Введение

Человек с момента своего появления нуждался в энергетических ресурсах. На раннем этапе развития он удовлетворял эту потребность через пищу. Но с развитием человечества росли его энергетические потребности и расширялись возможности их удовлетворения. На первых этапах развития цивилизации использовались первичные природные энергетические ресурсы - древесина, затем ископаемый уголь. Постепенно начинает использоваться энергия ветра и воды. Примитивные ветряные двигатели (ветряные мельницы) появились еще 2 тысячи лет назад. Природный битум начал использоваться 1 тысячу лет назад. Первые нефтяные скважины появились в XVII веке, а в середине XIX века началась промышленная добыча нефти и газа. В эпоху индустриализации потребность в энергетических ресурсах резко увеличивается, но расширяются и возможности человечества: началось производство электроэнергии с использованием гидроресурсов, энергии Солнца и атомной энергии.
В настоящее время стремительный рост населения Земли ставит такие проблемы перед мировым сообществом как загрязнение окружающей среды, конечность ресурсов, демография.
Планета Земля, как экосистема, имеет свои пределы. Если говорить о продовольственном снабжении человечества, то бытует мнение, что Земля может прокормить гораздо больше людей, чем живёт сейчас. Однако, помимо еды есть ещё энергетические потребности людей - готовка еды, обогрев, потребление электричества для освещения и многочисленных приборов. Необходимо расходовать топливо для перемещения в пространстве на транспортных средствах, для производства товаров. К этому набору "благ" постепенно приходят все страны.
В этих условиях возникает проблема – как минимизировать и куда складывать многочисленные отходы. Например, мало кто знает, что на 1 кг мусора в мусорном ведре приходится больше десятка килограмм отходов в процессе производства тех товаров, которые в результате попали в это ведро. Есть отходы от деятельности электростанций - углекислый газ, сера от угля, радиоактивные - от АЭС, и т.д.
В курсовой работе раскрываются понятия «энергия», «энергетика», определяются проблемы, связанные с производством и потреблением энергии, ее альтернативные варианты.
Основными источниками, используемыми в работе, являются книги, статьи периодических изданий, материалы официального сайта «Федерального агентства по атомной энергии» и журнала «Экология и жизнь».

При сжигании жидкого топлива с дымовыми газами в атмосферу воздуха поступают: сернистые ангидриды, оксиды азота, окись и двуокись углерода, газообразные и твердые продукты неполного сгорания топлива, соединения ванадия, соли натрия, и др. С точки зрения экологии жидкое топливо менее вредно, чем уголь. Если уровень загрязнения атмосферы при использовании угля принять за 1, то сжигание мазута даст 0,6, а использование природного газа снижает эту величину до 0,2.
Повышение концентрации углекислого газа в атмосфере вызывает так называемый парниковый эффект, который получил название по аналогии с перегревом растений в парнике. Роль пленки в атмосфере выполняет углекислый газ. В последние годы стала известна подобная роль и некоторых других газов (СН4 и N2О). Количество метана увеличивается ежегодно на 1%, углекислого газа - на 0,4%, закиси азота - на 0,2%. Считается, что углекислый газ ответственен за половину парникового эффекта.
Негативное влияние энергетики на атмосферу сказывается в виде твердых частиц, аэрозолей и химических загрязнений. Особое значение имеют химические загрязнения. Главным из них считается сернистый газ, выделяющийся при сжигании угля, сланцев, нефти, в которых содержатся примеси серы. Некоторые виды угля с высоким содержанием серы дают до 1 т сернистого газа на 10 т сгоревшего угля. Сейчас вся атмосфера земного шара загрязнена сернистым газом. Идет окисление до серного ангидрида, а последний вместе с дождем выпадает на землю в виде серной кислоты. Эти осадки называют — кислотными дождями. То же самое происходит и после поглощения дождем диоксида азота — образуется азотная кислота.
Впервые уменьшение толщины озонового слоя было обнаружено над Антарктидой. Этот эффект — результат антропогенного воздействия. Сейчас обнаружены и другие озоновые дыры. В настоящее время заметно уменьшение количества озона в атмосфере над всей планетой. Оно составляет 5-6% за десятилетие в зимнее время и 2-3% — в летнее время. Некоторые ученые считают, что это проявление действия фреонов (хлорфторметанов), но озон разрушается также оксидом азота, которые выбрасываются предприятиями энергетики.[16, С.74-75]
В настоящее время и в обозримом будущем сохранится преобладание невозобновляемых источников энергии (ископаемых топлив и атомной энергии), что диктует, в частности, необходимость осуществления соответствующих программ . по экологической безопасности при развитии мировой энергетики по этому пути. Необходимо также учитывать фактор вмешательства природных бедствий. Например, ураган Катрина в конце августа 2005 г. нанес огромный ущерб энергетике США, разрушив энергетическую инфраструктуру в зоне Мексиканского залива. Цены на жидкое топливо и газ кратковременно возросли на 10-20% и ожидается, что в течение зимы 2005-2006 гг. они будут превышать установившиеся ранее цены на 5- 10%. Ураган Катрина привел к снижению добычи газа и нефти в Мексиканском заливе на 1.34% и 24.6% соответственно. Поэтому рассмотрение перспектив мировой энергетики требует применения системного подхода с учетом как антропогенных, так и природных факторов.







3. Альтернативные виды энергии, их использование.

В понятие альтернативной энергетики входят виды устройств, генерирующих электричество и тепло, отличающихся от основных "китов" энергетики. Это так называемые нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НИВЭ). К ним обычно относят солнечную, ветровую и геотермальную энергию, энергию морских приливов и волн,  биомассы (растения, различные виды органических отходов), низкопотенциальную энергию окружающей среды. К НИВЭ также принято относить малые ГЭС (мощностью до 30 МВт при мощности единичного агрегата не более 10 МВт), которые отличаются от традиционных - более крупных - ГЭС только масштабом. Эти генерирующие устройства зачастую гораздо чище традиционных электростанций и теплостанций.
Указанные источники энергии имеют как положительные, так и отрицательные свойства. К положительным относятся повсеместная распространенность большинства их видов, экологическая чистота. Эксплуатационные затраты по использованию нетрадиционных источников не содержат топливной составляющей, так как энергия этих источников как бы бесплатная.
Отрицательные качества - это малая плотность потока (удельная мощность) и изменчивость во времени большинства НВИЭ. Первое обстоятельство заставляет создавать большие площади энергоустановок, «перехватывающие» поток используемой энергии (приемные поверхности солнечных установок, площадь ветроколеса, протяженные плотины приливных электростанций и т.п.). Это приводит к большой материалоемкости подобных устройств, а, следовательно, к увеличению удельных капиталовложений по сравнению с традиционными энергоустановками. Правда, повышенные капиталовложения впоследствии окупаются за счет низких эксплуатационных затрат, но на начальной стадии они чувствительно «бьют по карману» тех, кто хочет использовать НВИЭ.
Рассмотрим НИВЭ подробнее.
- Солнечная энергия. Потенциальные возможности энергетики, основанной на использовании непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики. Использование всего лишь 0,0125 % этого количества энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0,5 % - полностью покрыть потребности на перспективу. [21]
В настоящее время солнечная энергия используется в основном для производства низкопотенциального тепла для коммунально-бытового горячего водоснабжения и теплоснабжения. Преобладающим видом оборудования здесь являются так называемые плоские солнечные коллекторы.
К сожалению, вряд ли когда-нибудь огромные потенциальные ресурсы солнечной энергии удастся реализовать в больших масштабах. Одним из наиболее серьезных препятствий такой реализации является низкая интенсивность солнечного излучения. Даже при наилучших атмосферных условиях (южные широты, чистое небо) плотность потока солнечного излучения составляет не более 250 Вт/м2. Поэтому, чтобы коллекторы солнечного излучения "собирали" за год энергию, необходимую для удовлетворения всех потребностей человечества, нужно разместить их на территории 130000 км2!
Помимо этого, сама необходимость использовать коллекторы огромных размеров, кроме того, влечет за собой значительные материальные затраты. Простейший коллектор солнечного излучения представляет собой зачерненный металлический (как правило, алюминиевый) лист, внутри которого располагаются трубы с циркулирующей в ней жидкостью. Нагретая за счет солнечной энергии, поглощенной коллектором, жидкость поступает для непосредственного использования. Согласно расчетам, изготовление коллекторов солнечного излучения площадью 1 км2 требует примерно 104 тонн алюминия. Доказанные же на сегодня мировые запасы этого металла оцениваются в 1,17х109 тонн.
Таким образом, солнечная энергетика относится к наиболее материалоемким видам производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изготовление гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки. Подсчеты показывают, что для производства 1 МВт год электрической энергии с помощью солнечной энергетики потребуется затратить от 10 000 до 40 000 человеко-часов. В традиционной энергетике на органическом топливе этот показатель составляет 200-500 человеко-часов.[21]
Пока еще электрическая энергия, рожденная солнечными лучами, обходится намного дороже, чем получаемая традиционными способами. Ученые надеются, что эксперименты, которые они проведут на опытных установках и станциях, помогут решить не только технические, но и экономические проблемы.
- Ветровая энергия. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Как это ни парадоксально, этот самый изменчивый и непостоянный вид энергии получил наибольшее применение. Суммарная мировая установленная мощность крупных ВЭУ и ВЭС, по разным оценкам, составляет от 10 до 20 ГВт. Кажущийся парадокс объясняется тем, что удельные капиталовложения в ВЭУ ниже, чем при использовании большинства других видов НВИЭ. Растет не только суммарная мощность ветряных установок, но и их единичная мощность, превысившая 1 МВт. Техника XX века открыла совершенно новые возможности для ветроэнергетики, задача которой стала другой - получение электроэнергии. В начале века Н.Е. Жуковский разработал теорию ветродвигателя, на основе которой могли быть созданы высокопроизводительные установки, способные получать энергию от самого слабого ветерка. Появилось множество проектов ветроагрегатов, несравненно более совершенных, чем старые ветряные мельницы. В новых проектах используются достижения многих отраслей знания. По-видимому, и в ближайшей перспективе ветроэнергетика сохранит свои передовые позиции. Мировыми лидерами по применению энергии ветра являются США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Энергетические ресурсы представляют собой запас носителей первичной энергии, доступных для извлечения и использования в рамках определенных технологий и делятся на возобновляемые и невозобновляемые.
К невозобновляемым источникам энергии относятся уголь, нефть, газ. В настоящее время они являются основными, что порождает ряд проблем, важнейшие из которых – истощимость и экологичность их использования.
Когда уголь, нефть и природный газ сжигаются с целью получения энергии, воздух загрязняется такими веществами как двуокись углерода, сера, окислы азота, тяжелые металлы и метан. Концентрация двуокиси углерода в атмосфере с момента начала индустриализации в начале ХХ века значительно возросла.
Возобновляемые источники энергии, их ещё называют альтернативные, - это энергия солнца, ветра, воды. Они отличаются экологичностью и доступностью. В настоящее время, используется энергия солнца, ветра, рек, Земли. Однако, относительно небольшая мощность и изменчивость во времени не позволяют использовать альтернативные источники повсеместно.
В условиях необходимости поиска новых источников энергии, наибольший интерес представляет атомная энергетика. Ее серьезными преимуществами являются экологическая чистота (в частности, отсутствие выбросов парниковых газов в атмосферу), достаточные запасы необходимого минерального сырья, сравнительно небольшие затраты на функционирование уже построенных АЭС, что определяет более низкие цены на электроэнергию, производимую АЭС. Если оценивать энергоресурсы с точки зрения экологического воздействия на жизненный цикл и на здоровье людей, то ядерная энергия превосходит все другие основные виды энергии, становясь в один ряд с лучшими возобновляемыми источниками энергии.

Список литературы
1. Введение в экологию человека: социально-демографический аспект. М.: МНЭПУ. 1995. 176с.
2. Данилов-Данилян В.И., Экология охрана природы и экологическая безопасность. МНЭПУ, 1997
3. Маринченко А.В. Экология. Учебное пособие. М.:Дашков и К. 2006.- 332с.
4. Петров К.М. Общая экология: Взаимодействие общества и природы: Учебное пособие для вузов. 2-е изд. СПб: Химия. 1998. - 352с.
5. Степановских А.С. Общая экология. М., 2005. 687с.
6. Степановских А.С. Прикладная экология: охрана окружающей среды. Учебник для ВУЗов. М.:2003.- 198 стр.
7. Ушаков С.А. Экологическое состояние территории России. М., 2004.
8. Хван Т.А. Промышленная экология. М.: 2003.- 310 стр.
9. Хотунцев Л.Ю. Экология и экологическая безопасность. М., 2004.- 480 стр.
10. Алексеев В.П. Природа и общество: этапы взаимодействия.// «Экология и жизнь» 2002-№ 2. С.19-21.
11. Бушуев В.В., Голубев В.С. Энергетика в системе природа – общество – человек и эволюционный путь России в ХХI веке.// «Энергия» 2002.-№1. С.9-
12. Гагаринский А., Игнатьев В., Пономарев-Степной Н., Субботин С., Цибульский В. Атомная энергетика в структуре мирового энергетического производства в XXI веке. // «Энергия» 2006.-№1. С.2-10.
13.Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф Современное состояние и перспективы развития мировой энергетики // «Энергия». 2006.-№2. С.17-23.
14. Моисеев Н.Н. Экология в современном мире.// «Энергия» 1996.- №8.С. 8-
15. Поляков В.И. Неизбежность развития глобального экологического кризиса в ХХI веке. // «Энергия» 2002.-№ 9. С.42-49.
16. Сравнение экологических рисков ТЭС и АЭС// «Проблемы окружающей среды и природных ресурсов». 2002.-№ 11. С. 73-76.
17. Суворов Д.М. Прогнозная эффективность энергетики: хозяйственно-философские и социальные аспекты.// «Энергия». 2006.-№1. С.30-34
18. Ультрафиолетовое излучение и состояние озоносферы. //«Природа». 2000.- N 4.
19. Яншин А.Л. Глобальное потебление и другие экологические проблемы на пороге ХХI века. // Экология и жизнь. 2001.-№1. С.5-7
20. Основные идеи от Всемирной ядерной ассоциации //www.minatom.ru
21.Тарнижевский Б. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии: вчера, сегодня, завтра // http://solar-battery.ru/altenerg2.htm