VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Цель работы: рассмотреть перспективы развития энергообеспечения и технологии будущего.

Задачи:

1. Изучить научную литературу.

2. Рассмотреть современное энергоснабжение городов.

3. Выявить достоинства и недостатки современного энергообеспечения.

Сделать выводы.

Сегодня мы бы хотели затронуть проблему энергообеспечения. В ней мы рассмотрим нынешнее энергоснабжение, а точнее - электроснабжение и технологии будущего, а также их достоинства и недостатки.

Всё это мы разберем в нашем докладе “Энергообеспечение – что нас ждет?”

И так приступим:

Каким должно быть энергоснабжение в городе.

По прогнозам демографов, к 2020 году в городских условиях будет проживать не менее 57% населения планеты. Демографы прогнозируют рост человечества до 8 миллиардов человек - с 6,8 в сегодняшнее время. Такие темпы роста связаны напрямую с ростом городов и развитием городской инфраструктуры.

По мнению специалистов, проблема обеспечения комфортного проживания такого огромного количества людей в городах станет одной из самых приоритетных.

Поэтому необходимо поддерживать разросшуюся инфраструктуру электроэнергетики.

Современное энергоснабжение городов

Современные электростанции могут бытьтрех типов:

• Тепловые;

• Гидроэлектростанции;

• Атомные.

Городское электроснабжение от тепловой станции

Нередко электричеством город снабжает тепловая электростанция, работающая на угле, дизельном топливе, газе или нефти.

Такие тепловые станции, работающие на минеральном топливе, становятся источником загрязнения атмосферы и в без того непростой экологической ситуации в современном городе.

Нефть и нефтепродукты стали в современной цивилизации источником загрязнения атмосферы и биосферы. Если не решать сегодня проблемы загрязнения окружающей среды, то в ближайшее время человечество столкнется с неизбежностью превращения современных городов в территории, совершенно не пригодные для жизни.

Современная технотронная цивилизация способна бесконтрольно использовать полезные ископаемые и истратить их за более короткий период, чем они накапливались, обеспечивая электроснабжение во все возрастающем объеме городскому населению.

При этом стоит отметить, что полезные ископаемые человеку достались совершенно бесплатно. Все это стимулирует бесконтрольное потребление полезных ископаемых.

Ученые прогнозируют при таком потреблении природных ресурсов их полное исчерпание уже через полвека.

Получение электричества с помощью гидроэлектростанций

Для создания гидроэлектростанций приходится затоплять пахотные земли, тем самым сокращая количество сельскохозяйственных земель и не снимая проблему продовольственной безопасности городского населения. Уже сегодня ощущается проблема нехватки продуктов питания из-за увеличения людей на Земле.

К тому же энергоснабжение городов через строительство электростанций имеет ограничения. Весь имеющийся водный ресурс уже задействован. Поэтому увеличивать потребление электричества через обуздание силы воды предоставляется уже невозможным в ближайшее время.

Энергоснабжение городов с помощью АЭС

Снабжение электричеством городов при помощи атомных электростанций ставит проблему потребления рудных ископаемых и дальнейшей утилизации опасных для живой природы отходов АЭС.

Практика показывает, что одна станция может работать без перерыва не более 20-30 лет. При этом возможно еще продлить срок эксплуатации АЭС на 10-15 лет, но не более. После этого энергоснабжениегорода становится небезопасным со старой атомной станции.

Поэтому придется законсервировать атомную станцию до состояния, подходящего к использованию в дальнейшей деятельности человека, а ядерные отходы необходимо будет утилизировать.

При данном способе получения электроэнергии возрастают затраты на утилизацию радиоактивных отходов, и неэффективно используются территории, куда приходится закапывать ядерные отходы, и на которых должны будут строиться через 20 лет новые АЭС.

На сегодняшний день нет опыта по 100 % возвращению территории, на которой находилась атомная станция, к повторной подготовке ее ко вторичному использованию для нужд людей.

Следует признать, что даже самые совершенные технологии атомного синтеза не способны полностью гарантировать безопасность. Таким образом, энергоснабжение городов при помощи мирного атома также не решает экологических проблем и проблем экономичного использования территории.

Какой должна быть энергетика будущего

Уже сегодня необходимо подумать над тем, как осуществить энергообеспечение всех городских объектов, играющих важную роль в жизни людей.

Необходимо подсчитать потребность каждого города в минимальном количестве электричества, а потом создать собственные внутренние мощности, которые смогли бы обеспечить минимальную потребность города в энергии в момент устранения последствий аварии на линии энергоснабжения.

Речь пойдет об альтернативных источниках электричества, которыми будут в ближайшем будущем пользоваться жители городов.

Наиболее экологически чистыми и возобновляемыми источниками энергии являются природные силы, к которым относятся энергия солнца, ветра, морских приливов и отливов. Эти виды энергии не требуют больших вложений. Необходимо просто создать технологии, позволяющие использовать максимально эффективно окружающую человека энергию в своих целях без больших финансовых затрат.

Солнечная энергия

Электроснабжение городов с помощью солнечной энергии очень перспективно в регионах с большим количеством солнечных дней. Для ее получения не нужно запасаться топливом. Энергию могут вырабатывать специальные солнечные батареи, установленные на крыше или стенах домов.

Единственным недостатком на сегодняшний день этого альтернативного источника энергоснабжения является его высокая себестоимость. Сами солнечные панели стоят очень дорого. Срок окупаемости их очень большой, так как батарея быстрее выйдет из строя, чем окупятся вложения на ее создание. Имеющееся на сегодняшний день оборудование имеет очень низкий коэффициент преобразования солнечной энергии в электричество. Кроме этого, для современной солнечной батареи требуется очень много свободного места.

Однако наука не стоит на месте и ученые уже работают над рядом проектов, которые способствовали бы повышению эффективности преобразования солнечной энергии в электрический ток. На такое энергоснабжение делается ставка при решении проблем обеспечения городов будущего дешевой и безопасной энергетикой. Ввод в строй новых солнечных батарей позволит сделать солнечную энергетику более конкурентоспособной с традиционными видами энергетики современной цивилизации.

Вот один из примеров:

Завод солнечной энергии находится около Севильи, в Андалусии, Испания. Башня высотой в 300 футов, окруженная шестисот двадцатью четырьмя зеркалами гелиостатами, обеспечивает достаточно электричества, чтобы удовлетворить все энергетические потребности Севильи, что предотвращает выпуск более чем шестисот тысяч тонн углекислого газа каждый год.

Использование энергии ветра

Технология превращения силы ветра в электроэнергию используется достаточно широко в местах сильных ветров. Здесь действует большое количество специальных ветряных мельниц, преобразующих силу ветра в электричество.

Большой популярностью сегодня пользуется технология создания специальных ветровых ферм, на которых работает большое количество ветряков, преобразующих силу ветра в электричество.

Конструкция ветряка отличается высокой технологичностью. Для создания таких ветровых электростанций используются достижения многих отраслей производства. Подобный подход может считаться примером для разработки альтернативных видов энергетики в ближайшем будущем.

Существует несколько недостатков такого вида энергетики в городах:

• Высокой вибрации ветряка.Такая конструкция устанавливается на крыше здания и в результате своей работы может разрушить строение повышенным уровнем вибрации и ухудшить условия проживания в таких домах человека.

• Высокий шумовой уровень. Ветряные установки в ходе своей работы будут создавать повышенный уровень шума, особенно в жилых районах с одно - двухэтажными домами.

• Возможность разрушения из-за сильного ветра. Угроза потенциального разрушения ветряка создает дополнительную угрозу жилым районам города, так как весит такая установка более 100 тонн. Ее падение с большой высоты будет катастрофическим для городского населения.

• Дефицит свободных площадей в городе.Ветряк требует большого пространства, которого при высокой плотности застройки нет в условиях современного города.

В целом при сравнении этих двух видов альтернативной энергетики энергоснабжение городов посредством преобразования солнечной энергии в электрическую кажется более перспективным.

По мнению исследователей, использование энергетического потенциала наружного потока могло бы в разы повысить эффективность ветряных установок по преобразованию энергии ветра. При изменении конструкции трубы ветряной установки с учетом энергии наружного потока энергоснабжение могло бы повысить свою эффективность в 5 и более раз. Для увеличения энергетического потенциала наружного потока потребуется более узкая труба с установленным внутри нее генератором.

Такие конструкции смогут эффективно использоваться даже в районах, отличающихся средней и низкой скоростью ветра в течение всего года. В результате затраты на электрическую энергию в городах могут быть существенно снижены за счет таких инженерных прорывов уже в ближайшее время.

Проведенные испытания таких конструкций показали, что установки могут работать эффективно даже при сниженной в два раза начальной скорости ветра. Даже при таких условиях энергоснабжение получается рентабельным и малозатратным.

Использование новых конструкций позволит решить ряд проблем, связанных с затруднением использования ветряков в городских условиях. Для них не потребуется больших площадей, как для ветряков с трубами больших диаметров. Такая ветровая установка имеет конструкцию башни, и как большинство городских строений использует вертикальное пространство.

Использование энергии морских приливов и течений

По мнению специалистов, в области альтернативных источников энергии использование силы морских приливов и отливов, а также морских течений имеет хорошие перспективы для поиска новых экологических видов энергоснабжения городских поселений.

Однако такое электроснабжение будет доступно лишь тем городам, которые расположены в прибрежной черте. Города, расположенные на морском побережье, к тому же, уже используют активно прилегающую акваторию для судоходства и для туристической индустрии.

Все это не позволяет широко использовать энергию морских волн для энергетики городов.

Ответ на вопрос ”что нас ждет?” Может быть получен на примере Сингапура

Сады будущего и супердеревья в Сингапуре

В ходе масштабной перестройки в Сингапуре, а также строительства нового центра в Marina Bay, были созданы удивительные сады — футуристический парк с множеством мостов, парков, растений странной формы и очень необычных деревьев.

Куполы-биомы по размеру эквиваленты примерно 4 футбольным полям, и по завершении строительства они станут домом длядвухсот двадцати тысяч растений практически со всех континентов нашей планеты. Интересной особенностью цветочного купола является то, что садоводческие отходы питают массивную паровую турбину, вырабатывающую электричество. Этого электричества достаточно, чтобы полностью питать весь купол, а также осуществлять контроль за климатом и атмосферой внутри.

Вот краткие подробности и интересные факты о Садах:

1. В общей сложности здесь расположено 18 супердеревьев высотой от 25 до 50 метров

2. Мосты длиной в 128 метров и высотой в 22 метра соединяют более высокие супердеревья, открывая посетителям невероятный вид на весь парк и залив

3. 11 деревьев оснащены фотогальваническими системами, чтобы преобразовывать солнечный свет в энергию. Энергия, собранная в течение дня, будет использоваться ночью для освещения всей структуры

4. Каждое супердерево состоит из множества высаженных на специальном каркасе папоротников и тропических цветов

5. Специальные навесы служат регуляторами температуры, поглощая и рассеивая солнечный свет. Также деревья оснащены системами сбора дождевой воды. Каждое из них будет состоять из ста шестидесяти трех тысяч всевозможных растений более чем двухсот разновидностей

Сегодня мы рассмотрели перспективы развития альтернативной энергетики. Надеемся на лучшее будущее для человечества, Благодарим вас за внимание. Будем рады еще раз встретиться с вами в будущем на конференциях, затрагивающих не менее интересные темы.

Выводы:

1. Современное энергоснабжение имеет не только преимущества, но и ряд недостатков, таких как:

• загрязнение окружающей среды;

• исчерпаемость полезных ископаемых;

2. Существуют альтернативные виды источников энергии, которые необходимо более активно внедрять в жизнь, с целью укрепления экономики и экологии.

Код для цитирования: Скопировать