7 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Со времени изобретения первой паровой машины в XVIII столетии, использовавшей в качестве топлива дро­ва и уголь, человек получил мощную энергетическую базу для развития индустриального общества. Вслед за паро­вой машиной появились двигатель внутреннего сгорания, электрический генератор и ядерный реактор.

Энергоресурсы условно можно классифицировать на три типа: невозобновляемые, возобновляемые, ядерную и термоядерную энергию.

К невозобновляемым энергоресурсам, которые вносят основной вклад в энергетику, относится ископаемое топ­ливо, т. е. остатки веществ растительного происхождения, преобразовавшиеся со временем в уголь, нефть и природ­ный газ. Сложные процессы естественного происхождения, способствовавшие формированию видов топлива, длились миллионы и десятки миллионов лет. Пополнить быстро истощаемые запасы ископаемого топлива, по-видимому, невозможно, а истощение их в ближайшие 100—150 лет неминуемо. К невозобновляемому типу энергоресурсов от­носятся также горючие сланцы — осадочные горные поро­ды, содержащие углеводороды, из которых путем пере­гонки можно получить жидкое топливо, близкое по соста­ву к нефти: Однако в настоящее время этот способ добычи нефти нерентабелен.

К возобновляемым энергоресурсам относится солнеч­ная энергия. Она используется как непосредственно для нагревания воды, отопления, выработки электричества, так и в преобразованном виде (энергия ветра, гидроэнергия, энергия океанских волн, морских течений, перепада температур между поверхностным и глубинным океаном). Особый вид — энергия Солнца, преобразованная в элект­рическую. Известно, что образующуюся в результате фо­тосинтеза биомассу можно переработать в горючие газы и жидкости. Возобновляемый вид — и геотермальная энер­гия, базирующаяся на использовании внутреннего тепла Земли в районах, где глубинные воды выходят на поверх­ность в виде горячих источников и гейзеров.

Ядерная энергетика базируется на расщеплении (де­лении) атомов тяжелых радиоактивных элементов с вы­делением тепла (ядерная реакция) и на синтезе (соеди­нении) ядер легких атомов (термоядерная реакция), тоже сопровождаемом значительным выделением энергии.

Энергетическая база также подвержена воздействию климата. Режимы освещенности, термический и ветровой влияют на потребление энергии и ее перераспределение по экономическим районам, особенно в странах с резко ме­няющимися климатическими условиями. По мере ввода в строй капитальных мощностей резко возрастает стоимость дефицита тепла, которая по некоторым оценкам в среднем для мира может достигать не менее нескольких миллиар­дов рублей в год.

Что касается новых видов энергии и в особенности возобновляемых энергоресурсов, то развитие этой отрасли в решающей мере будет зависеть от климатических усло­вий даже при самом благоприятном развитии технологи­ческого процесса. В настоящее время роль возобновляе­мых видов энергии в общем энергетическом балансе пре­небрежимо мала, но к концу столетия они будут давать около 25% энергии.

Уже сейчас существует много автономных гелиоуста­новок для городов и сельских местностей. Фотогальвани­ческие солнечные элементы, преобразующие непосредст­венно свет в электрическую энергию, весьма перспектив­ны (стоимость вырабатываемой ими электроэнергии упала с астрономической цифры 500 долларов за 1 Вт мощности до 13,5 долларов и продолжает падать).

Большие возможности таит в себе и ветроэнергетика. В США строится крупная ветроэнергетическая установка мощностью 1,5 млн. Вт. В ряде стран (Индия и др.) успешно разрабатывается производство биогаза (метана). Бразилия начала производить из сахарного трост­ника и маниоки этиловый спирт, чтобы заменить им импортный бензин. Налаживается производство ИЗ отходов древесины пиролизного древесного угля.

Эксплуатация не всех источников энергии будет зави­сеть от климата. Тем не менее развитие новых видов энергетической базы резко повысило интерес к проблеме метеорологии и энергии. Так, по инициативе ВМО в 1979 г. был проведен международный симпозиум, посвященный метеорологическим проблемам развития солнечной энер­гии. В конце 1979 г. в Женеве состоялось международное совещание экспертов по проблеме энергии ветра.

Одним из недостатков энергии Солнца и ветра являет­ся малая плотность энергии на единицу площади. В рай­онах, где из-за большой концентрации производства зда­ния плохо приспособлены для солнечной и ветровой энер­гетики, ориентироваться на новые виды энергии нецелесо­образно. В странах и районах, где население рассредото­чено, ориентация на возобновляемые источники энергии вполне себя оправдывает как с экономической, так и с со­циальной и экологической точек зрения.

Развитие энергетики, основанной на возобновляемых источниках, по-видимому, неизбежно, но именно эти источ­ники в наибольшей мере зависят от климатических условий. Так, для разработки и эксплуатации большинства ге­лиоустановок требуются данные о прямой и рассеянной радиации, об эффективном излучении, спектральном сол­нечном излучении. Крайне важно для этих установок знать внутрисуточную структуру поля радиации, а так­же полей ветра, температуры, облачности и др. Необходи­мо разработать климатические критерии, обеспечивающие благоприятные условия для эффективной работы солнеч­ных установок различного типа, изучить внутрисуточную структуру составляющих радиационного и теплового ба­ланса для поверхностей различной ориентации и широт­ных зон, произвести районирование экономических обла­стей отдельных стран и регионов мира по обеспечению солнечными ресурсами применительно к различным ти­пам солнечных установок.

Со стороны ветроэнергетики предъявляется целый ряд требований. Известно, что потенциальные климатические ветроэнергоресурсы пропорциональны плотности воздуха и кубу скорости ветра. Поэтому крайне важно выбрать место установки ветродвигателей. Кроме того, ни один ветродвигатель не в состоянии полностью использовать потенциальные ветроэнергоресурсы, так как он может работать между нижним пределом скорости ветра (скоро­стью пуска) и верхним пределом, т. е. скоростью ветра, при которой двигатель способен выйти из строя. Без зна­ния климатического режима планирование ветроэнергети­ки и эксплуатацияветроэнергоустановок не могут быть эффективными.