписью «биодизель». Запах горелого растительного масла. Германия использует около 450 миллионов галлонов (1,7 миллиарда литров) биодизеля в год, что составляет около 3 процентов от общего потребления дизельного топлива.

Энергия биомассы имеет древние корни. Бревна в вашем огне – это биомасса. Но сегодня биомасса означает этанол, биогаз и биодизель – топливо, которое так же легко сжигать, как нефть или газ, но оно производится из растений. Эти технологии проверены. Этанол, произведенный из кукурузы, идет в бензиновые смеси в США; этанол из сахарного тростника обеспечивает 50 процентов автомобильного топлива в Бразилии. В США и других странах биодизель из растительного масла сжигается в чистом виде или в смеси с обычным дизельным топливом в немодифицированных двигателях. «Биотопливо – это топливо, которое легче всего вставить в существующую топливную систему», – говорит Майкл Пачеко, директор Национального центра биоэнергетики.

Что ограничивает биомассу, так это земля. Фотосинтез, процесс улавливания солнечной энергии в растениях, гораздо менее эффективен на квадратный фут, чем солнечные батареи, поэтому улавливание энергии растениями поглощает еще больше земли. По оценкам, использование биотоплива для всех транспортных средств в мире означало бы удвоение площади земель, отведенных под сельское хозяйство.

В Национальном биоэнергетическом центре ученые пытаются повысить эффективность топливного хозяйства. Сегодняшние виды топлива из биомассы основаны на растительном крахмале, маслах и сахаре, но центр занимается тестированием организмов, которые могут переваривать древесную целлюлозу, которой много в растениях, чтобы из нее тоже могло получиться жидкое топливо.Также могут помочь более продуктивные топливные культуры.

Один из них – просо, растение, произрастающее в прериях Северной Америки, которое растет быстрее и требует меньше удобрений, чем кукуруза, источник большей части этанольного топлива, производимого в США. корм для животных, что еще больше снижает нагрузку на сельхозугодья.

«Предварительные результаты выглядят многообещающими, – говорит Томас Фуст, технический менеджер центра. «Если вы повысите эффективность автомобиля до уровня гибрида и перейдете на смесь просеянных культур, вы сможете удовлетворить две трети U.Южный транспортный спрос на топливо без дополнительной земли ».

Но технически возможный не означает политически осуществимый. От кукурузы до сахарного тростника – у всех культур есть свои лоббисты.« Мы смотрим во многие переулки », – говорит Пачеко. “И в каждом переулке есть свои группы интересов. Откровенно говоря, одна из самых больших проблем с биомассой заключается в том, что существует так много вариантов ».

Ядерная энергия: все еще претендент

Деление ядер, казалось, лидировало в гонке как альтернатива энергии несколько десятилетий назад, когда страны начали строить реакторы.В настоящее время во всем мире около 440 станций вырабатывают 16 процентов электроэнергии на планете, а некоторые страны перешли на ядерную энергетику. Франция, например, получает 78 процентов своей электроэнергии за счет деления ядер.

Очарование очевидное: изобилие энергии, отсутствие выбросов углекислого газа, никаких пятен на ландшафте, за исключением случайного защитного купола и градирни. Но наряду с известными бедами – авариями на Три-Майл-Айленде и Чернобыле, слабой экономикой по сравнению с установками, работающими на ископаемом топливе, и проблемой утилизации радиоактивных отходов – ядерная энергия далека от возобновляемой энергии.Легкодоступного уранового топлива хватит не более чем на 50 лет.

Но энтузиазм возрождается. Китай, столкнувшийся с нехваткой электроэнергии, начал строить новые реакторы быстрыми темпами – один-два в год. В США, где некоторые водородные автомобильные ускорители рассматривают атомные станции как хороший источник энергии для производства водорода из воды, вице-президент Дик Чейни призвал «по-новому взглянуть» на атомную энергетику. А Япония, которой не хватает собственной нефти, газа и угля, продолжает поощрять программу расщепления. Юми Акимото, старший японский государственный деятель ядерной химии, еще мальчиком видел вспышку бомбы в Хиросиме, но при этом описывает ядерное деление как «столп следующего столетия».

В городе Роккашо на самой северной оконечности острова Хонсю Япония работает над ограничением поставок урана. Внутри нового комплекса стоимостью 20 миллиардов долларов работники носят бледно-голубые рабочие костюмы и выглядят терпеливо поспешно. Я посмотрел на цилиндрические центрифуги для обогащения урана и бассейн, частично заполненный стержнями с отработавшим ядерным топливом, охлаждение.Отработавшее топливо богато плутонием и оставшимся ураном – ценным ядерным материалом, для утилизации которого предназначена установка. Он будет «перерабатывать» отработанное топливо в смесь обогащенного урана и плутония, называемую МОКС, для получения смешанного оксидного топлива. МОКС-топливо можно сжигать в некоторых современных реакторах, и запасы топлива могут растягиваться на десятилетия и более.

Заводы по переработке в других странах также превращают отработавшее топливо в МОКС. Но эти заводы изначально производили плутоний для ядерного оружия, поэтому японцы любят говорить, что их завод, который должен быть запущен в 2007 году, является первым таким заводом, построенным полностью для мирного использования.Чтобы убедить мир в том, что так и будет, комплекс Роккашо включает в себя здание для инспекторов Международного агентства по атомной энергии, ядерного сторожевого пса Организации Объединенных Наций, которые будут следить за тем, чтобы ни один плутоний не был перенаправлен на оружие.

Это не удовлетворяет противников атомной энергетики. Оппозиция усилилась в Японии после несчастных случаев со смертельным исходом на атомных станциях страны, в том числе одной, в результате которой погибли двое рабочих и подверглись облучению другие. Вскоре после моего визита в Роккашо около сотни протестующих вышли за пределы завода в метель.

Большой спор вызвал бы то, что некоторые сторонники ядерной энергетики считают важным следующим шагом: переход к реакторам-размножителям. Селекционеры могут производить больше топлива, чем потребляют, в виде плутония, который может быть извлечен путем переработки отработавшего топлива. Но экспериментальные реакторы-размножители оказались темпераментными, и полномасштабная программа-размножитель может стать кошмаром по контролю над вооружениями из-за всего плутония, который она пустит в обращение.

Акимото, например, считает, что общество должно привыкнуть к переработке топлива, если оно хочет рассчитывать на ядерную энергию.Он говорил со мной через переводчика, но, чтобы подчеркнуть этот момент, он перескочил на английский: «Если мы собираемся принять ядерную энергию, мы должны принять всю систему. Иногда мы хотим получить первый урожай фруктов, но забываем, как это сделать. выращивать деревья “.

Fusion: The Fire Some Time

Fusion – самая яркая из надежд, огонь звезд в человеческом очаге. Полученная при слиянии двух атомов в один термоядерная энергия может удовлетворить огромные потребности в будущем. Топлива хватило бы на тысячелетия.Термоядерный синтез не будет производить долгоживущих радиоактивных отходов и ничего, что террористы или правительства не могли бы превратить в оружие. Это также требует некоторых из самых сложных механизмов на Земле.

Несколько ученых заявили, что холодный синтез, который обещает энергию из простого сосуда, а не из высокотехнологичного тигля, может работать. Вердикт на данный момент: нет такой удачи. Горячий синтез с большей вероятностью увенчается успехом, но это будет длиться десятилетия и будет стоить миллиарды долларов.

Горячий синтез – это сложно, потому что топливо – разновидность водорода – необходимо нагреть до 180 миллионов градусов по Фаренгейту (100 миллионов градусов Цельсия) или около того, прежде чем атомы начнут плавиться.При таких температурах водород образует бурлящий непослушный пар электрически заряженных частиц, называемый плазмой. «Плазма – наиболее распространенное состояние материи во Вселенной, – говорит один физик, – но также и наиболее хаотичное и наименее управляемое». Создание и удержание плазмы настолько сложно, что ни один термоядерный эксперимент еще не дал более 65 процентов энергии, необходимой для начала реакции.

Сейчас ученые в Европе, Японии и США совершенствуют этот процесс, изучают лучшие способы управления плазмой и пытаются увеличить выработку энергии.Они надеются, что в испытательном реакторе ITER стоимостью шесть миллиардов долларов США зажгется термоядерный костер – то, что физики называют «зажиганием плазмы». Следующим шагом будет демонстрационная установка для фактического производства электроэнергии, а через 50 лет – коммерческие установки.

«Я на 100 процентов уверен, что мы можем зажечь плазму», – говорит Джером Памела, руководитель проекта термоядерной машины под названием Joint European Torus, или JET, в британском научном центре Калхэма. «Самая большая проблема – это переход от плазмы к внешнему миру.«Он имеет в виду найти подходящие материалы для футеровки плазменной камеры ИТЭР, где они должны будут выдерживать бомбардировку нейтронами и передавать тепло электрическим генераторам.

В Калхэме я видел эксперимент в токамаке, устройстве, удерживающем плазму в магнитном поле в форме бублика – стандартная конструкция для большинства термоядерных ядер, включая ИТЭР. Физики послали огромный электрический заряд в заполненный газом контейнер, уменьшенную версию JET. Это повысило температуру примерно до десяти миллионов градусов Цельсия, недостаточно, чтобы начать термоядерный синтез, но достаточно, чтобы создать плазму.

Эксперимент длился четверть секунды. Его запечатлела видеокамера, снимающая 2250 кадров в секунду. Во время воспроизведения слабое свечение расцвело в комнате, заколебалось, превратилось в дымку, видимую только на ее остывающих краях, и исчезло.

Это было… ну, разочаровывающе. Я ожидал, что плазма будет похожа на кадр из фильма взрывающегося автомобиля. Это было больше похоже на привидение в библиотеке, обшитой английскими панелями.

Но этот фантом был воплощением энергии: универсальная, но неуловимая магия, которую все наши разнообразные технологии – солнечная, ветровая, биомасса, деление, синтез и многие другие, большие или малые, обычные или сумасшедшие – стремятся сразиться на нашу службу.

Укрощение этого призрака – не просто научная задача. Проект ИТЭР сдерживается, казалось бы, простой проблемой. С 2003 года страны-участницы, в том числе большая часть развитого мира, зашли в тупик относительно того, где строить машину. Выбор сводился к двум сайтам, одному во Франции и одному в Японии.

Как скажут вам все эксперты в области энергетики, это доказывает устоявшуюся теорию. Есть только одна сила, с которой труднее справиться, чем с плазмой: политика.

Хотя некоторые политики считают, что задача разработки новых энергетических технологий должна быть оставлена на усмотрение рыночных сил, многие эксперты с этим не согласны.Это не только потому, что запускать новые технологии обходится дорого, но и потому, что правительство часто может пойти на риск, на который частные предприятия не пойдут.

«Большая часть современных технологий, управляющих экономикой США, не возникла спонтанно благодаря рыночным силам», – говорит Мартин Хофферт из Нью-Йоркского университета, говоря о реактивных самолетах, спутниковой связи, интегральных схемах, компьютерах. «Интернет в течение 20 лет поддерживался военными и еще 10 лет – Национальным научным фондом, прежде чем его открыла Уолл-Стрит.«

Без большого толчка со стороны правительства, – говорит он, – мы можем быть обречены полагаться на все более грязные ископаемые виды топлива, поскольку более чистые, такие как нефть и газ, исчерпываются, что имеет ужасные последствия для климата». Если у нас не будет активных действий Энергетическая политика, – говорит он, – мы просто прекратим использовать уголь, затем сланец, затем битуминозный песок, и это будет постоянно уменьшаться, и в конечном итоге наша цивилизация рухнет. Но это не должно так заканчиваться. У нас есть выбор ».

Это вопрос личных интересов, – говорит Герман Шеер, член парламента Германии.«Я не призываю людей изменить свою совесть», – сказал он в своем берлинском офисе, где небольшая модель ветряной турбины лениво вращалась в окне. «Вы не можете ходить, как священник». Напротив, его послание состоит в том, что создание новых форм энергии необходимо для экологически и экономически безопасного будущего. «Альтернативы нет».

Изменения уже начинаются с корней. В США правительства штатов и местные органы власти продвигают альтернативные источники энергии, предлагая субсидии и требуя, чтобы коммунальные предприятия включали возобновляемые источники в свои планы.А в Европе финансовые стимулы как для ветровой, так и для солнечной энергии пользуются широкой поддержкой, даже несмотря на то, что они увеличивают счета за электричество.

Альтернативная энергия также завоевывает популярность в тех частях развивающегося мира, где это необходимость, а не выбор. Солнечная энергия, например, проникает в африканские общины, у которых отсутствуют линии электропередач и генераторы. «Если вы хотите преодолеть бедность, на чем должны сосредоточиться люди?» – спрашивает министр окружающей среды Германии Юрген Триттин. «Им нужна пресная вода и энергия.Для удовлетворения потребностей отдаленных деревень возобновляемые источники энергии весьма конкурентоспособны ».

В развитых странах есть ощущение, что альтернативная энергия – когда-то считавшаяся причудливым энтузиазмом хиппи – больше не является альтернативной культурой. Она постепенно становится мейнстримом. Энергетическая свобода кажется заразной.

Однажды днем в прошлом году недалеко от деревни к северу от Мюнхена небольшая группа горожан и рабочих открыла солнечную электростанцию. Вскоре она превзойдет Лейпцигское месторождение, став крупнейшим в мире, с мощностью в шесть мегаватт .

Около 15 человек собрались на небольшом искусственном холме рядом с солнечной фермой и посадили четыре вишневых дерева на вершине. Мэр опрятного соседнего городка принес сувенирные бутылки шнапса. Глоток выпили почти все, в том числе и мэр.

Затем он сказал, что будет петь руководителю строительства проекта и художнику-пейзажисту, американским женщинам. Две женщины стояли вместе, ухмыляясь, а солнечные панели впитывали энергию позади них. Немецкий мэр поправил свой темный костюм, а остальные оперлись на лопаты.

Пятьдесят лет назад, подумал я, в городах Европы все еще были разрушенные бомбежкой руины. Советский Союз планировал спутник. Нефть в Техасе стоила 2,82 доллара за баррель. В лучшем случае у нас есть 50 лет, чтобы заново создать мир. Но люди меняются, адаптируются и заставляют работать новые безумные вещи. Я подумал о Дэне Шугаре, говорящем о революционных технологиях. «Есть чувство волнения», – сказал он. «Есть ощущение срочности. Есть ощущение, что мы не можем потерпеть неудачу».

На вершине холма мэр глубоко вздохнул.Он спел громким тенором, не пропустив ни одной ноты или слова, всю песню «O Sole Mio». Все приветствовали.

Глава 13 ~ Невозобновляемые ресурсы – Экология

Ключевые понятия

После завершения этой главы вы сможете:

Опишите глобальное и канадское производство и использование металлов, ископаемого топлива и других невозобновляемых ресурсов.
Объясните сильную зависимость промышленно развитых стран от невозобновляемых ресурсов и предскажите, будут ли эти важные источники материалов и энергии по-прежнему доступны в обозримом будущем.
Укажите пять основных источников энергии, которые доступны для использования в промышленно развитых странах, и опишите их потенциальную роль в устойчивой экономике.

Как мы отмечали в главе 12, запасы невозобновляемых ресурсов неумолимо сокращаются, поскольку они извлекаются из окружающей среды и используются в человеческой экономике. Это связано с тем, что количество невозобновляемых ресурсов ограничено, и их запасы не восстанавливаются после добычи. Обратите внимание, что слово «резерв» имеет здесь особое значение – оно используется для обозначения известного количества материала, которое может быть экономически извлечено из окружающей среды (то есть с получением прибыли).

Конечно, продолжающаяся разведка может обнаружить ранее неизвестные залежи невозобновляемых ресурсов. Если это произойдет, то известные запасы ресурса увеличатся. Например, известные в мире запасы никеля и меди увеличились за последние два десятилетия в связи с открытием богатых залежей этих металлов в северном Квебеке и Лабрадоре. Однако есть ограничения на количество «новых» открытий невозобновляемых ресурсов, которые могут быть сделаны на планете Земля.

Изменения стоимости невозобновляемых товаров также влияют на размер их экономически извлекаемых запасов. Например, если стоимость золота на его рынке возрастает, тогда может стать прибыльным поиск новых запасов в удаленных местах, добыча руды с более низким содержанием и переработка «отходов», содержащих небольшие количества этого ценного металла. Совершенствование технологии может иметь тот же эффект, например, сделав рентабельной переработку рудных рудников, которые ранее были нерентабельными.

Кроме того, жизненный цикл в экономике некоторых невозобновляемых ресурсов, особенно металлов, может быть продлен за счет вторичной переработки. Этот процесс включает сбор и переработку вышедших из употребления промышленных и бытовых товаров для восстановления материалов, пригодных для повторного использования, таких как металлы и пластмассы. Однако рециркуляция имеет термодинамические и экономические ограничения, что означает, что процесс не может быть эффективным на 100%. Кроме того, спрос на невозобновляемые ресурсы быстро растет из-за роста населения, распространения индустриализации и повышения уровня жизни наряду с соответствующим потреблением на душу населения. Это привело к ускорению спроса на невозобновляемые источники энергии, который необходимо удовлетворять за счет добычи дополнительных объемов из окружающей среды.

Наиболее важными классами невозобновляемых ресурсов являются металлы, ископаемое топливо и некоторые другие полезные ископаемые, такие как гипс и калий. Производство и использование этих важных природных ресурсов рассматриваются в следующих разделах.

Металлы обладают широким спектром полезных физических и химических свойств. Их можно использовать как чистые элементарные вещества, как сплавы (смеси) различных металлов, а также как соединения, которые также содержат неметаллы.Металлы используются для производства инструментов, машин и электропроводов; возводить здания и другие сооружения; и для многих других целей. Наиболее известными металлами в промышленности являются алюминий (Al), хром (Cr), кобальт (Co), медь (Cu), железо (Fe), свинец (Pb), марганец (Mn), ртуть (Hg), никель ( Ni), олово (Sn), уран (U) и цинк (Zn). Драгоценные металлы, золото (Au), платина (Pt) и серебро (Ag), имеют некоторые промышленные применения (например, в качестве проводников в электронике), но ценятся в основном из эстетических соображений, особенно для изготовления ювелирных изделий.Некоторые из наиболее распространенных металлических сплавов – это латунь (содержащая не менее 50% Cu плюс Zn), бронза (в основном Cu, плюс Sn, а иногда и Zn и Pb) и сталь (в основном Fe, но также содержащая углерод, Cr, Mn, и / или Ni). Металлы добываются из окружающей среды, обычно в виде минералов, которые также содержат серу или кислород. Месторождения металлосодержащих полезных ископаемых, которые могут быть экономически извлечены, вносят вклад в известные запасы металлов. Руда – это ассортимент полезных ископаемых, которые добываются и обрабатываются для производства чистых металлов.Этапы добычи, обработки, производства и переработки металлов представлены на Рисунке 13.1.

Рисунок 13.1. Добыча и использование металлов. На этой диаграмме показаны основные этапы добычи, производства, использования и повторного использования металлов, а также связанные с ними выбросы отработанных газов и твердых частиц в окружающую среду. В целом диаграмма представляет собой проточную систему с некоторой переработкой для продления срока службы металлов в рамках экономики. Источник: модифицировано из Freedman (1995).

Добыча руды горным способом является первым шагом в процессе внедрения металлов в материальную экономику. Это может происходить в открытых карьерах или вскрышных шахтах, или в подземных шахтах, которые могут проходить под землей на километры. На промышленном предприятии, называемом мельницей, руда измельчается до мелкого порошка тяжелыми стальными шариками или стержнями внутри огромных вращающихся барабанов. Затем измельченная руда разделяется на фракцию, богатую металлами, и отходы, известные как хвосты. В зависимости от местной географии хвосты отходов могут быть сброшены на изолированную территорию на суше, в близлежащее озеро или в океан (см. Главу 18).

Если богатая металлами фракция содержит сульфидные минералы, ее затем концентрируют в плавильном цехе путем обжига при высокой температуре в присутствии кислорода. При этом выделяется газообразный диоксид серы (SO ₂), а металлы остаются. Концентрат плавильного завода позже перерабатывается в чистый металл на предприятии, которое называется нефтеперерабатывающим заводом. Затем чистый металл используется для производства промышленных и потребительских товаров. SO ₂ может быть переработан в серу или серную кислоту, которые можно использовать в различных других промышленных процессах, или он может быть выброшен в окружающую среду в качестве загрязнителя.

По истечении срока полезного использования произведенных продуктов их можно повторно использовать в процессах очистки и производства или выбросить на свалку.

Руды высокого качества геологически необычны. Месторождения, которые являются наиболее экономичными для добычи, обычно расположены довольно близко к поверхности, а руды имеют относительно высокую концентрацию металлов. Однако пороги меняются в зависимости от стоимости обрабатываемого металла. Руды с очень небольшими концентрациями золота и платины можно экономично добывать, потому что эти металлы чрезвычайно ценны (на единицу веса).Напротив, менее ценные алюминий и железо должны добываться как более богатые руды, в которых металлы присутствуют в высоких концентрациях.

Данные о мировом производстве промышленно важных металлов приведены в таблице 13.1. Обратите внимание, что для большинства металлов потребляемые количества несколько превышают годовое производство; это указывает на то, что часть потребления связана с переработанным материалом, который был переработан после предыдущего использования. Также обратите внимание на значительный рост производства большинства металлов с 1977 года.Железо и алюминий – это металлы, которые производятся и используются в самых больших количествах. Индекс срока службы (или срок службы, рассчитанный как известные запасы, разделенные на годовой объем производства) алюминия составляет около 592 лет, а для железной руды – 58 лет (таблица 13. 1). Индексы жизнеспособности других металлов, перечисленных в таблице, меньше, что говорит о том, что их известные запасы быстро истощаются. Однако важно помнить, что эти известные запасы увеличиваются за счет новых открытий, изменений в технологии и более благоприятных экономических показателей для ресурса.

Таблица 13.1. Мировое производство, потребление и запасы отдельных металлов. Данные из Горного бюро США (1977 г.) и Геологической службы США (2014 г.).

Канада – один из ведущих мировых производителей металлов, на долю которого в 2006 году приходилось 15% мирового производства никеля, 9% алюминия и 6% цинка (таблицы 13.1 и 13.2). Значительная часть металлопродукции предназначена на экспорт. Внутреннее потребление составляет около 39% стоимости производства всех металлов (Таблица 13.2). Добыча металлической руды внесла 17 млрд долларов в ВВП Канады в 2011 году и поддерживает деятельность (например, разведку) еще 4 млрд долларов, что в общей сложности составляет 1,3% ВВП (Статистическое управление Канады, 2014a).

Срок службы (индекс жизнеспособности) канадских запасов металлов аналогичен или меньше их глобальных значений (таблица 13.2). Канадские запасы составляют 15% мировых запасов урана и 5–10% кадмия, никеля, серебра и цинка.

Таблица 13.2. Запасы, производство и потребление отдельных металлов в Канаде, 2012 г.Обратите внимание, что боксит (алюминиевая руда) не добывается в Канаде, но в больших количествах импортируется для переработки. Данные взяты из: Natural Resources Canada (2014a) и U.S. Geological Survey (2014).
Таблица 13.3. Провинциальное производство отдельных металлов в Канаде, 2013 г. Данные: Natural Resources Canada (2014a).

Ископаемое топливо включает уголь, нефть, природный газ, нефтеносный песок и горючие сланцы. Эти материалы получены из частично разложившейся биомассы мертвых растений и других организмов, которые жили сотни миллионов лет назад.Древняя биомасса оказалась погребенной в морских отложениях, которые намного позже оказались глубоко погребенными и в конечном итоге литифицировались в осадочные породы, такие как сланец и песчаник. Глубоко внутри этих геологических образований, в условиях высокого давления, высокой температуры и низкого содержания кислорода, органическое вещество чрезвычайно медленно трансформировалось в углеводороды (молекулы, состоящие только из углерода и водорода) и другие органические соединения. В некоторых отношениях ископаемое топливо можно рассматривать как форму накопленной солнечной энергии – солнечного света, который был преобразован растениями в органическое вещество, а затем сохранен геологически.

Изображение 13.1. Поскольку нефть и другие ископаемые виды топлива являются невозобновляемыми ресурсами, их будущие запасы уменьшаются, когда они извлекаются из окружающей среды. Это масляный насос на юго-востоке Саскачевана. Источник: Б. Фридман.

В геологическом смысле ископаемое топливо по-прежнему производится с помощью тех же процессов, при которых мертвая биомасса подвергается воздействию высокого давления и температуры. Поскольку естественное геологическое производство ископаемого топлива продолжается, можно утверждать, что эти материалы являются своего рода возобновляемым ресурсом.Однако скорость, с которой добываются и используются ископаемые виды топлива, намного выше, чем их чрезвычайно медленная регенерация. В этом случае ископаемое топливо можно рассматривать только как невозобновляемое.

Углеводороды – это химические вещества, наиболее часто встречающиеся в ископаемом топливе. Однако также могут присутствовать многие дополнительные виды органических соединений, которые включают в свою структуру серу, азот и другие элементы. В частности, уголь часто загрязнен многими неорганическими минералами, такими как сланец и пирит.

Ископаемое топливо используется в основном в качестве источника энергии. Они сжигаются в двигателях транспортных средств, электростанциях и других машинах для производства энергии, необходимой для работы в промышленности, на транспорте и в домашнем хозяйстве. Ископаемое топливо также используется для производства энергии для обогрева помещений, что особенно важно в странах с сезонно холодным климатом. Еще одно ключевое применение – производство синтетических материалов, в том числе почти всех пластмасс. Кроме того, асфальтовые материалы используются для строительства дорог и изготовления черепицы для зданий.

Уголь – твердый материал, который может сильно различаться по своим химическим и физическим свойствам. Угли высшего качества – это антрацит и битуминоз, которые представляют собой твердые, блестящие, черные минералы с высокой плотностью энергии (содержание энергии на единицу веса). Бурый уголь – более бедный сорт угля, более мягкий, хлопьевидный материал с более низкой плотностью энергии. Уголь добывают разными способами. Если отложения встречаются близко к поверхности, их обычно добывают методом вскрытия, что предполагает использование огромных экскаваторов для обнаружения и сбора угленосных пластов, которые затем транспортируются с помощью огромных грузовиков.Более глубокие залежи угля добываются из подземных стволов, которые могут уходить в пласт на несколько километров вглубь земли. Большая часть угля в Северной Америке добывается открытым способом.

После добычи уголь можно промыть для удаления некоторых примесей, а затем измельчить в порошок. Большая часть затем сжигается на крупном промышленном объекте, таком как угольная электростанция, на долю которой приходится около половины глобального использования угля и 88% в Канаде (Natural Resources Canada, 2014b). Кроме того, около 75% мировой стали производится с использованием угля в качестве источника энергии, часто в виде концентрированного материала, известного как кокс.Уголь также может использоваться для производства синтетической нефти.

Нефть (сырая нефть) представляет собой жидкую смесь углеводородов с некоторыми примесями, такими как органические соединения, содержащие серу, азот и ванадий. Нефть из разных мест сильно различается: от тяжелого смолистого материала, который необходимо нагреть, прежде чем он потечет, до чрезвычайно легкой жидкости, которая быстро улетучивается в атмосферу. Нефть добывают с помощью пробуренных скважин, из которых жидкий минерал вытесняется на поверхность под действием геологического давления.Часто естественный напор дополняется откачкой.

Тяжелая форма нефти, называемая битумом, также производится при добыче и переработке нефтеносного песка, который добывается в северной Альберте. Залежи нефтеносного песка, расположенные близко к поверхности, разрабатываются в огромных открытых карьерах, в то время как более глубокие материалы обрабатываются паром, чтобы они текли, а затем извлекаются в виде тяжелой жидкости с использованием пробуренных скважин.

После добычи нефть транспортируется по наземным трубопроводам, грузовикам, поездам и судам на промышленный объект, известный как нефтеперерабатывающий завод, где сырье разделяется на различные составляющие.Фракции можно использовать в качестве жидкого топлива или из них можно получить множество полезных материалов, таких как пластмассы и пигменты. К очищенным фракциям относятся:

смесь легких углеводородов, известная как бензин, которая используется в качестве топлива для автомобилей
немного более тяжелые фракции, такие как дизельное топливо, используемое в грузовиках и поездах, и топливо для отопления домов
керосин, который используется для отопления и приготовления пищи, а также в качестве топлива для самолетов
густые остаточные масла, которые используются в качестве топлива на нефтяных электростанциях и на больших судах
полутвердые асфальты, используемые для мощения дорог и производства кровельных материалов

Природный газ также добывается из пробуренных скважин.Преобладающим углеводородом в природном газе является метан, но также присутствуют этан, пропан и бутан, а также сероводород. Большая часть природного газа транспортируется по стальным трубопроводам от скважин на отдаленные рынки. Иногда его сжижают под давлением для транспортировки, особенно на кораблях. Однако в Канаде он распространяется в основном через разветвленную сеть трубопроводов. Природный газ используется для выработки электроэнергии, обогрева зданий, приготовления пищи, питания легковых автомобилей и производства азотных удобрений.

Изображение 13.2. Продолжение разведки невозобновляемых ресурсов может открыть новые запасы. Однако, поскольку Земля конечна, у этих открытий есть пределы, к которым быстро приближаются. Эта огромная морская производственная платформа была построена для разработки нефтяного месторождения Хиберния на Гранд-Банке у Ньюфаундленда. Источник: Dosya: платформа Hibernia, Wikipedia Commons; http://tr.wikipedia.org/wiki/Dosya:Hibernia_platform.jpg

Производство, запасы и потребление

Мировое производство и запасы ископаемого топлива показаны в Таблице 13.4. В период с 1993 по 2013 год добыча нефти увеличилась на 29%, природного газа – на 64%, угля – на 83%. На все эти виды топлива ведется активная разведка, и в различных регионах мира открываются дополнительные запасы. Однако ископаемое топливо потребляется чрезвычайно быстро, особенно в развитых и быстро развивающихся странах. Следовательно, ожидаемый срок службы известных запасов чрезвычайно мал и составляет 113 лет для угля, 55 лет для природного газа и 58 лет для нефти.

Однако эти числа не следует интерпретировать слишком буквально, поскольку в ходе продолжающейся разведки обнаруживаются дополнительные месторождения, которые увеличивают известные запасы. Об этом свидетельствуют изменения расчетного срока службы нефти, который составлял 46 лет в 1993 году, но двадцать лет спустя фактически увеличился до 58 лет. Конечно, этот, казалось бы, неожиданный результат связан с тем, что в течение этого 20-летнего периода были обнаружены ранее неизвестные запасы нефти или что рост цен сделал некогда нерентабельные ресурсы жизнеспособными (например, нефтеносные пески Альберты).Тем не менее, открытия будут ограничены конечными количествами, присутствующими на Земле, поэтому факт остается фактом: запасы этих невозобновляемых ресурсов быстро истощаются.

Таблица 13.4. Мировое производство и запасы ископаемого топлива, 2013 г. «Доказанные» запасы – это общие объемы ресурсов, которые, как известно, существуют. Срок службы – это запасы, деленные на годовой уровень добычи. Источник: данные British Petroleum (2014 г.).
(1) тнэ = тонны нефтяного эквивалента, что позволяет выразить все ископаемые виды топлива в сопоставимых единицах
(2) Запасы и добыча природного газа указаны в 1012 м3

В настоящее время нефть является наиболее важным источником ископаемого топлива в мире, в основном потому, что ее легко переработать в переносное жидкое топливо, которое легко используется в качестве источника энергии для многих промышленных и бытовых целей.Кроме того, нефть является основным сырьем, используемым для производства пластмасс и других синтетических материалов.

Около 46% мировых доказанных извлекаемых запасов нефти находится на Ближнем Востоке (таблица 13.5). Этот факт подчеркивает стратегическое значение этого региона для глобальной энергетической экономики и ее безопасности. Одна только Саудовская Аравия обладает 16% мировых запасов нефти, за ней следуют Ирак, Иран и Кувейт, каждый с 6-9%. Обратите внимание, что большие запасы, указанные для Венесуэлы и Канады, в основном относятся к «нетрадиционным» источникам нефти, таким как очень тяжелая нефть и нефтеносный песок (соответственно), добыча и переработка которых относительно дороги.Наиболее развитые экономики мира находятся в Европе, Северной Америке и Восточной Азии. Те, кто находится в Европе и Азии, в значительной степени зависят от импорта нефти с Ближнего Востока, России и Венесуэлы, чтобы поддерживать уровень своего потребления. Когда-то так было и в Северной Америке, но примерно с 2010 года ситуация изменилась из-за значительного увеличения внутреннего производства, связанного с нефтью в сланцевых пластах и нефтеносным песком в северной Альберте.

Наиболее обеспеченными странами мира с точки зрения общих ресурсов ископаемого топлива являются Россия и США, которые обладают огромными запасами природного газа, угля и нефти (Таблица 13.5).

Таблица 13.5. Запасы ископаемого топлива в отдельных странах. Страны перечислены в порядке уменьшения запасов нефти в 2013 году. Данные являются доказанными запасами и взяты из British Petroleum (2008).

Срок службы доказанных извлекаемых запасов ископаемого топлива в Канаде показан в Таблице 13.6. Однако помните, что на количество запасов влияют новые открытия, появление технологий, которые делают ранее неизвлекаемые запасы экономически жизнеспособными, а также рост цен на сырьевые товары, делающий выгодным использование некогда маржинальных ресурсов.В Канаде это недавно произошло с ресурсом нефтеносного песка. Изучение истории нефтяных ресурсов в Канаде показывает заметный скачок в 1999 г., когда запасы нефти резко выросли с 8,0 млн т н.э. в 1998 г. до 29,3 млн т н.э. в следующем году (BP, 2014). Это огромное увеличение на 265% произошло потому, что аналитики ресурсов пришли к убеждению, что быстро развивающиеся технологии добычи огромных нефтеносных песков являются экономически жизнеспособными в сочетании с растущей стоимостью нефти, что также является аргументом в пользу разработки этого ресурса.

Большинство запасов ископаемого топлива в Канаде находится в западных провинциях, как и большая часть производства (таблица 13.7). Помимо обычной нефти, Канада обладает огромными ресурсами нефтеносного песка, из которого извлекается тяжелый битум, который превращается в синтетическую нефть (см. Canadian Focus 13.1). В северной части провинции Альберта имеется около 14 миллионов гектаров нефтеносных месторождений, а районы, которые в настоящее время разрабатываются, могут потенциально дать около 3,2 миллиарда тонн синтетической нефти (BP, 2014).

Таблица 13.6. Производство, потребление и запасы ископаемых видов топлива в Канаде, 2013 год. Процентное потребление относится к той части производства, которая используется в Канаде в Канаде. Срок службы – это доказанные запасы, разделенные на годовой объем добычи. Источник: данные British Petroleum (2014 г.).
(1) тнэ = тонны нефтяного эквивалента, что позволяет выразить все ископаемые виды топлива в сопоставимых единицах
Таблица 13.7. Провинциальное производство ископаемого топлива, 2012 г.Если данные отсутствуют, производство было нулевым или небольшим и не сообщалось. Источник: данные Статистического управления Канады (2014b).

Около 67% добычи природного газа в Канаде потребляется внутри страны, остальная часть экспортируется в США (таблица 13.6). Аналогичным образом, около 55% добычи угля и 54% нефти используется внутри страны. Однако эти национальные данные скрывают некоторые важные региональные различия. В частности, большая часть нефти, добываемой в западной Канаде, экспортируется в Соединенные Штаты, но это компенсируется значительным импортом иностранной нефти в восточные провинции.В целом, хотя Канада произвела около 193 миллионов (106) тонн нефти в 2013 году, она потребила 104 x 106 т, экспортировала 163 x 106 т и импортировала 153 x 106 т (BP, 2014). Стоимость добычи сырой нефти в 2013 году составила 45 миллиардов долларов, нефтесодержащих битумов и синтетической нефти – 57 миллиардов долларов, а природного газа – 16 миллиардов долларов (CAPP, 2014). Стоимость угля составила 4,6 миллиарда долларов (NRC, 2014b). Канада производит около 5% мировой добычи природного газа, 5% нефти и 1% угля (BP, 2014).Это намного больше, чем 0,5% мирового населения, проживающего в Канаде.

Канадский фокус 13.1. Нефтяные пески Альберты
Нефтяные пески – это ископаемые источники топлива, которые состоят из смеси песка и глины с поровым битумом в концентрации 10-12%. (Технически эти месторождения наиболее точно называются битумно-песчаными, но иногда используется уничижительный термин «битуминозные пески».) Нефтеносные пески встречаются на площади 140 000 км2 в северной Альберте и, в гораздо меньшей степени, в близлежащих районах. Саскачеван.Аналогичные месторождения также встречаются в Венесуэле.
Ресурсы нефтеносных песков Альберты огромны. Общие запасы составляют около 27,3 миллиарда тонн нефтяного эквивалента (168 миллиардов баррелей), но ресурсы в рамках «активной разработки» в 2013 году составили 4,2 миллиарда тонн (British Petroleum, 2014). Для сравнения: крупнейшие в мире запасы традиционной нефти в Саудовской Аравии составляют около 36,5 млрд т.
В 2012 году производство сырого битума и синтетической нефти в Альберте составило 89 единиц.8 миллионов тонн, что эквивалентно 76% общей добычи нефти в провинции и 58% добычи Канады (Статистическое управление Канады, 2014c). Около двух третей нефти обычно перерабатывается в бензин и другое жидкое топливо, а остальная часть используется в качестве асфальта для строительства дорог и производства кровельных материалов.
Разработка месторождения нефтеносных песков продвигалась быстрыми темпами с момента начала первой деятельности в конце 1960-х годов. В период с 1996 по 2013 год в новые и текущие проекты было инвестировано 376 миллиардов долларов, из них 59 миллиардов долларов только в 2013 году (CAPP, 2014).В 2013 году реализовано 13 проектов по добыче нефтеносных песков. Если предположить, что темпы развития сохранятся высокими, сравнительно крупные инвестиции будут продолжаться в течение следующего десятилетия или около того, особенно если цены на сырую нефть останутся высокими (для большинства операций с нефтеносным песком требуется точка продажи около 80 долларов за баррель, чтобы быть экономически выгодным). жизнеспособный). В основном бурное развитие происходит возле форта Мак-Мюррей, который быстро вырос из деревни в 1960-х годах до примерно 72 тысяч в 2014 году.
Залежи нефтеносного песка, которые встречаются недалеко от поверхности (глубиной менее 75 м), добываются в открытых карьерах (вскрываются) с использованием огромных экскаваторов, которые вместе с грузовиками, которые они загружают, являются самыми большими подобными машинами в мире.Неочищенный нефтеносный песок обрабатывается с использованием тепла и пара для получения вязкого битума (его консистенция при комнатной температуре аналогична патоке). Битум модифицируют легкими углеводородными жидкостями для снижения его вязкости, чтобы он мог течь и транспортироваться по трубопроводу. Типичный выход из добытого нефтеносного песка составляет около 1 т синтетической нефти из 15 т сырьевых ресурсов. Около 75-90% присутствующего битума извлекается в процессе экстракции. Остальная часть вместе с огромным количеством хвостов (переработанный песок и глина) засыпается в огромные карьеры.После того, как засыпанные участки будут засыпаны, они будут очерчены, обработаны сверху отложениями (гравий, песок, глина и органический навоз мускуса) и засажены для восстановления возможности землепользования под пастбища или под лес. От отрасли требуется восстановить добытые участки до уровня производительности, по крайней мере, до уровня ранее существовавшей экосистемы. В конечном итоге около 20% общих ресурсов нефтеносных песков находится достаточно близко к поверхности, чтобы их можно было добыть открытым способом. Однако, поскольку этот метод был разработан первым, около двух третей недавнего производства нефтеносных битумов приходится на открытые карьеры.
Другая треть добычи нефтеносных песчаных битумов приходится на добычу месторождений глубже 75 метров на месте («на месте»). Это делается различными способами, такими как нагнетание пара в залежь и последующее выкачивание сжиженного битума на поверхность для дальнейшей обработки. Альтернативные методы экстракции включают использование закачиваемых растворителей, чтобы битум стал текучим, чтобы его можно было перекачивать на поверхность. Около 80% запасов нефтеносного песка потенциально могут быть извлечены с помощью технологии in situ, что приводит к гораздо меньшему нарушению окружающей среды по сравнению с открытой разработкой.
Изображение 13.3. Вид на карьер по добыче битумно-песка в северной Альберте. Источник: Б. Фридман.
Добыча и переработка нефтеносного песка – это энергоемкая деятельность, которая осуществляется на огромных промышленных объектах. Энергия для работы машин и перерабатывающих предприятий получается за счет сжигания ископаемого топлива, особенно природного газа, поэтому промышленность является основным источником выбросов парниковых газов. Промышленность нефтеносного песка добровольно взяла на себя обязательства по крупным инвестициям в усовершенствованные технологии, чтобы снизить интенсивность использования энергии и выбросы CO2 (см. Canadian Focus 17.1.) Снижая энергоемкость своей деятельности, промышленность будет выделять меньшее количество парниковых газов на тонну производимого битума и синтетического материала. Тем не менее, из-за быстрого увеличения масштабов нефтеносных песков в северной Альберте общий объем выбросов значительно увеличится. Фактически, рост нефтеносной промышленности является причиной большей части увеличения выбросов парниковых газов в Канаде за последнее десятилетие или около того.
Есть дополнительные важные экологические последствия добычи и переработки нефтеносных песков.Они включают загрязнение атмосферы, грунтовых и поверхностных вод; обширное разрушение естественной среды обитания; и социально-экономические разрушения сельских общин и общин аборигенов. Однако в более широком контексте эти убытки следует рассматривать как неизбежный результат очевидного энтузиазма канадского общества, политиков и деловых кругов в отношении добычи, продажи и использования ископаемых видов топлива быстрыми (и неустойчивыми) темпами. . Это происходит из-за признанной важности этой деятельности для внутренней и экспортной экономики Канады.

Другие материалы, которые в больших количествах добываются в Канаде, включают асбест, алмазы, гипс, известняк, калий, соль, серу, заполнители и торф. За исключением алмазов, эти материалы имеют меньшую товарную стоимость (стоимость на тонну), чем металлы и ископаемое топливо. Глобальный или канадский дефицит этих материалов не является неизбежным. Добыча этих видов полезных ископаемых внесла 11 миллиардов долларов в ВВП Канады в 2011 году (Статистическое управление Канады, 2014a).

Асбест относится к группе твердых, волокнистых, негорючих силикатных минералов, которые используются для производства огнестойкой изоляции, добавок к цементу, тормозных накладок и многих других продуктов.Однако некоторые виды минералов асбеста связаны с проблемами здоровья человека, особенно с заболеваниями легких. Эти опасности значительно сократили рынок этого полезного минерала. Еще в 2010 году в Квебеке было добыто около 0,18 миллиона тонн асбеста, но две последние шахты закрылись в 2011 году (NRC, 2014a).

Алмазы относительно новы для добычи полезных ископаемых в Канаде, и первые крупные открытия были сделаны только в 1990-х годах. В 2013 году было добыто около 10,6 миллиона каратов алмазов стоимостью 2 доллара.0 млрд. Почти вся добыча ведется на Северо-Западных территориях, некоторые также находятся в Онтарио, а разведка ведется в других местах на Канадском щите.

Гипс , минерал, состоящий из сульфата кальция, используется для производства гипса и стеновых плит для строительной промышленности. В 2013 году было добыто около 2,7 миллиона тонн гипса на сумму 38 миллионов долларов. Вся добыча гипса происходит в Новой Шотландии.

Известняк – это порода, состоящая из карбоната кальция.Его используют для производства цемента, а также извести для изготовления штукатурки. Кроме того, добывается известняк и связанная с ним метаморфическая порода, известная как мрамор, для использования в качестве строительного камня и облицовки. В 2013 году было добыто 18 миллионов тонн известняка. Из него было произведено 11,8 миллиона тонн цемента стоимостью 1,6 миллиарда долларов. Было произведено еще 1,8 миллиона тонн извести на сумму 306 миллионов долларов. В Онтарио, Квебеке и Британской Колумбии находятся крупнейшие предприятия по производству цемента, а в Онтарио – крупнейшие мощности по производству извести.

Калий – это порода, образованная из минерального калийного полевого шпата, добываемая для производства калийсодержащих удобрений. В 2013 году было добыто около 10,1 млн тонн калийных удобрений (K ₂ O) на сумму 6,1 млрд долларов США. Калий добывают в Саскачеване и Нью-Брансуике.

Соль , или хлорид натрия, используется в химической промышленности для борьбы с обледенением дорог, как «поваренная соль», а также как пищевая добавка и ароматизатор. В 2013 году было добыто около 12,4 миллиона тонн соли на сумму 645 миллионов долларов.Самые большие соляные шахты находятся в Онтарио, Альберте, Саскачеване и Новой Шотландии.

Сера производится из сероводорода, полученного из скважин высокосернистого газа (газовые скважины, богатые H ₂ S), из скрубберов для контроля загрязнения (для SO ₂) на металлургических заводах, а также из месторождений природных (или элементарная) сера. Сера используется в химической промышленности и для производства удобрений. В 2013 году было произведено около 6,4 миллиона тонн серы на сумму 517 миллионов долларов.Около 90% производства серы добывается из скважин высокосернистого газа в Альберте и Саскачеване.

Заполнители включают песок, гравий и другие материалы, которые добываются для использования в дорожном строительстве и в качестве наполнителей для бетона в строительной отрасли. Заполнители – это ресурс с низким содержанием, имеющий относительно небольшую стоимость на тонну. Однако эти материалы могут быть доступны только в небольших количествах недалеко от крупных городов, что приводит к их нехватке. В 2013 году было добыто около 228 миллионов тонн карьера стоимостью 1 доллар США.75 миллиардов. Эти материалы добываются во всех провинциях и территориях по темпам, более или менее зависящим от местной строительной деятельности.

Торф – это суб-ископаемый материал, который образовался из биомассы мертвых растений, возраст которой от сотен до тысяч лет. Накапливается в болотных угодьях, где частично разлагается (или гумифицируется). Иногда торф сушат и сжигают в качестве источника энергии, который широко используется в Ирландии, некоторых частях северной Европы и России. Однако в Канаде торф добывается для использования в качестве садового материала и для производства впитывающих гигиенических изделий, таких как подгузники и гигиенические салфетки.В 2013 году было добыто 1,3 миллиона тонн торфа на сумму 263 миллиона долларов. Большая часть добычи торфа происходит в Нью-Брансуике и Квебеке.

Для любой экономики критически важно иметь свободный доступ к относительно недорогим и доступным источникам энергии для коммерческих, промышленных и бытовых целей. Использование большого количества энергии особенно характерно для развитых стран, таких как Канада. Как было исследовано ранее, относительно богатые развитые страны потребляют гораздо больше энергии (на душу населения), чем более бедные и менее развитые страны.

С тех пор, как люди научились обращаться с огнем, они использовали топливо для пропитания, то есть для приготовления пищи и согрева. Первоначально в качестве топлива для этих целей использовалась древесина и другая растительная биомасса, собранные на месте. Возможно, только один миллион человек был жив, когда огонь впервые был одомашнен, и их потребление энергии на душу населения было небольшим. Следовательно, топливо из биомассы является возобновляемым источником энергии, потому что скорость, с которой его собирают, была намного меньше, чем скорость, с которой новая биомасса производилась растительностью.

Однако в наше время человеческое население намного больше, чем было, когда впервые был запущен огонь. Более того, многие страны сейчас имеют интенсивно индустриальную экономику, в которой потребление энергии на душу населения чрезвычайно велико. Сочетание роста населения и увеличения потребления энергии на душу населения означает, что в развитых странах используется огромное количество энергии. Энергия необходима для подпитки промышленных процессов, производства и эксплуатации машин, для сохранения тепла зимой и прохлады летом, а также для приготовления пищи.

Большинство промышленных источников энергии основаны на использовании невозобновляемых ресурсов, хотя некоторые возобновляемые источники также могут иметь значение. Для полноты картины в этом разделе рассматриваются как невозобновляемые, так и возобновляемые источники энергии.

Источники энергии

Основными источниками промышленной энергии в мире являются ископаемое и ядерное топливо, оба из которых не возобновляются. Гидроэлектроэнергия, вырабатываемая с использованием возобновляемой энергии проточной воды, также важна в некоторых регионах, включая большую часть Канады.Относительно второстепенные источники энергии, часто называемые «альтернативными источниками», включают топливо из биомассы, геотермальное тепло, солнечную энергию, ветер и волны, которые потенциально являются возобновляемыми.

Любой из вышеперечисленных источников можно использовать для привода турбины, которая вращает электрический генератор, преобразующий кинетическую энергию движения в электрическую. Солнечная энергия также может генерировать электричество напрямую, с помощью фотоэлектрической технологии (см. Ниже). Электричество – один из наиболее важных видов энергии, используемых в индустриальных обществах, который широко распределяется по промышленным предприятиям и домам через сеть линий электропередачи.В следующих разделах кратко описывается, как используются эти различные источники энергии.

Изображение 13.4. Электроэнергия, вырабатываемая за счет использования ядерного топлива или сжигания угля, нефти или природного газа, использует невозобновляемые источники энергии. Это аэрофотоснимок АЭС Брюс в Онтарио на фоне озера Гурон. Источник: Чак Шмурло, Wikimedia Commons, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bruce-Nuclear-Szmurlo.jpg

Ископаемое топливо

Уголь, природный газ, нефть и продукты их переработки могут сжигаться на электростанциях, где потенциальная энергия топлива используется для выработки электроэнергии.Ископаемое топливо также может напрямую приводить в действие машины, особенно на транспорте, в котором бензин, дизельное топливо, сжиженный природный газ и другие «портативные» виды топлива используются в автомобилях, грузовиках, самолетах, поездах и кораблях. Ископаемое топливо также сжигается в печах многих домов и больших зданий, чтобы обеспечить тепло в холодное время года. Сжигание ископаемого топлива имеет множество экологических недостатков, включая выбросы парниковых газов, диоксида серы и других загрязнителей в атмосферу.

Ядерное топливо

Ядерное топливо содержит нестабильные изотопы тяжелых элементов урана и плутония (²³⁵ U и ²³⁹ Pu, соответственно). Они могут распадаться в результате процесса, известного как деление, при котором образуются более легкие элементы, выделяя 2-3 нейтрона на ядро и огромное количество энергии. Испускаемые нейтроны могут поглощаться другими атомами ²³⁵ U или ²³⁹ Pu, в результате чего они также становятся нестабильными и подвергаются делению в процессе, известном как цепная реакция.Неконтролируемая цепная реакция может привести к разрушительному ядерному взрыву. Однако в ядерном реакторе поток нейтронов тщательно регулируется, что позволяет безопасно и непрерывно производить электричество.

Ядерные реакции фундаментально отличаются от химических реакций, в которых атомы рекомбинируют в различные соединения без изменения их внутренней структуры. При делении ядер фундаментально изменяется структура атома, и небольшие количества вещества превращаются в огромные количества энергии.

Большая часть энергии, выделяемой при делении ядер, выделяется в виде тепла. На атомной электростанции часть тепла используется для кипячения воды. Образующийся пар приводит в движение турбину, которая вырабатывает электричество. Большинство электростанций, работающих на атомном топливе, представляют собой огромные коммерческие реакторы, вырабатывающие электроэнергию для промышленного и бытового использования в больших городских районах (Изображение 13.4). Реакторы меньшего размера иногда используются для питания военных кораблей и подводных лодок или для исследований. 235U – это топливо, которое используется в обычных ядерных реакторах, таких как система CANDU, разработанная и используемая в Канаде.²³⁵ U получают из урановой руды, которая добывается в различных местах мира. (Канада является крупным игроком в добыче урана, большая часть которого идет на экспорт; см. Таблицу 13.2.) Уран, полученный при переработке руды, обычно на 99,3% состоит из неделящегося ²³⁸ U и только 0,7% 235U. Для большинства промышленных реакторов требуется топливо, которое было дополнительно очищено для обогащения концентрации ²³⁵ U примерно до 3%. Однако реакторы CANDU канадской конструкции могут использовать в качестве топлива необогащенный уран.

В ходе реакций деления образуются различные элементы, большинство из которых также радиоактивны (например, газ радон). Один из них, ²³⁹ Pu, также может использоваться в качестве компонента ядерного топлива на электростанциях. Чтобы получить ²³⁹ Pu для этих целей (или для использования в производстве ядерного оружия), отработанное топливо атомных электростанций перерабатывается. Другие трансурановые элементы и любые оставшиеся ²³⁵ U (а также неделящийся ²³⁸ U) также могут быть извлечены и использованы для производства нового топлива для реакторов.

Так называемые реакторы на быстрых нейтронах предназначены для оптимизации производства ²³⁹ Pu (что происходит, когда атом ²³⁸ U поглощает нейтрон с образованием ²³⁹ U, который затем образует ²³⁹ Pu за счет выбросов двух бета-электронов). Хотя реакторы на быстрых нейтронах были продемонстрированы, они не получили коммерческого развития. Реакторы-размножители производят «новое» ядерное топливо (путем производства плутония) и тем самым помогают оптимизировать использование урановых ресурсов.Однако у этого процесса есть ограничения, потому что исходное количество ²³⁸ U в конечном итоге истощается. Следовательно, и ²³⁵ U, и ²³⁹ Pu следует рассматривать как невозобновляемые ресурсы.

С ядерной энергетикой связан ряд важных экологических проблем. К ним относятся небольшая, но реальная возможность катастрофической аварии, такой как расплавление активной зоны реактора, которая может привести к выбросу большого количества радиоактивного материала в окружающую среду (как это произошло на Чернобыльском реакторе на Украине в 1986 году).Ядерные реакции также производят чрезвычайно токсичные, долгоживущие радиоактивные побочные продукты (такие как плутоний), с которыми необходимо безопасно обращаться в течение очень длительных периодов времени (до десятков тысяч лет). Огромные количества этих «высокоактивных» отходов накапливаются в Канаде и других странах, использующих ядерную энергию, но до сих пор нет окончательных решений проблемы их долгосрочного обращения. Другой проблемой является выброс токсичного газообразного радона и радиоактивности из «низкоактивных» отходов, связанных с урановыми рудниками, конструктивными элементами атомных электростанций и другими источниками.

Синтез – это еще один вид ядерной реакции, производящей энергию. Этот процесс происходит, когда легкие ядра вынуждены объединяться в условиях чрезвычайно высокой температуры (миллионы градусов) и давления, что приводит к огромному высвобождению энергии. Термоядерный синтез обычно включает объединение изотопов водорода. Одна обычная реакция синтеза включает в себя слияние двух протонов (два ядра водорода, ¹ H) с образованием ядра дейтерия (состоящего из одного протона и одного нейтрона, ² H), а также испускания бета-электрона и чрезвычайно большого количества энергия.

Реакции синтеза происходят естественным образом внутри Солнца и других звезд, и они также могут быть инициированы путем воздействия на водород огромного тепла и давления, создаваемых ядерным взрывом деления, как это происходит в так называемой водородной бомбе. Однако ядерные технологи еще не разработали систему, которая могла бы контролировать реакции термоядерного синтеза в той степени, которая необходима для выработки электроэнергии в экономической системе. Если эта технология когда-либо будет разработана, это принесет огромную пользу индустриальному обществу.Это будет означать, что практически неограниченные запасы водородного топлива для термоядерных реакторов могут быть извлечены из океанов, что по существу устранит ограничения на поставку энергии. Однако до сих пор контролируемые реакции синтеза остаются предметом научной фантастики.

Hydroelectric Energy

Гидроэнергетика включает использование кинетической энергии текущей воды для привода турбины, вырабатывающей электричество. Поскольку энергия текущей воды естественным образом вырабатывается в рамках гидрологического цикла, гидроэлектроэнергия является возобновляемым источником энергии.Есть два класса технологий производства гидроэлектроэнергии.

Русловая гидроэлектростанция предполагает использование естественного стока водотока без создания большого водохранилища в верхнем течении реки. Следовательно, это производство электроэнергии зависит от естественного течения реки и является очень сезонным.
Гидроэлектроэнергия, вырабатываемая водохранилищами, предполагает строительство плотины на реке для хранения огромного количества воды в водоеме, похожем на озеро.Водохранилище аккумулирует часть сезонного высокого стока, так что выработка электроэнергии может происходить относительно стабильно в течение всего года. Некоторые огромные водохранилища образовались в результате затопления обширных участков земли, которые ранее были покрыты лесами и водно-болотными угодьями в различных местах Канады, таких как Британская Колумбия, Лабрадор, Манитоба и Квебек.

Крупнейшие гидроэлектростанции Канады расположены в Черчилль-Фоллс в Лабрадоре мощностью 5429 мегаватт (МВт), Ла-Гранд-2 в северном Квебеке мощностью 5,328 МВт, G.M. Shrum в Британской Колумбии с 2 730 МВт и La Grande 4 и 3 в Квебеке с 2 651 и 2304 МВт, соответственно. На всех этих объектах есть большие резервуары для хранения воды. Хотя гидроэнергетика является возобновляемой, использование этой технологии связано с серьезным воздействием на окружающую среду. Изменения в количестве и времени стока воды в реках наносят серьезный экологический ущерб, как и обширные наводнения, которые происходят при разработке водохранилища (см. Главу 20).

Изображение 13.5. Гидроэлектроэнергия – возобновляемый источник энергии. Этот объект использует часть потока реки Ниагара для выработки электроэнергии. Источник: Б. Фридман.

Солнечная энергия

Солнечная энергия постоянно доступна в течение дня, и ее можно использовать различными способами в качестве возобновляемого источника энергии. Например, он накапливается растениями по мере роста, так что их биомасса может быть собрана и сожжена для высвобождения ее потенциальной энергии (см. «Энергия биомассы» ниже).

Солнечная энергия также может удерживаться внутри застекленного пространства.Это происходит потому, что стекло прозрачно для видимых длин волн солнечного света, но не для большей части инфракрасного. Это позволяет использовать пассивные солнечные или «тепличные» конструкции для обогрева зданий. Солнечную энергию также можно улавливать с помощью черных поверхностей с высокой степенью поглощения для нагрева воды или другой жидкости, которая затем может быть распределена по трубам для обогрева внутренних помещений здания.

Солнечная энергия также может использоваться для выработки электроэнергии с использованием фотоэлектрической технологии (солнечных элементов), которая преобразует электромагнитную энергию непосредственно в электричество.В другой технологии большие параболические зеркала с чрезвычайно высокой степенью отражения используются для фокусировки солнечного света в замкнутом объеме, содержащем воду или другую жидкость, которая нагревается и генерирует пар, который используется для привода турбины для выработки электричества.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия может быть использована в очень немногих местах, где магма встречается относительно близко к поверхности и нагревает грунтовые воды. Горячая вода может быть выведена по трубопроводу на поверхность, где ее теплота используется для обогрева зданий или для выработки электроэнергии.Кроме того, меньшая энергоемкость слегка подогретой геотермальной воды, которая присутствует почти повсюду, может быть получена с помощью технологии теплового насоса и использована для обогрева помещений или для обеспечения теплой водой производственного процесса. Геотермальная энергия является возобновляемым источником до тех пор, пока запас грунтовых вод, доступных для нагрева в земле, не истощается из-за чрезмерной откачки.

Энергия ветра

Кинетическая энергия движущихся воздушных масс или энергия ветра могут быть получены и использованы различными способами.Парусник использует энергию ветра для движения по воде, ветряная мельница может использоваться для подъема грунтовых вод для использования на поверхности, а ветряные турбины предназначены для выработки электроэнергии. Обширные ветряные электростанции, состоящие из множества высокоэффективных ветряных турбин, были построены для выработки электроэнергии в постоянно ветреных местах во многих частях мира. В 2014 году установленная мощность ветряных электростанций Канады составляла 8 517 МВт, из которых 24 имели мощность более 100 МВт (Canadian Wind Energy Association, 2014).Крупнейшие ветряные электростанции – Сеньори де Бопре (QC, 272 МВт), Gros-Morne (QC, 212 МВт), Amaranth (ON, 200 МВт) и Wolfe Island (197 МВт).

Изображение 13.6. Ветер все чаще используется в качестве источника коммерческой энергии в Канаде. Эти ветряные турбины работают недалеко от Тилбери на юго-западе Онтарио. Источник: Б. Фридман.

Приливная энергия

Приливные циклы развиваются из-за гравитационного притяжения между Землей и Луной. В некоторых прибрежных районах приливная энергия, кинетическая энергия приливных потоков, может быть использована для привода турбин и выработки электроэнергии.В заливе Фанди на востоке Канады наблюдаются огромные приливы, которые могут превышать 16 м в верхней части залива. Среднемасштабная (20 МВт) установка с приливной энергией была разработана в Аннаполис-Роял в Новой Шотландии. Существует потенциал для гораздо большего развития приливной энергии в заливе Фанди, и в настоящее время ведутся технологические исследования для установки дополнительных сооружений в различных местах там. В новых установках будут использоваться приливные турбины, которые устанавливаются на дно или подвешиваются в толще воды, что позволяет избежать ущерба окружающей среде, связанного с плотиной.

Волновая энергия

Волны на поверхности океана – еще одно проявление кинетической энергии. Волновую энергию можно использовать с помощью специально сконструированных буев, которые вырабатывают электричество, когда они подпрыгивают вверх и вниз, хотя эта технология еще не получила промышленного развития.

Энергия биомассы

Биомасса деревьев и других растений содержит потенциальную химическую энергию. Эта энергия биомассы на самом деле является солнечной энергией, которая была зафиксирована посредством фотосинтеза.Торф, добываемый на болотах, является разновидностью ископаемой биомассы.

Подобно углеводородному топливу, биомассу можно сжигать для получения тепловой энергии для промышленных целей, а также для обогрева домов и больших зданий. Биомассу также можно сжигать на промышленных электростанциях, обычно для выработки пара, который может использоваться для привода турбины, вырабатывающей электричество. Биомассу также можно использовать для производства метанола, который можно использовать в качестве жидкого топлива в транспортных средствах и для других целей.

Если экосистемы, из которых собирается биомасса, управляются для обеспечения послеуборочного восстановления растительности, этот источник энергии можно рассматривать как возобновляемый.Однако торф всегда добывается быстрее, чем он накапливается в болотах и других водно-болотных угодьях, поэтому он не является возобновляемым источником энергии биомассы.

Энергопотребление

Потребление энергии в разных странах сильно различается, во многом в зависимости от различий в их населении, степени развития и индустриализации (таблица 13.8). В целом, потребление первичной энергии на душу населения (это относится к коммерчески реализуемым видам топлива, включая возобновляемые источники энергии, используемые для выработки электроэнергии) в менее развитых странах составляет менее 1 тнэ на человека в год.Однако в менее развитых странах относительно более широко используется некоммерческое или «традиционное» топливо для пропитания и местной торговли, например древесина, древесный уголь, сушеный навоз и отходы пищевой промышленности, такие как скорлупа кокосовых орехов. и жом (остатки прессования сахарного тростника). Использование традиционных видов топлива не отражено в данных таблицы 13.8.

Страны, которые быстро развиваются, занимают промежуточное положение по уровню потребления энергии на душу населения, но темпы их использования быстро растут в связи с их индустриализацией.В Малайзии, например, национальное потребление первичной энергии увеличилось на 167% в период с 1993 по 2013 год, в то время как в Южной Корее оно увеличилось на 118%, в Китае на 270%, в Индии на 189% и в Бразилии на 103% ( для сравнения, рост составил 17% в Канаде и 11% в США; WRI, 2014). В то время как использование энергии в этих и других быстро развивающихся странах выросло, их зависимость от традиционных видов топлива снизилась. Это происходит потому, что традиционные виды топлива относительно громоздки, дымчатые и менее удобны в использовании, чем электричество или ископаемое топливо, особенно в городских условиях, где все больше людей проживает.Кроме того, запасы древесины, древесного угля и других традиционных видов топлива сильно истощились в наиболее быстро развивающихся странах, особенно вблизи городских районов.

Относительно развитые страны имеют высокое потребление энергии на душу населения (таблица 13.8). Их потребление энергии обычно составляет более 3-х т.н.э. на человека и почти полностью связано с электричеством и ископаемым топливом. В расчете на душу населения самыми энергоемкими странами мира являются Канада и США (9.38 и 7,13 т.н.э. / человека соответственно), что более чем в 40-50 раз превышает потребление на душу населения по сравнению с людьми, живущими в наименее развитых странах мира.

Таблица 13.8. Потребление первичной энергии в отдельных странах в 2013 году. Первичная энергия относится к видам топлива, которые продаются на коммерческой основе, включая возобновляемые источники энергии, используемые для производства электроэнергии. Национальное потребление энергии в основном отражает размер экономики страны и ее населения, в то время как потребление на душу населения позволяет сравнивать интенсивность образа жизни обычных людей.Источник: данные BP (2014).

По общему объему потребляемой энергии крупнейшими потребителями являются Китай (2 852 тнэ в 2013 г.), США (2 266 тнэ) и Россия (699 тнэ). Канада – высокоразвитая страна, но из-за умеренного населения и экономики в целом она потребляет значительно меньше энергии, около 333 тнэ.

Использование коммерческой энергии в Канаде увеличилось на 116% в период с 1965 по 1990 год и на 33% в период с 1990 по 2013 год, в то время как потребление на душу населения увеличилось на 54% и 4% за те же периоды, соответственно (Рисунок 13.2). Тот факт, что потребление энергии на душу населения росло намного медленнее, чем потребление в стране, предполагает, что канадцы стали более эффективно использовать энергию, особенно в последнее время. Небольшие автомобили, улучшенная газовая экономия транспортных средств, лучшая изоляция жилых и коммерческих зданий, а также использование более эффективных производственных процессов – все это способствовало повышению эффективности. Тем не менее, хотя этот прирост энергоэффективности был значительным, он был более чем компенсирован ростом доли владения автомобилями, бытовой электроникой и другими энергоемкими продуктами и технологиями на душу населения.Также важным было значительное увеличение промышленного использования энергии, связанное с разработкой нефтеносных песков в Альберте в течение последних нескольких десятилетий. Эти последние изменения привели к значительному увеличению общего потребления энергии в Канаде.

Рисунок 13.2. Тенденции потребления первичной энергии в Канаде. Обратите внимание на разные масштабы национального потребления энергии (1018 Дж) и потребления на душу населения (1012 Дж / человека). Источники: данные British Petroleum (2013 г.).

Интенсивное потребление энергии канадцами отражает высокую степень индустриализации нашей национальной экономики.Также значительным является относительное достаток среднего канадца (по сравнению со средним глобальным показателем). Богатство позволяет людям вести относительно роскошный образ жизни с легким доступом к энергоемким удобствам, таким как автомобили, бытовая техника, отопление и кондиционирование воздуха. Канада также большая страна, поэтому на путешествия расходуются относительно большие затраты энергии. Кроме того, из-за холодного зимнего климата люди тратят много энергии, чтобы согреться.

Как было рассмотрено в главе 12, устойчивое предприятие не может поддерживаться в первую очередь за счет добычи невозобновляемых источников энергии или других ресурсов.Следовательно, устойчивая экономика должна основываться на использовании возобновляемых источников энергии.

Однако большая часть производства энергии в промышленно развитых странах основана на невозобновляемых источниках. В среднем по относительно развитым странам, показанным в таблице 13.9, невозобновляемые ископаемые виды топлива и ядерная энергия составляют 91% от общего потребления энергии. Возобновляемые источники, такие как гидроэлектрическое, геотермальное, солнечное, ветровое топливо и топливо из биомассы, составляют лишь около 9%. При такой небольшой зависимости от невозобновляемых источников становится ясно, что основные экономики мира еще не близки к созданию устойчивых энергетических систем.Учитывая быстрые темпы истощения запасов невозобновляемых источников энергии, возникает вопрос, как долго можно поддерживать энергоемкую экономику развитых стран.

Таблица 13.9. Энергопотребление в отдельных странах в 2013 году. Данные представлены в единицах 106 тонн нефтяного эквивалента. Источник: данные British Petroleum (2014 г.).

Из общего объема потребления первичной энергии Канадой в 2013 году 31% приходился на нефть, 28% – на природный газ, 6% – на уголь и 7% – на атомную энергию (Рисунок 13.3). На эти невозобновляемые источники энергии приходится 72% от общего использования первичной энергии в Канаде. Большая часть оставшейся продукции поступает от гидроэлектроэнергии (27%), которая является возобновляемой (хотя она может нанести значительный экологический ущерб в результате затопления с целью создания резервуаров и может потребовать больших объемов невозобновляемых ресурсов для строительства плотин, линий электропередачи и соответствующая инфраструктура; см. главу 20). Еще 1,3% связано с использованием других возобновляемых источников энергии, таких как ветер и биомасса.Конечно, существуют также воздействия на окружающую среду, связанные с заготовкой деревьев и других видов биомассы для использования в качестве топлива (см. Главу 23).

Рисунок 13.3. Источники первичной энергии в Канаде. В целом около 86% коммерческого потребления энергии приходится на невозобновляемые источники. Данные за 2006 год в единицах 106 тонн нефтяного эквивалента. Биомасса включает как твердую, так и жидкую формы, а «другие возобновляемые источники энергии» включают геотермальную, солнечную и ветровую. Источник: данные British Petroleum (2008)
.

Электроэнергия, производимая государственными или частными коммунальными предприятиями, составляет большую часть энергии, используемой промышленностью, учреждениями и жилыми домами в Канаде.Около 61% из 615 миллионов МВт-часов электроэнергии, произведенной в 2012 году, было произведено гидроэлектростанциями, 22% – из ископаемых источников и 15% – с помощью ядерных технологий (Статистическое управление Канады, 2013). В секторе возобновляемых источников энергии на долю гидроэнергетики приходилось 96% производства электроэнергии, на долю ветра – 3%, а на другие – 1%.

Невозобновляемые ресурсы всегда уменьшаются по мере их использования. Хотя невозобновляемые источники энергии можно с большим энтузиазмом использовать для достижения экономического роста, они не могут быть основой устойчивой экономики.Только возобновляемые ресурсы могут сыграть эту фундаментальную роль. В этой главе мы узнали, что невозобновляемые ресурсы, жизненно важные для функционирования современных «передовых» экономик, таких как экономика Канады, быстро истощаются. Например, срок службы мировых запасов меди составляет всего около 39 лет, никеля – 30 лет, а цинка – 19 лет. Среди ископаемых видов топлива индекс жизни мировых запасов нефти составляет около 58 лет, природного газа – 55 лет, а угля – 113 лет.Хотя верно, что продолжающаяся разведка приведет к обнаружению дополнительных запасов этих и других невозобновляемых ресурсов, есть пределы для этих дальнейших открытий. Кроме того, около 72% потребления первичной энергии в Канаде основано на невозобновляемых источниках, как и 39% выработки электроэнергии. Поскольку запасы всех невозобновляемых ресурсов быстро истощаются как в Канаде, так и во всем мире, долгосрочная устойчивость энергоемких экономик развитых стран и образа жизни их граждан весьма сомнительна.

Используя информацию из этой главы, опишите производство и использование невозобновляемых ресурсов в Канаде и в мире.
Покажите, как промышленно развитые страны в основном полагаются на невозобновляемые ресурсы для поддержания своей экономики. Может ли такое использование ресурсов продолжаться очень долго? Почему или почему нет?
Какие различные невозобновляемые и возобновляемые источники энергии доступны для использования в промышленно развитых странах? Каковы будущие перспективы увеличения использования возобновляемых источников?
Каковы основные источники энергии и материалов, в основе которых лежит солнечный свет? Какие из этих ресурсов вы считаете возобновляемыми, а какие нет?

Укажите способы прямого и косвенного использования энергии.Как можно снизить потребление энергии для каждого из ваших основных видов использования? Как снижение потребления энергии повлияет на ваш образ жизни?
Каковы очевидные препятствия на пути широкого внедрения возобновляемых источников материалов и энергии в странах с развитой экономикой (например, в Канаде)?
Какова роль невозобновляемых и невозобновляемых ресурсов в устойчивой экономике?
Биомасса, ветер и гидроэлектроэнергия – все это примеры возобновляемых источников энергии. Изучите распределение источников энергии для нескольких стран в таблице 13.9 и обсудите, почему они больше не полагаются на возобновляемые источники энергии.
Составьте списки очевидных преимуществ и рисков, связанных с ядерной энергетикой. Сосредоточьтесь на ресурсных и экологических проблемах, таких как истощение ископаемых видов топлива, выбросы парниковых газов и долгосрочное удаление токсичных и опасных отходов.

Комитет Палаты общин изучает устойчивость канадской экономики. Вы – ученый-эколог, и комитет попросил вас дать им совет по повышению устойчивости использования материалов и энергии.Что бы вы сказали им об устойчивости нынешнего использования? Какие улучшения вы бы порекомендовали?

Alberta Energy. 2008. Нефтяные пески Альберты. https://web.archive.org/web/20160505003335/http://oilsands.alberta.ca/

Бритиш Петролеум (БП). 2014. Статистический обзор мировой энергетики, 2014. https://web.archive.org/web/20141025054702/http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/energy-economics/statistical- review-of-world-energy.html

Канадская ядерная ассоциация.2005. Ядерная энергия. https://cna.ca/

Канадская ассоциация производителей нефти (CAPP). 2014. Статистический справочник. http://www.capp.ca/library/statistics/handbook/Pages/default.aspx По состоянию на ноябрь 2014 г.

Канадская ассоциация ветроэнергетики. 2014. Установленная мощность. http://canwea.ca/wind-energy/installed-capacity/ По состоянию на ноябрь 2014 г.

Chiras, D.D., and J.P. Reganold. 2009. Сохранение природных ресурсов: управление для устойчивого будущего. 10-е изд. Prentice Hall, Верхняя Седл-Ривер, Нью-Джерси.

Craig, J.R., D.J. Воан, Б.Дж. Скиннер и Д. Воган. 2001. Ресурсы Земли: происхождение, использование и воздействие на окружающую среду. 3-е изд. Prentice Hall, Верхняя Седл-Ривер, Нью-Джерси.

Фридман, Б. 1995. Экология окружающей среды, 2-е изд. Academic Press, Сан-Диего, Калифорния.

Фридман Б., Дж. Хатчингс, Д. Гвинн, Дж. Смол, Р. Суффлинг, Р. Теркингтон, Р. Уокер и Д. Базли. 2014. Экология: канадский контекст. 2-е изд. Нельсон Канада, Торонто, Онтарио.

Харрис, Дж. М. и Б.Плотва. 2014. Экономика окружающей среды и природных ресурсов: современный подход. 3-е изд. Рутледж, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.

Холечек, Дж. Л., Р. А. Коул, Дж. Фишер и Р. Вальдес. 2002. Природные ресурсы: экология, экономика и политика. 2-е изд. Прентис-Холл, Ист-Резерфорд, штат Нью-Джерси.

Министерство природных ресурсов Канады (NRC). 2014a. Добыча полезных ископаемых в Канаде по провинциям и территориям. NRC, Оттава, Онтарио. http://sead.nrcan.gc.ca/prod-prod/ann-ann-eng.aspx

Министерство природных ресурсов Канады (NRC).2014b. Об угле. NRC, Оттава, Онтарио. http://www.nrcan.gc.ca/energy/coal/4277

Рипли, E.A., R.E. Редманн, А.А. Краудер. 1996. Влияние горной промышленности на окружающую среду. Сент-Люси Пресс, Делрей-Бич, Флорида.

Статистическое управление Канады. 2013. Таблица 127-0007. Производство электроэнергии по классам производителя электроэнергии. Таблица 127-0007, Статистическое управление Канады, Оттава, Онтарио. http://www5.statcan.gc.ca/cansim/a26?lang=eng&retrLang=eng&id=1270007&&pattern=&stByVal=1&p1=1&p2=-1&tabMode=dataTable&csid=

Статистическое управление Канады.2014a. Валовой внутренний продукт (ВВП) в базовых ценах по Североамериканской отраслевой классификации (НАИКС), годовой (в долларах). Таблица 379-0029, база данных CANSIM. Статистическое управление Канады, Оттава, Онтарио. http://www5.statcan.gc.ca/cansim/a26?lang=eng&retrLang=eng&id=37

&&pattern=&stByVal=1&p1=1&p2=1&tabMode=dataTable&csid= Доступно в ноябре 2014 г.

Статистическое управление Канады. 2014b. Отчет о спросе и предложении энергии в Канаде, предварительный отчет за 2012 год. 57-003-X, Статистическое управление Канады, Оттава, Онтарио.http://www.statcan.gc.ca/pub/57-003-x/57-003-x2014002-eng.pdf

Статистическое управление Канады. 2014c. Поставка и реализация сырой нефти и эквивалента, ежемесячно (кубометры). Таблица 126-0001, база данных CANSIM. http://www5.statcan.gc.ca/cansim/a26?lang=eng&retrLang=eng&id=1260001&paSer=&pattern=&stByVal=1&p1=1&p2=-1&tabMode=dataTable&csid= По состоянию на ноябрь 2014 г.,

Титенберг, Т. и Л. Льюис. 2011. Экономика окружающей среды и природных ресурсов, 9-е изд.. Эддисон Уэсли, Бостон, Массачусетс.

Геологическая служба США. 2014. Обзор минерального сырья за 2014 год. Http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/

Заполните таблицу альтернативные источники энергии: Заполните таблицу. ЗАРАНЕЕ СПАСИБО!! – Школьные Знания.com

Альтернативная энергетика: солнце, воздух и вода

Отрасли нетрадиционной энергетики

Гелиоэнергетика

Ветроэнергетика

Геотермальная энергетика

Альтернативная гидроэнергетика

Биотопливо

Будущее альтернативной энергетики

Россети Урал – ОАО “МРСК Урала”

Согласие на обработку персональных данных

Поурочный план по естествознанию 6 класс “Альтернативные источники энергии”

Обратная связь с компанией Гелиос Хаус

Хотите купить солнечные батареи, но есть вопросы?

Информация об объекте

Параметры имеющейся электросети (если есть)

Заполните таблицу. Постарайтесь перечислить все, имеющиеся в доме электроприборы, не забудьте про освещение, котельное и насосное оборудование.

Информация о месте расположения солнечных модулей или солнечных коллекторов

Информация о необходимом количестве тепла (для подбора солнечных коллекторов)

Урок по теме «Производство и использование электрической энергии»

11.

Ископаемое топливо

Ядерное топливо

6 Возобновляемые источники энергии | Энергетическое будущее Америки: технологии и трансформация

3 Технологии производства электроэнергии из возобновляемых источников | Электроэнергия из возобновляемых источников: состояние, перспективы и препятствия

Невозобновляемые и возобновляемые источники энергии

Вопросы для обсуждения для исследования карьеры в области возобновляемых источников энергии

Ссылки для получения дополнительной информации

Корреляции NGSS

Возобновляемые ресурсы | Национальное географическое общество

Источники энергии, Возобновляемые источники энергии, Нефть, Уголь

Глава 13 ~ Невозобновляемые ресурсы – Экология

Ключевые понятия

Производство, запасы и потребление

Источники энергии

Ископаемое топливо

Ядерное топливо

Hydroelectric Energy

Солнечная энергия

Геотермальная энергия

Энергия ветра

Приливная энергия

Волновая энергия

Энергия биомассы

Энергопотребление

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ