Реферат на тему:

Енергія у техносфері

Історія прогресу людства пов’язана насамперед з освоєнням щораз
досконаліших і потужніших джерел енергії та розширенням її використання
у виробничій діяльності. Діаграма на рис. 13 демонструє, як розширилися
витрати енергії на одного європейця від часів кроманьйонців до
сьогодення.

Рис. Денні енерговитрати жителя Західної Європи у різні історичні
періоди

Тривалий час основним джерелом енергії (обігрівання, теплова обробка
продуктів харчування, виробництво кераміки, металів тощо) було
спалювання дерева, допоміжними — експлуатація свійських тварин, вітер,
падіння води. Аж до середини XIX ст. дрова навіть у найрозвиненіших
європейських країнах давали 9/10 усієї кількості енергії. Лише масове
використання спочатку вугілля, а потім нафти різко розширило можливості
і прискорило прогрес тих країн, які ми зараз зараховуємо до розвинених.

Стрімке збільшення споживання невідновлюваних енергоресурсів Землі
супроводжувалося пропорційним підвищенням життєвого рівня населення. Це
правило, хоч і з деякими невеликими застереженнями, залишається
справедливим і нині.

На жаль, забруднення довкілля теж тривалий час було прямо пропорційне
кількості дров, вугілля і нафтопродуктів, які використовували в побуті,
на транспорті і у виробництві. Завдяки зусиллям конструкторів і
технологів в окремих випадках вдалося порушити цей прикрий
взаємозв’язок. Втім, це сталося лише в останній час в окремих країнах
(Німеччині, Японії, Франції, США), де вдалося зменшити енерговитрати на
виробництво одиниці валового національного продукту.

Та не варто переоцінювати цих перших скромних успіхів, бо вони є простим
наслідком усунення найочевиднішого розтринькування енергії в погано
організованих процесах. Наступні кроки в посиленні економії дадуться вже
важче.

Якщо проаналізувати, куди саме йдуть майже 4,7 т енергоресурсів (у
перерахунку на нафту), які припадали у 2000 р. на одного громадянина
розвинених країн, то виявиться, що більша їх частина витрачається на
створення комфортних умов життя (гарячу воду й опалення, швидкість і
пересування на великі відстані, індустрію розваг тощо). Розвинені країни
(наприклад США) не поспішають виконувати положення міжнародних угод, що
передбачають скорочення витрат «на комфорт».

З урахуванням проблем, які постали перед людством, такі дії урядів і
населення розвинених країн видаються не найкращими у моральному плані.
Нагадаємо, що, за підрахунками експертів, у 1992 р. на одного жителя
решти країн Землі припадало у 12-14 разів менше енергії, ніж у невеликій
групі розвинених країн.

Звернімося до власних проблем. Промисловість України, яка свого часу
була створена у розрахунку на дешеві джерела енергії, змушена й зараз
використовувати надто великі її кількості. Це споживання майже
відповідає рівню розвинених країн. Але, на жаль, ми успадкували
«виробництво задля виробництва». Велика кількість спожитих енергоносіїв
аж ніяк не позначається на якості життя громадян. Мало хто має комфортне
сучасне житло і якісну їжу, належний захист від хвороб і немочі
старості.

Залишається засукати рукава і взятися до праці, сподіваючись, що нам або
нашим дітям пощастить виправити головні хиби «економної економіки
розвиненого соціалізму», істотно підвищити ефективність промисловості й
сільського господарства, спрямувати їх на задоволення потреб громадян, а
не військово-промислового комплексу.

Дивно, але спрогнозувати обсяг енергетичних потоків у техносфері всієї
Землі набагато легше, аніж виконати відповідне передбачення для
найближчого майбутнього України!

Чимало фахівців у багатьох країнах уважно стежать за виробництвом
енергії і видобутком енергоносіїв у всьому світі. Вони зазначають, що
останніми роками спостерігається помітне гальмування швидкого у
недавньому минулому збільшення видобутку і використання традиційних
енергоресурсів. Повільніше розвивається ядерна енергетика. Можна лише
радіти, що зберігаються високі темпи розвитку використання нових,
екологічно порівняно чистих і відновлюваних джерел енергії. Хоч
абсолютна потужність таких джерел поки що низька (це еквівалент
приблизно 30-40 реакторів, які були встановлені на Чорнобильській АЕС),
але зберегти здоров’я людей і водночас забезпечити їх необхідною
кількістю енергії можна лише створюючи нові її джерела.

Найперспективніший шлях показує нам живий світ. Функціонування біосфери
забезпечується безкоштовним і практично вічним потоком випромінювання
Сонця. Техносфера позбавиться багатьох своїх вад, якщо зуміє використати
частину енергії фотонів, які випалюють поверхню мільйонів квадратних
кілометрів пустель. Нагадаємо, що на кожен їх квадратний метр вдень
припадає майже один кіловат світлової потужності!

Наведемо прогнози розвитку енерговикористання у техносфері на межі 2020
року.

1. Розвинені країни завдяки ефективному застосуванню наукових здобутків
ставатимуть дедалі багатшими без істотного нарощування використання
традиційних джерел енергії.

2. Більшість екс-соціалістичних країн не зможуть швидко подолати тяжку
спадщину свого минулого, залишившись на старому рівні або й зменшивши
споживання енергії, джерела якої стануть їм просто «не по кишені» (такий
похмурий прогноз стосується й України).

3. Лише країни, що розвиваються, з огляду на збільшення чисельності
населення змушені будуть збільшити енергоспоживання. І основною причиною
буде не масова автомобілізація, а необхідність інтенсифікувати сільське
господарство (на той час в них на одного жителя припадатиме щонайбільше
0,2 га, тобто дві тисячі квадратних метрів ґрунту під посіви).
Нагадаємо, що високі врожаї в розвинених країнах зумовлені фактично тим,
що в ґрунт «закладається» велика кількість енергії вугілля,
нафтопродуктів тощо. Енергія в отриманому зерні менша від енергії
пального, спожитого сільськогосподарськими машинами! Без штучних добрив,
без обробки землі досконалими знаряддями врожаї впадуть у 2-3 рази.
Уникнути масового голоду в бідних країнах неможливо без збільшення в них
енергоспоживання, що означає перспективу подальшого загострення в них
екологічних проблем. Узагальнюючи, зазначимо, що в 2000 р. споживання
енергії у тех-носфері перевищило 10 млрд т умовного палива. Це
відповідає щонайменше енергії, яку акумулює біосфера у 20 млрд т сухої
біоречо-вини. Хоч це й менше, аніж вся біопродукція Землі (нагадаємо, що
вона лежить в інтервалі 50-250 млрд т), але розрив не такий і великий.

Суттєвіше, однак, те, що енерговитрати людства давно вже значно більші,
аніж невелике щорічне нагромадження (переважно у болотах) біоречовини,
яка через багато років стане новою нафтою, газом, вугіллям.

Це ще один доказ того, що діяльність людини вже досягла глобальних
планетарних масштабів і потребує розумного й виваженого підходу. А поки
що людина вкрай бездумно розтринькує ті запаси енергоносіїв, які
створила за 4 мільярди років біосфера. І розтринькує більш ніж успішно!

Деякі проблеми екології житла

Чимало енергії витрачається неефективно у житлах людей. Раніше під час
проектування і спорудження жител враховували насамперед наявні матеріали
і загальну вартість будівництва. На екологічні проблеми економії енергії
чи зменшення забруднення середовища майже не звертали уваги.

Більшість людей на Землі живуть у помешканнях, що мають багато спільного
з печерами. У країнах «третього світу» багато хто й досі вдовольняється
саме цим надійним і перевіреним упродовж мільйонів років житлом.

В умовах загострення екологічної кризи й підвищення вартості не тільки
будівництва, а й утримання сучасного комфортного житла архітектори і
вчені країн Заходу розпочали пошуки нової концепції житлових і
виробничих приміщень. Спочатку окремі новатори почасти для експерименту,
почасти для власної реклами споруджували унікальні вілли незвичних форм
і з нових матеріалів («будинки майбутнього»). Могутнім прискорювачем
змін і причиною спрямування зусиль учених та інженерів на економію
енергії у XX ст. стала «нафтова криза» на початку 70-х років, коли за
короткий час зусиллями молодих незалежних арабських країн Близького
Сходу вартість нафти на світовому ринку підвищилася щонайменше у 10-20
разів.

Розвинені країни використали кілька способів зменшення споживання
енергоресурсів. Серед них і створення нового покоління удвічі — втричі
економічніших автомобілів, і винайдення нових авіадвигунів, а також
вимушена відмова від частини енергомістких виробництв (підприємці просто
розорилися, і збиткові заводи були закриті). Великий і майже негайний
ефект дала масова кампанія, спрямована на утеплення житла. Уряди
стимулювали виробників листів і панелей з матеріалів типу поліуретану чи
пінопластиків, що мали надзвичайно низький коефіцієнт теплопровідності.
Наклеювання тонкого листа з гарною декоративною поверхнею на стіни
набагато зменшувало витрати нафтопродуктів для опалення приміщень.

Водночас «велика наука» країн Заходу всерйоз зайнялася проблемами
екології промислових і житлових споруд. Швидко були виявлені зони
максимальних втрат тепла — вікна, системи обміну повітря, стіни. Завдяки
залученню досягнень сучасної фізики і матеріалознавства вдалося швидко
виправити ситуацію з вікнами, зменшивши втрати енергії крізь них у 20
(!) разів підвищенням коефіцієнта їх теплового опору. Про етапи і
досягнення цього прогресу свідчать дані табл.

Учені північних країн (Швеції, Канади та ін.) створили варіанти
економічних будинків, у яких без додаткового обігрівання високий
тепло-опір стін (збільшений від 1,9 до 4,2) і супервікон забезпечує
різницю температур між приміщеннями і повітрям надворі +20 °С. Порівняно
зі звичайними будинками в «економічних» витрати за опалювальний сезон
зменшуються у десятки разів.

Коефіцієнти теплового опору R різних вікон

Матеріали і конструкція вікна R, K м2/Вт

Звичайне вікно з одним листом скла 0,175

Звичайне вікно з двома листами скла І прошарком повітря 0,35

Нове вікно зі скла, яке вкрите прозорим шаром, що відбиває Інфрачервоні
промені в приміщення Два листи скла з прошарком повітря між ними* 0,53

Герметичне вікно з двома листами скла з покриттям І прошарком аргону між
ними 0,7

Герметичне вікно з трьома листами скла з покриттям І прошарками з
криптону 1,12

Перші варіанти вакуумних вікон з двома листами скла 1,8

Сучасні «супервікна» масових серій з двома листами скла І прошарком з
вакууму чи аерогелю між листами 3,3

Вікна з великим теплоопором дістали поширення у США та інших розвинених
країнах із суворою зимою. Там також створено нові системи вловлювання і
повторного використання тепла, яке раніше викидалося назовні з
відпрацьованим повітрям. Значну економію забезпечують нові типи
газорозрядних ламп, які перетворюють на світло до 25-30 % електроенергії
(невдовзі вони будуть замінені ще економічнішими). Повна реконструкція
систем опалення, вентиляції й освітлення у великих установах (вокзалах
всіх видів, банках, фабриках тощо) дає фінансовий прибуток уже через 2-3
роки.

Наступним кроком стане створення таких екологічно досконалих будинків, у
яких енергія економилася б у процесі їх спорудження, не витрачалася на
опалення, частина гарячої води для кухні й ванної отримувалася б без
витрат вугілля чи інших видів палива. На високому науковому рівні
вирішується ця проблема у Німеччині, де над нею працюють науковці
багатьох університетів. У цій же країні найпоширеніші й теплові помпи,
які до кожного джоуля енергії, що виділяється з електромережі в кімнаті,
додають ще 3-4 Дж, які «випомповуються» знадвору!

Трохи про нас. Нафта і газ в СРСР були штучно здешевлені так, що не було
сенсу вкладати гроші у системи зменшення втрат тепла і світла. Фонд
зарплати становив частину витрат на виробництво, тому економія ресурсів
зменшувала заробітки працівників промислових підприємств і в ній ніхто
не був по-справжньому зацікавлений. Таке ставлення до економії енергії
залишилося додатковим гальмом для перебудови промисловості України.

Автори впевнені, що нові ціни на газ, бензин, вугілля та інші
енергоносії значно ефективніше, ніж нові закони, примусять кожного з нас
почати економити енергію як на роботі, так і вдома. Встановлення
лічильників і використання сучасних регуляторів кількості споживання
гарячої води, електрики, газу тощо в умовах світових цін на енергоносії
сприятимуть величезній економії енергії. Це найдоцільніший спосіб
подолання енергетичної кризи, яка неминуче щозими постає перед
незалежною Україною.

Список використаної літератури

Акимова Т. А., Хаскин В. В. Экология: Учеб, для вузов. — М.: ЮНИТИ,
1998.

Білявський Г. О., Падун М. М., Фурдуй P. C. Основи екологічних знань. —
К.: Либідь, 2000.

Білявський Г. О., Падун М. М., Фурдуй P. C. Основи загальної екології:
Підруч. — К.: Либідь, 1993.

Дерій С. І., Ілюха В. О. Екологія. — К.: Вид-во фітосоціолог. центру,
1998.

Джигирей В. С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища:
Навч. посіб. — К.: Знання, 2000.

Крисаченко В. С. Людина і біосфера: основи екологічної антропології:
Підручник. — К.: Заповіт, 1998.

Кучерявий В. 77. Екологія. — Львів.: Світ, 2000.

Воронов Н. Н., СухоруковаЛ. Н. Эволюция органического мира.— М.:
Просвещение, 1991. — 223 с. (Факульт. курс для 9-го кл. ср. шк.)

Гумилев Л. Н. Этногенез и биосфера Земли. — Л.: Наука. Ленинг. отд-ние,
1989.—496с.

Торошенъкин Б. А.. Возобновляемая энергия: В 2ч. —X.: Изд.-во «Форт»,
2003.

Похожие записи