Фізіка. 11 клас

Як уплывае вытворчасць і выкарыстанне электраэнергіі на навакольнае асяроддзе?

Развіццё цывілізацыі суправаджаецца бесперапынным ростам энергаспажывання на нашай планеце. Аднак запасы прыроднага паліва (нафты, прыроднага газу, вугалю, торфу) і іншых карысных выкапняў на Зямлі абмежаваныя, паколькі з-за змянення геалагічных умоў іх фарміраванне ў цяперашні час практычна спынілася.
Відавочным лідарам сярод энерганосьбітаў на сённяшні дзень з’яўляецца нафта, паколькі яе параўнальна лёгка здабываць, транспартаваць, ачышчаць і выкарыстоўваць. Акрамя гэтага, нафта таксама з’яўляецца сыравінай пры вырабе фарбаў, лекаў, пластмас, валокнаў і многіх іншых сінтэтычных матэрыялаў.
Па розных ацэнках, у цяперашні час выпрацавана каля 60 % разведаных асноўных радовішчаў вугалю і нафты. На тэрыторыі Беларусі да асноўных відаў паліўных рэсурсаў, якія здабываюцца, адносяцца дровы і торф.
Праца электрастанцый з прычыны іх значнай магутнасці істотным чынам уплывае на стан навакольнага асяроддзя і прыводзіць да з’яўлення наступных экалагічных праблем:

ЦЭС — забруджванне атмасферы прадуктамі згарання, змяненне прыроднага цеплавога балансу з-за рассейвання цеплавой энергіі;
ГЭС — змяненне клімату, парушэнне экалагічнай раўнавагі, памяншэнне ворных плошчаў;
АЭС — небяспека радыеактыўнага забруджвання асяроддзя пры аварыях, праблемы пахавання радыеактыўных адходаў.

Адной з галоўных экалагічных праблем сучаснасці з’яўляецца рост выкідаў у атмасферу прадуктаў згарання паліва (у першую чаргу вуглякіслага газу). Вуглякіслы газ «ахутвае» Зямлю падобна плёнцы, перашкаджаючы яе ахаладжэнню. Гэта прыводзіць да парніковага эфекту, пры якім сярэдняя тэмпература на Зямлі павольна павышаецца. Адпаведна, за апошнія дзесяцігоддзі на планеце адбываецца глабальнае пацяпленне, якое, паводле прагнозаў вучоных, можа прывесці да незваротных змяненняў у клімаце Зямлі.
Рост энергаспажывання прымушае вучоных і інжынераў шукаць альтэрнатыўныя крыніцы энергіі, якія мелі б аднаўляльны характар, г. зн. у адрозненне ад нафты і газу, маглі б самастойна аднаўляцца з цягам часу.

Да аднаўляльных крыніц энергіі адносяць вецер, нетры Зямлі (геа­тэрмальную энергію), марскія прылівы, а таксама сонечнае выпраменьванне, якое выкарыстоўваецца напрамую. Таму асноўнымі відамі альтэрнатыўнай энергетыкі з’яўляюцца ветраэнергетыка, геатэрмальная энергетыка, прыліўная энергетыка, геліяэнергетыка.

Ветраэнергетыка — выкарыстанне кінетычнай энергіі ветру для атрымання электраэнергіі. Энергія ветру ўжо досыць паспяхова пераўтвараецца ў электраэнергію ў шматлікіх невялікіх ветраных генератарах у зонах устойлівых вятроў (мал. 70).

Геатэрмальная энергетыка — выкарыстанне натуральнага цяпла Зямлі для выпрацоўкі электрычнай энергіі. Геатэрмальная энергія ў месцах натуральных разломаў зямной кары выкарыстоўваецца для патрэб чалавека. Напрыклад, сталіца Ісландыі — Рэйк’явік цалкам ацяпляецца за кошт геатэрмальных крыніц. Запасы геатэрмальнай энергіі дастаткова вялікія, аб чым можна меркаваць па велічэзнай разбуральнай сіле землетрасенняў і вы­вяржэнняў вулканаў і гейзераў.

Прыліўная энергетыка выка­рыс­тоў­вае энергію марскіх прыліваў. У цяперашні час робяцца першыя крокі для выкарыстання энергіі акіянічных прыліваў і адліваў. Інжынерная ідэя падобных праектаў простая: выкарыстаць перапад узроўняў вады падчас прыліву і адліву для вярчэння вадой гідратурбін, каб на злучаных з імі гідрагенератарах вырабляць электрычнасць.

Геліяэнергетыка — атрыманне электрычнай энергіі з энергіі сонечнага выпраменьвання. Развіццё сучасных тэхналогій дазваляе эфектыўна выкарыстоўваць энер­гію, выпрацоўваемую сонечнымі батарэямі. Так, у паўднёвых шыротах энергіі падобных батарэй, усталяваных на даху, хапае для энергазабеспячэння невялікага дома. Сучасныя тэхналогіі дазваляюць, выкарыстоўваючы сонечныя батарэі, атрымліваць электрычную энергію ад сонечнага выпраменьвання не толькі на Зямлі, але і ў космасе
(мал. 71).

Ёсць вельмі смелыя праекты, у якіх прапануецца размясціць сонечныя батарэі ў блізкім космасе на адлегласці 36   000 км ад паверхні Зямлі. Гэта так званая «сінхронная» арбіта, на якой батарэі будуць «нерухомымі» адносна зямнога назіральніка, паколькі перыяд іх звароту будзе роўны 24 г. У гэтым выпадку батарэі будуць знаходзіцца ў цені Зямлі толькі 2 % часу, што дазволіць вырабляць у дзясяткі разоў больш энергіі, чым на Зямлі. Энергія Сонца, ператвораная ў электрамагнітны пучок звышвысокай частаты, будзе перадавацца на вялікія антэны на Зямлі.

Перавага аднаўляльных крыніц энергіі заключаецца ў тым, што іх выкарыстанне не прыводзіць да небяспечнага забруджвання навакольнага асяроддзя.