Термоядерная энергия
Термоядерная энергия – это энергия синтеза гелия из дейтерия. Дейтерий – атом водорода, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтрона. Запасы дейтерия огромны, но температура реакции синтеза очень велика. Такие температуры имеют место на солнце, где протекают реакции синтеза. На земле ни одно существо не может выдержать такую температуру, поэтому проведение реакции синтеза в определенном объеме является задачей огромной сложности.
Первую установку для проведения термоядерной реакции (Токоман) создали советские ученые. Высокотемпературную плазму, которая образуется в процессе реакции удерживают в объеме с помощью мощных электромагнитов. Пока удалось провести эту реакцию в течении доли секунд.
В настоящее время проблемами термоядерной энергии занимаются во многих странах мира. Но создать длительно работающую установку вряд ли удастся в ближайшее время.
В процессе термоядерной реакции выделяется огромное количество энергии. Используя 4,5 литра воды можно получить энергию, которая будет эквивалентна энергии, получаемой при сжигании 1350 литров бензина.
Ядерные реакции синтеза широко распространены в природе. Они являются, например, источником энергии звезд. Ближайшая к нам звезда – Солнце – естественный термоядерный реактор. Он уже многие миллиарды лет снабжает энергией Землю. Ядерный синтез уже освоен человеком в земных условиях, но он используется в водородных бомбах. Начиная с 50 годов XX века в нашей стране и др. странах проводятся исследования по созданию управляемого термоядерного реактора.
Ядерная энергия
Ядерная энергия – энергия распада ядер урана и плутония. Этот вид энергии широко используют на АЭС.
Во Франции АЭС дают 80% энергии. В Швеции – 50%. А в России – 15%.
Энергетический потенциал ядерного топлива довольно высок. Большая часть ядерного топлива – это растворенный в морской и океанической воде уран. На сегодняшний день его добыча из воды технологически сложна и дорогостояща.
Химическая энергия органического топлива
К органическому топливу относятся нефть, природный газ, уголь, торф и горючие сланцы.
Разведанные запасы органических топлив на Земле
| Топливо | Полный разведанный запас, млрд. т у.т. | Легко добываемый запас, Млрд. т. у.т. |
| Уголь | ||
| Нефть | 88,6 | |
| Природный газ | ||
| торф |
Наибольшее количество энергии запасено в угле. В 2005 в мире было израсходовано 9128 млн. т. у.т. энергоресурсов. Из них нефти – 38%, угля – 24%, газа – 24%, гидроэнергии – 7%, ядерной энергии – 7%.
При таком потреблении запасов органических топлив хватило бы человечеству на 317 лет. В этих запасах: уголь – 68%, газ – 19%, нефть – 13%, т.е. нефти и газа значительно меньше.
Внутренняя энергия Земли (геотермальная)
В основном используется в местах тектонической активности и для нужд теплоснабжения.
Геотермальные тепловые электростанции (ГеоТЭС) строят обычно где имеются большие запасы природного пара или горячей воды. В России такие ТЭС расположены на Камчатке. Вклад геотермальной энергетики в выработку электроэнергии в мире – 0,5%.
Гидроэнергия
Из возобновляемых наиболее широко используют гидроэнергию. На долю ГЭС приходится 9% общей выработки электроэнергии. Но строительство крупных ГЭС требует большого количества затрат и времени.
Солнечная энергия
Использование солнечной энергии в мире также незначительно. Это связано с малой плотностью солнечного излучения и его зависимостью от времени суток, года, облачности. В среднем на 1 м2 поверхности Земли приходится 200-300 Вт солнечной энергии.
Энергия ветра
Использование больше по сравнению с солнечной энергией. Но ее вклад в общую выработку эл. энергии также незначителен. В основном используют ветроэлектрические установки небольшой мощности. В некоторых странах уже эксплуатируются ветроустановки мощностью 2-3 МВт. Такие ВЭУ как правило строятся на берегу морей и океанов или в море на рассотянии 1-2 км от берега, где дуют сильные ветра.
Энергия приливов и отливов, а также энергия морских волн
Используется в небольших масштабах. Пока в мире существует одна ПЭС, мощностью 240 МВт, расположенная в устье реки Раис, Франция. Кроме нее в мире существует ряд опытных ПЭС сравнительно небольшой мощности. Для использования энергии волн пока существуют только экспериментальные установки небольшой мощности.
Биотопливо
В качестве биотоплива в основном используют древесину и отходы животноводчества. В Древесина играет заметную роль в энергобалансе планеты. Площадь ресурсов состовляет 20 млн. км2, на Россию приходится – 8 млн. км2. Использование отходов животноводчества и птицеводства позволяет не только их утилизировать, но и получать из них энергию. Из биомассы в процессе спиртового брожения можно получить этанол, который можно использовать в качестве топлива для ДВС, либо добавлять в бензин.