Альтернативный источник энергии

Способ решения проблемы загрязнения экологии

Увеличение масштабов загрязнения атмосферы требуют быстрых и эффективных способов защиты её от загрязнения, а также способов предупреждения вредного воздействия загрязнителей воздуха. Атмосфера может содержать определённое количество загрязнителя без проявления вредного воздействия, т.к. происходит естественный процесс её очистки.

Первым шагом в установлении вредного воздействия, связанного с загрязнением воздуха, является разработка критерия качества воздуха, а также стандартов качества.

Стандарты качества определяют уровни качества воздуха и предельно допустимые выбросы (ПДВ), которые необходимо выдерживать для обеспечения безопасности жизни.

Контролирующие органы обязаны осуществлять количественный и качественный контроль.

Другим подходом к улучшению состояния атмосферы является требование применения передовых технологических процессов, замена вредных материалов безвредными, применение мокрых способов обработки сырья вместо сухих.

Как правило, на промышленных предприятиях используются процессы или устройства для газоочистки и пылеулавливания, чтобы уменьшить или предотвратить величину выброса. Процессы газоочистки могут также разрушить или менять его химические или физические свойства так, что он становится менее опасным

В некоторых случаях используют метод рассеивания в атмосфере. Дымовые трубы должны быть достаточно высокими (300-350 метров), для обеспечения хорошего разбавления примесей путём обтекания воздуха вокруг зданий в зоне аэродинамических теней. Кроме того, необходимо учитывать температуру выбросов и месторасположение труб. Предприятия строят с подветренной стороны по отношению к жилым районам. На ряде предприятий факельные газы используют для отопления зданий, а их избыток направляется на теплоцентраль.

Источники энергии — встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию.

Альтернативный источник энергии — заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.

Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены, не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.

Топливный элемент

Топливный элемент — электрохимическое устройство, подобное гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне — в отличие от ограниченного количества энергии, запасенного в гальваническом элементе или аккумуляторе.

Топливные элементы осуществляют превращение химической энергии топлива в электричество, минуя малоэффективные, идущие с большими потерями, процессы горения. Это электрохимическое устройство в результате высокоэффективного «холодного» горения топлива непосредственно вырабатывает электроэнергию.

Естественным топливным элементом является митохондрия живой клетки. Митохондрии перерабатывают органическое «горючее» — пируваты и жирные кислоты, синтезируя АТФ — универсальный источник энергии для всех биохимических процессов в живых организмах, одновременно создавая разность электрических потенциалов на своей внешней мембране. Однако копирование этого процесса для получения электроэнергии в промышленных масштабах лишено смысла, т.к. на долю электрической разности потенциалов приходятся ничтожная доля химической энергии исходных веществ: почти вся энергия передаётся молекулам АТФ.

Основной источник производимой людьми энергии - минеральное сырье, главным образом, уголь и нефть. Разработка способов превращения химической энергии топлива (нефти, газа, угля, сланцев, торфа, древесины) в другие виды энергии, удобные для непосредственного использования в машинах и механизмах (это прежде всего электрическая энергия) - проблема, давно волнующая человечество.

В настоящее время до 60% электроэнергии производится на тепловых электростанциях, где процесс преобразования химической энергии в электрическую осуществляется по схеме:

химическая энергия

®

тепловая энергия

®

механическая энергия

®

электрическая энергия

При химической реакции горения (окисления) топлива выделяется тепловая энергия. Благодаря ей в котле расширяется пар, приводящий в действие лопасти паровой турбины, - появляется энергия механическая. Последняя приводит в работу электрический генератор. Несмотря на огромный технический прогресс в повышении эффективности сжигания топлива, этот способ преобразования химической энергии остается наименее экономичным и не удовлетворяет требованиям современной техники по ряду причин:

• низкий коэффициент полезного действия (кпд), теоретическая величина которого не может превышать 60-70%. Фактический кпд тепловых электростанций составляет 30-40%, а транспортных установок в городских условиях - 10-40%. Следовательно, 60-90% химической энергии топлива, являющегося ценным химическим сырьем (запасы которого неуклонно истощаются), бесполезно рассеивается в окружающее пространство;
• тепловые электростанции и двигатели внутреннего сгорания дают большое число вредных выбросов и в значительной степени ответственны за загрязнение окружающей среды.

В связи с этим значительно перспективнее прямое преобразование химической энергии в электрическую по схеме:

Дата добавления: 2015-05-10