Источники энергии на Земле (горючие полезные ископаемые, вода, ветер, солнечные батареи, ядерная энергия). Мировые источники энергии

Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир нашей планеты обязан Солнцу своим существованием. Солнце - не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии (энергии нефти, угля, воды, ветра).

Солнечная постоянная - количество солнечной энергии, приходящей на поверхность площадью 1 кв.м, развернутую перпендикулярно солнечным лучам в космосе.

Солнце – это наша звезда. Изучая Солнце, мы узнаём о многих явлениях и процессах, происходящих на других звёздах и недоступных непосредственному наблюдению из-за огромных расстояний, которые отделяют нас от звёзд.

Солнце – это основной источник энергии на земле и первопричина, создавшая большинство других энергетических ресурсов нашей планеты, таких, как запасы каменного угля, нефти, газа, энергии ветра и падающей воды, электрической энергии и т.д.

Энергия Солнца, которая в основном выделяется в виде лучистой энергии, так велика, что её трудно даже себе представить. Достаточно сказать, что на Землю поступает только одна двухмиллиардная доля этой энергии, но она составляет около 2,5*10 18 кал./мин. По сравнению с этим все остальные источники энергии, как внешние (излучение луны, звёзд, космические лучи), так и внутренние (внутренние тепло Земли, радиоактивное излучение, запасы каменного угля, нефти и т.д.) пренебрежительно малы.

Солнце - самая близкая к нам звезда представляющая собой огромный светящийся газовый шар, диаметр которого примерно в 109 раз больше диаметра Земли, а его объём больше объёма Земли примерно в 1 млн. 300 тыс. раз. Средняя плотность Солнца составляет около 0,25 от плотности нашей планеты.

Поскольку солнце не твёрдый, а газовый шар, говорить о его размерах следует условно, понимая под ними размеры видимого с Земли солнечного диска.

Внутренняя часть солнца не доступна наблюдению. Она представляет собой своеобразный атомный котёл гигантских размеров, где под давлением около 100 миллиардов атмосфер происходят сложные ядерные реакции, во время которых водород превращается в гелий. Они-то и являются источником энергии солнца. Температура внутри солнца оценивается в 16 миллионов градусов.

Трофические цепи. Основные понятия, элементы.

1. Определение понятий "пищевая цепь", "трофический уровень", "консументы". Внутри экосистемы содержащие энергию органические вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей (источником вещества и энергии) для гетеротрофов. Пример: животное поедает растения, это животное в свою очередь может быть съедено другим животным, и также путем может происходить перенос энергии через ряд организмов - каждый последующий питается предыдущим, поставляющим ему сырье и энергию. Такая последовательность называется пищевой цепью , а каждое ее звено - трофическим уровнем (греч. trophos - питание). Консументы : первичные - питаются первичными продуцентами, т.е. это травоядные животные; вторичные конс. - питаются травоядными, таким образом это уде плотоядные животные, так же как и третьичные конс., поедающие конс. второго порядка.

2 . Живые организмы, входящие в состав биоценоза в экосистеме, неодинаковы с точки зрения специфики ассимиляции ими вещества и энергии. В отличие от растений и бактерий животные не способны к реакци­ям фото- и хемосинтеза, а вынуждены использовать солнечную анергию опосредованно - через органичес­кое вещество, созданное фото- и хемосинтетиками. Таким образом, в биоценозе образуется цепочка после­довательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим или так называемая трофическая цепь (от греческого “трофе” - питаюсь).

Поскольку растения строят свой организм без посредников, их называют самопитающимися, или автотрофами. Так как будучи автотрофами, они со­здают первичное органическое вещество из неорганического, они являются продуцентами. Организмы, которые не могут строить собственное вещество из минеральных компонентов, используют органику, созданную автотрофами, употребляя их в пищу. Их называют гетеротрофами, что означает “питаемый другими”, а также консументами (от лат. “консумо” - потребляю). Плотоядные животные используют животные белки со специфическим набором амино­кислот. Они тоже являются консументами, но, в отличие от растительноядных, - консументами вторичными, или второго порядка. Но и на этом трофическая цепь не всегда заканчивается, так как вторичный консумент может служить источником питания для консумента третьего порядка и т.д. Но в одной трофи­ческой цепи не бывает консументов выше пятого порядка вследствие рассеяния энергии.

В процессе питания на всех трофических уровнях появляются “отходы”. Зеленые растения ежегодно частично или полностью сбрасывают листья. Значи­тельная часть организмов по тем или иным причинам постоянно отмирает. В конечном итоге так или иначе созданное органическое вещество должно частично или полностью замениться. Эта замена происходит благодаря особому звену трофической цепи - редуцентами (от лат. “редукцио” - возврат). Эти организмы - преимущественно бактерии, грибы, простейшие, мел­кие беспозвоночные - в процессе жизнедеятельности разлагают органические остатки всех трофических уровней продуцентов и консументов до минеральных веществ. Минеральные вещества, а также диоксид углерода, выделяющийся при дыхании редуцентов, вновь возвращаются к продуцентам.

Разные трофические цепи, в свою очередь, связа­ны между собой общими звеньями, образуя очень сложную систему, называемую трофической сетью.

Трофическая цепь в биогеоценозе есть одновре­менно цепь энергетическая, т.е. последовательный упорядоченный поток передачи энергии Солнца от продуцентов ко всем остальным звеньям. Поток энергии через экосистему можно измерить в различных ее точках, установив тем самым, какое количество солнечной энергии содержится в органи­ческих веществах, образованных в процессе фотосинтеза; какую часть энергии, заключенной в рас­тительном материале, может использовать растительноядное животное; какую часть этой энергии успевает использовать растительноядное, прежде, чем его съедает плотоядное, и так далее, от одного трофи­ческого уровня к другому.

Люди используют различные виды энергии для всего, от собственных движений до отправки космонавтов в космос.

Существует два типа энергии:

• способность совершить (потенциальная)
• собственно работа (кинетическая)

Поставляется в различных формах:

• тепла (тепловая)
• свет (лучистая)
• движение (кинетическая)
• электрическая
• химическая
• ядерная энергия
• гравитационная

Например пища, которую человек ест содержит химическую и тело человека хранит её пока он или она израсходует как кинетическую во время работы или жизни.

Классификация видов энергии

Люди используют ресурсы разных видов: электричество в своих домах, добываемое путем сжигания угля, ядерной реакции или ГЭС на реке. Таким образом, уголь, ядерная и гидро называются источником. Когда люди заполняют топливный бак бензином источником может быть нефть или даже выращивание и переработка зерна.

Источники энергии делятся на две группы :

• Возобновляемые
• Невозобновляемые

Возобновляемые и невозобновляемые источники можно использовать в качестве первичных для получения пользы, такого как тепло или использовать для производства вторичных энергетических источников, таких, как электричество.

Когда люди используют электричество в своих домах, электроэнергия вероятно создается сжиганием угля или природного газа, ядерной реакции или ГЭС на реке, или из нескольких источников. Люди используют для топлива своих автомобилей сырую нефть (невозобновляемая), но могут и биотопливо (возобновляемая) как этанол, который производится из переработанной кукурузы

Возобновляемые

Есть пять основных возобновляемых источников энергии:

• Солнечная
• Геотермальное тепло внутри Земли
• Энергия ветра
• Биомасса из растений
• Гидроэнергетика из проточной воды

Биомасса, которая включает древесину, биотопливо и отходы биомассы, является крупнейшим источником возобновляемой энергии, на которую приходится около половины всех возобновляемых и около 5% от общего объема потребления.

Невозобновляемые

Большая часть ресурсов, потребляемых в настоящее время из невозобновляемых источников:

• Нефтепродукты
• Углеводородный сжиженный газ
• Природный газ
• Уголь
• Ядерная энергия

На невозобновляемые виды энергии приходится около 90% всех используемых ресурсов.

Изменяется ли потребление топлива с течением времени

Источники потребляемой энергии с течением времени меняются, но изменения происходят медленно. Например, уголь когда-то широко использовался в качестве топлива для отопления домов и коммерческих зданий, однако конкретное использование угля для этих целей сократилось за последние полвека.

Хотя доля возобновляемого топлива от общего потребления первичной энергии еще относительно невелика, его использование растет во всех отраслях. Кроме того, использование природного газа в электроэнергетике возросло в последние годы из-за низких цен на природный газ, в то время как использование угля в этой системе сократилось.

Здравствуйте дорогие читатели ! Я, как и обещала, подготовила для Вас статью, в которой расскажу Вам о том, что такое возобновляемые источники энергии. Каких они бывают видов и чем каждый из них интересен. Давайте же начнем...

В наши дни ведется поиск альтернативных неисчерпаемых источников энергии. Некоторые из них уже разрабатываются. Энергия ветра использовалась сотни лет для плавания судов и работы ветряных мельниц. Современные ветровые турбины предназначенные для производства электричества (в одной лишь Калифорнии установленный в 15000 таких ветряков). Американские ученые пришли к выводу, что сила ветра может обеспечить выработку всей производимой США электроэнергии. Также в энергию можно преобразовывать и солнечное тепло. Сейчас в мире устанавливают множество солнечных батарей, которые обеспечивают электроэнергией какую-то часть населения в некоторых странах, в частности Филиппин, Австралии. В нынешней экологической ситуации на Земле всё больше и больше стран пытаются переходить на возобновляемые источники энергии и отказываться от существующих источников энергии из ископаемого топлива.

Существует множество современных разработок солнечных батарей и ветровых электростанций, которые с каждым годом усовершенствуются. Такое решение было принято для того, чтобы, во-первых, защитить нашу планету от ещё большего загрязнения, а во-вторых, чтобы удешевить электроэнергию для людей, которые с каждым годом потребляют всё больше и больше энергии. Сейчас становиться «модным» использовать энергию из возобновляемых источников, и больше такой вид энергии не считается устаревшим, неэффективным и неперспективным. Все как раз таки наоборот.

Вода, после ископаемого топлива, является древнейшим и важнейшим источником энергии. Водяные колеса используют уже более 2000 лет. Их в движение приводит течение рек. Такие колеса стали первым источником энергии в период Промышленной Революции конца XVIII века. В Европе в это время их насчитывалось примерно полмиллиона. Их использовали для перемалывания зерна, раздувания кузнечных мехов и управления падающим кузнечным молотом; при обжарке железа, высверливания оружейных стволов, а также для работы прядильных машин и ткацких станков. Чтобы обеспечить необходимый поток воды, обычно либо перегораживают реку плотиной, создавая запруду, либо отводят часть реки в мельничном пруду.

В качестве источника энергии сегодня из воды используется для производства электричества, или гидроэлектроэнергии. Современные ГЭС включают плотины и огромное водохранилища, которые обеспечивают поток падения воды с большой высоты. На современных ГЭС, вместо малоэффективных и громоздких водяных колес, сегодня установлены турбины, в которых поток воды вращает ротор. К каждой из таких турбин подключён электрогенератор.

Почти треть всей электроэнергии используемой в мире дает гидроэнергетика. Норвегия, в которой электроэнергии на душу населения больше, чем где-либо, живет практически исключительно за счёт гидроэнергии.

На гидроаккумулирующих электростанциях (ГАЭС) гидроэлектростанциях (ГЭС) используется потенциальная энергия воды, которая накапливается с помощью дамб. Существуют очень большие ГЭС. Самые широко известные две больших ГЭС в России — это Краснодарская (6000 МВт) и Братская (4100 МВт). Самая большая ГЭС в США это Гранд-Кули, ее мощность 6480 МВт. В 1995 году 7% электроэнергии, которая производилась во всём мире приходилось на гидроэнергетику.

Считается, что при использовании всех возможных источников можно было бы получить 2,25 млрд. кВт гидроэлектроэнергии. Начало 1990-х годов вырабатывалось всего лишь около 363 млн. кВт, или примерно 1% производимой энергии в мире.

Гидроэнергия — это один из самых чистых и дешевых энергоресурсов. Что очень важно этот ресурс постоянно возобновляется за счет прилива дождевой и речной воды.

Важнейшим преимуществом гидроэлектроэнергии является использование неисчерпаемых ресурсов. Однако для создания водохранилищ требуется затопление больших территорий, что наносит большой вред окружающей среде и нарушает экологический баланс.

Также для производства электричества научились использовать энергию приливов. Существуют приливные электростанции, в которых используются перепады уровней воды, образовавшиеся во время прилива и отлива. Для этого ограждают прибрежный бассейн невысокой плотиной, которая задерживает приливную воду при отливе. Потом воду выпускают, и она вращает гидротурбины. Устройство, называемое «нырок», преобразует движение волны в энергию. Приливные электростанции могут быть ценной энергетической помощью местного характера, но на Земле не так много соответствующих мест для их строительства.

Геотермальная электроэнергия вырабатывается с помощью тепла недр Земли. Проще всего использовать геотермальную энергию горячих источников и гейзеров. Геотермальная энергия уже используется в ряде стран, например Италии, Исландии, Новой Зеландии (в мире насчитывают 150 геотермальные электростанции) Толщина земной коры составляет 32 — 35 км, что значительно тоньше, чем лежащий под ней шар мантии, который тянется приблизительно на 2900 км к горячему жидкому ядру.

Мантия является источником богатых газами огненно-жидких пород (магма), которые извергаются действующими вулканами. Тепло, в основном, выделяется вследствие радиоактивного распада веществ в земном ядре. Температура и количество этого тепла настолько большие, что они провоцируют плавления пород мантии. Под поверхностью горячие породы могут создавать тепловые «мешки». В контакте с такими «мешками» вода нагревается и даже превращается в пар. Эти «мешки» преимущественно герметичны, поэтому горячая вода и пар очень часто находятся под большим давлением, а температура в этих средах превышает точку кипения воды на поверхности Земли. Самые большие геотермальные ресурсы сосредоточены в вулканических зонах на границах корковых плит.

Самым основным недостатком геотермальной энергии является тот факт, что ресурсы ограниченны и локализованы, если только исследования не показывают наличие значительных запасов горячий породы или возможность бурения скважин к мантии. А в 1991 году группе физиков ядерщиков из Оксфорда, что в Англии, удалось получить энергию с помощью ядерного синтеза. Речь идет о получении безопасного вида энергии.

Национальная научная организация США и НАСА провели исследования, которые засвидетельствовали, что значительное количество ветроэнергии в США можно получать в районе Больших озер, на Восточном побережье, а особенно на цепочке Алеутских островов. Максимальная расчетная мощность ветровых электростанций в этих областях может обеспечить 12% потребности США в электроэнергии. Самые большие ветроэлектростанции США размещены возле Голден Дейла, что в штате Вашингтон, где каждый из трёх генераторов (установленных на столбах высотой 60 м, диаметром ветрового колеса 90 м) дают 2,5 МВт электроэнергии. Также сейчас много стран Европы устанавливают ветроэлектростанции по новым современным технологиям. Они обеспечивают часть населения электроэнергией. Существуют программы по постепенному полному переходу на возобновляемые источники энергии во многих странах.

У солнечной энергии есть два основных преимущества. Во-первых: ее много и она относится к энергоресурсам, которые возобновляются (существование Солнца оценивается приблизительно в 5 млрд лет). Во-вторых: ее использование не причиняет нежеланных экологических последствий. Но использованию солнечной энергии препятствуют некоторые трудности. Количество этой энергии огромно, но она бесконтрольно рассеивается.

Для того чтобы получать большое количество энергии, необходимы коллекторные поверхности большой площади. Кроме этого, возникает проблема нестабильности энергосбережения: Солнце не всегда светит. Даже в пустынях, где преобладает безоблачная погода, день меняется ночью. Таким образом, необходимы накопители солнечной энергии. Но с современными технологиями все меняется и уже существуют такие накопители, и их постоянно усовершенствуют. Плюс ко всему технологии создания солнечных панелей тоже не стоят на месте, они стали гораздо эффективнее. Это уже не прошлый век! Это дает огромное преимущество для использования солнечной энергии. Некоторые теплые страны постепенно переходят на такие источники энергии.

Можно выделить три основных направления использования солнечной энергии: для кондиционирования воздуха, для отопления (в том числе горячего водоснабжения) и для прямого превращения в электроэнергию с помощью солнечных фотоэлектрических преобразователей и для крупномасштабного производства электроэнергии на основе теплового цикла.

На этом пока все на сегодня, пишите в комментариях, какой источник возобновляемой энергии Вам больше нравиться. Или, может быть, Вы уже используете какой-нибудь из них. Об ископаемом топливе можете почитать , а об энергетических ресурсах, в общем, . Подписывайтесь, чтоб не пропустить выход новых постов. Пока-пока всем.

Солнце – единственная звезда нашей планетной системы. Почти идеальная сфера, которая больше Земли в 110 раз и в 330 тысяч раз тяжелее! Среднее расстояние от Земли до Солнца – примерно 150 млн. километров, а это значит, что свет от него до нашей планеты доходит за 8 минут 20 секунд.

Но даже без знания всех этих фактов, еще в доисторические времена, многие народы почитали Солнце Богом. Но и если отбросить всю эту божественную составляющую, кто сегодня будет спорить, что без него по-прежнему не представима жизнь на Земле. Да чего там, когда Солнце скрыто за облаками, то и жизнь кажется какой-то унылой.

Солнце способно дарить не только тепло и свет, но и радость жизни.

Но воспевая, изображая, обожествляя и исследуя наше светило, человечество также всегда стремилось использовать его. Лучи света – это же даровая энергия, причем бесплатная и постоянная. Так за чем же дело стало...

Оказывается, использовать эти лучи можно лишь двумя способами – по крайней мере, на сегодняшний день. Первый – это получать электричество с помощью, например, кремниевых панелей. И второй способ – использовать непосредственно солнечное тепло. Каким образом? Для этого придумано очень много оригинальных и необычных устройств.

Солнечные панели.

Их часто, хотя и неправильно, именуют солнечными батареями. Солнечные панели уже давно хорошо узнаваемые и распространённые во всем мире, а их область применения – от крыш домов до космических станций, от судов до автомобилей.

Солнечные панели и солнечные коллекторы на крыше одного дома.

Солнечные панели превращают свет в электрический ток, в то время как солнечные коллекторы превращают его же в тепло. Основой панелей служат кремниевые пластинки. К ним подключаются аккумуляторы, инвертор, контроллер и иногда многое другое – проще говоря, устройство это не из простых.

Солнечные коллекторы.

Коллекторы же сделаны из обычного металла и к ним подведена лишь только жидкость-теплоноситель, которая циркулируя через коллектор, нагревается. В итоге эта жидкость кипятит, скажем, бак с водопроводной водой. Устройство это, как видим, гораздо проще, хотя и технологичней чем, скажем, выкрашенный краской бачок летнего дачного душа.

Плоский солнечный коллектор состоит из следующих элементов:

• кофр, в который заключены все детали устройства;
• абсорбер – элемент, поглощающий солнечные излучения;
• термоизолирующий слой;
• теплоноситель;

Это четыре основные части коллектора. Но конечно главное здесь не их количество, а то каким образом все они вместе работают.

Давайте сначала узнаем, как изготавливают солнечные коллекторы. Сперва сваривают абсорбер, который служит основой будущему устройству. Он похож на батарею, только наоборот – батарея излучает тепло от внутреннего источника, а абсорбер забирает тепло от внешнего источника – Солнца.

Проверяют готовые абсорберы на наличие микротрещин путем помещения их в небольшую емкость с жидкостью. Для этого применяется простой дедовский способ – если при давлении в 10 атмосфер, на поверхности детали не появляются пузырьки, то она готова к использованию.

Затем одобренный абсорбер покрывают специальным селективным покрытием (оптическое покрытие, способное поглощать солнечный свет). В специальной вакуумной камере происходит ионно-плазменное распыление, в результате которого абсорбер покрывается на вид слегка радужной синеватой тонкой пленкой, состоящей из нескольких слоев, каждый из которых имеет разный коэффициент преломления.

В итоге, в результате такого физического явления, как интерференция достигаются необходимые физические свойства. Волны, поступающие на поверхность и излучающие – как бы складываются и, собственно, излучение становится минимальным. Получаемое покрытие обладает двумя важными свойствами – поглощение энергии солнечного излучения и минимальное собственное тепловое излучение.

Затем абсорбер помещают в пластиковый кофр с термоизоляцией, накрывают сверху прозрачным стеклом и коллектор готов. Естественно, сердце всего этого устройства – абсорбер и специальное прикрытие, без которого солнечный коллектор, как автомобиль без топлива. Именно это покрытие способно удерживать до 95% солнечной энергии, переводя её в тепло.

Солнечные коллекторы – это простейший способ нагревать воду. Ничего особенного не требуется – только само устройство и Светило, а дальше всё произойдет само собой. Но на этом механизмы, которые используют энергию солнца, не заканчиваются.

Солнечный парус.

Одно из самых гениальных и амбициозных «солнечных» устройств было изобретено в одном из российских научных институтов. Казалось бы, если существуют космические корабли, то у них должны быть и паруса. Именно эта мысль натолкнула отечественных ученых на изобретение солнечного паруса – устройства, использующего для перемещения в космосе обыкновенный солнечный свет.

Принцип действия солнечного паруса действительно напоминает работу обычных морских парусов. Как мы знаем, их наполняет ветер, что позволяет судно двигаться. Солнечный же парус наполняют фотоны света, бомбардируя зеркальную поверхность паруса и отражаясь от неё, они сообщают ему импульс, что позволяет такому кораблю в условиях космоса лететь, причем с всевозрастающей скоростью. Есть только два важных условия – корабль должен быть как можно меньше, а парус – как можно больше.

Есть также солнечные коллекторы, которые часто путают с панелями, хоть это два совершенно разных устройства. Действительно, они оба работают от Солнца, но отличаются друг от друга, как двигатель внутреннего сгорания от двигателя водородного.

Блестящая поверхность солнечного паруса.

Материал, из которого сделан парус – тончайшая полимерная пленка толщиной всего пару микрон. Вся сила, которая создается площадью солнечного паруса, составляет всего на всего 4 грамма. Но при постоянном длительном воздействии, можно добиться ускорения, которое способно привести к скоростям, близким к скорости света!

Такие паруса и прицепленные к ним миниатюрные космические аппараты хотели когда-то использовать для полета на Марс. Весь путь должен был занять 500 дней, причем без применения топлива для движения, поскольку всё делает Солнце.

Существовал и другой вариант. Расположить такие паруса на орбите Земли и отражать солнечный свет на ночные города. Это привело бы к существенно экономии электроэнергии, да и светло было бы почти как днем.

Но, к сожалению, оказавшись в космосе, космический аппарат так и не смог развернуть все лепестки солнечного паруса. Но идея жива по сей день, и очень соблазнительна благодаря своей простоте и перспективности.

Солнечная печь.

В небольшом французском городке Фонт Ромео на юге Франции расположено необычное здание с очень простым и лаконичным названием – «Солнечная печь». Выбор места для строительства этого здания был не случаен, ведь именно в этих местах круглый год практически гарантировано: либо ясное небо, либо небольшая облачность. Здесь также почти никогда не бывает дождей и пасмурной погоды.

Здание было возведено в 70-х годах прошлого столетия и представляет собой действительно большую солнечную печь – второе название строения. Но даже без официальных громких эпитетов, глядя на эту фантастическую необычность, дух захватывает.

Вообще в мире существует всего две большие солнечные печи. И, что примечательно, вторая расположена в Узбекистане. И несмотря на огромное расстояние между ними, принцип работы обеих печей одинаковый.

Здание «Солнечная печь» во Франции.

Одни зеркала (гелиостаты) отражают солнечный свет, а другие зеркала (концентраторы) фокусируют лучи в одной точке, в которой в результате достигается температура более 3000 градусов Цельсия! Чтобы стало понятно, какое это пекло, скажем, что в природе практически не существует материала, который бы нельзя было расплавить в солнечной печи.

Большая солнечная печь Франции – здание с параболическим зеркалом (гелиоконцентратором), напротив которого находиться поле с зеркальными квадратами (гелиостатами). Размер каждого из них 7x6 метров, а общая площадь составляет более 2800 квадратных метров. Задача гелиостатов очень простая – они отображают солнечный свет на большое параболическое зеркало, фактически посылая на него огромный солнечный зайчик.

Парабола здания размером 50х40 метров, состоит из 9000 зеркал, каждое из которых индивидуально сориентировано с помощью четырех винтов. Во время строительства более двух лет ушло лишь на то, чтобы сфокусировать каждое зеркало под нужным углом. Это позволило достичь мощности в 1 Мегават – именно столько способны дать собранные от нее в пучок солнечные лучи.

В здании Солнечной печи расположены лаборатории с миниатюрными печами. Здесь ученые проводят бесконечные эксперименты и плавят под воздействием солнечных лучей самые разные материалы. Такие печи способны расплавить что угодно – дерево, камень и даже сталь. Если сила солнца настолько очевидна в малых печах, то можно себе только представить, что же будет в фокусе большого параболического зеркала.

Конечно, этого можно добиться и в обычных печах, однако в солнечной печи это происходит за секунды. Кроме того, раскаляются образцы от солнца, а значит, сплавы получаются без примесей – чистейшие металлы, керамика, композиты. И самый важный аргумент – за энергию (солнечный свет) никто ничего не платит.

Солнце – основа любой энергии на нашей планете.

Солнце – это первый самый мощный и по-прежнему самый доступный источник энергии на нашей планете. Его согревающее тепло может ощутить каждый – стоит в ясный день только протянуть руку или посмотреть вверх.

Различные устройства способны усилить световое излучение многократно. Но кроме уже известных нам солнечных панелей, коллекторов, концентраторов и парусов, по сути, все источники энергии на Земле – это тоже Солнце. Каменный уголь образован из древних растений, а они никогда бы не выросли без живительных лучей нашей единственной звезды. Тоже самое говорят и о нефти с газом. И даже футуристичные ветряки не стали бы вращаться, если бы не ветер, за который, как и за весь климат на Земле отвечает наше светило.

В погоне за всё более и более востребованными энергоресурсами, человечество уже изыскало множество путей. Но возможно всё, что нам надо – это перестать смотреть вниз в толщи земли, а обратить свой взгляд наверх – на наше Солнце.

По мере развития и становления общества человечество стало искать все более современные и при этом экономичные способы получения энергии. Для этого сегодня возводятся различные станции, но в то же время широко используется энергия, содержащаяся в недрах земли. Какой она бывает? Попробуем разобраться.

Геотермальная энергия

Уже из названия понятно, что она представляет собой тепло земных недр. Под земной корой располагается слой магмы, являющийся огненно-жидким силикатным расплавом. Согласно данным исследований, энергетический потенциал этого тепла намного выше энергии мировых запасов природного газа, а также нефти. На поверхность выходит магма — лава. Причем наибольшая активность наблюдается в тех слоях земли, на которых находятся границы тектонических плит, а также там, где земная кора характеризуется тонкостью. Геотермальная энергия земли получается следующим образом: лава и водные ресурсы планеты соприкасаются, в результате чего вода начинает резко нагреваться. Это приводит к извержению гейзера, формированию так называемых горячих озер и подводных течений. То есть именно тем явлениям природы, свойства которых активно используются как энергии.

Искусственные геотермальные источники

Энергия, содержащаяся в недрах земли, должна использоваться грамотно. Например, есть идея создания подземных котлов. Для этого нужно пробурить две скважины достаточной глубины, которые будут соединяться внизу. То есть получается, что практически в любом уголке суши можно получать геотермальную энергию промышленным способом: через одну скважину будет закачиваться холодная вода в пласт, а через вторую - извлекаться горячая вода или пар. Искусственные источники тепла будут выгодны и рациональны, если получаемое тепло будет давать больше энергии. Пар можно направлять в турбогенераторы, в которых будет вырабатываться электричество.

Конечно, отобранное тепло - это всего лишь доля того, что имеется в общих запасах. Но следует помнить, что глубинный жар будет постоянно пополняться вследствие процессов сжатия горных пород, расслоения недр. Как говорят специалисты, земная кора аккумулирует тепло, общее количество которого в 5000 раз больше теплотворной способности всех ископаемых недр земли в целом. Получается, что время работы подобных искусственно созданных геотермальных станций может быть неограниченным.

Особенности источников

Источники, позволяющие получить геотермальную энергию, практически невозможно использовать полностью. Существуют они в 60 с лишним странах мира, при этом больше всего наземных вулканов на территории Тихоокеанского вулканического огненного кольца. Но на практике оказывается, что геотермальные источники в разных регионах мира совершенно разные по своим свойствам, а именно средней температуре, минерализации, газовому составу, кислотности и так далее.

Гейзеры - источники энергии на Земле, особенности которых в том, что они с определенными промежутками извергают кипящую воду. После того как произошло извержение, бассейн становится свободным от воды, на его дне можно заметить канал, который уходит глубоко в землю. Гейзеры как источники энергии используются в таких регионах, как Камчатка, Исландия, Новая Зеландия и Северная Америка, а одиночные гейзеры встречаются и в некоторых других областях.

Откуда берется энергия?

Совсем близко к земной поверхности располагается неостывшая магма. Из нее выделяются газы и пары, которые поднимают и проходят по трещинам. Смешиваясь с подземными водами, они вызывают их нагревание, сами превращаются в горячую воду, в которой растворены многие вещества. Такая вода выделяется на поверхность земли в виде разных геотермальных источников: горячих ключей, минеральных источников, гейзеров и так далее. По мнению ученых, горячие недра земли - это пещеры или камеры, соединенные проходами, трещинами и каналами. Они как раз заполняются подземными водами, а совсем недалеко от них располагаются очаги магмы. Таким естественным образом и образуется тепловая энергия земли.

Электрическое поле Земли

Есть в природе еще один альтернативный источник энергии, который отличается возобновляемостью, экологической чистотой, простотой в использовании. Правда, до сих пор этот источник только изучается и не применяется на практике. Так, потенциальная энергия Земли кроется в ее электрическом поле. Получить энергию таким способом можно на основании изучения базовых законов электростатики и особенностей электрического поля Земли. По сути, наша планета с точки зрения электрической - это сферический конденсатор, заряженный до 300 000 Вольт. Его внутренняя сфера имеет отрицательный заряд, а внешняя - ионосфера - положительный. является изолятором. Через нее происходит постоянное течение ионных и конвективных токов, которые достигают силы во много тысяч ампер. Однако разница потенциалов между обкладками при этом не уменьшается.

Это говорит о том, что в природе есть генератор, роль которого состоит в постоянном восполнении утечки зарядов с обкладок конденсатора. В роли такого генератора и выступает магнитное поле Земли, вращающееся вместе с нашей планетой в потоке солнечного ветра. ЭнергиямагнитногополяЗемлиможет быть получена как раз путем подключения к этому генератору потребителя энергии. Чтобы сделать это, нужно выполнить монтаж надежного заземления.

Возобновляемые источники

Поскольку численность населения нашей планеты неуклонно растет, нам требуется все больше энергии, чтобы обеспечить население. Энергия, содержащаяся в недрах земли, может быть самой разной. Например, существуют возобновляемые источники: энергия ветра, солнца и воды. Они отличаются экологической чистотой, а потому использовать их можно, не боясь причинить вред окружающей среде.

Энергия воды

Этот способ используется уже на протяжении многих веков. Сегодня построено огромное количество плотин, водохранилищ, в которых вода используется для того, чтобы вырабатывалась электрическая энергия. Суть действия этого механизма проста: под влиянием течения реки вращаются колеса турбин, соответственно, энергия воды превращается в электрическую.

Сегодня существует большое количество гидроэлектростанций, которые преобразуют энергию потока воды в электроэнергию. Особенность этого способа в том, что возобновляются, соответственно, такие конструкции имеют низкую себестоимость. Именно поэтому, несмотря на то что строительство ГЭС ведется довольно долго, да и сам процесс весьма затратный, все же эти сооружения значительно выигрывают у электроемких производств.

Энергия солнца: современно и перспективно

Солнечная энергия получается с помощью солнечных батарей, однако современные технологии позволяют использовать для этого новые методы. Крупнейшей в мире является система, построенная в пустыне Калифорнии. Она полностью обеспечивает энергией 2000 домов. Конструкция работает следующим образом: от зеркал отражаются солнечные лучи, которые направляются в центральный бойлер с водой. Она закипает и превращается в пар, вращающий турбину. Она, в свою очередь, связана с электрическим генератором. Ветер тоже может использоваться как энергия, которую дает нам Земля. Ветер надувает паруса, вращает мельницы. А теперь с его помощью можно создавать устройства, которые будут вырабатывать электрическую энергию. Вращая лопасти ветряка, он приводит в действие вал турбины, который, в свою очередь, связан с электрогенератором.

Внутренняя энергия Земли

Она появилась вследствие нескольких процессов, главные из которых - аккреция и радиоактивность. По мнению ученых, становление Земли и ее массы произошло за несколько миллионов лет, причем произошло это вследствие образования планетезималей. Они слипались, соответственно, масса Земли становилась все больше. После того как наша планета стала иметь современную массу, но еще была лишена атмосферы, на нее беспрепятственно падали метеорные и астероидные тела. Этот процесс как раз и называется аккрецией, и приводил он к тому, что выделялась значительная гравитационная энергия. И чем большие по размеру тела попадали на планету, тем в большем объеме выделялась энергия, содержащаяся в недрах Земли.

Эта гравитационная дифференциация привела к тому, что вещества стали расслаиваться: тяжелые вещества просто тонули, а легкие и летучие всплывали. Дифференциация сказывалась также и на дополнительном выделении гравитационной энергии.

Атомная энергия

Использование энергии земли может происходить по-разному. Например, с помощью возведения атомных электростанций, когда тепловая энергия выделяется за счет распада мельчайших частиц материи атомов. В качестве основного топлива служит уран, который содержится в земной коре. Многие считают, что именно этот способ получения энергии наиболее перспективен, однако его применение сопряжено с рядом проблем. Во-первых, уран излучает радиацию, которая убивает все живые организмы. К тому же если это вещество попадет в почву или атмосферу, то возникнет настоящая техногенная катастрофа. Печальные последствия аварии на Чернобыльской АЭС мы испытываем на себе по сегодняшний день. Опасность таится в том, что радиоактивные отходы могут угрожать всему живому очень и очень долгое время, целые тысячелетия.

Новое время - новые идеи

Конечно, люди не останавливаются на достигнутом, и с каждым годом предпринимается все больше попыток найти новые способы получения энергии. Если энергия тепла земли получается достаточно просто, то некоторые способы не так просты. Например, в качестве источника энергии вполне можно использовать биологический газ, который получается при гниении отходов. Его можно применить для отапливания домов и нагревания воды.

Все чаще возводятся когда поперек устьев водоемов устанавливаются плотины и турбины, которые приводятся в действие приливами и отливами, соответственно, получается электроэнергия.

Сжигая мусор, получаем энергию

Еще один способ, который уже применяется в Японии, - это создание мусоросжигательных заводов. Они сегодня построены в Англии, Италии, Дании, Германии, Франции, Нидерландах и США, однако только в Японии эти предприятия стали использоваться не только по назначению, но и для получения электричества. На местных заводах сжигается 2/3 всего мусора, при этом заводы оснащены паровыми турбинами. Соответственно, они снабжают теплом и электричеством близлежащие территории. При этом по затратам построить такое предприятие гораздо выгоднее, чем возвести ТЭЦ.

Более заманчивой выглядит перспектива использования тепла Земли там, где сосредоточены вулканы. В таком случае не понадобится бурить Землю слишком глубоко, поскольку уже на глубине 300-500 метров температура будет выше точки кипения воды минимум в два раза.

Существует и такой способ получения электроэнергии, как Водород - самый простой и легкий химический элемент - может считаться идеальным топливом, ведь он есть там, где есть вода. Если сжигать водород, можно получать воду, которая разлагается на кислород и водород. Само водородное пламя безвредное, то есть вреда окружающей среде наноситься не будет. Особенность этого элемента в том, что у него высокая теплотворная способность.

Что в будущем?

Конечно, энергия магнитного поля Земли или та, которую получают на атомных станциях, не может удовлетворить полностью все потребности человечества, которые растут с каждым годом. Однако специалисты говорят о том, что поводов для переживаний нет, поскольку топливных ресурсов планеты пока хватает. Тем более что используется все больше новых источников, экологически чистых и возобновляемых.

Остается проблема загрязнения окружающей среды, причем растет она катастрофически быстро. Количество вредных выбросов зашкаливает, соответственно, воздух, которым мы дышим, вреден, вода имеет опасные примеси, а почва постепенно истощается. Именно поэтому так важно своевременно заняться изучением такого явления, как энергия в недрах Земли, чтобы искать способы сокращения потребностей в органическом топливе и активнее использовать нетрадиционные источники энергии.