Проект по физике «Энергетика в современном мире: история, проблемы и перспективы развития»


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
Алтынаманов Р.Э, Фрол ов В.С. ГАПОУ «ОМК» г.Орск Страница 1 Министерство образования Оренбургской области Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Орский машиностроительный колледж» Оренбургской области г.Орска ПРОЕКТ НА ТЕМУ: « « « Э Э Э Н Н Н Е Е Е Р Р Р Г Г Г Е Е Е Т Т Т И И И К К К А А А В В В С С С О О О В В В Р Р Р Е Е Е М М М Е Е Е Н Н Н Н Н Н О О О М М М М М М И И И Р Р Р Е Е Е : : : И И И С С С Т Т Т О О О Р Р Р И И И Я Я Я , , , П П П Р Р Р О О О Б Б Б Л Л Л Е Е Е М М М Ы Ы Ы И И И П П П Е Е Е Р Р Р С С С П П П Е Е Е К К К Т Т Т И И И В В В Ы Ы Ы Р Р Р А А А З З З В В В И И И Т Т Т И И И Я Я Я » » » Подготовили: Алтынаманов Р.Э, Фролов В.С, студенты группы 24ТА Руководитель: Марченко О.В., преподаватель физики высшей категории Алтынаманов Р.Э, Фрол ов В.С. ГАПОУ «ОМК» г.Орск Страница 2 ЭНЕРГЕТИКА В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ: ИСТОРИЯ, ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ. Производство эн ергии, являющееся необходимым средством для существования и развития человечества, оказывает воздействие на природу и окружающую человека среду. С одной стороны в быт и производственную деятельность человека настолько твердо вошла тепло - и электроэнергия, что человек даже и не мыслит своего существования без нее и потребляет само собой разумеющиеся неисчерпаемые ресурсы. С другой стороны, человек все больше и больше свое внимание заостряет на экономическом аспекте энергетики и требует экологически чистых эн ергетических производств. Это говорит о необходимости решения комплекса вопросов, среди которых перераспределение средств на покрытие нужд человечества, практическое использование в народном хозяйстве достижений, поиск и разработка новых альтернативных тех нологий для выработки тепло - и электроэнергии и так далее. Современный период развития человечества иногда характеризуют через три «Э»: энергетика, экономика, экология. Энергетика в этом ряду занимает особое место. Она является определяющей и для экономики , и для экологии. От нее в решающей мере зависит экономический потенциал государств и благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом. Самые острые экологические проблемы (изменение кли мата, кислотные осадки, всеобщее загрязнение среды и другие) прямо или косвенно связаны с производством, либо с использованием энергии. Энергетике принадлежит первенство не только в химическом, но и в других видах загрязнения: тепловом, аэрозольном, электр омагнитном, радиоактивном. Поэтому не будет преувеличением сказать, что от решения энергетических проблем зависит возможность решения основных экологических проблем. Энергетика - это та отрасль производства, Алтынаманов Р.Э, Фрол ов В.С. ГАПОУ «ОМК» г.Орск Страница 3 которая развивается невиданно быстрыми темпами и нет основания ожидать, что темпы производства и потребления энергии в ближайшей перспективе существенно изменятся, поэтому важно получить ответы на следующие вопросы: - что называют энергетикой и как давно энергетика воздействует на природу и окружающую ч еловека среду; - какое влияние на биосферу и отдельные ее элементы оказывают основные виды современной (тепловой, водной, атомной) электроэнергетики; - можно ли уменьшить отрицательное воздействие на среду современных (традиционных) методов получения и и спользования энергии; - каковы возможности производства энергии за счет альтернативных (нетрадиционных) ресурсов, таких как энергия солнца, ветра, термальных вод и других источников, которые относятся к неисчерпаемым и экологически чистым. Энергетика - обл асть экономики, охватывающая выработку, преобразование, передачу и использование разных видов энергии. Чтобы ответить на вопрос , как давно энергетика воздействует на окружающую среду , нужно вспомнить историю энергетики . История российской, да и пожалуй, ми ровой энергетики, берет начало в 1891 году , когда выдающийся ученый Михаил Осипович Доливо - Добровольский осуществил пра ктическую передачу электрической мощности около 220 кВт на расстояние 175 км. Результирующий КПД линии электропередачи, равный 77,4 %, оказался сенсационно высоким для такой сложной многоэлементной конструкц ии. В дореволюционной России, мощность всех электростанций составляла лишь 1,1 млн кВт, а годовая выработка электроэнергии равнялась 1,9 млрд кВт∙ч. После революции был развернут знаменитый план электрификации России, который предусматривал возведение 30 электростанций суммарной мощностью 1,5 млн кВт, что и было реализовано к 1931 году, а к 1935 году он Алтынаманов Р.Э, Фрол ов В.С. ГАПОУ «ОМК» г.Орск Страница 4 был перевыполнен в 3 раза. В 1940 году суммарная мощность советских электростанций составила 10,7 млн кВт, а годовая выработка электроэнергии превысила 50 млрд кВт∙ч. После перерыва, вызванного Великой Отечественной войной , электрификация СССР возобновилась. В 50 - е годы XX века, в хо д были пущены такие электростанции, как Цимлянская , Гюмушская, Верхне - Свирская , Мингечаурская и другие. С середины 60 - х годов СССР занимал второе место в мире по выработке электроэнергии после США . В настоящее время крупней шими в мире странами - производителями электроэнергии являются США , Китай , Япония , Россия , Индия . В современном мире энергетические потребности обеспечиваются в основно м за счет трех видов энергоресурсов: органического топлива, воды и атомного ядра. Тепловая энергетика: в этом случае преобразуется тепловая энергия, полученная в результате сгорания органического топлива в котлах тепловых электростанций, в электрическую э нергию. Большая часть выработанной электроэнергии приходится на их долю. Это составляет примерно70% Гидроэнергетика: э лектрическая энергия вырабатывается в этом способе за счет кинетической энергии течения воды. Для этого искусственно создают перепад уров ней воды (за счет возведения плотин). Вода, повинуясь силе тяжести, переливается с верхнего уровня в нижний по специальным каналам приводя в действие турбину (водяной поток раскручивает лопасти турбины) Атомная энергетика: э тот способ, в общем, схож с тепл овым способом, различие заключается, что здесь энергия выделяется не за счет сгорания, а при делении атомного ядра в ядерном реакторе. Энергия воды и атомная энергия используются человеком после превращения ее в электрическую энергию. В то же время значите льное количество энергии, заключенной в органическом топливе, используется в виде тепловой и только часть ее превращается в электрическую. Однако и в том и в Алтынаманов Р.Э, Фрол ов В.С. ГАПОУ «ОМК» г.Орск Страница 5 другом случае высвобождение энергии из органического топлива связано с его сжиганием, а, следовате льно, и с поступлением продуктов горения в окружающую среду. Оренбургская область располагает значительным электроэнергетическим потенциалом. Суммарная мощность электростанций составляет 3,7 млн. кВт. Обеспечение электро - и теплоэнергией внутрирегиональны х объектов и поставки электроэнергии в другие регионы осуществляются ОАО «Оренбургэнерго», являющейся структурным подразделением естественной электроэнергетической монополии РАО ЕС. Более 99% электроэнергии в нашей области вырабатывается на тепловых электр останциях и теплоэлектроцентралях. Самая крупная электростанция области – Ириклинская ГРЭС расположена на востоке области в южной прибрежной зоне Ириклинского водохранилища. По мощности (2,4 млн. кВт) является одной из наиболее крупных ТЭС не только в Урал ьском экономическом районе, но и в России. Она обеспечивает электроснабжение восточных и центральных районов Оренбургской области и поставляет электроэнергию в энергосистемы регионов Урала и Казахстана. На территории области действуют пять тепловых электро централей (Сакмарская ТЭЦ, Каргалинская ТЭЦ, Орская ТЭЦ - 1, Новотроицкая ТЭЦ и Гайская ТЭЦ), которые являются источниками электроснабжения и теплофикации промышленных и жилых объектов области. Познакомимся с основными экологическими последствиями совреме нных способов получения и использования энергии. 1) Экологические проблемы тепловой энергетики За счет сжигания топлива (включая дрова и другие биоресурсы) в настоящее время производится около 90% энергии. Сжигание топлива - не только основной источник эн ергии, но и важнейший поставщик в среду загрязняющих веществ. Тепловые электростанции в наибольшей степени Алтынаманов Р.Э, Фрол ов В.С. ГАПОУ «ОМК» г.Орск Страница 6 «ответственны» за усиливающийся парниковый эффект и выпадение кислотных осадков. 2) Экологические проблемы гидроэнергетики Одно из важнейших воздейс твий гидроэнергетики связано с отчуждением значительных площадей плодородных земель под водохранилища. На их месте уничтожены естественные экосистемы. 3) Экологические проблемы ядерной энергетики Ядерная энергетика до недавнего времени рассматривалась как наиболее перспективная. Это связано как с относительно большими запасами ядерного топлива, так и со щадящим воздействием на среду. А основные экологические проблемы А ЭС связывались с захоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих АЭС после окончания допустимых сроков эксплуатации. При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в среду крайне незначительны. В среднем они в 2 - 4 раза меньше, че м от ТЭС одинаковой мощности. До Чернобыльской катастрофы в нашей стране никакая отрасль производства не имела меньшего уровня производственного травматизма, чем АЭС. После 1986 г. главную экологическую опасность АЭС стали связывать с возможностью аварий. За 30 лет существования АЭС в мире произошло четыре больших аварии: в 1957 г. – в Великобритании; в 1979 г. в США; в 1986 г. на Чернобыльской АЭС (крупнейшая катастрофа в мире) и последняя авария произошла 11 марта 2011 года на АЭС Фукусима - 1 в Японии. Таким образом, при работе АЭС не исключено радиоактивное загрязнение атмосферы, вод и почв в процессе добычи и транспортировки сырья, а также при складировании, переработке отходов и их захоронен иях. Рассмотрим некоторые пути и способы их использования при эксплуатации традиционных источников энергии, позволяющие существенно уменьшать отрицательное воздействие на среду. Эти способы базируются в Алтынаманов Р.Э, Фрол ов В.С. ГАПОУ «ОМК» г.Орск Страница 7 основном на совершенствовании технологий подготовки т оплива и улавливания вредных отходов. В их числе можно назвать следующие : 1. Использование и совершенствование очистных устройств. 2. Уменьшение поступления соединений серы в атмосферу посредством предварительного обессеривания углей и других видов топлив а (нефть, газ, горючие сланцы) химическими или физическими методами. 3. Эффективное использование энергии, или «пятый вид топлива» — использование меньшего количества энергии, для обеспечения того же уровня энергетического обеспечения зданий или технологи ческих процессов на производстве. 4. Э нергосбережение в освещении, водопотреблении. В рамках энергосбережения и защиты окружающей среды во всем мире становится популярным использование возобновляемых источников энергии (альтернативных) - это источники н а основе постоянно существующих или периодически возникающих в окружающей среде потоков энергии. К ним относятся способы генерации электроэнергии, имеющие ряд достоинств по сравнению с «традиционными», но по разным причинам не получившие достаточного распр остранения. Основными видами альтернативной энергетики являются:  Ветроэнергетика — использование кинетической энергии ветра для получения электр оэнергии;  Гелиоэнергетика — получение электрической энергии из энергии солнечных лучей ; Общими недостатками ветро - и гелиоэнергетики являются о тносительная маломощность генераторов при их дороговизне. Также в обоих случаях обязательно нужны аккумулирующие мощности на ночное (для гелиоэнергетики) и безветренное (для ветроэнергетики) время;  Геотермальная энергетика — использование естественного Алтынаманов Р.Э, Фрол ов В.С. ГАПОУ «ОМК» г.Орск Страница 8 тепла Земли для выработки электрической энергии. По сути геотермальные станции представляют собой обычные ТЭС, на которых источн иком тепла для нагрева пара является не котёл или ядерный реактор, а подземные источники естественного тепла. Недостатком таких станций является географическая ограниченность их применения: геотермальные станции рентабельно строить только в регионах тектон ической активности, то есть, там, где естественные источники тепла наиболее доступны;  Водородная энергетика - использование водорода в к ачестве энергетического топлива имеет большие перспективы: водород имеет очень высокий КПД сгорания, его ресурс практически не ограничен, с жигание водорода абсолютно экологически чисто (продуктом сгорания в атмосфере кислорода является дистиллированная вода). Однако в полной мере удовлетворить потребности человечества водородная энергетика на данный момент не в состоянии из - за дороговизны про изводства чистого водорода и технических проблем его транспортировки в больших количествах. На самом деле, водород - всего лишь носитель энергии, и никак не снимает проблемы добычи этой энергии.  Приливная энергетика использует энергию морских приливов . Распространению этого вида электроэнергетики мешает необходимость совпадения слишком многих факторов при проектировании электростанции: н еобходимо не просто морское побережье, но такое побережье, на котором приливы были бы достаточно сильны и постоянны. Например, побережье Чёрного моря не годится для строительства приливных электроста нций, так как перепады уровня воды на Чёрном море в прилив и отлив минимальны.  Волновая энергетика при внимательном рассмотрении может оказаться наиболее перспективной. Волны представляют собой скон центрированную энергию того же солнечного излучения и ветра. Алтынаманов Р.Э, Фрол ов В.С. ГАПОУ «ОМК» г.Орск Страница 9 Мощность волнения в разных местах может превышать 100 кВт на погонный метр волнового фронта. Волнение есть практически всегда, даже в штиль. На Чёрном море средняя мощность волнения примерно 15 к Вт/м. Северные моря России - до 100 кВт/м. Использование волн может обеспечить энергией морские и прибрежные поселения. Волны могут приводить в движение суда. Мощность средней качки судна в несколько раз превышает мощность его силовой установки. Но пока во лновые электростанции не вышли за рамки единичных опытных образцов. Основное преимущество альтернативных источников перед другими источниками - их возобновляемость, экологичность, широкая распространенность и доступность. В случае необходимости эти источни ки могут работать автономно, снабжая энергией потребителей, не подсоединенных к централизованным энергосетям. Другими стимулами для внедрения альтернативных источников энергии являются безопасность поставок, постоянный рост цен на традиционные виды топлива и, конечно, научно - технический прогресс. Современные разработки и инновации повышают конкурентоспособность альтернативной энергетики. К сожалению, у нетрадиционных источников энергии есть и свои слабые места, главное из которых — высокая себестоимость пол учаемой энергии. К тому же при производстве электричества за счет ВИЭ в промышленных масштабах часто возникают технические сложности, которые связаны с невозможностью постоянного сопряжения производства энергии с ее потреблением. Трудности возникают и при интегрировании энергетических установок на базе альтернативных источников в общую силовую сеть. Ученые посчитали, что во избежание изменений параметров объединенной энергетической системы, доля ветрогенераторов и солнечных электростанций не должна составля ть больше 15% от общей мощности системы. Алтынаманов Р.Э, Фрол ов В.С. ГАПОУ «ОМК» г.Орск Страница 10 Оренбургская область тоже не стала исключением. Уже сегодня отдельные жители нашей области используют возобновляемые источники энергии. 18 марта 2014 года было подписано соглашение о постройке в городе Орске самого крупного объекта альтернативной энергетики в России — солнечной электростанции. Это соглашение было подписано на встрече губернатора Оренбургской области Юрия Берга и руководства ЗАО «Комплексные энергетические системы». Строительство начнется летом текущ его года. Электростанция станет самым крупным объектом альтернативной энергетики в России. Ее мощность составит 25 000 кВт (это 10% мощности Орской ТЭЦ - 1). Фотоэлектрическая система будет состоять из 200 000 модулей российского производства. Электростанция займет площадь около 100 Га. Ориентировочная стоимость объекта – около 3 миллиардов рублей. Ввод объекта в эксплуатацию запланирован на декабрь 2015 года. Источник альтернативной энергии будет находиться на территории бывшего золоотвала Орской ТЭЦ - 1, в ч етырех километрах от города. На участке в настоящее время ведутся инженерные изыскания. Таким образом, можно сделать следующие выводы: 1. Энергетика - это та отрасль производства, которой принадлежит первенство в химическом, тепловом, аэрозольном, электром агнитном и радиоактивном загрязнениях. 2. Для уменьшения отрицательного воздействия на окружающую среду современных (традиционных) методов получения и использования энергии возможна их замена на альтернативные (нетрадиционные) ресурсы, таких как энергия солн ца, ветра, термальных вод и других источников, которые относятся к неисчерпаемым и экологически чистым. Алтынаманов Р.Э, Фрол ов В.С. ГАПОУ «ОМК» г.Орск Страница 11 3. Использование альтернативных источников энергии позволит сохранить окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.

Приложенные файлы

  • pdf proekt
    Размер файла: 409 kB Загрузок: 12
  • pdf prezentaziy
    Размер файла: 5 MB Загрузок: 9