Источники энергии

МОДУЛЬ 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ФОРМ ЭНЕРГИИ
Представлена необходимость и актуальность знания физических основ энергосберегающих технологий.
В модуле рассмотрены: основные понятия энергосбережения; понятия энергии: её формы, свойства и величины;
первый энергетический закон: сохранение энергии;
второй энергетический закон: снижение качества энергии;
энергосбережение: физические основы;
невозобновляемые источники энергии: уголь, нефть, природный газ,
атомная энергия.

Невозобновляемые источники энергии: уголь, нефть, природный газ
Источники энергии: возобновляемые и невозобновляемые.
Недостатки невозобновляемых источников энергии: необратимое уменьшение количества запасенной в них энергии и загрязнение окружающей среды.

Невозобновляемые источники энергии
Невозобновляемые потому, что только ничтожное количество солнечной энергии каждый год превращается в энергию невозобновляемых источников,
и нужны миллионы лет, чтобы эти ничтожные количества выросли до больших залежей угля, нефти, газа или урана.
Энергия невозобновляемых источников хранится только на Земле.

Первый недостаток невозобновляемых источников энергии
Как только люди стали использовать невозобновляемые источники, количество запасенной в них энергии стало необратимо уменьшаться.
Скорость, с которой мы расходуем невозобновляемые источники энергии, во много раз превышает скорость их образования.
Поэтому рано или поздно они будут исчерпаны.

Второй недостаток невозобновляемых источников энергии
они наносят огромный вред природе.
При этом масса образующихся газообразных или твердых продуктов сгорания, поступающих в окружающую среду, в несколько раз превышает массу использованного топлива. Например, при сжигании природного газа - в 5 раз, при сжигании угля - в 4 раза! !

Почему же человечество продолжает использовать невозобновляемые энергоисточники, несмотря на их недостатки?
На это есть несколько причин:
экономические (желание получить сиюминутную прибыль),
психологические (нежелание менять привычный уклад жизни)
и даже политические (энергия - это власть).

Уголь
Еще в XX векеуголь был самым важным энергоисточником в мире.
В 1985 году уголь давал 31% производимой человечеством энергии.
Уголь удобен для производства электричества и других промышленных процессов. Он дает дешевую энергию в странах, где этот энергоисточник доступен.

Достоинства и недостатки угля
Достоинства
Стабильность
Доступность
Недостатки Невозобновляемость
Загрязнение окружающей среды
Проблемы хранения отходов

Недостатки угля
При этом только одна треть тепла расходуется на производство электроэнергии, остальные же две трети тепловой энергии излучаются в атмосферу.
Добыча угля - опасная профессия. Строжайшие требования должны предъявляться к системам вентиляции шахт, к технике безопасности на шахтах, к восстановлению земель, из которых добывается уголь.
Уголь как энергоисточник опасен для окружающей среды.
При сжигании угля образуются ядовитые газы, такие, как угарный газ (окись углерода), сернистый газ (двуокись серы) и газы, влияющие на климат, на пример, углекислый газ.
Выбросы этих газов сильно увеличились со времен промышленной революции.
Никакой другой тип невозобновляемого энергоисточника не выбрасывает так много углекислого газа, как уголь. Загрязнение производят также угольная пыль и сажа.

Нефть
Нефть является не только источником энергии. Она служит также сырьем для нефтехимической промышленности, производства пластмасс и даже лекарств. Приблизительно 90% всей добываемой нефти используют в качестве топлива, остальная часть используется для получения нефтехимических продуктов. Такое расточительство явно неразумно.
Нефть - очень ограниченный по запасам энергоисточник. Трудно сказать, на сколько еще хватит запасов нефти. Они могут быть истощены через 50 - 100 лет, если не будут найдены новые залежи. В любом случае, мы срочно должны найти замену нефти. Необходимо найти другие энергоисточники, безопасные для окружающей среды и которых хватит надолго

Достоинства и недостатки нефти
Достоинства
Высокая технологичность
Простота использования
Недостатки
Ограниченная доступность
Невозобновляемость
Загрязнение окружающей среды
Пожароопасность

Вред окружающей среде: разливы нефти
Часто происходят разливы нефти в результате ее утечки из скважин или при транспортировке.
Время от времени мы видим, какой вред наносят природе аварии нефтяных танкеров.
Разливы нефти близко от берегов особенно вредны для морских птиц, икры и мальков рыб, обитающих около поверхности в прибрежных водах.
Более крупная рыба находится в глубинных водах, куда нефть обычно не проникает.
На прибрежных пространствах, которые открыты ветру, течениям и волнам, проходит 4 - 5 лет до того, как исчезнут все последствия разлива нефти. В более защищенных от ветра и волн водах этот процесс может занять 10 - 15 лет.
На поверхности воды нефть создает тончайшую масляную пленку. У морских животных, птиц, на тела которых попала такая пленка, нарушается терморегуляция, животные могут ослепнуть при попадании нефти в глаза и погибнуть.

Вред окружающей среде от сжигания нефтепродуктов
При сжигании нефтепродуктов в атмосферу выбрасывается большое количество углекислого газа. При переработке нефти в окружающую среду выделяются угарный газ, соединения свинца, оксиды азота и серы, вызывая болезни растений, животных, человека.
Таким образом, использование нефти причиняет большой ущерб окружающей среде - океанам, атмосфере и живым организмам.
Поэтому следует использовать её только там, где она незаменима.
Для производства тепла мы можем использовать другие источники, кроме нефти, - здесь она вполне заменима.

Природный газ
25% энергии в мире вырабатывается из природного газа. По добыче газа Россия устойчиво занимает первое место в мире.
Залежи природного газа обычно находятся вместе с нефтью, хотя существуют чисто газовые месторождения. Природный газ, как нефть и уголь, образовался в земле из останков растений и мелких животных.
Содержание энергии в природном газе почти такое же высокое, как в нефти.
Природный газ используется как топливо на электростанциях, как бытовое топливо, как сырье в промышленности, и т. д.
Природный газ является самой чистой формой невозобновляемой энергии: в нем очень низкое содержание ядовитых веществ, и он может сгорать очень быстро, поэтому он прост в использовании. Тем не менее, проблемы выбросов углекислого газа при использовании природного газа остаются.
Газ можно транспортировать к месту потребления по трубам. Можно снизить температуру, чтобы газ перешел в жидкое состояние. Тогда его можно перевозить в нефтяных танкерах.

Природный газ
Достоинства
Относительная безопасность для окружающей среды
Простота использования
Недостатки
Ограниченная доступность
Невозобновляемость
Взрывоопасность
Выбросы углекислого газа

Ядерная энергия
Достоинства
Доступность
Дешевизна
Большие количества
Недостатки
Загрязнение окружающей среды
Невозобновляемость
Проблема захоронения отходов
Риск распространения ядерного оружия
Тяжелые последствия несчастных случаев

Выводы
Современное индустриальное общество немыслимо без таких невозобновляемых энергоисточников, как газ, нефть и уголь.
Высокоразвитые страны получают около 80% энергии из этих энергоисточников.