Зміст

1. Введення.

2. Енергія води.

а) Приливні електростанції. б) Енергія хвиль. в) Енергія течій.

3. Енергія вітру.

4. Геотермальні електростанції.

5. Сонячна енергія.

6. Воднева економіка.

7. Енергія з космосу.

8. Ядерний енергія.

9. Висновок.
Введення

Недарма кажуть: «Енергетика - хліб промисловості». Чим більш розвинені промисловість і техніка, тим більше енергії потрібно для них. Існує навіть спеціальне поняття - «випереджаючий розвиток енергетики». Це означає, що ні одне промислове підприємство, ні один новий місто чи просто будинок не можна побудувати до того, як буде визначений або створений заново джерело енергії, яку вони стануть споживати. Ось чому по кількості видобувається і використовуваної енергії досить точно можна судити про технічну та економічної могутності, а простіше кажучи - про багатство будь-якої держави.

У природі запаси енергії величезні. Її несуть сонячні промені, вітри і рухомі маси води, вона міститься в деревині, поклади газу, нафти, кам'яного вугілля. Практично безмежна енергія, «запечатана» в ядрах атомів речовини. Але не всі її форми придатні для прямого використання.

За довгу історію енергетики накопичилося багато технічних засобів і способів добування енергії та перетворення її в потрібні людям форми.
Власне, і людина щось став людиною тільки тоді, коли навчився одержувати і використовувати теплову енергію. Вогонь багать запалили перші люди, ще не розуміли його природи, однак цей спосіб перетворення хімічної енергії в теплову зберігається і вдосконалюється вже протягом тисячоліть.

До енергії власних м'язів і вогню люди додали м'язову енергію тварин. Вони винайшли техніку для видалення хімічно зв'язаної води з глини з допомогою теплової енергії вогню - гончарні печі, у яких отримували міцні керамічні вироби. Звичайно, процеси, що відбуваються при цьому, людина пізнав тільки тисячоліття по тому.

Потім люди придумали млини - техніку для перетворення енергії вітряних потоків та вітру в механічну енергії обертового вала. Але тільки з винаходом парової машини, двигуна внутрішнього згорання, гідравлічної, парової та газової турбін, електричних генератора і двигуна, людство отримало у своє розпорядження досить потужні технічні пристрої. Вони здатні перетворити природну енергію в інші її види, зручні для застосування і отримання великих кількостей роботи. Пошук нових джерел енергії на цьому не завершився: були винайдені акумулятори, паливні елементи, перетворювачі сонячної енергії в електричну і - вже в середині ХХ століття - атомні реактори.

Проблема забезпечення електричною енергією багатьох галузей світової господарства, постійно зростаючих потреб більш ніж шестимільярдний населення Землі стає зараз все більш нагальною.

Основу сучасної світової енергетики складають тепло-та гідроелектростанції. Однак їх розвиток стримується низкою факторів.
Вартість вугілля, нафти і газу, на яких працюють теплові станції, зростає, а природні ресурси цих видів палива скорочуються. До того ж багато країн не мають власними паливними ресурсами або мають в них недолік. У процесі виробництва електроенергії на ТЕС відбувається викид шкідливих речовин в атмосферу. Причому якщо паливом є вугілля, особливо бурий, малоцінний для іншого виду використання і з великим вмістом непотрібних домішок, викиди досягають колосальних розмірів. І, нарешті, аварії на ТЕС завдають великої шкоди природі, який можна порівняти зі шкодою будь-якого великої пожежі. У гіршому випадку така пожежа може супроводжуватися вибухом з утворенням хмари вугільного пилу або сажі.

Гідроенергетичні ресурси в розвинених країнах використовуються практично повністю: більшість річкових ділянок, придатних для гідротехнічного будівництва, вже освоєні. А якої шкоди завдають природі гідроелектростанції! Викидів в повітря від ГЕС немає ніяких, але зате шкоду водному середовищі наносить досить великий. У першу чергу страждають риби, які не можуть подолати греблі ГЕС. На річках, де побудовані гідроелектростанції, особливо якщо їх кілька - так звані каскади
ГЕС, - різко змінюється кількість води до і після гребель. На рівнинних річках розливаються величезні водосховища, і затоплені землі безповоротно втрачено для сільського господарства, лісів, луків і розселення людей. Що Щодо аварій на ГЕС, то у випадку прориву будь-гідроелектростанції утворюється величезна хвиля, яка змете все що знаходяться нижче греблі ГЕС.
Але ж більшість таких гребель розташоване поблизу великих міст з населенням у кілька сотень тисяч жителів.

Вихід з положення, що бачився у розвитку атомної енергетики. На кінець 1989 року в світі побудовано і працювало більше 400 атомних електростанцій (АЕС). Проте сьогодні АЕС вже не вважаються джерелом дешевої і екологічно чистою енергією. Паливом для АЕС служить уранова руда - дороге і важко добувається сировина, запаси якого обмежені. До того ж будівництво та експлуатація АЕС пов'язані з великими труднощами і витратами. Лише деякі країни зараз продовжують будівництво нових АЕС. Серйозним гальмом для подальшого розвитку атомної енергетики є проблеми забруднення навколишнього середовища. Все це додатково ускладнює ставлення до атомної енергетики. Все частіше звучать заклики, що вимагають відмовитися від використання ядерного палива взагалі, закрити всі атомні електростанції і повернеться до виробництва електроенергії на ТЕС і ГЕС, а також використовувати так звані відновлювані - малі, або «нетрадиційні», - види отримання енергії. До останніх відносять перш за все установки та пристрої, що використовують енергію вітру, води, сонця, геотермальну енергію, а також тепло, що міститься в воді, повітрі та землі.

Енергія води

З середини нашого століття почалося вивчення енергетичних ресурсів, що відносяться до «поновлюваних джерел енергії».

Океан - гігантський акумулятор і трансформатор сонячної енергії, перетворюється в енергію течій, тепла і вітрів. Енергія припливів -- результат дії приливоутворюючої сил Місяця і Сонця.

Енергетичні ресурси океану представляють велику цінність як відновлювані і практично невичерпні. Досвід експлуатації вже діючих систем океанської енергетики показує, що вони не приносять якого-небудь відчутного збитку океанської середовищі. При проектуванні майбутніх систем океанської енергетики ретельно досліджується їх вплив на екологію.

Приливні електростанції

Рівень води на морських узбережжях протягом доби змінюється три рази.
Такі коливання особливо помітні в затоках і гирлах річок, що впадають у море.
Стародавні греки пояснювали коливання рівня води волею повелителя морів
Посейдона. У XVIII ст. англійський фізик Ісаак Ньютон розгадав таємницю морських припливів і відливів: величезні маси води в світовому океані наводяться в рух силами тяжіння Місяця і Сонця. Через кожні 6 год 12 хв приплив змінюється відливом. Максимальна амплітуда припливів у різних місцях нашої планети неоднакова і становить від 4 до 20 м.

Для пристрою найпростішої приливної електростанції (ВЕЗ) потрібен басейн
- Перекритий греблею затока або гирлі річки. У греблі є водопропускні отвори і працюють турбіни. Під час припливу вода надходить в басейн. Коли рівні води в басейні і море зрівняються, затвори водопропускних отворів закриваються. З настанням відливу рівень води в морі знижується, і, коли тиск стає достатнім, турбіни та з'єднані з ним електрогенератори починають працювати, а вода з басейну поступово йде. Вважається економічно доцільним будівництво ПЕС в районах з приливними коливаннями рівня моря не менше 4 м. Проектна потужність ПЕС залежить від характеру припливу в районі будівництва станції, від обсягу і площі приливного басейну, від числа турбін, встановлених у тілі греблі.

У приливних електростанціях двосторонньої дії турбіни працюють при русі води з моря в басейн і назад. ПЕС двосторонньої дії здатна виробляти електроенергію безперервно протягом 4-5 год з перервами в 1-2 години чотири рази на добу. Для збільшення часу роботи турбін існують більш складні схеми - з двома, трьома і великою кількістю басейнів, проте вартість таких проектів досить висока.

Перша приливна електростанція потужністю 240 МВт була пущена в 1966 р. у Франції в гирлі річки РАНС, що впадає в Ла-Манш, де середня амплітуда припливів складає 8,4 м. 24 гідроагрегату ПЕС виробляють в середньому за рік 502 млн. кВт. година електроенергії. Для цієї станції розроблений приливної капсульний агрегат, що дозволяє здійснювати три прямих і три зворотних режиму роботи: як генератор, як насос і як водопропускну отвір, що забезпечує ефективну експлуатацію ПЕС. За оцінками фахівців, ВЕЗ на річці РАНС економічно виправдана, річні витрати експлуатації нижче, ніж на гідроелектростанціях, і становлять 4% капітальних вкладень. Електростанція входить в енергосистему Франції та ефективно використовується.

У 1968 р. на Баренцевому морі, недалеко від Мурманська, вступила в дію дослідно-промислова ПЕС проектною потужністю 800 кВт. Місце її будівництва
- Кисла Губа являє собою вузький затока шириною 150 м і довжиною 450 м.
Хоча потужність Кислогубська ПЕС невелика, її спорудження мало важливе значення для подальших дослідних і проектно-конструкторських робіт в галузі використання енергії припливів.

Існують проекти великих ПЕС потужністю 320 МВт (Кольська) і 4000 МВт
(Мезенська) на Білому морі, де амплітуда припливів складає 7-10 м.
Планується використовувати також величезний потенціал Охотського моря, де місцями, наприклад на Пенжінской губі, висота припливів складає 12,9 м, а в Гіжігінской губі - 12-14 м.

Роботи в цій галузі ведуться і за кордоном. У 1985 р. пущена в експлуатацію ПЕС в затоці Фанди в Канаді потужністю 20 МВт (амплітуда припливів тут становить 19,6 м). У Китаї побудовані три приливні електростанції невеликої потужності. У Великобританії розробляється проект
ПЕС потужністю 1000 МВт в гирлі річки Северн, де середня амплітуда припливів складає 16,3 м

З точки зору екології ПЕМ має безперечну перевагу перед тепловими електростанціями, котрі спалюють нафта і кам'яне вугілля.
Сприятливі передумови для більш широкого використання енергії морських припливів пов'язані з можливістю застосування нещодавно створеної труби Горлова, яка дозволяє споруджувати ПЕС без гребель, скорочуючи витрати на їх будівництво. Перші бесплотінние ПЕС намічено спорудити в найближчі роки в Південній Кореї.

Енергія хвиль

Ідея отримання електроенергії від морських хвиль була викладена ще в
1935 радянським вченим К.Е. Ціолковським.

В основі роботи хвильових енергетичних станцій лежить вплив хвиль на робочі органи, виконані у вигляді поплавців, маятників, лопат, оболонок і т.п. Механічна енергія їх переміщень з допомогою електрогенераторів перетворюється на електричну. Коли буй качається по хвилі, рівень води всередині нього змінюється. Від цього повітря то виходить з нього, то входить. Але рух повітря можливо тільки лише через верхній отвір (така конструкція буя). А там встановлена турбіна, обертається завжди в одному напрямку незалежно від того в якому напрямі рухається повітря. Навіть досить невеликі хвилі висотою 35 см примушують турбіну розвивати більше 2000 обертів на хвилину. Інший тип установки - щось подібне до стаціонарної мікроелектростанціі. Зовні вона схожа на ящик, встановлений на опорах на невеликій глибині. Хвилі проникають в ящик і приводять в дію турбіну. І тут для роботи досить зовсім невеликого хвилювання моря. Навіть хвилі заввишки в 20 см запалювали лампочки загальною потужністю 200 Вт

В даний час волноенергетіческіе установки використовуються для енергоживлення автономних буїв, маяків, наукових приладів. Попутно великі хвильові станції можуть бути використані для волнозащіти морських бурових платформ, відкритих рейдів, марікультурних господарств. Почалося промислове використання хвильової енергії. У світі вже близько 400 маяків і навігаційних буїв одержують харчування від хвильових установок. В Індії від хвильової енергії працює плавучий маяк порту Мадрас. У Норвегії з 1985 р. діє перша у світі промислова хвильова станція потужністю 850 кВт.

Створення хвильових електростанцій визначається оптимальним вибором акваторії океану зі стійким запасом хвильової енергії, ефективної конструкцією станції, в яку вбудовані пристрої згладжування нерівномірного режиму хвилювання. Вважається, що ефективно хвильові станції можуть працювати при використанні потужності близько 80 кВт/м. Досвід експлуатації існуючих установок показав, що виробляється ними електроенергія поки в 2-3 рази дорожче традиційної, але в майбутньому очікується значне зниження її вартості.

У хвильових установках з пневматичними перетворювачами під дією хвиль повітряний потік періодично змінює свій напрямок на протилежне. Для цих умов і розроблена турбіна Уеллса, ротор якої володіє випрямляючих дією, зберігаючи незмінним напрямок свого обертання при зміні напрямку повітряного потоку, отже, підтримується незмінним і напрямок обертання генератора. Турбіна знайшла широке застосування в різних волноенергетіческіх установках.

Хвильова енергетична установка "каймою" ( "Морський світ") - сама потужна діюча енергетична установка з пневматичними перетворювачами - побудовано в Японії в 1976 р. У своїй роботі вона використовує хвилі заввишки до 6 - 10 м. На баржі довжиною 80 м, шириною 12 м і водотоннажністю 500 т встановлені 22 повітряних камери, відкриті знизу.
Кожна пара камер працює на одну турбіну Уеллса. Загальна потужність установки
1000 кВт. Перші випробування були проведені в 1978 - 1979 рр.. поблизу міста
Цуруока. Енергія передавалася на берег з підводного кабелю довжиною близько 3 км.

У 1985 р. в Норвегії в 46 км на північний захід від міста Берген побудована промислова хвильова станція, що складається з двох установок.
Перше встановлення на острові Тофтесталлен працювала з пневматичної принципом. Вона представляла собою залізобетонну камеру, заглиблені в скелі; над нею була встановлена сталева башта висотою 12,3 мм і діаметром 3,6 м. Вхідні в камеру хвилі створювали зміна обсягу повітря. Виникаючий потік через систему клапанів приводив у обертання турбіну і пов'язаний з нею генератор потужністю 500 кВт, річна вироблення становила 1,2 млн. кВт. ч. Зимовим штормом в кінці 1988 башта станції була зруйнована. Розробляється проект нової вежі з залізобетону.

Конструкція другого установки складається із конусоподібних каналу в ущелина довжиною близько 170 м з бетонними стінками висотою 15 м і шириною в підставі 55 м, що входить в резервуар між островами, відокремлений від моря дамбами, і греблі з енергетичною установкою. Хвилі, проходячи по дедалі тіснішому каналу, збільшують свою висоту з 1,1 до 15 м і вливаються в резервуар, рівень якого на 3 м вище рівня моря. З резервуару вода проходить через низьконапірні гідротурбіни потужністю 350 кВт. Станція щорічно виробляє до 2 млн. кВт. * год електроенергії.

А у Великобританії розробляється оригінальна конструкція хвильової енергетичної установки типу "молюск", в якій в якості робочих органів використовуються м'які оболонки - камери. У них перебуває повітря під тиском, наскільки великим атмосферного. Накатом хвиль камери стискаються, утворюється замкнене повітряний потік з камер в каркас установки і назад. На шляху потоку встановлені повітряні турбіни Уеллса з електрогенераторами. Зараз створюється досвідчена плавуча установка з 6 камер, укріплених на каркасі довжиною 120 м і заввишки 8 м. Очікувана потужність 500 кВт. Подальші розробки показали, що найбільший ефект дає розташування камер по колу. У Шотландії на озері Лох-Несс була випробувана установка, що складається з 12 камер і 8 турбін. Теоретична потужність такої установки до 1200 кВт.

Вперше конструкція хвильового плоту була запатентована в СРСР ще в 1926 р. У 1978 р. у Великобританії проводилися випробування досвідчених моделей океанських електростанцій, в основі яких лежить аналогічне рішення.
Хвильовий пліт Коккерела складається з шарнірно з'єднаних секцій, переміщення яких щодо один одного передається насосів з електрогенераторами. Вся конструкція утримується на місці якорями.
Трьохсекційний хвильової пліт Коккерела довжинай 100 м, шириною 50 м і висотою 10 м може дати потужність до 2 тис. кВт.

У СРСР модель хвильового плоту випробовувалася в 70-х рр.. на
Чорному морі. Вона мала довжину 12 м, ширину поплавців 0,4 м. На хвилях висотою 0,5 м і довжиною 10 - 15 м установка розвивала потужність 150 кВт.

Проект, відомий під назвою "качка Солтер", являє собою перетворювач хвильової енергії. Робочої конструкцією є поплавець ( "качка"), профіль якого розрахований за законами гідродинаміки. У проекті передбачається монтаж великої кількості великих поплавців, послідовно укріплених на загальному валу. Під дією хвиль поплавці починають рухатися і повертаються у вихідне положення силою власного ваги. При цьому приводяться в дію насоси усередині валу, заповненого спеціально підготовленою водою. Через систему труб різного діаметру створюється різниця тиску, що приводить в рух турбіни, встановлені між поплавцями і підняті над поверхнею моря. Виробляється, електроенергія передається з підводного кабелю. Для більш ефективного розподілу навантажень на валу слід встановлювати 20 - 30 поплавців. У
1978 р. була випробувана модель установки, що складалася з 20-ти поплавців діаметром 1 м. Вироблена потужність склали 10 кВт. Розроблено проект більш потужної установки з 20 - 30 поплавців діаметром 15 м, укріплених на валу, довжиною 1200 м. Орієнтовна потужність установки 45 тис. кВт.
Подібні системи, встановлені біля західних берегів Британських островів, можуть забезпечити потреби Великобританії в електроенергії.

Енергія течій

Найбільш потужні течії океану - потенційне джерело енергії. Сучасний рівень техніки дозволяє витягувати енергію течій при швидкості потоку понад 1 м/с. При цьому потужність від 1 м2 поперечного перерізу потоку складає близько 1 кВт. Перспективним представляється використання таких потужних течій, як Гольфстрім і Куросио, що несуть відповідно 83 і 55 млн. куб.м/с води зі швидкістю до 2 м/с, і
Флоридського течії (30 млн. куб.м/с, швидкість до 1,8 м/с).

Для океанської енергетики становлять інтерес течії в протоках Гібралтарській, Ла-Манш, Курильських. Однак створення океанських електростанцій на енергії течій пов'язано поки з низкою технічних труднощів, перш за все зі створенням енергетичних установок великих розмірів, що становлять загрозу судноплавству.

Програма "Коріоліс" передбачає встановлення у Флоридському протоці в 30 км на схід від міста Майамі 242 турбін з двома робочими колесами діаметром 168 м, що обертаються в протилежних напрямках.
Пара робочих коліс розміщується усередині полою камери з алюмінію, забезпечує плавучість турбіни. Для підвищення ефективності лопаті коліс передбачається зробити достатньо гнучкими. Вся система "Коріоліс" загальною довжиною 60 км буде орієнтована по основному потоку; ширина її при розташуванні турбін в 22 ряди по 11 турбін в кожному складе 30 км.
Агрегати передбачається відбуксирувати до місця установки і заглубіть на 30 м, щоб не перешкоджати судноплавству.

Після того як значну частину Південного пасатної течії проникає в
Карибське море і Мексиканська затока, вода повертається звідти до Атлантики через Флоридський затоку. Ширина течії стає мінімальною - 80 км. При цьому воно прискорює свій рух до 2 м/с. Коли ж Флоридської протягом посилюється Антильських, витрата води досягає максимуму. Розвивається сила, цілком достатня, щоб привести в рух турбіну з розмашистими лопатями, вал якої з'єднаний з електрогенератором. Далі - передача струму з підводного кабелю на берег.

Матеріал турбіни-алюміній. Термін служби - 80 років. Її постійне місце
- Під водою. Підйом на поверхню води тільки для профілактичного ремонту. Її робота практично не залежить від глибини занурення та температури води. Лопати обертаються повільно, і невеликі риби можуть вільно пропливати через турбіну. А от великим вхід закритий запобіжної сіткою.

Американські інженери, вважають, що будівництво такої споруди навіть дешевше, ніж спорудження теплових електростанцій. Тут не потрібно зводити будинок, прокладати дороги, влаштовувати склади. Та й експлуатаційні витрати істотно менше.

Корисна потужність кожної турбіни з урахуванням витрат на експлуатацію та втрат при передачі на берег складе 43 МВт, що дозволить задовольнити потреби штату Флориди (США) на 10%.

Перший дослідний зразок подібної турбіни діаметром 1,5 м був випробуваний у Флоридському протоці. Розроблено також проект турбіни з робочим колесом діаметром 12 м і потужністю 400 кВт.

Енергія вітру

Вже дуже давно, бачачи, які руйнування можуть приносити бурі і урагани, людина замислювався над тим, чи не можна використовувати енергію вітру.

Вітряні млини з крилами-вітрилами з тканини першими почали споруджувати стародавні перси понад 1,5 тис. років тому. Надалі вітряні млини удосконалювалися. У Європі вони не тільки мололи борошно, а й відкачували воду, збивали масло, як, наприклад, у Голландії. Перший електрогенератор був сконструйований в Данії у 1890 р. Через 20 років у країні працювали вже сотні подібних установок.

Енергія вітру дуже велика. Її запаси за оцінками Всесвітньої метеорологічної організації, складають 170 трильйонів кВт * год на рік. Цю енергію можна отримувати, не забруднюючи навколишнє середовище. Але у вітру є два істотні недоліки: його енергія сильно розсіяна в просторі і він непередбачуваний - часто змінює напрямок, раптом стихає навіть у самих вітряних районах земної кулі, а іноді сягає такої сили, що ламають вітряки.

Будівництво, утримання, ремонт вітроустановок, цілодобово що працюють в будь-яку погоду просто неба, коштує недешево.
Вітроелектростанція такої ж потужності, як ГЕС, ТЕЦ або АЕС, порівняно з ними повинна займати більшу площу. До того ж вітроелектростанції небезвредни: вони заважають польотів птахів і комах, шумлять, відображають радіохвилі обертаються лопатями, створюючи перешкоди прийому телепередач в прилеглих населених пунктах.

Принцип роботи вітроустановок дуже простий: лопаті, що обертаються за рахунок сили вітру, через вал передають механічну енергію до електрогенератори. Той у свою чергу виробляє електричну енергію.
Виходить, що вітроелектростанції працюють як іграшкові машини на батарейках, тільки принцип їх дії протилежний. Замість перетворення електричної енергії в механічну, енергія вітру перетворюється електричний струм.

Для отримання енергії вітру застосовують різні конструкції: багатолопатеву «ромашки»; гвинти на зразок літакових пропелерів з трьома, двома і навіть однієї лопаттю (тоді у неї є вантаж противагу); вертикальні ротори, що нагадують розрізану вздовж і насажанную на вісь бочку; якесь подобу «що став дибки» вертолітного гвинта: зовнішні кінці його лопатей загнуті вгору і з'єднані між собою. Вертикальні конструкції хороші тим, що вловлюють вітер будь-якого напрямку. Іншим доводиться розгортатимуться за вітром.

Щоб якось компенсувати мінливість вітру, споруджують величезні
«Вітряні ферми». Вітродвигуни там стоять рядами на великому просторі і працюють на єдину мережу. На одному краю «ферми» може дути вітер, на одним в цей час тихо. Вітряки можна ставити занадто близько, щоб вони НЕ загороджували один одного. Тому ферма займає багато місця. Такі ферми є в США, у Франції, в Англії, а в Данії «вітряну ферму» розмістили на прибережному мілководді Північного моря: там вона нікому не заважає і вітер стійкіше, ніж на суші.

Щоб знизити залежність від непостійного напрямку і сили вітру, у систему включають маховики, частково згладжують пориви вітру, і різного роду акумулятори. Найчастіше вони електричні. Але застосовують також повітряні (вітряк нагнітає повітря в балони; виходячи звідти, його рівна струмінь обертає турбіну з електрогенератором) і гідравлічні (силою вітру вода піднімається на певну висоту, а, падаючи вниз, обертає турбіну).
Ставлять також електролізних акумулятори. Вітряк дає електричний струм, розкладає воду на кисень і водень. Їх запасають в балонах і в міру необхідності спалюють у паливному елементі (тобто в хімічному реакторі, де енергія пального перетворюється в електрику) або в газової турбіни, знову отримуючи струм, але вже без різких коливань напруги, пов'язаного з капризами вітру.

Зараз у світі працює понад 30 тис. вітроустановок різної потужності. Німеччина отримує від вітру 10% своєї електроенергії, а всієї
Західній Європі вітер дає 2500 МВт електроенергії. У міру того як вітряні електростанції окуповуються, а їх конструкції удосконалюються, ціна повітряного електрики падає. Так, у 1993 р. у Франції собівартість 1 кВт • год електроенергії, отриманої на вітростанції, дорівнювала 40 сантимам, а до 2000 року вона знизилася в 1,5 рази. Правда енергія АЕС обходиться всього в
12 сантимів за 1 кВт • год

Геотермальні електростанції

Близько 4% всіх запасом води на нашій планеті зосереджено під землею -- в товщах гірських порід. Води, температура яких перевищує 20є С, називають термальними (від грец. «Термо» - «тепло», «жар»). Нагріваються підземні озера і річки в результаті радіоактивних процесів і хімічних реакцій, протікають у надрах Землі. У районах вулканічної діяльності на глибині
500-1000 м зустрічаються басейни з температурою 150-250 ЄС; вода в них знаходиться під великим тиском і, тому не кипить. У гірських областях термальні води нерідко виходять на поверхню у вигляді гарячих джерел з температурою до 90 ЄС.

Люди навчилися використовувати глибинне тепло Землі в господарських цілях. У країнах, де термальні води підходять близько до поверхні, споруджують геотермальні електростанції (геоТЕС). Вони перетворюють теплову енергію підземних джерел в електричну. У Росії перша геоТЕС потужністю 5 МВт була побудована в 1966 р. на півдні Камчатки, в долині річки
Паужетка, в районі вулканів Кошелева і кабальними. У 1980 р. її потужність становила вже 11 МВт. В Італії, в районах Ландерелло, Монте-Аміата і
Травел, працюють 11 таких станцій загальною потужністю 384 МВт. ГеоТЕС діють також у США (у Каліфорнії, у Долині Великих Гейзерів), Ісландії
(біля озера Миватн), Нової Зеландії (в районі Уайракеі), Мексиці і Японії.

Геотермальні станції влаштовані відносно просто: тут немає котельні, обладнання для подачі палива, золоулавлівателей і багатьох інших пристроїв, необхідних для звичайних теплових електростанцій.
Тією мірою паливо у геоТЕС безкоштовне, то і собівартість виробленої електроенергії в кілька разів нижче.

Існує декілька схем отримання електроенергії на геотермальної електростанції. Пряма схема: природний пар направляється по трубах у турбіни, з'єднані з електрогенераторами. Непряма схема: пар попередньо (до того як попадає в турбіни) очищають від газів, викликають руйнування труб. Змішання схема: неочищений пар надходить в турбіни, а потім з води, що утворилася в результаті конденсації, видаляють не розчинитися в ній гази.

Саме за змішаною схемою працює Паужетская електростанція.
Пароводяна суміш, що містить тепло в кількості 840 кДж/кг, виводиться через свердловину глибиною 350 м на поверхню і прямує до сепараційні пристрій. Тут пар при тиску 225 кПа (понад 2 атм) відокремлюється від води і по трубах надходять до турбіни; ті обертаються і приводять в дію електрогенератори.

відпрацювали в турбінах пар потрапляє в змішуючий конденсатор, де охолоджується і перетворюється на воду. Виділилися при цьому гази (азот і кисень) видаляють насосом. Гарячу воду (120 ЄС) використовують для теплопостачання населених пунктів. Вода для охолодження пара подається самопливом по трубопроводу довжиною 600 м з річки Паужеткі.

У Росії, Болгарії, Угорщини, Грузії, Ісландії, США, Японії та інших країнах термальними водами обігрівають будівлі, теплиці, парники, плавальні басейни. А столиця Ісландії Рейк'явік отримує тепло виключно від гарячих підземних джерел.

Сонячна енергія

Сонце виливає на Землю океан енергії. Людина буквально купається в цьому океані, енергія скрізь. А людина, немов не помічаючи цього, вгризається в землю за вугіллям і нафтою, щоб добути енергію для заводів і фабрик, для освітлення та опалення. Адже і видобуває-то він всю ту ж енергію Сонця, яку «ввібрали» рослини минулих часів, які стали потім вугіллям. Рослини здатні вловити менше одного відсотка падаючої на листя сонячної енергії, а після спалювання вугілля її виділяється й того менше. Сонячна енергія доступна всім і кожному. Її практично скільки завгодно. Вона екологічна - нічого не забруднює, нічого не порушує, вона дає життя всьому сущого на Землі. Більше того, ця енергія дарів, але при всіх своїх достоїнства і найдорожча. Саме тому сонячні електростанції не так поширені, як електростанції інших видів.

На острові Сицилія недалеко від відомого своїм неспокійним характером вулкана Етна ще на початку 80-х років дала струм сонячна електростанції потужністю 1 МВт. Принцип її роботи - баштовий. Дзеркала фокусують сонячні промені на приймачі, розташованому на висоті 50 м. Та м виробляється пар з температурою більше 500є С, що приводить в дію традиційну турбіну з підключеним до неї генератором струму. При змінної хмарності недолік сонячної енергії компенсується паровим акумулятором. Незаперечно доведено, що на такому принципі можуть працювати електростанції потужністю 10 -
20 МВт, а також і набагато більше, якщо групувати подібні модулі, приєднуючи їх один до одного.

Кілька іншого типу електростанція в Альмерії на півдні Іспанії. Її відмінність у тому, що сфокусоване на вершину вежі сонячне тепло приводить в рух натрієвий кругообіг (як в атомних реакторах на швидких нейтронах), а той вже нагріває воду до утворення пари. У такого варіанту ряд переваг. Натрієвий акумулятор тепла забезпечує на тільки безперервну роботу електростанції, але дає можливість частково накопичувати надлишкову енергію для роботи в похмуру погоду і вночі.
Потужність іспанської станції всього 0,5 МВт. Але на її принципі можуть бути створені куди більші - до 300 МВт. В установках такого типу концентрація сонячної енергії настільки висока, що ККД паротурбінної процесу нітрохи не гірше, ніж на традиційних теплових електростанціях.

Такий принцип роботи закладений ще в одному варіанті сонячної електростанції, розробленому в Німеччині. Її потужність теж невелика - 20
МВт. Рухливі дзеркала по 40 м2 кожна, керовані мікропроцесором, розташовуються навколо 200-метрової вежі. Вони фокусують сонячне світло на нагрівач, де міститься стиснене повітря. Він нагрівається до 800єC і приводить в дію дві газові турбіни. Потім теплом цього ж відпрацьованого повітря нагрівається вода, і в дію вступає вже парова турбіна. Виходять як би два ступені вироблення електрики. У результаті ККД станції піднятий до 18%, що істотно більше, ніж у інших геліоустановок.

А в колишньому СРСР недалеко від Керчі споруджена станція потужністю в 5МВт.
Навколо вежі концентричними дзеркалами розміщені 1600 дзеркал, що направляють сонячні промені на паровий котел, який вінчає 70-метрову вежу. Дзеркала площею 25 м2 кожне з допомогою автоматики та електроприводів стежать за
Сонцем і відбивають сонячну енергію точно на поверхню котла, забезпечуючи її щільністю потоку в 150 разів більшу, ніж Сонце на поверхні Землі. У котлі при тиску 40 атмосфер генерується пар з температурою 250єС, що надходить на парову турбіну. У спеціальних ємкостях - акумулятор під тиском міститься вода, накопичує тепло для роботи ночами і в похмуру погоду. Завдяки цим акумуляторам станція може працювати ще 3-4 години після заходу Сонця, а на половинній потужності - близько півдоби.

Сонячна енергія використовується також в невеликих автомобілях на сонячних батареях, на космічних станціях і супутниках.

Йде робота, ідуть оцінки. Поки вони, треба визнати, не на користь сонячних електростанцій: сьогодні ці споруди, все ще належать до найбільш складним і найдорожчим технічним методам отримання геліоенергіі. Але може скластися таке становище в світі, коли відносна дорожнеча сонячної енергії буде не найбільшим її недоліком. Мова йде про «тепловому забрудненні» планети внаслідок гігантського масштабу споживанні енергії. Необоротні наслідки, стверджують вчені, настануть, якщо споживання енергії перевищить сьогоднішній рівень в сто разів. Упускати з уваги цього ніяк не можна. Висновок тільки вчених такий: на певному етапі розвитку цивілізації великомасштабне використання екологічно чистої сонячної енергії стає повністю необхідним. Але це не означає, що у геліоенергетики немає противників. Ось їх резони: з-за низької щільності сонячного випромінювання установка апаратури для його уловлювання призведе до вилучення з землекористування величезних корисних площ, не рахуючи крайней дорожнечі обладнання та матеріалів.

Поки ж пройти ще довгий шлях, перш ніж вдасться виробляти з сонячних променів електроенергію, порівнянну за вартістю з виробленої за рахунок спалювання традиційного викопного палива. Зрозуміло, нереально в таких умовах розраховувати хоча б в найближчому майбутньому перевести всю енергетику на геліотехніку. Поки її доля - набирати потужності і знижувати вартість свого кіловат-години. При цьому не варто забувати, що з точки зору екології сонячна енергія справді ідеальна, оскільки не порушує рівноваги в природі.

Воднева економіка

Один з самих незвичайних і, мабуть, найбільш привабливих сценаріїв енергетичного майбутнього людства відкриває проект «Воднева економіка ». Його суть полягає в заміні викопного палива воднем.
Фізичний і хімічний сенс проекту є очевидним: основна енергія в нафті, газі, кам'яному вугіллі та дереві запасена у вигляді вуглеводнів - сполук вуглецю з воднем. І не вуглець, а саме водень дає при спалюванні найбільшу кількість теплової енергії, що перетворюється потім в механічну.

водню на землі величезна кількість, причому його величезні запаси зосереджені не в вуглеводнях, а у воді. Але якщо для отримання енергії з нафти, газу, кам'яного вугілля й дерева їх досить спалити, то з водою так надійти не можна: надто міцно пов'язані в ній водень і кисень.
Сучасній науці відомі два основних способи розкладання води на складові її хімічні елементи: піроліз (від грец «бенкет» - «вогонь» і
«Лізис» - «розкладання»), коли воду нагрівають до дуже високої температури, і електроліз, коли через воду пропускають електричний струм.

Проте обидва ці способи дуже енергоємні, а тому непридатні для отримання великих кількостей водню. Але уявіть собі, сто вдасться знайти метод легкого руйнування молекул води. Тоді в техніці відбудеться справжній переворот. У реактивних двигунах, двигунах внутрішнього згоряння, турбінах, топках котельних установок перестануть спалювати сотні мільйонів тонн нафти, вугілля та їх похідних. Перетвориться викид в атмосферу шкідливих для життя продуктів внутрішнього згоряння палива: адже вихлоп двигуна, що працюють на водні, - чиста вода. Корисні копалини можна добувати набагато в менших кількостях і використовувати тільки як сировину для хімічної промисловості, що виробляє пластмаси, ліки та інші необхідні людям речі. Як тут не згадати великого російського хіміка Д.І.
Менделєєва, який ще в XIX ст. говорив про те, що спалювати нафту в топках
- Все одно, що топити печі асигнаціями.

У наші дні проблему