Источники эл энергии: Какие возобновляемые источники энергии появятся в России к 2020 году

Содержание

Возобновляемые источники энергии: новая революция или очередной пузырь

Новости о рекордах в области использования ВИЭ не сходят с новостных лент в последние несколько лет. По информации Международного агентства по возобновляемой энергетике (IRENA), в период 2013-2015 годов доля ВИЭ в новых мощностях в электроэнергетике уже составляет 60%. Ожидается, что еще до 2030 года возобновляемые сместят уголь на второе место и выйдут в лидеры в балансе генерации электроэнергии (по прогнозу МЭА, треть объемов электроэнергии к этому году будет производиться с помощью ВИЭ). С учетом динамики ввода новых мощностей эта цифра выглядит не слишком фантастической — в 2014 году доля возобновляемых в мировом производстве электроэнергии составляла 22,6%, а в 2015 году — 23,7%.

Однако под общим термином ВИЭ скрываются очень разные источники энергии. С одной стороны, это давно и успешно эксплуатируемая крупная гидроэнергетика, а с другой — относительно новые виды — такие как солнечная энергетика, ветер, геотермальные источники и даже совсем экзотическая энергия волн океана. Доля гидроэнергетики в выработке электроэнергии в мире остается стабильной — 18,1% в 1990 году, 16,4% в 2014 году и примерно такая же цифра в прогнозе на 2030 год. Двигателем стремительного роста ВИЭ за последние 25 лет стали именно «новые» виды энергии (прежде всего, солнечная и ветроэнергетика) — их доля увеличилась с 1,5% в 1990 году до 6,3% в 2014 году и предположительно догонит гидроэнергетику в 2030 году, достигнув 16,3%.

Доли различных видов топлива в мировой генерации электроэнергии ·Международное Энергетическое Агентство, прогноз на 2030 год в сценарии New Policies

Несмотря на такие бурные темпы развития ВИЭ, остается довольно много скептиков, сомневающихся в устойчивости этого тренда. Например, Пер Виммер, в прошлом сотрудник инвестиционного банка Goldman Sachs, а ныне основатель и руководитель собственной инвестиционно-консалтинговой компании Wimmer Financial LLP, считает, что ВИЭ — это «зеленый пузырь», аналогичный пузырю доткомов 2000 года и ипотечному кризису в США 2007-2008 годов. Интересно, что Пер Виммер — гражданин Дании, страны, которая уже давно является лидером в секторе ветроэнергетики (в 2015 году на датских ветряных электростанциях было произведено 42% потребленной в стране электроэнергии) и стремится стать самым «зеленым» государством если не в мире, то уж точно в Европе. Дания планирует полностью отказаться от использования ископаемых источников топлива к 2050 году.

Реклама на Forbes

Основной аргумент Виммера состоит в том, что энергия ВИЭ является коммерчески неконкурентоспособной, а проекты с ее использованием — неустойчивыми в долгосрочной перспективе. То есть «зеленая» энергия — слишком дорогая по сравнению с традиционной, и развивается она только благодаря государственной поддержке. Высокая доля долгового финансирования в проектах ВИЭ (до 80%) и его растущая стоимость приведут, по мнению эксперта, либо к банкротству компаний, реализующих проекты в сфере «зеленой» энергетики, либо к необходимости выделения все большего объема средств государственной поддержки для удержания их на плаву. Однако Пер Виммер не отрицает, что ВИЭ должны играть свою роль в энергообеспечении планеты, но государственную поддержку предлагает оказывать только тем технологиям, которые имеют шанс стать коммерчески рентабельными в течение следующих 7-10 лет.

Сомнения Виммера не беспочвенны. Наверное, один из самых драматичных примеров — это компания SunEdison, которая в апреле 2016 года подала заявление о банкротстве. До этого момента SunEdison была одной из самых быстро растущих американских компаний в области ВИЭ, стоимость которой летом 2015 года оценивалась в $10 млрд. Только за три года, предшествующих банкротству, компания инвестировала в новые приобретения $18 млрд, а всего было привлечено $24 млрд акционерного и заемного капитала.

Перелом в отношении инвесторов наступил, когда SunEdison неудачно попыталась поглотить за $2,2 млрд компанию Vivint Solar Inc, занимающуюся установкой солнечных панелей на кровли домов, что совпало со снижением цен на нефть. В результате цена акций SunEdison упала с пиковых значений (более $33 в 2015 году) до 34 центов в момент подачи заявления о банкротстве. История SunEdison — тревожный, но не однозначный сигнал для индустрии. Согласно оценкам аналитиков, проекты у компании были «хорошие», а причина банкротства была в слишком быстром росте и больших долгах.

Однако динамика индекса MAC Global Solar Energy Stock Index (индекс, который отслеживает изменение котировок акций более 20 публичных компаний, работающих в секторе солнечной энергетики со штаб-квартирами в США, Европе и Азии) за последние четыре года также не внушает оптимизма.

MAC Global Solar Energy Stock Index ·http://www.quotemedia.com

Вопрос о субсидиях тоже выглядит неоднозначным. С одной стороны, объем государственной поддержки ВИЭ в мире растет с каждым годом (в 2015 году, по оценкам МЭА, он приблизился к $150 млрд, 120 из которых приходились на сектор электроэнергетики, без учета гидроэнергетики). С другой — ископаемые источники энергии также субсидируются государствами, причем в значительно больших масштабах. В 2015 году объем таких субсидий оценивался IEA в $325 млрд, а в 2014 году — в $500 млрд. При этом эффективность субсидирования технологий ВИЭ постепенно повышается (субсидии в 2015 году выросли на 6%, а объемы новой установленной мощности — на 8%).

Также растет, причем стремительно, конкурентоспособность ВИЭ за счет снижения стоимости производства электроэнергии. Для сравнения себестоимости различных источников электроэнергии часто используется показатель LCOE (levelized cost of electricity — полная приведенная стоимость электроэнергии), при расчете которого учитываются все затраты как инвестиционного, так и операционного характера на полном жизненном цикле электростанции соответствующего типа. По данным компании Lazard, которая ежегодно выпускает оценки LCOE для разных видов топлива, для ветра этот показатель за последние 7 лет снизился на 66%, а для солнца — на 85%.

При этом нижние уровни диапазона оценки LCOE для ветровых и солнечных электростанций промышленного масштаба уже сопоставимы или даже ниже значений этого параметра для газа и угля. Несмотря на то, что методология LCOE не позволяет учесть все системные эффекты и потребности в дополнительных инвестициях (сети, базовые резервные мощности и другое), это означает, что проекты в ветро- и солнечной энергетике становятся конкурентоспособны по сравнению с традиционными видами топлива и без государственной поддержки.

Еще одной характеристикой этого тренда является темп снижения цен, заявляемых энергокомпаниями на аукционах по покупке крупных объемов электроэнергии посредством PPA (power purchase agreement — соглашение о поставках электроэнергии). Например, очередной рекорд для солнечной энергетики в размере 2,42 цента за кв/ч был поставлен консорциумом, состоящим из китайского производителя панелей JinkoSolar и японского девелопера Marubeni, в 2016 году в Объединенных Арабских Эмиратах. Не далее как в 2014 году самый низкий бид на подобных аукционах стоил выше 6 центов за кв/ч.

В заключение следует еще раз вспомнить о ключевых причинах бурного развития ВИЭ в мире. Основной фактор, стимулирующий развитие возобновляемых — это все-таки декарбонизация, то есть принятие мер по сокращению выбросов парниковых газов для борьбы с глобальным потеплением. На это было нацелено принятое 12 декабря 2015 года и вступившее в силу 4 ноября 2016 года Парижское соглашение об изменении климата.

Среди других выгод перехода на ВИЭ можно отметить улучшение экологической обстановки, снабжение энергодефицитных и удаленных районов, а также развитие технологий и появление новых рабочих мест. За последние несколько лет использование ВИЭ стимулировало создание одной из самых высокотехнологичных отраслей промышленности в мире. Объем инвестиций в эту отрасль в 2015 году оценивался в $288 млрд США. 70% всех инвестиций в генерацию электроэнергии было сделано в секторе возобновляемых источников энергии. В данном секторе (не считая гидроэнергетику) в мире занято более 8 млн человек (например, в Китае их число составляет 3,5 млн).

Сегодня развитие возобновляемых источников энергии нужно рассматривать не в изоляции, а как часть более широкого процесса Energy Transition — «энергетического перехода», долгосрочного изменения структуры энергетических систем. Этот процесс характеризуется и другими важными изменениями, многие из которых усиливают «зеленую» энергетику, повышая ее шансы на успех. Одним из таких изменений является развитие технологий хранения энергии. Для зависящих от погодных условий и времени суток ВИЭ появление подобных коммерчески привлекательных технологий, очевидно, станет большим подспорьем. Мировой процесс развития новой энергетики является необратимым, но четкий ответ на вопрос о его месте и роли в российском ТЭК еще предстоит сформулировать. Главное сейчас: не упустить окно возможностей — ставки в этой гонке довольно высоки.

 ЗРУ-539-сон 21.05.2019. Об использовании возобновляемых источников энергии

Ҳаммаси Кейинги таҳрирга ҳавола Олдинги таҳрирга ҳавола АПК бўйича индекслаш ҚСУК бўйича индекслаш ТТР бўйича индекслаш ҚМҚ бўйича индекслаш Ўзгартиришлар манбаси Расмий нашр манбаси

Урок 12. традиционная и альтернативная энергетика. экологически безопасные источники получения электроэнергии — Экология — 11 класс

Экологические проблемы электроэнергетики и пути их решения

Традиционная и альтернативная энергетика. Экологически безопасные источники получения электроэнергии

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

Энергоснабжение охватывает все сферы нашей жизни. Главным источником энергии на нашей планете является Солнце. Человек использует тепло и свет, исходящие от Солнца, а также накопленную в течение миллионов лет энергию фотосинтеза в виде полезных ископаемых – исчерпаемых природных ресурсов: угля, нефти и газа. Наибольшее количество электроэнергии в России вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС), где энергию получают путём сжигания природного газа, угля, торфа или мазута. Сжигание топлива – не только основной источник энергии, но и источник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (углекисный газ, двуокись серы, оксиды азота, пылевые частицы).

Гидроэнергетика также получила достаточно широкое распространение. Одно из важнейших её воздействий на окружающую среду связано с отчуждением значительных площадей плодородных земель под строительство водохранилищ.

Атомная энергетика стала развиваться относительно недавно и рассматривается как наиболее перспективная. 0,5 кг ядерного топлива позволяет получать столько же энергии, сколько сжигание 1000 тонн каменного угля. Экологические проблемы этой отрасли энергетики связаны с захоронением отработанного ядерного топлива, ликвидацией самих АЭС после окончания сроков эксплуатации и опасностью радиационного заражения в случае аварийных ситуаций.

Однако, при постоянно возрастающих потребностях современной цивилизации все традиционные источники энергии, возможно, будут исчерпаны. На современном этапе развития, человечество старается найти новые, экологически чистые и восполняемые источники энергии. Эти способы получения, передачи и использования энергии получили название альтернативных. К ним относят солнечную, геотермальную и ветровую энергию, а также энергию биомассы и океана. Наиболее прогрессивная технология – сочетание в одном устройстве генераторов двух видов энергетических установок, например, ветрогенератора и солнечных батарей. Развитие альтернативной энергетики ведётся и в России. Например, функционируют геотермальные электростанции (Камчатка), на Крымском полуострове широко применяется получение электроэнергии с помощью солнечных батарей, возведено несколько сотен ветроэлектростанций, запланированы к строительству приливно-отливные электростанции.

Традиционные способы получения электроэнергии

COVID-19 и низкоуглеродная электроэнергия: уроки на будущее

Рис. 4. Воздействие на цены на электроэнергию в среднем в 2020 году до и после введения режима изоляции в отдельных государствах относительно 2019 года. (Графика: Харим Юнг)

Что касается еще более долгосрочной перспективы, то несмотря на то, что производители и операторы систем успешно отреагировали на кризис, наблюдающееся снижение генерации за счет органического топлива привлекает внимание к задачам обеспечения дополнительной стабильности сетей, которые, вероятно, возникнут в дальнейшем в процессе перехода к экологически чистой энергии. Тяжелые вращающиеся паровые и газовые турбины обеспечивают механическую инерцию в электроэнергетической системе, тем самым поддерживая ее в сбалансированном состоянии. Замена этих мощностей возобновляемыми источниками энергии с переменным характером генерации может привести к большей нестабильности, ухудшению качества электроэнергии и увеличению частоты отключений электроэнергии.  Крупные АЭС наряду с другими технологиями могут взять на себя эту роль, уменьшая риск перебоев с поставками в полностью безуглеродных системах электроснабжения. 

Проблемы, созданные COVID-19, также высветили необходимость обеспечения встроенной устойчивости будущих энергетических систем к более широкому спектру внешних потрясений, в том числе к более переменчивым и экстремальным погодным условиям, связанным с изменением климата.

Успехи ядерной энергетики во время кризиса служат своевременным напоминанием о ее текущем значении и будущем потенциале с точки зрения создания более устойчивой, надежной и низкоуглеродной энергетической системы.

Источники данных о спросе на электроэнергию, ее производстве и ценах: Европейская сеть операторов систем передачи электроэнергии (Европа), Национальная энергетическая компания «Укрэнерго» (Украина), Корпорация по эксплуатации энергосистемы (Индия), Корейская энергетическая биржа (Южная Корея), Национальный оператор энергосистемы (Бразилия), Независимый оператор энергосистемы (Онтарио, Канада), АЭИ (США). Данные охватывают период с 1 января по май/июнь.

«Полюс» покрывает 100% потребления электроэнергии за счёт возобновляемых источников

ПАО «Полюс» (LSE, MOEX: PLZL) (далее — «Полюс», «Компания», вместе с дочерними компаниями — Группа) сообщает о приобретении «зелёных» сертификатов I-REC. Целью сделки является компенсация выбросов парниковых газов, выработанных в ходе производства остающейся в энергетическом балансе Группы доли электроэнергии из невозобновляемых источников. С учётом ранее заключённых крупных договоров о поставках гидроэлектроэнергии, по итогам сделки «Полюс» на 100% покрывает потребности Группы в электроэнергии за счёт возобновляемых источников.

Приобретённые Группой сертификаты, покрывающие I квартал 2021 г., обеспечены энергией, выработанной из возобновляемых источников в общем объёме 303,5 гВт⋅ч. Эмитентами сертификатов выступили ПАО «ТГК-1» (Нижне-Свирская ГЭС-9 и Верхне-Свирская ГЭС-12 как генерирующие объекты) и АО «Витимэнергосбыт» (Мамаканская ГЭС как генерирующий объект). Сделка с ТГК-1 совершена на облачной платформе Лаборатории блокчейн Сбербанка, на базе которой ведётся учёт транзакций по данным сертификатам.

Компания ожидает, что со II квартала 2021 г. количество приобретаемых сертификатов I-REC снизится благодаря недавнему соглашению о поставках экологически чистой электроэнергии, вырабатываемой Саяно-Шушенской ГЭС, на Красноярскую бизнес-единицу «Полюса».

Павел Грачев, генеральный директор ПАО «Полюс», прокомментировал:

«Полюс» становится первой крупной золотодобывающей компанией в мире, целиком покрывающей свои потребности за счёт возобновляемых источников энергии. Это чрезвычайно важный шаг для нашей компании, и мы надеемся, что нашему примеру будут следовать другие участники рынка как в России, так и за рубежом. Переход на возобновляемые источники энергии — ключевой аспект трансформации мировой экономики с целью предотвращения дестабилизации климата. Успешность этой трансформации в наших общих долгосрочных интересах.

Вадим Ведерчик, управляющий директор ПАО «ТГК-1»:

В структуру генерирующих активов «ТГК-1» входят и ТЭЦ и ГЭС, что позволяет эффективно сочетать их преимущества. Электроэнергия, произведённая на гидроэлектростанциях без выбросов CO2, позволяет нашим партнёрам реализовать стратегию устойчивого развития: достичь декарбонизации производства, обеспечить соответствие экологическим стандартам, минимизировать риск уплаты углеродного сбора при экспорте продукции в Европу.

Александр Ведяхин, Первый заместитель Председателя Правления Сбербанка:

Нынешняя сделка между «Полюсом» и ТГК-1 доказывает, что использование «зелёных» сертификатов для «озеленения» потребляемой энергии — это современный, удобный и востребованный инструмент. Он способствует развитию возобновляемых источников энергии, а Сбер, в свою очередь, становится тем проводником, через который компании переходят к экологичному производству и снижению негативного влияния на окружающую среду. Мы готовимся к проведению дальнейших сделок с рядом крупнейших клиентов и последующему тиражированию продукта. Внедряя подобные «зелёные» инструменты, мы способствуем ESG-трансформации российской экономики.

Сертификаты I-REC представляют собой подтверждённые документами записи о производстве соответствующего объёма энергии из возобновляемых источников. В соответствии с принятыми международными стандартами, сертификаты I-REC могут выпускаться производителями электроэнергии и приобретаться сторонними организациями. Они являются общепризнанным и распространённым инструментом компенсации выбросов и поддержки развития возобновляемой энергетики.

«Полюс» планирует продолжить приобретать сертификаты и покрывать за их счёт объёмы энергии из невозобновляемых источников, потреблённой за соответствующий истекший период. В результате Группа планирует покрывать 100% потребляемой электроэнергии за счёт прямых поставок «зелёной» энергии и за счёт приобретения сертификатов I-REC.

Покупка «зелёных» сертификатов является одним из инструментов в рамках долгосрочного перехода «Полюса» на возобновляемые источники энергии. В настоящий момент Компания работает над климатической стратегией, которая будет предусматривать набор мер в области возобновляемой энергетики.

Полюс

«Полюс» занимает четвертое место среди крупнейших в мире золотодобывающих компаний по объему производства и второе — по запасам золота, демонстрируя самые низкие издержки среди ведущих глобальных производителей.

Основные производственные объекты Компании расположены в Сибири и на Дальнем Востоке: на территории Красноярского края, Иркутской и Магаданской областей, а также Республики Саха (Якутия).

Для инвесторов и СМИ
Виктор Дроздов, директор департамента деловых коммуникаций
и связей с инвесторами
[email protected]

Прогнозные заявления

Настоящее сообщение может содержать «заявления прогнозного характера» относительно «Полюса» и/или группы «Полюс». В целом слова «будет», «может», «должен», «следует», «продолжит», «возможность», «полагает», «ожидает», «намерен», «планирует», «оценивает» и прочие аналогичные выражения являются показателями заявлений о перспективах. Заявления о перспективах содержат элементы риска и неопределенности, вследствие чего фактические результаты могут существенно отличаться от показателей, приведенных в соответствующих заявлениях о перспективах. Заявления прогнозного характера содержат утверждения, касающиеся будущих капитальных затрат, стратегий ведения хозяйственной деятельности и управления, а также развития и расширения деятельности «Полюса» и/или группы «Полюс». Многие из этих рисков и неопределенностей касаются факторов, которые не могут контролироваться или быть точно оценены «Полюсом» и/или группой «Полюс», поэтому на информацию, содержащуюся в этих заявлениях, не следует полагаться как на окончательную, поскольку она предоставляется исключительно по состоянию на дату соответствующего заявления. «Полюс» и/или какая-либо компания группы «Полюс» не принимает каких-либо обязательств и не планирует предоставлять обновленную информацию по данным заявлениям прогнозного характера, за исключением случаев, когда это требуется в соответствии с действующим законодательством.

4. Источники энергии

Учение об источниках энергии поддерживается 7 ключевыми понятиями:

4.1 Люди переносят и преобразуют энергию из окружающей среды в формы, полезные для человеческой деятельности. Основными источниками энергии в окружающей среде являются такие виды топлива, как уголь, нефть, природный газ, уран и биомасса. Все виды топлива из первичных источников, за исключением биомассы, являются невозобновляемыми. Первичные источники также включают возобновляемые источники, такие как солнечный свет, ветер, движущаяся вода и геотермальная энергия.

4.2 Использование энергии человеком ограничено. Промышленность, транспорт, городское развитие, сельское хозяйство и большинство других видов человеческой деятельности тесно связаны с количеством и видом доступной энергии. Наличие энергетических ресурсов ограничено распределением природных ресурсов, наличием доступных технологий, социально-экономической политикой и социально-экономическим статусом.

4.3 Ископаемое и биотопливо представляют собой органические вещества, содержащие энергию, захваченную солнечным светом. Энергия в ископаемом топливе, таком как нефть, природный газ и уголь, поступает из энергии, которую производители, такие как растения, водоросли и цианобактерии, давным-давно захватили из солнечного света.Энергия в биотопливе, таком как продукты питания, древесина и этанол, поступает из энергии, которую производители совсем недавно получили от солнечного света. Энергия, запасенная в этих видах топлива, высвобождается во время химических реакций, таких как горение и дыхание, которые также выделяют углекислый газ в атмосферу.

4.4 Люди переносят энергию с места на место. Топливо часто не используется у источника, а транспортируется, иногда на большие расстояния. Топливо транспортируется в основном по трубопроводам, грузовиками, кораблями и поездами.Электрическая энергия может быть получена из различных энергетических ресурсов и может быть преобразована практически в любую другую форму энергии. Электрические цепи используются для распределения энергии в отдаленные места. Электричество является не первичным источником энергии, а энергоносителем.

4.5 Люди производят электричество несколькими способами. Когда магнит перемещается или магнитное поле изменяется относительно катушки с проволокой, электроны индуцируются в проволоке. Большая часть производства электроэнергии человеком происходит таким образом.Электроны также можно заставить течь за счет прямого взаимодействия с легкими частицами; это основа, на которой работает солнечный элемент. Другие способы получения электричества включают электрохимические, пьезоэлектрические и термоэлектрические.

4.6 Люди намеренно накапливают энергию для последующего использования различными способами. Примеры включают батареи, резервуары для воды, сжатый воздух, водород и тепловые аккумуляторы. Хранение энергии сопряжено со многими технологическими, экологическими и социальными проблемами.

4.7 Различные источники энергии и различные способы преобразования, транспортировки и хранения энергии имеют свои преимущества и недостатки. Данная энергетическая система, от источника до потребителя, будет иметь присущий уровень энергоэффективности, денежных затрат и риска для окружающей среды. Каждая система также будет иметь последствия для национальной безопасности, доступа и справедливости.

Тема источников энергии может стать одной из определяющих в жизни наших студентов

По мере того, как нефтяные ресурсы становятся все более опасными, разведка раздвигает границы технологических возможностей, таких как бурение в глубоких морских водах.

Происхождение: Фотография из галерей изображений Microsoft.
Повторное использование: Если вы хотите использовать этот элемент за пределами этого сайта способами, выходящим за рамки добросовестного использования (см. http://fairuse.stanford.edu/), вы должны получить разрешение от его создателя.

Происходит энергетический переход. Знаменательное Парижское соглашение по климату 2016 года дало четкий сигнал о том, что во всем мире необходимо двигаться в направлении низкоуглеродной энергетики. Несмотря на то, что США намереваются выйти из Парижского соглашения, переход на экологически чистую энергию не ослабевает, и его возглавляют другие страны мира, а также штаты, города и корпорации США.

Истоки нашего энергоснабжения — захватывающая и привлекательная тема для студентов, а также отличный способ узнать о различных способах получения энергии, а также о воздействии и социальных последствиях различных видов энергии. Эти концепции вращаются вокруг энергии, которая используется в человеческих целях, включая возобновляемые и невозобновляемые источники энергии, хранение энергии, производство электроэнергии и транспортировку энергии с места на место.

Важным отправным пунктом для этой темы является концепция возобновляемых источников энергии.невозобновляемые источники энергии. Многие студенты уже знакомы с идеей о том, что ископаемые виды топлива восстанавливаются гораздо медленнее, чем мы их используем, поэтому они невозобновляемы. Возобновляемая энергия существует во многих формах: гидроэлектроэнергия, солнечная энергия, ветер, геотермальная энергия и биотопливо. Каждый из них предлагает множество связанных тем и нюансов. Например, солнечная энергия может генерироваться на одной крыше или на больших солнечных фермах коммунального масштаба. Солнечная энергия также может генерироваться на концентрирующих солнечных электростанциях, которые используют массив зеркал для направления солнечной энергии на центральную башню.Этот тип солнечной энергии может поставлять энергию даже ночью. Подробное изучение производства энергии может предотвратить чрезмерно упрощенное определение конкретных видов энергии как хороших или плохих.

Также стоит остановиться на практических и технологических аспектах энергетики. Распределение энергетических ресурсов по земному шару неравномерно, так как в одних регионах есть изобилие источников энергии, а в других нет. Районы, где энергия используется наиболее интенсивно, не обязательно являются теми же местами, где естественным образом существуют энергетические ресурсы.Например, богатые залежи нефти и газа находятся в прибрежной морской среде, а ветряные электростанции расположены в сельской местности. В обоих случаях эта энергия транспортируется к месту, где энергия потребляется. Кроме того, конечное использование энергии зависит от географии, времени года и времени суток. Таким образом, энергию необходимо транспортировать, хранить и преобразовывать из одной формы в другую, чтобы она была доступна, когда и где она необходима.


Изучение источников энергии дает практические уроки Сегодняшние студенты являются свидетелями возрождения энергетических технологий.После десятилетий использования энергии с преобладанием ископаемого топлива предстоит исследовать широкий спектр инновационных вариантов. Отказ от углеродоемких видов топлива в мире является важной темой, которая предлагает богатые, актуальные, многогранные возможности для обучения. К изучению источников энергии можно подходить с точки зрения инженерии, общественного здравоохранения, экономики или международной торговли, что делает междисциплинарный подход идеальным (эти идеи также рассматриваются в Energy Decisions).

Точно так же, как экосистемы зависят от поступления энергии, человеческие общества также зависят от энергии для инфраструктуры, транспорта, продуктов питания и большинства других видов человеческой деятельности.Однако существуют пределы того, сколько энергии доступно данному обществу. Даже возобновляемые формы энергии зависят от географического положения и технологической доступности. Запасы невозобновляемых источников энергии ограничены и оказывают влияние на их добычу, транспортировку и потребление. Ценообразование на энергию, энергетическая справедливость и энергетическая безопасность — все это факторы, определяющие доступность энергии для различных слоев общества. Некоторые общества обладают избытком энергии, в то время как другие изо всех сил пытаются удовлетворить свои основные потребности.Изучая эти концепции, учащиеся могут начать понимать, как люди зависят от использования энергии, но также ограничены практическими аспектами использования энергии.

Помощь учащимся в понимании этих идей

График Управления энергетической информации, показывающий разбивку энергопотребления по различным источникам. Это изображение обновляется ежегодно, а текущую информацию можно найти по адресу https://www.eia.gov/energyexplained/us-energy-facts/.

Происхождение: Управление энергетической информации США
Повторное использование: Этот элемент находится в общественном достоянии и может свободно использоваться повторно без ограничений.

Большинство студентов уже понимают, что энергия может исходить из многих источников. Однако у них могут быть неправильные представления о том, откуда берется их собственная энергия или сколько энергии берется из различных источников. Например, студенты могут быть удивлены, узнав, что лишь небольшая часть энергоснабжения США приходится на ветряные турбины и другие возобновляемые источники (11% в 2018 г.), а 80% — на ископаемое топливо. Ядерная энергетика обеспечивает 8% энергоснабжения США (Управление энергетической информации, эта страница ежегодно обновляется).Несмотря на популярность и важность технологий использования возобновляемых источников энергии, важно понимать, что ископаемые виды топлива по-прежнему составляют подавляющую часть нашего энергетического портфеля, и, по прогнозам, так будет и в ближайшие десятилетия (источник: Управление энергетической информации, 2020 г.).

Это иллюстрирует чрезвычайные проблемы, с которыми мы сталкиваемся, выходя за пределы ископаемой энергии. Отход от ископаемого топлива вызывает новый набор вопросов, таких как хранение энергии, аккумуляторная технология и энергоснабжение, которое связано с многочисленными прерывистыми источниками, а не с несколькими стационарными электростанциями.

Сегодняшние студенты, вероятно, с энтузиазмом относятся к возобновляемым источникам энергии, что является отличным способом вовлечь их. Но важно, чтобы они узнали о проблемах и реалиях капитального ремонта энергетической системы. Например, рассмотрите огромные установки возобновляемой энергии, которые потребуются для замены 80% энергоснабжения, поступающего от ископаемого топлива, и логистику, где разместить ветряные турбины, солнечные фермы или другую новую энергетическую инфраструктуру. Числа важны.Количественное рассмотрение этих предметов ясно показывает, что нам предстоит пройти долгий путь, чтобы обеспечить надежное, безопасное и экологически чистое энергоснабжение.

Принесите эти идеи в ваш класс

Наше энергетическое будущее — это не только многие темы, которые мы преподаем, но и проблема, на которую нет однозначного ответа. Это может быть захватывающим призывом к действию для студентов. Возможно, они будут частью проектных решений? В научных стандартах следующего поколения особое внимание уделяется инженерному делу, дизайну, междисциплинарному мышлению и решению проблем.Эти способы мышления необходимы для решения этой проблемы.

Энергия является частью жизни каждого студента и используется повсюду вокруг нас. Поэтому легко найти уместность в обучении источникам энергии. Упражнение «Источник энергии» требует от групп учащихся создать концептуальный эскиз электричества, который начинается с их собственного выключателя света, и проследить его как можно дальше. Это упражнение можно использовать на любом уровне обучения, оно служит вводным заданием, которое может подтолкнуть к дальнейшим исследованиям, а также выявить неверные представления.Учащиеся могут развить эту концепцию и разработать свои собственные энергетические портфолио на основе интернет-исследований о различных источниках энергии.

Учащиеся также могут изучить передовые энергетические инновации, такие как солнечная черепица для крыш, энергия из водорослей или новые способы хранения энергии. Почти каждый день мы узнаем о новой возможности. Обратной стороной этого является то, что преподавателям может быть трудно идти в ногу с быстрыми изменениями. Например, цены на возобновляемые источники энергии падают с каждым годом, а установки возобновляемых источников энергии опережают прогнозы по всему миру.Педагоги должны внимательно следить за тем, чтобы предоставлять актуальную информацию, что может включать проверку и обновление цифр каждый год. Управление энергетической информации предлагает множество данных, карт, графиков и прогнозов, которые можно использовать для изучения ряда вопросов.


Учебные материалы из коллекции CLEAN


Средняя школа

  • «Энергия для вас» показывает учащимся, как исследовать типы энергетических ресурсов в их родном штате.
  • Биотопливо из водорослей: новая возобновляемая энергия — учащиеся изучают основные жизненные потребности водорослей (фитопланктона) с помощью практического опыта и интерактивной игры.
  • Программа
  • Oceans of Energy посвящена исследованию океана как способу научиться собирать, контролировать и распределять возобновляемые энергетические ресурсы океана. Студенты исследуют один источник энергии океана с помощью Интернета, а затем строят микро-гидрогенератор.


Средняя школа

  • Великие дебаты об энергии позволяют студенческим командам выработать ключевые точки зрения на плюсы и минусы назначенного им источника энергии и сравнить его с другими.
  • The United States of Energy — привлекательная интерактивная карта и база данных, которые иллюстрируют производство и потребление энергии в разных штатах. Полезно для интернет-исследований, проводимых студентами, или для сравнения энергии в разных состояниях.
  • Карты ветра — это карта среднегодовой скорости ветра на высоте 80 метров над землей. Эту карту можно использовать для оценки потенциала ветровой энергии в США.

Колледж

  • Энергия ветра С помощью Google Планета Земля используются семь крупных ветряных электростанций, разбросанных по всему миру, для сравнения потенциальной мощности ветряных ресурсов каждой фермы.
  • Наша энергетическая система — это интерактивная диаграмма Национальной академии наук, которая показывает, как мы полагаемся на различные первичные источники энергии для снабжения энергией четырех секторов конечного использования (жилого, коммерческого, промышленного и транспортного).
  • Браузер данных по электроэнергии содержит актуальные данные о выработке электроэнергии в США. Данные можно фильтровать и отображать в виде графиков несколькими способами, что полезно для уроков, основанных на запросах, о производстве энергии.
  • В проекте
  • «Природный газ и сланцы Марцеллус» используется метод изучения конкретных случаев для изучения гидроразрыва пласта.
  • Selecting Sites for Renewable Energy Projects использует Google Earth для исследования различных возобновляемых источников энергии и выбора площадок в Соединенных Штатах, которые подходят для развития возобновляемых источников энергии.

Найдите упражнения и наглядные материалы для преподавания этой темы

Поиск по уровню обучения: средняя школа средняя школа введение колледж старшие классы колледж поиск все уровни обучения

Ссылки

Суммарное производство и потребление энергии по штатам — интерактивная карта США.С., что приводит к производству, потреблению и источникам энергии для каждого штата. Вкладки в верхней части каждой страницы содержат подробную информацию об энергии в каждом состоянии. На момент написания этой статьи данные были за 2017 год, и вполне возможно, что Управление энергетической информации продолжит обновлять эту страницу.

Hourly Electric Grid Monitor от Управления энергетической информации показывает в режиме реального времени графики источников электроэнергии, работающих в различных регионах США. Выпадающее меню в левом верхнем углу предлагает дополнительные инструменты для анализа электроэнергии.

Годовой энергетический прогноз Управления энергетической информации. Это «вечнозеленый» источник, который обновляется каждый год. В отчете представлены тенденции использования энергии, производства электроэнергии, выбросов CO 2 и т. д.

50 State Targets for Clean Energy — это набор из 50 информационных бюллетеней/инфографики, показывающих конкретные планы по переходу на возобновляемые источники энергии в каждом штате США. Данные включают создание рабочих мест. Данные Стэнфордского университета.

мощность, электрическая: | Infoplease

Электрическая энергия встречается в природе, но редко в формах, которые можно использовать.Например, хотя энергия, рассеиваемая молнией, во много раз превышает мировой спрос на электроэнергию, молния не нашла практического применения из-за ее непредсказуемости и других проблем. Как правило, практические системы производства электроэнергии преобразуют механическую энергию движущихся частей в электрическую энергию (см. Генератор). Хотя системы, работающие без механического шага, действительно существуют, в настоящее время они либо чрезмерно неэффективны, либо дороги из-за зависимости от сложной технологии.В то время как некоторые электрические установки получают механическую энергию от движущейся воды (гидроэлектроэнергия), подавляющее большинство получают ее от тепловых двигателей, в которых рабочим телом является пар. Примерно 89% электроэнергии в США вырабатывается таким образом. Пар образуется за счет тепла от сжигания ископаемого топлива или ядерного деления (см. ядерная энергия; ядерный реактор).

Преобразование механической энергии в электрическую можно осуществить с КПД около 80%. На гидроэлектростанции потери возникают в турбинах, подшипниках, напорных трубопроводах и генераторах.Основные ограничения термодинамики определяют максимальную эффективность, достижимую при преобразовании тепла в электрическую энергию. Необходимость ограничения температуры до безопасного уровня также помогает снизить КПД электростанции, работающей на ископаемом топливе, примерно до 41%. Большинство атомных станций работают на низкотемпературном паре низкого давления и имеют еще более низкий КПД, составляющий около 30%. Атомные станции смогли достичь КПД до 40% с жидкометаллическим охлаждением. Считается, что при использовании магнитогидродинамических генераторов в сочетании с обычными паровыми турбинами эффективность обычных установок может быть повышена почти до 50%.Эти устройства снимают ограничения, налагаемые конструкцией лопаток турбин, за счет использования в качестве рабочего тела пара или газов, образующихся при сгорании.

Тепло, вырабатываемое электростанцией, которое в конечном итоге не преобразуется в электрическую энергию, называется отходящим теплом. Воздействие этих отходов на окружающую среду может быть катастрофическим, особенно когда тепло, как это часто бывает, поглощается ручьями или другими водоемами. Градирни помогают утилизировать отработанное тепло в атмосферу.С атомными установками, помимо проблемы отходящего тепла, связаны трудности, связанные с утилизацией и удержанием продуктов реакции, которые остаются опасно радиоактивными в течение многих тысяч лет, а также с приспособлением таких установок к меняющимся потребностям в энергии. Общественное беспокойство по поводу таких проблем, частично вызванное авариями на АЭС «Три-Майл-Айленд» в Харрисбурге, штат Пенсильвания, в 1979 году и взрывом атомной электростанции в Советском Союзе в Чернобыле в 1986 году, заставило США.правительство С. ввести обширные правила безопасности для атомных станций. Отчасти из-за этих правил атомные станции оказались нерентабельными. Некоторые из них закрываются и заменяются электростанциями, работающими на традиционном топливе.

Топливные элементы вырабатывают электричество путем прямого преобразования водорода, углеводородов, спирта или других видов топлива с эффективностью от 50% до 60%. Хотя они использовались для производства электроэнергии в космических аппаратах и ​​в некоторых наземных объектах, ряд проблем мешал их широкому использованию.Самое главное, что катализатор, который является важным компонентом топливного элемента, особенно работающего при комнатной температуре, очень дорог. Управляемый ядерный синтез может обеспечить практически неограниченный источник тепловой энергии для производства пара на электростанциях; однако с его развитием связано много проблем, и в ближайшем будущем от этого источника не ожидается заметного вклада.

Солнечная энергия признана реальной альтернативой. Было высказано предположение, что эффективный сбор солнечной энергии, падающей на 14% западных пустынных районов Соединенных Штатов, обеспечит достаточное количество электроэнергии для удовлетворения текущих потребностей.Можно использовать два основных солнечных процесса. Фотогальванические элементы (см. солнечные элементы) преобразуют солнечный свет непосредственно в электрическую энергию. Другой метод предполагает использование специальных покрытий, которые легко поглощают солнечный свет и медленно излучают инфракрасное излучение, что позволяет нагревать жидкости до 1000°C (540°C) солнечным излучением. Тепло, в свою очередь, может быть преобразовано в электричество. Часть этого тепла будет храниться, чтобы можно было работать ночью и в периоды сильной облачности. Прогнозируемый КПД такой установки составит около 30%, но этот довольно низкий КПД должен быть уравновешен тем фактом, что энергия солнца ничего не стоит и что отработанное тепло такой установки практически не создает дополнительной нагрузки на окружающую среду.Основная проблема с этой и другими экзотическими системами для производства электроэнергии заключается в том, что время, необходимое для их реализации, может быть значительным.

Ветряные мельницы, когда-то широко использовавшиеся для перекачки воды, стали пригодными для выработки электроэнергии благодаря достижениям в их конструкции и разработке все более эффективных генераторов. Ветряные фермы , , в которых ряды ветряных мельниц соединены вместе в качестве источника электроэнергии, служат значительным, хотя и второстепенным, источником электроэнергии в прибрежных и равнинных районах.Однако капризы ветра затрудняют реализацию этого решения в больших масштабах.

См. также энергию, источники.

Разделы этой статьи:

Электронная энциклопедия Колумбии, 6-е изд. Авторское право © 2012, издательство Колумбийского университета. Все права защищены.

См. больше статей энциклопедии по: Электротехника

Источники энергии: сравнение

Если вы хотите быть экологичными, вам следует водить электромобиль.Верно?

К сожалению, это не так просто. Хотя электромобили не загрязняют воздух вокруг себя, как это делает двигатель внутреннего сгорания, их необходимо заряжать, что приводит к таким вопросам, как источник энергии, из которого поступает электричество, и является ли этот источник энергии чистым.

Общая оценка источника энергии основывается не только на том, насколько он чист; он также должен быть надежным, доступным и недорогим. Не все эти факторы можно четко классифицировать.Например, нефть, как правило, относительно доступна в Соединенных Штатах, но это отчасти потому, что правительство субсидирует отрасли, работающие на ископаемом топливе. Точно так же, хотя энергия ветра, как правило, относительно дорогая, ее стоимость неуклонно снижалась в течение многих лет по мере увеличения ее использования.

Чтобы оценить доступные варианты, полезно понять фундаментальные факты о том, какие типы энергии доступны и какие компромиссы каждый из них представляет.

Существуют три основные категории источников энергии: ископаемое топливо, альтернативные и возобновляемые источники.Возобновляемые источники иногда, но не всегда, включаются в категорию альтернативных.

Ископаемое топливо образовалось миллионы лет назад, когда мертвые растения и животные подверглись воздействию сильной жары и давления в земной коре. Этот естественный процесс превратил кости и другие органические вещества в богатые углеродом вещества, которые при сгорании генерируют энергию. Есть три основных вида ископаемого топлива.

  • Нефть — это общий термин, включающий такие продукты, как сырая нефть, которая перерабатывается в более привычные виды топлива, такие как бензин, реактивное топливо, керосин и дизельное топливо. Petroleum и oil часто взаимозаменяемы. Его извлекают путем бурения или гидроразрыва пласта (также известного как фрекинг).
  • Уголь — горная порода, найденная недалеко от поверхности земли, и один из самых распространенных видов ископаемого топлива в мире. Его добывают открытым способом (с использованием машин для расчистки самых верхних слоев породы и почвы) и подземной добычей (с использованием машин и горняков для извлечения угля глубоко под землей).
  • Природный газ , смесь газов, находящихся под поверхностью земли, добывается теми же способами, что и нефть.Достижения в области бурения и гидроразрыва открыли огромные запасы природного газа.

Ископаемые виды топлива часто называют грязными источниками энергии, потому что их использование сопряжено с высокими и часто необратимыми затратами для окружающей среды. Выбросы углерода или количество углекислого газа, которое эти виды топлива выделяют в атмосферу, накапливаются в течение поколений и не могут быть возвращены. Более того, на Земле существует лишь конечное количество этих ресурсов.

Формы энергии, не полученные из ископаемого топлива, включают как возобновляемую , так и альтернативную энергию , термины, которые иногда используются взаимозаменяемо, но не означают одно и то же.Альтернативная энергия в широком смысле относится к любой энергии, которая не извлекается из ископаемого топлива, но не обязательно только из возобновляемого источника. Например, при выработке ядерной энергии чаще всего используется уран, широко распространенное, но технически не возобновляемое топливо. С другой стороны, возобновляемая энергия включает в себя такие источники, как солнце и ветер, которые возникают естественным образом и постоянно.

Существует пять основных возобновляемых и альтернативных видов топлива.

  • Энергия ветра создается, когда ветер вращает турбину или ветряную мельницу, которая может быть расположена на суше или в море.
  • Солнечная энергия использует солнечную энергию двумя способами: путем преобразования солнечного света непосредственно в электричество, когда солнце отсутствует (вспомните солнечные панели), или путем преобразования солнечной тепловой энергии, которая использует солнечное тепло для выработки электричества, и этот метод работает. даже когда солнце садится.
  • Гидроэнергетика создается, когда быстро текущая вода вращает турбины внутри плотины, вырабатывая электроэнергию.
  • Атомная энергия производится на электростанциях в процессе ядерного деления.Энергия, вырабатываемая в ходе ядерных реакций, используется для производства электричества.
  • Биотопливо , также называемое биомассой, производится с использованием органических материалов (древесина, сельскохозяйственные культуры и отходы, пищевые отходы и навоз животных), которые содержат накопленную солнечную энергию. Люди использовали биомассу с тех пор, как научились сжигать древесину для получения огня. Жидкие биотоплива, такие как этанол, также выделяют химическую энергию в виде тепла.

Возобновляемые и альтернативные источники энергии часто относят к категории чистой энергии, поскольку они производят значительно меньше выбросов углерода по сравнению с ископаемым топливом.Но они не без экологического следа.

Производство гидроэлектроэнергии, например, дает меньше выбросов углерода, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе. Однако перекрытие воды для строительства резервуаров для гидроэлектростанций затапливает долины, нарушая местные экосистемы и средства к существованию. В другом случае биотопливо является возобновляемым, но выращивается на огромных участках земли и иногда генерирует больше выбросов углерода, чем ископаемое топливо.

Другие соображения, такие как безопасность, также имеют значение. Вероятность расплавления ядерного объекта чрезвычайно мала, но если бы это произошло, последствия были бы катастрофическими.Фактически опасения по поводу опасностей, связанных с эксплуатацией атомных электростанций, ограничивают распространение ядерной энергии.
 

10 Различные альтернативные источники энергии (солнечная, ветровая, геотермальная, биомасса, океан и другие источники энергии)

Существует 10 основных различных альтернативных источников энергии, которые используются в мире для выработки электроэнергии. В то время как другие источники обнаруживаются постоянно, ни один из них не достиг той стадии, когда их можно использовать для обеспечения энергии, помогающей современной жизни функционировать.

Все эти различные источники энергии используются в основном для производства электроэнергии. Мир управляется серией электрических реакций — говорите ли вы об автомобиле, которым управляете, или о включенном свете. Все эти различные источники энергии добавляют к запасу электроэнергии, которая затем отправляется в разные места по высоковольтным линиям.

Типы источников энергии

Их можно разделить на возобновляемые и невозобновляемые источники энергии.

Возобновляемый источник энергии

Возобновляемый источник энергии – это любой природный ресурс, который может быстро и надежно заменить его. Эти источники энергии многочисленны, устойчивы, естественным образом пополняются и полезны для окружающей среды.

Основными видами или источниками возобновляемой энергии являются:

  • Солнечная энергия солнца
  • Энергия ветра
  • Геотермальная энергия тепла недр земли
  • Гидроэнергетика из проточной воды
  • Энергия океана в виде энергии волн, приливов, течений и тепловой энергии океана.
  • Биомасса растений

Невозобновляемый источник энергии

Невозобновляемый источник энергии — это источник с ограниченным запасом, который мы можем добывать или извлекать из земли, и который рано или поздно закончится.

Они образовались за тысячи лет из захороненных останков древних морских растений и животных, живших миллионы лет назад. Большинство этих источников энергии представляют собой «грязное» ископаемое топливо, которое, как правило, вредно для окружающей среды.

Основными видами или источниками невозобновляемой энергии являются:

  • Нефть
  • Сжиженные углеводородные газы
  • Природный газ
  • Уголь
  • Атомная энергия

Различные источники энергии

Вот обзор каждого из различных источников энергии, которые используются, и возможные проблемы для каждого из них.

1. Солнечная энергия

Основным источником энергии является солнце.Солнечная энергия собирает энергию солнца, используя коллекторные панели для создания условий, которые затем можно превратить в своего рода энергию. Большие поля солнечных батарей часто используются в пустыне, чтобы собрать достаточно энергии для зарядки небольших подстанций, и многие дома используют солнечные системы для обеспечения горячей водой, охлаждением и дополнительным электричеством.

Проблема с солнечными батареями заключается в том, что, хотя доступного солнечного света в избытке, только определенные географические районы мира получают достаточно прямой солнечной энергии в течение достаточно долгого времени, чтобы генерировать полезную энергию из этого источника.

Его доступность также зависит от смены сезонов и погоды, когда они не всегда могут быть использованы. Это требует больших первоначальных инвестиций для продуктивного использования, поскольку технология хранения солнечной электроэнергии еще не достигла своего оптимального потенциала.

2. Энергия ветра

Энергия ветра становится все более распространенной. Новые инновации, которые позволяют появляться ветряным электростанциям, делают их более распространенным зрелищем. Используя большие турбины, чтобы использовать имеющийся ветер в качестве мощности для вращения, турбина может затем вращать генератор для производства электроэнергии.

Требует больших вложений, да и скорость ветра каждый раз неравномерна, что влияет на выработку электроэнергии. Хотя многим это казалось идеальным решением, реальность ветряных электростанций начинает проявлять непредвиденное воздействие на окружающую среду, что может не сделать их идеальным выбором.

3. Геотермальная энергия

Источник: Canva

Геотермальная энергия — это энергия, добываемая из-под земли. Он чистый, устойчивый и экологически чистый. Высокие температуры постоянно производятся внутри земной коры за счет медленного замедления радиоактивных частиц.Горячие камни, находящиеся под землей, нагревают воду, которая производит пар. Затем пар улавливается, что помогает вращать турбины. Затем вращающиеся турбины приводят в действие генераторы.

Геотермальная энергия может использоваться в жилых помещениях или в больших масштабах в промышленных целях. В древности его использовали для купания и обогрева помещений. Геотермальные электростанции обычно имеют низкий уровень выбросов, если они закачивают пар и воду, которые используют, обратно в резервуар.

Самым большим недостатком геотермальной энергии является то, что ее можно производить только на отдельных участках по всему миру.Самая большая группа геотермальных электростанций в мире расположена в Гейзерах, геотермальном поле в Калифорнии, США.

Еще одним недостатком является то, что там, где нет подземных резервуаров, создание геотермальных электростанций может увеличить риск землетрясений в районах, уже считающихся горячими геологическими точками.

4. Водородная энергетика

Водород доступен с водой (h3O) и является наиболее распространенным элементом, доступным на Земле. Вода содержит две трети водорода и может быть найдена в сочетании с другими элементами.

После отделения его можно использовать в качестве топлива для производства электроэнергии. Водород является огромным источником энергии и может использоваться в качестве источника топлива для кораблей, транспортных средств, домов, промышленности и ракет. Он полностью возобновляем, может производиться по требованию и не оставляет токсичных выбросов в атмосферу.

5. Приливная энергия

Источник: Canva

Энергия приливов использует приливы и отливы для преобразования кинетической энергии приливов и отливов в электрическую энергию.Производство энергии за счет приливной энергии наиболее распространено в прибрежных районах. Энергия приливов является одним из возобновляемых источников энергии и производит большое количество энергии, даже когда скорость приливов мала.

При повышении уровня воды в океане возникают приливы, которые носятся в океане взад и вперед. Чтобы получить достаточную мощность от потенциала приливной энергии, высота прилива должна быть как минимум на пять метров (около 16 футов) больше, чем высота отлива.

Огромные инвестиции и ограниченная доступность площадок — вот лишь некоторые из недостатков приливной энергии. Высокое гражданское строительство и высокий тариф на покупку электроэнергии делают капитальные затраты на приливные электростанции очень высокими.

6. Волновая энергия

Источник: Canva

Энергия волн производится из волн, которые возникают в океанах. Поскольку в океане правит гравитация Луны, это делает использование ее силы привлекательным вариантом. Были изучены различные методы преобразования энергии волн в электроэнергию с помощью конструкций, подобных плотинам, или устройств, закрепленных на дне океана на поверхности воды или непосредственно под ней.

Энергия волн возобновляема, экологически безопасна и не наносит вреда атмосфере. Его можно использовать в прибрежных районах многих стран, и он может помочь стране уменьшить свою зависимость от зарубежных стран в плане топлива.

Энергия волн может нанести ущерб морской экосистеме, а также стать источником беспокойства для частных и коммерческих судов. Он сильно зависит от длины волны, а также может быть источником визуального и шумового загрязнения. Эта энергия также менее интенсивна по сравнению с тем, что имеется в более северных и южных широтах.

7. Гидроэнергетика

Источник: Canva

Многие люди не знают, что большинство городов и поселков в мире зависят от гидроэнергетики, и так было в прошлом столетии. Каждый раз, когда вы видите крупную плотину, она снабжает электроэнергией электростанцию. Энергия воды используется для включения генераторов для производства электроэнергии, которая затем используется. Он не загрязняет окружающую среду, не влечет за собой отходов или выделяет токсичные газы и не наносит вреда окружающей среде.

Проблемы, с которыми сейчас сталкивается гидроэнергетика, связаны со старением плотин.Многие из них нуждаются в серьезной реставрации, чтобы оставаться в рабочем состоянии и в безопасности, а это стоит огромных денег. Утечка запасов питьевой воды в мире также вызывает проблемы, поскольку поселкам может понадобиться потреблять воду, которая также обеспечивает их электроэнергией.

8. Энергия биомассы

Источник: Canva

Энергия биомассы производится из органических материалов и широко используется во всем мире. Хлорофилл, присутствующий в растениях, улавливает солнечную энергию, превращая углекислый газ из воздуха и воду из земли в углеводы в процессе фотосинтеза.Когда растения сжигаются, вода и углекислый газ снова выбрасываются обратно в атмосферу.

Биомасса обычно включает сельскохозяйственные культуры, растения, деревья, обрезки дворов, древесную щепу и отходы животноводства. Энергия биомассы используется для отопления и приготовления пищи в домах и в качестве топлива в промышленном производстве.

Однако сбор топлива требовал кропотливой работы. Этот вид энергии производит большое количество углекислого газа в атмосферу. При отсутствии достаточной вентиляции при приготовлении пищи в помещении такие виды топлива, как навоз, вызывают загрязнение воздуха, что представляет серьезную опасность для здоровья.Более того, неустойчивое и неэффективное использование биомассы приводит к уничтожению растительности и, следовательно, к деградации окружающей среды.

9. Атомная энергетика

Источник: Canva

Хотя ядерная энергетика остается предметом споров о том, насколько безопасно ее использование и является ли она действительно энергоэффективной, если принять во внимание производимые ею отходы, на самом деле она остается одной из основных возобновляемых источников энергии, доступных миру.

Энергия создается в результате особой ядерной реакции, затем собирается и используется для питания генераторов.Хотя почти в каждой стране есть атомные генераторы, существуют моратории на их использование или строительство, поскольку ученые пытаются решить вопросы безопасности и удаления отходов.

Ядерная энергия производится из урана, невозобновляемого источника энергии, атомы которого расщепляются (посредством процесса, называемого ядерным делением) для создания тепла и, в конечном итоге, электричества. Ученые считают, что уран был создан миллиарды лет назад, когда формировались звезды. Уран встречается повсюду в земной коре, но большую его часть слишком сложно или слишком дорого добывать и перерабатывать в топливо для атомных электростанций.

В будущем ядерная энергетика будет использовать реакторы на быстрых нейтронах, не только используя примерно в 60 раз больше энергии из урана, но и раскрывая потенциал использования тория, который является более распространенным элементом, в качестве топлива. Теперь около 1,5 млн тонн обедненного урана, который рассматривается как не более чем отходы, становятся топливным ресурсом.

По сути, во время работы они будут «обновлять» свой собственный топливный ресурс. Возможный результат состоит в том, что ресурс топлива, доступного для реакторов на быстрых нейтронах, настолько велик, что значительное истощение источника топлива практически невозможно.

10. Ископаемое топливо (уголь, нефть и природный газ)

Источник: Canva

Когда большинство людей говорят о различных источниках энергии, в качестве вариантов они называют природный газ, уголь и нефть — все они считаются одним источником энергии из ископаемого топлива. Ископаемое топливо обеспечивает электроэнергией большую часть мира, в основном используя уголь и нефть.

Нефть перерабатывается во многие продукты, наиболее часто используемым из которых является бензин. Природный газ становится все более распространенным, но в основном используется для отопления, хотя на улицах появляется все больше и больше транспортных средств, работающих на природном газе.

Проблема с ископаемым топливом двояка. Чтобы добраться до ископаемого топлива и преобразовать его в использование, необходимо сильное разрушение и загрязнение окружающей среды. Запасы ископаемого топлива также ограничены, и их хватит только еще на 100 лет при базовом уровне потребления.

Нелегко определить, какой из этих различных источников энергии лучше всего использовать. Все они имеют свои хорошие и плохие стороны. В то время как сторонники каждого типа власти рекламируют свои как лучшие, правда в том, что все они несовершенны.Что должно произойти, так это согласованные усилия, чтобы изменить то, как мы потребляем энергию, и создать баланс между тем, из каких источников мы черпаем.

природных источников энергии

природных источников энергии
ЦЕЛЬ:
Изучить различные источники энергии и различать возобновляемые и невозобновляемые ресурсы.
ЦЕЛЬ:
Студент будет:
(1) Распознавать различные источники энергии.
(2) Уметь связывать повседневное потребление энергии с первоисточниками.
(3) Знать источники энергии и объяснять, почему некоторые источники являются возобновляемыми, а некоторые невозобновляемыми.
УРОК / ИНФОРМАЦИЯ:
Энергия
Энергия — это способность выполнять работу. Единицей энергии, наиболее часто используемой в этой стране, является БТЕ (британская тепловая единица). Единицей измерения электроэнергии является киловатт-час (кВтч), что примерно эквивалентно 3412 БТЕ.Единицей измерения природного газа является кубический фут (КФ), что примерно эквивалентно 1000 БТЕ.
Энергия может быть в виде тепловой, лучистой, электрической, механической, химической и атомной энергии. Первые два исходят непосредственно от солнца, вторые два исходят косвенно от солнца , а последние два не зависят от солнца.
Исторически сложилось так, что человек сначала имел себя и солнце для обеспечения энергией. Он использовал себя для выполнения любой работы и полагался на солнце как на источник света и тепла. Огонь был первым открытием пригодной для использования энергии, и животные начали выполнять часть работы. Использование угля для производства пара стало крупным прорывом в развитии человечества наряду с промышленной революцией — эпохой машин для выполнения работы. Нефть и газ были усовершенствованием по сравнению с углем для запуска машины, которую человек использовал для работы.
Затем была разработана ядерная энергетика.Предполагалось, что это будет «слишком дешево, чтобы измерять», а проблема опасных отходов будет решена за «несколько коротких лет».
Ядерная энергия – это тепло, создаваемое делением, то есть расщеплением атомов, или слиянием двух атомов. Тепло на солнце происходит от синтеза. Эта форма энергии до сих пор используется на Земле в экспериментальных целях, но ядерное деление существует со времен Второй мировой войны. Побочным продуктом ядерного деления являются радиоактивные отходы, которых хватит на 500 000 лет. Другими словами, если бы неандерталец использовал ядерное деление, мы и сегодня были бы обременены его радиоактивными отходами.
ПРИРОДНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
Энергия окружает нас повсюду и проявляется во многих различных формах — тепле, свете, звуке, магнетизме, гравитации, движении и во всех жизненных функциях. Он повсюду в большом изобилии. С незапамятных времен природа производила и воспроизводила энергию в таких астрономических количествах, что мы никогда не смогли бы начать использовать ее всю, даже с помощью самых передовых технологий.
Большинство источников энергии являются текущими или возобновляемыми, в то время как другие исчерпаны.По иронии судьбы, мы решили производить ощутимую энергию только из одного источника — ископаемого топлива. Небольшая часть одного процента солнечной энергии, которую поглощает Земля, преобразуется в растительную ткань, и именно эта крошечная часть произвела все виды ископаемого топлива. Ископаемые виды топлива обычно наносят ущерб окружающей среде при их добыче и сжигании для производства полезной энергии. Они невозобновляемы. Когда они израсходованы, они уходят навсегда. Земле потребуются тысячи лет, чтобы воспроизвести уже использованное ископаемое топливо.
Возобновляемые источники энергии исходят из того, что Земля — живой организм. Все эти ресурсы доступны на ежедневной или сезонной основе. Природные и возобновляемые энергетические системы Земли, используемые при проектировании наших зданий, можно разделить на солнце, ветер, воду, землю и растения.
Вс
Наше солнце является звездой, то есть его свет производится изнутри, а не отражается. Это источник нашей жизни, источник света и тепла.Он поступает на Землю через излучение. Возможны следующие естественные способы использования солнца:
Тепловой Тепловой может использоваться для пассивного обогрева зданий и воды.
Вентиляция может быть вызвана эффектом «дымохода» или «дымовой трубы».
Затенение защищает от прямых солнечных лучей и является одним из важнейших элементов естественного охлаждения в Луизиане.
Лучистое охлаждение — это отсутствие солнца и нахождение в чистом глубоком космосе ночью.
Дневной свет — использование естественного света может значительно сократить количество искусственного света, необходимого для освещения здания.
Фотохимические реакции растений, животных и материалов под воздействием солнца вызывают изменения цвета, формы и роста. Теплица может обеспечить пищу и тепло.
Электроэнергия получается непосредственно от солнца с помощью фотогальванических элементов, потенциал которых становится все более реальным с каждым днем.
Увлажнение обеспечивается за счет использования солнечной энергии для испарения воды. Одной из основных проблем с комфортом в Луизиане является высокая влажность воздуха.
Ветер
Неравномерное распределение лучистого тепла Солнца по поверхности Земли вызывает вариации теплосодержания воздушной массы с соответствующими вариациями ее плотности. Эти вариации вызывают движение воздуха, которое модифицируется вращением Земли, наклоном, неравномерным распределением масс суши и океана и географическими аномалиями.Этот поток воздуха называется ветром.
Ветер можно использовать многими пассивными способами. Ниже приведены примеры:
Охлаждение достигается за счет способности ветра отводить или перемещать тепло от объекта. Скорость отвода тепла пропорциональна скорости воздуха.
Для горения требуется воздух для горения. Огонь легко регулировать, контролируя приток свежего воздуха.
Перекачка воды с помощью ветряных мельниц была знакома жителям сельских районов Америки в начале этого века.
Вода
Около трех четвертей поверхности Земли состоит из воды. Естественный цикл испарения воды и осадков, создаваемых солнцем, является силой, необходимой для поддержания жизни на Земле. Многие формы энергии могут быть получены из этого движения воды в ее естественном цикле. Ниже приведены несколько примеров:
Электрическая энергия может быть получена за счет движения воды различными способами.
Гидроэлектростанции Плотины удерживают воду выше естественного уровня, создавая напор, необходимый для питания генераторов.
Турбины
были разработаны, чтобы использовать преимущества реки Миссисипи и Гольфстрима.
Океанская термальная вода Градиенты представляют собой разницу температур между поверхностными и глубокими водами. В некоторых частях мира таким образом можно приводить в действие тепловые двигатели.
Энергия приливов может использовать движение океана, вызванное гравитационными силами Луны. Плотины могут задерживать воду, которая будет выпущена через турбины. Турбины, использующие движение воды в обоих направлениях, более эффективны.
Охлаждение водой возможно при воздействии на нее ясного ночного неба, где тепло отдается излучением. Таким образом используются пруды на плоских крышах. Тепло также может теряться за счет испарения. Вода, распыляемая на крышах, полезна даже во влажных районах, но более эффективна в засушливых районах. Следует соблюдать осторожность в районах с дефицитом воды или проблемами дренажа.
Тепловая инерция — это стабилизация температуры большим водоемом. Прибрежные, речные и озерные города известны своим более мягким климатом и освежающим бризом.Движение ветра создается разницей температур воды и суши. Разница температур между днем ​​и ночью намного больше на суше, чем над водой. Это одна из причин, почему в Александрии летом теплее, а зимой холоднее, чем в Новом Орлеане.
Аккумулирование тепла водой в четыре раза превышает емкость бетона, кирпича или гравия. Каждый галлон воды может содержать 660 БТЕ тепловой энергии. Тепло в воде довольно равномерно распределяется конвекцией.
Очистка воды происходит за счет ее движения.Это движение заставляет его сбрасывать более тяжелые примеси и дает ему большее воздействие солнца и воздуха. Водоросли и микроорганизмы, живущие в воде, также способствуют ее очистке.
Растениям вода нужна как часть питания. Воду можно хранить в цистернах или прудах для озеленения и использования в теплицах.
Экономия воды очень важна, потому что требуется все больше и больше энергии, чтобы очистить воду и доставить ее в ваше здание.
Повторное использование постоянного запаса воды на Земле, внутри и вокруг Земли является естественной системой.Он может переходить из твердого состояния в жидкое и газообразное. Серая вода из вашего здания может быть повторно использована перед утилизацией.
Земля
Земля представляет собой почти сферическое тело с радиусом около 4000 миль. В центре находится горячее ядро ​​радиусом 2200 миль, окруженное мантией толщиной 1800 миль. Толщина внешней коры составляет всего от 5 до 25 миль. В пределах нескольких дюймов над и под поверхностью земли земля, воздух и вода смешиваются в присутствии солнечного света.Здесь происходят явления или процессы химии, осмоса, транспирации, распада, превращения и регенерации. Мы абсолютно зависим от работы этой хрупкой матрицы.
Ископаемое топливо образуется и содержится в земле. Они представляют собой ценный источник энергии, который возобновляем только в чрезвычайно длительном масштабе времени, измеряемом миллионами лет.
Охлаждение и обогрев можно использовать за счет теплового отставания между температурами на поверхности и под землей.На глубине 15 футов под землей температура будет примерно на три месяца ниже температуры на поверхности. В Лафайете среднегодовая температура глубокого грунта составляет около 68°F летом и 71°F зимой.
Значение теплоизоляции можно придать земле путем сдерживания притока или потери тепла через крыши, стены и полы. Водопроводные трубы, проложенные в земле ниже линии промерзания, защищены от отрицательных температур. Формы земли могут быть предназначены для защиты зданий от ветра и других суровых погодных условий, или они могут быть сформированы для направления воздуха в здание.
Геотермальная энергия обеспечивается подземным движением воды в контакте с интенсивным теплом, выделяемым в ядре Земли. Этот источник может обеспечить пар и горячую воду.
Геодавление можно найти глубоко в земле. Это давление может вращать турбины для производства механической или электрической энергии.
Очистка воды происходит по мере того, как она просачивается сквозь почву, где откладываются примеси.Этому процессу способствуют аэробные и анаэробные бактерии в почве, которые со временем превращают большую часть отходов в безвредное состояние.
Строительные материалы можно получить с Земли на месте без или с меньшими затратами на их производство и транспортировку. Стабилизированная земля, глинобитные блоки, утрамбованная земля, земляные полы, дерновые крыши и глиняное покрытие являются примерами потенциала недорогих строительных материалов на месте.
Растительность
Важно понимать ценность растительной жизни на Земле.(Интересно, что слова «растение» и «планета» так похожи.) Фотосинтез происходит в клетках хлорофилла зеленых растений — потребление углекислого газа, производство углеводов и освобождение кислорода. Эта связь солнца и растений, создавших биосферу вокруг Земли, позволяет выжить человеку и животным. Биомасса — растительный и животный материал, полученный в результате фотохимической реакции.
Огонь, Тепло и Свет — это высвобождение солнечной энергии (используемой при создании дерева) при сжигании дерева.Свободный кислород добавляется обратно в результате химического процесса во время горения. С химической точки зрения, дровяной пожар — это обратный процесс естественного роста, но с гораздо большей скоростью. Необходимо следить за тем, чтобы обеспечить полное сгорание, иначе в воздух будут выделяться загрязняющие вещества.
Метан — бесцветный легковоспламеняющийся газ без запаха, который образуется при разложении органических отходов жизнедеятельности живых организмов на Земле. Метан, основной компонент природного газа, может использоваться в качестве топлива для отопления и освещения.Кроме того, его побочный продукт можно использовать в качестве удобрения.
Алкоголь может быть получен в процессе ферментации с получением этанола или в процессе дистилляции с образованием метанола.
Изоляция в виде целлюлозы представляет собой древесный продукт, изготовленный из переработанных газет. Растительность, используемая в качестве ветрозащиты, улучшает изоляционные свойства здания.
Очищение воздуха, вероятно, является величайшим достоянием растений наряду с пищей, которая питает и поддерживает жизнь.
РЕКОМЕНДУЕМОЕ ЧТЕНИЕ:
Казаю, Э., А. Хеберт и Д. Винн, Естественная архитектура Луизианы, Проектирование для комфорта и энергии, Департамент природных ресурсов, Батон-Руж, Луизиана, 1991.
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ 1:
Указания: Студент должен прочитать материал и найти в матрице букв источники энергии, выделенные жирным курсивом.
Буквенная матрица:
*****Выберите здесь буквенную матрицу*****
ПРОВЕРКА ИНФОРМАЦИИ
1.Энергия может быть в виде ______________, _______________, ___________________, _________________, _________________ и __________________ энергии.
2. Дайте определение атомной энергии.
______________________________________________________________
_____________________________________________________________.
3. Солнце является возобновляемым источником энергии. Перечислите примеры возможного естественного использования солнца.
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
4.Ветер можно использовать многими пассивными способами. Список примеров ниже:
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
5. Вода покрывает примерно три четверти поверхности Земли. Перечислите примеры форм энергии, которые могут быть получены от движения воды.
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
6. _________________ растительный и животный материал, полученный в результате фотохимической реакции.
7. _________________________________________ вероятно, является величайшим достоянием растительной жизни наряду с пищей, которая питает и поддерживает жизнь.
8. Единицей измерения электроэнергии является ____________________, что эквивалентно _________________ БТЕ.
9. Почему в Александрии, штат Луизиана, летом теплее, а зимой холоднее, чем в Новом Орлеане, штат Луизиана?
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
10.___________________ являются ценным источником энергии, который возобновляем только в чрезвычайно длительном масштабе времени, измеряемом миллионами лет.
ЗАМЕТКИ УЧИТЕЛЯ
Ответ на буквенную матрицу:
*****Выберите здесь ответ по буквенной матрице*****
Ответы на проверку информации:
1. Тепловая, лучистая, электрическая, механическая, химическая и атомная энергия.
2.Ядерная энергия — это тепло, создаваемое делением, то есть расщеплением атомов, или слиянием двух атомов.
3. Термическое тепло, вентиляция, затенение, дневной свет, фотохимические реакции растений, животных и материалов, вызывающие изменение цвета, формы и роста; фотогальванические элементы создают электроэнергию и увлажняют за счет испарения воды солнцем.
4. Охлаждение осуществляется за счет способности ветра отводить или перемещать тепло от объекта, для горения требуется воздух для горения, а для откачки воды ветряными мельницами.
5. Плотины гидроэлектростанций, турбины, предназначенные для использования преимуществ реки Миссисипи и Гольфстрима, приливной энергии, температурных градиентов океана, охлаждения водой путем воздействия на нее ясного ночного неба, тепловой инерции, накопления тепла водой и полива растений. .
6. Биомасса.
7. Очистка воздуха.
8. киловатт-час, что эквивалентно 3412 БТЕ.
9. Прибрежные, речные и озерные города, такие как Новый Орлеан, известны своим более мягким климатом и освежающим бризом.Движение ветра создается разницей температур воды и суши. Разница температур между днем ​​и ночью намного больше на суше, чем над водой. Поэтому, поскольку Александрия не находится рядом с каким-либо большим водоемом, летом здесь теплее, а зимой холоднее, чем в Новом Орлеане.
10. Ископаемое топливо.

Комментарии или вопросы по адресу: [email protected]

Возврат в меню домашней энергии

Правильный баланс: смешивание энергетических ресурсов

1.Активируйте предварительные знания учащихся, просмотрев фотогалерею Energy Resources.

По мере того, как вы просматриваете изображения, попросите учащихся определить каждый тип показанного энергоресурса и указать, является ли он возобновляемым или невозобновляемым источником энергии. Кратко обсудите некоторые преимущества и недостатки каждого типа показанных ресурсов. Тогда спросите:

  • Как вы думаете, какие из этих энергоресурсов использует местная электрическая компания для обеспечения электроэнергией этого здания?
  • Как вы думаете, большую часть электроэнергии, используемой в этом здании, получают из угля? Натуральный газ? Гидроэнергетика?
  • Как вы думаете, что-то из этого происходит от солнечной энергии? Ветровая энергия?  
  • Как мы можем узнать, откуда поступает электричество, которое мы используем?

Поделитесь смесью энергоресурсов, предоставляемых вашей местной электроэнергетической компанией, и спросите: Как эти ресурсы соотносятся с тем, что вы ожидали? Какие факторы влияют на количество энергии, используемой людьми в Соединенных Штатах? Предложите учащимся подумать об энергосбережении и эффективности преобразования энергетических ресурсов в электричество, а также о том, насколько эффективно мы транспортируем и используем это электричество.Разделите учащихся на небольшие группы для обсуждения и предложите им обсудить следующие вопросы:

  • Как энергосбережение связано с количеством потребляемой нами энергии? (Чем больше энергии мы сохраняем, тем меньше нам нужно потреблять.)
  • Как эффективность, с которой мы используем энергоресурсы, связана с количеством, которое мы потребляем? (Если мы используем энергоресурсы более эффективно, нам потребуется меньше ресурсов для производства того же количества электроэнергии.)

Позвольте группам поделиться своими идеями с классом.

 

2. Обсудите использование смеси энергетических ресурсов для производства электроэнергии.

Объясните учащимся, что большая часть электроэнергии вырабатывается из различных энергетических ресурсов и что используемые энергетические ресурсы могут различаться в зависимости от места. Попросите учащихся провести мозговой штурм по некоторым причинам, по которым энергетические ресурсы могут варьироваться в зависимости от места на территории Соединенных Штатов. Спросите: Почему сообщество не хочет полагаться только на один источник энергии для всего электричества? В чем преимущество использования смешанных ресурсов? Познакомить с понятиями доступности, стоимости, надежности, эффективности преобразования энергетического ресурса в электричество и количества энергии, используемой на душу населения.Обратите внимание, что количество энергии, используемой разными людьми, может значительно различаться в зависимости от их социально-экономического статуса, работы, которую они выполняют, и места проживания, поэтому для сравнения и расчетов используются средние значения. Обсудите, как эти факторы могут способствовать необходимости диверсификации энергетических ресурсов. Для наглядности приведите пример, например, сообщество, которое в значительной степени полагалось на угольную энергию и сталкивается с растущим спросом по мере роста потребления энергии на душу населения. Такое сообщество может решить диверсифицировать свою энергетическую смесь, добавив энергию ветра.Некоторые сообщества могут в большей степени полагаться на гидроэлектроэнергию из-за их близости к крупной реке. Другие общины могут получать часть своей электроэнергии от солнечной энергии, но по-прежнему обеспечивать основу своей электроэнергии из более надежных ресурсов, таких как уголь или гидроэлектроэнергия. Сообщества могут выбрать более высокий процент одного энергетического ресурса, потому что он имеет более низкую стоимость в их районе, чем другой ресурс, или потому что политические стимулы или политика поощряют или ограничивают использование некоторых видов ресурсов.

 

3. Предложите учащимся изучить карту разнообразия топлива.

Разделите учащихся на небольшие группы по три-четыре человека и раздайте каждой группе копию карты «Разные регионы страны используют разные топливные смеси для производства электроэнергии». Дайте группам несколько минут на изучение карты. Затем обсудите карту в классе. Спросите: Любая из этих комбинаций вас удивляет? Почему или почему нет? Привлечь внимание учащихся к Тихоокеанскому региону, западу, северу, центральному и южноатлантическому регионам.Спросите: Каковы возможные причины различий в использовании топлива в этих районах? Какую роль может сыграть география? Какую роль может стоить сыграть? Предложите учащимся подумать о том, как география может повлиять на то, какие возобновляемые источники энергии являются жизнеспособными и экономически эффективными для района. Например, места, расположенные рядом с крупной рекой, могут использовать гидроэлектроэнергию, в то время как места, расположенные вдали от крупных рек, не могут сделать это так же легко. Точно так же дождливый Сиэтл мог бы использовать солнечную энергию, но это было бы не так рентабельно, как такая же установка в солнечных частях Калифорнии, поскольку оборудование будет стоить примерно одинаково в обоих местах, но будет производить гораздо меньше электроэнергии в Сиэтле.Затем предложите учащимся рассмотреть роль близости при определении стоимости. Например, в Техасе добывается много природного газа, поэтому транспортные расходы на использование этого топлива будут ниже для сообществ в Техасе и его окрестностях, чем для сообществ в Калифорнии. Влияет ли эффективность преобразования энергетического ресурса в электричество на то, какие ресурсы используются? Какую роль могут играть экологические проблемы? Попросите учащихся подумать о факторах, которые они использовали бы, чтобы определить, какой энергетический ресурс использовать, если бы два ресурса были одинаково пригодны для их района и стоили примерно одинаково.

 

4. Предложите учащимся изучить таблицу данных и оценить эффективность преобразования каждого энергоресурса в электричество.

Раздайте лист с таблицей данных каждой небольшой группе. Объясните, что процент эффективности, включенный в рабочий лист, описывает эффективность преобразования метода, используемого для преобразования ресурса в электричество. Чем выше эффективность преобразования, тем меньше энергии «убегает» при преобразовании. Чем выше эффективность преобразования, тем меньше ресурсного материала потребуется для производства того же количества электроэнергии.Убедитесь, что учащиеся понимают, что указанные коэффициенты преобразования являются средними и что коэффициенты полезного действия отдельных электростанций могут значительно различаться. Предложите учащимся составить список энергетических ресурсов, представленных в таблице данных, и ранжировать их от наиболее эффективных до наименее эффективных.

 

5. Предложите учащимся рассмотреть выбросы двуокиси углерода (CO 2 ).  

Предложите учащимся прочитать информацию на предоставленной веб-странице Агентства по охране окружающей среды США по выбросам в атмосферу.Кратко обсудите информацию, убедившись, что учащиеся понимают, как выбросы углекислого газа связаны с производством электроэнергии. Предложите учащимся найти выбросы CO 2 для каждого энергетического ресурса, указанного в таблице данных, используя веб-страницу. Попросите их записать эту информацию в таблице в соответствующем столбце. Затем предложите учащимся составить список энергетических ресурсов, представленных в таблице, ранжируя их от самых низких до самых высоких выбросов CO 2 .

 

6.Попросите небольшие группы создать графическое представление эффективности преобразования и выбросов CO 2 для каждой региональной смеси энергоресурсов.

Назначьте каждой небольшой группе один из регионов, показанных на карте Различные регионы страны используют различные топливные смеси для производства электроэнергии. Раздайте группам маркеры и плакаты и попросите их воспроизвести круговую диаграмму, показанную на карте, для назначенного им региона. В дополнение к маркировке круговой диаграммы, как показано на карте, попросите учащихся добавить метки к каждой части круговой диаграммы с процентом преобразования эффективности и данными о выбросах CO 2 .Убедитесь, что учащиеся озаглавили свою круговую диаграмму названием региона. Показать все круговые диаграммы.

 

7. Предложите учащимся изучить карту «Разные регионы страны используют разные топливные смеси для выработки электроэнергии» и отображаемые круговые диаграммы.

Попросите учащихся всем классом определить четыре энергоресурса, которые являются наименее эффективными. Спросите: В каких регионах эти ресурсы используются больше всего? Затем попросите учащихся определить два наиболее эффективных источника энергии.Спросите: В каких регионах эти ресурсы используются больше всего? Привлечь внимание учащихся к Тихоокеанскому прилежащему региону и Восточно-Северо-Центральному региону. Спросите: Какая из них имеет наиболее эффективную энергетическую смесь? Почему? Предложите учащимся определить, какие энергоресурсы выделяют меньше всего CO 2 . Спросите: В каких регионах эти ресурсы используются больше всего? Попросите учащихся определить, какие энергетические ресурсы выделяют больше всего CO 2 . Спросите: В каких регионах эти ресурсы используются больше всего? Предложите учащимся определить два региона с самыми низкими выбросами CO 2 и два региона с более высокими выбросами CO 2 в целом.Пусть каждая небольшая группа выберет регион, в котором, по ее мнению, хорошо сочетаются высокая эффективность и низкий уровень выбросов CO 2 . Пусть каждая группа представит свой выбор классу и объяснит, почему он сделал этот выбор.

 

8. Обсудите данные.

Предложите учащимся обращаться к данным при ответе на вопросы. Спросите: Является ли КПД системы единственным фактором, который следует учитывать при создании смеси энергии? Какие еще факторы важны? Перечислите эти факторы на доске, как их называют учащиеся.Факторы могут включать наличие энергетического ресурса, влияние энергетического ресурса на окружающую среду, надежность энергетического ресурса, политическую и социальную поддержку энергетического ресурса и стоимость энергетического ресурса. Обсудите некоторые из этих других факторов. Спросите:

  • Какие регионы больше всего пострадают от повышения цен на мазут? Почему? (Регионы, которые в значительной степени зависят от мазута, такие как Тихоокеанский несмежный регион, будут затронуты больше всего.)
  • Как повлияет повышение цен на нефть на население этого региона? (Стоимость электроэнергии в этом регионе, вероятно, возрастет.)
  • Какое влияние окажет увеличение выбросов CO 2 ? (Увеличение выбросов CO 2 может привести к увеличению проблем со здоровьем и воздействию на окружающую среду из-за изменения климата.)
  • Почему этот фактор необходимо учитывать при разработке различных комбинаций топлива? (Чем эффективнее преобразование ископаемого топлива в электричество, тем меньше ископаемого топлива требуется для производства того же количества электроэнергии.Это означает меньше выбросов CO 2 на единицу электроэнергии.)
  • Какие сочетания энергетических ресурсов, по вашему мнению, могут оказать негативное влияние на качество жизни в районе? Почему? (Комбинации, в которых используется высокий процент ископаемого топлива, увеличат загрязнение воздуха; неэффективные комбинации могут привести к повышению цены на электроэнергию.)
  • Какие факторы, по вашему мнению, наиболее важно учитывать при разработке сочетания энергетических ресурсов для конкретной области? (Ответы могут быть разными, но учащиеся могут назвать стоимость, воздействие на окружающую среду, общественную поддержку или эффективность как важные.)

9. Представьте проект плана энергетического баланса.

Объясните, что у учащихся будет возможность предложить новую смесь энергетических ресурсов для своего района. Укажите свой регион на карте «Разные регионы страны используют разные топливные смеси для выработки электроэнергии». Спросите: Какой энергоресурс наиболее используется в нашем регионе? Почему это может быть так? Раздайте рабочий лист Cornell Note Making и правила презентации и просмотрите их вместе с учащимися.Ответьте на любые вопросы, которые у них могут возникнуть. Попросите учащихся разбиться на небольшие группы и вместе ответить на следующие вопросы в письменной форме, прежде чем приступить к исследованию:

  • Какие факторы, влияющие на сочетание энергетических ресурсов, наиболее важны для вас? Почему?
  • Какие географические особенности вашей местности могут повлиять на доступные типы энергетических ресурсов? Объяснять.
  • Как вы думаете, почему вашему сообществу следует переосмыслить текущую комбинацию топлива, используемую в регионе?
  • Какова цель перепроектирования вашей энергетической смеси? Почему?

Попросите группы провести фундаментальное исследование некоторых энергетических ресурсов, используя предоставленные веб-сайты.Студенты также могут посетить веб-сайт местной энергетической компании для получения дополнительной информации. Предложите учащимся делать заметки на листе «Ведение заметок Корнелла».

 

10. Попросите группы разработать и представить свои планы сочетания альтернативных источников энергии.

Предложите учащимся использовать информацию, которую они собрали во время исследования, для разработки своего плана смешивания энергии. Как только учащиеся разработают смесь, которую они хотят предложить, попросите их создать краткую презентацию, чтобы представить свои идеи классу.Напомните им, чтобы они использовали рубрику, чтобы убедиться, что они включили все необходимые элементы в свою презентацию. Дайте каждой группе около трех минут, чтобы представить свой план классу. После выступления каждой группы дайте другим учащимся время задать вопросы. Когда все группы представили, обсудите различные предложения. Спросите: Что объединяет эти предложения? Почему это может быть? Какие идеи вы считаете особенно инновационными? Почему?

Основы энергетики | Балтиморская газовая и электрическая компания

Снабжение и распределение электроэнергии

Снабжение: как это производится

Более двух с половиной столетий прошло с тех пор, как Бенджамин Франклин и другие доказали, что молния является формой электричества.Электричество — это форма энергии, которая начинается с атомов. Атом состоит из трех частей: протонов, нейтронов и электронов. По крайней мере, один электрон движется вокруг центра атома с огромной скоростью. Принуждение электронов течь от атома к атому создает электричество. В Соединенных Штатах этот процесс обычно выполняется на электростанциях. Существует много способов выработки электроэнергии, таких как сжигание угля, ядерная реакция или возобновляемые методы, такие как солнечная энергия, ветер и другие.

Доставка: способ доставки

Электроэнергия от электростанции доставляется к вам по сети энергетического оборудования и линий.Электроэнергия покидает электростанцию ​​по линиям электропередачи высокой мощности на высоких башнях на подстанции и доставляется в дома и на предприятия с помощью трансформаторов, которые управляют напряжением, и линий обслуживания, по которым течет ток.

Поставка и распределение природного газа

Поставка: как производится

Природный газ представляет собой горючую смесь углеводородных газов. Когда он сгорает, он производит мощный выброс энергии и мало выбросов. Природный газ, который доставляется к вам домой, почти полностью состоит из метана.Метан — это молекула, известная как Ch5, состоящая из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Характерный запах, связанный с природным газом, на самом деле является запахом, добавляемым к газу, чтобы помочь конечным пользователям обнаруживать утечки. Природный газ находится в резервуарах под землей. Используя сложную технологию, добывающие компании ищут эти резервуары и бурят скважины там, где они обнаружены. После извлечения из земли природный газ очищается от примесей, таких как вода и другие газы и соединения.Некоторые углеводороды, удаляемые из природного газа, такие как пропан и бутан, продаются как отдельные продукты.

Распределение: способ доставки

После очистки чистый природный газ передается по сети трубопроводов, которые доставляют его различным потребителям. Это сложный процесс, но дома или на работе включить газ так же просто, как щелкнуть выключателем.

Условия Enlightening Energy

Производство и поставка энергии, питающей наши дома и предприятия, часто связаны с введением новых терминов.Мы перечислили и определили многие из них, чтобы помочь вам ориентироваться в энергетическом процессе вместе с нами.

Когенерация Производство тепловой и электрической или механической энергии из одного и того же топлива на одном и том же объекте.
Спрос Уровень, на котором электроэнергия доставляется пользователям в данный момент времени. Спрос на электроэнергию измеряется в киловаттах.
Министерство энергетики (DOE) Федеральное агентство, которое управляет программами исследований, разработок и коммерциализации различных энергетических технологий, а также связанными с ними экологическими, нормативными и оборонными программами.Министерство энергетики провозглашает энергетическую политику и выступает в качестве главного советника президента Соединенных Штатов по энергетическим вопросам.
Распределение Процесс преобразования высоковольтной электроэнергии в низковольтную и последующей физической доставки ее потребителям электроэнергии.
Распределительная система Подстанции, провода и линии, передающие электроэнергию от линий электропередач большой мощности к конечным потребителям.
Электричество Свойство основных частей материи.Форма энергии, обладающая магнитными, лучистыми и химическими эффектами. Ток электричества увеличивается за счет увеличения количества заряженных частиц.
Энергия Способность выполнять работу. Ресурсы, благодаря которым технология работает. Термин «энергия» также используется для обозначения электроэнергии, подаваемой с течением времени. Выражается в киловатт-часах.
Агентство по охране окружающей среды (EPA) Федеральное агентство, созданное в соответствии с поправками к Закону о чистом воздухе 1970 года для выполнения всех административных и регулирующих функций, связанных с предотвращением, контролем и снижением загрязнения воздуха.
Ископаемое топливо Нефть, уголь или природный газ. Топливо, которое образовалось в земле в доисторические времена из остатков живых организмов.
Сеть Система передачи и распределения электроэнергии, которая связывает электростанции с потребителями.
Interchange Соглашение между взаимосвязанными коммунальными предприятиями, по которому они покупают, продают и обменивают электроэнергию между собой. Это может обеспечить экономию и аварийное электроснабжение.
Киловатт-час Киловатт-час измеряет количество электроэнергии, произведенной или потребленной за один час.
Управление нагрузкой Действия, предпринятые для снижения энергопотребления в периоды пиковой нагрузки или для смещения части нагрузки в непиковые периоды.
Люмен/Ватт Мера эффективности лампочки. Количество люменов на ватт подводимой мощности.
Мегаватт Единица электрической мощности, равная одному миллиону ватт или 1000 киловаттам.
Ядерная энергия Энергия, полученная расщеплением тяжелых атомов (деление) или соединением легких атомов (синтез). Атомная электростанция использует управляемую цепную атомную реакцию для производства тепла.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

2022 © Все права защищены.