Возобновляемые источники энергии

реферат

Введение

Возобновляемыми энергоресурсами называют целую гамму энергетических ресурсов, основной характеристикой которых является то, что они постоянно возобновляются, не смотря на их использование. Кроме энергии приливов и отливов, все возобновляющиеся энергоресурсы получают подпитку от солнца - практически единственного источника энергии на нашей планете.

Структура нашей планеты достаточно сложная включает литосферу, гидросферу и атмосферу, из которых каждая обладает специфическими качествами и по разному реагирует на воздействие солнечной радиации. Наряду с неравномерным распределением солнечного света по земной поверхности всё это вызывает разницу в давлении, температуре, химическом потенциале и уровня солености воды. Эти различия, поддерживаемые солнечным излучением, и есть потенциальные источники энергии. В естественных условиях эти различия постепенно сглаживаются вследствие необратимого рассеивания, и какая-то определенная часть энергии, в конечном счете, уходит в космос.

Использование возобновляющихся источников энергии, по сути, есть вмешательство в процесс распределения солнечной энергии и использование этой энергии на нужды человека. К счастью в большинстве случаев между поглощением солнечной энергии тем или иным объектом и её выделением в космос в виде инфракрасных излучений проходит достаточно много времени. Это дает возможность воспользоваться выше упомянутой энергией.

Так как Земля находится в среднем на расстоянии 150 млн. км от Солнца, только малая часть радиации, зависящая от угла падения, попадает на Землю. Однако даже это количество оказывается достаточно большим и поддерживает практически все процессы, происходящие на Земле, включая жизнь.

Конкретное количество энергии солнечного излучения, а именно количество солнечной энергии, поступающей за 1 сек на поверхность площадью 1 м2, расположенную перпендикулярно солнечным лучам за пределами земной атмосферы, так называемая солнечная постоянная, составляет около 1340 Вт/м2. Общее количество солнечного излучения, попадающего на Землю составляет около 180Ч1015 Вт, в то время как в год это составляет 60Ч1023 Дж. Это в 15 тысяч раз больше, чем потребляемая человечеством энергия за год (около 4Ч1010 Дж в год).

Но не всё излучение достигает Земли как написано выше. Примерное разделение входящей радиации показано на рисунке. Вся энергия, пребывающая на Землю, за исключением малой части, возвращается в космос. Однако между поступлением энергетического потока и его возвращения в космос может существовать определенный временной промежуток, возникающей вследствие ряда преобразований солнечной энергии. Часть этой энергии, как показано на рисунке, мгновенно отражается обратно в космос облаками. Значительная часть энергии, достигшая поверхности земли, затрачивается на испарение воды. Испарившаяся вода поступает в атмосферу и через какое-то время возвращается в виде дождя, росы и снега, что в свою очередь вызывает к жизни речные потоки. Энергия этих потоков в конечном итоге рассеивается. Другая часть энергии поглощается сушей, океанами, морями и атмосферой.

Это поглощение не постоянно от места к месту в течение дня и ночи, что вызывает ветер, океанские течения, приводит к разнице температур между сушей и морем и т.д. И опять же, с течением времени эти потоки теряют свою энергию из-за трения, температурного распределение уравнивается в процессе теплообмена и конвекции, и запас относительной энергии рассеивается. Достаточно малая часть солнечного излучения (менее 0,1%, не показанного на рисунке) тратится на фотосинтез наземными и водными растениями. Этот запас энергии хранится в тканях растений и возвращается обратно в ходе естественных процессов после их смерти.

Распределение солнечной энергии:

а - энергия, отражаемая облаками; б - энергия, поглощаемая атмосферой; в - энергия, достигаемая земной поверхности; г - энергия, выделяемая землёй; д - энергия, выделяемая океаном и расходуемая на испарение; е - суммарная энергия, излучаемая в космос

Всем известно, что по законам термодинамики, объект может представлять собой источник полезной энергии при условии, что он не находится в равновесии с окружающей средой. Подпитываемая солнечным излучением, наша окружающая среда никогда не находится в состоянии равновесия. Излучение приводит к возникновению различий разного рода, например температура и давление. Они могут рассматриваться в качестве источника энергии, подпитывающихся излучением Солнца.

Это справедливо для приливов, вызываемых гравитационным взаимодействием между Луной, Землёй и Солнцем.

В этом реферате я дам обзор различных способов добычи полезной энергии, используя существующую в природе разницу различных параметров. Все эти потенциальные источники энергии возобновляемы. Это значит, что когда мы превратим их энергию в полезную, получающаяся относительная разница будет скомпенсирована солнечным излучением при гравитационном взаимодействии Земли, Луны и Солнца.

Делись добром ;)