Какие природные богатства используются в профессии энергетик

Опубликовано: 02.10.2024

Основную массу природных энергоресурсов, интенсивно потребляемых для производства тепла и электроэнергии, составляют горючие источники: нефть, уголь, природный газ, горючие сланцы, смоляные пески, торф и биомасса. При их химическом превращении – сгорании – выделяется тепловая энергия, которая используется непосредственно для обогревания, например жилых домов и служебных помещений, и производства электроэнергии.

Нефть.В последние десятилетия потребление нефти в мире постоянно увеличивалось. Потребность в нефтепродуктах продолжает возрастать. За период с 1968 по 1978 гг. нефти было добыто столько же, сколько за предшествующие 110 лет. Значительная ее доля расходуется на производство топлива для различных энергоустановок, в том числе и для транспорта. Превращение исходного природного продукта – сырой нефти – включает ее добычу, переработку и сжигание. В процессе добычи сырая нефть извлекается из разведанного месторождения.

Добыча нефти осуществляется в три этапа. На первом этапе извлекается 10–30% нефти при естественном давлении из природного резервуара, заполненного сложными образованиями из пористых пород. На втором этапе добычи при накачке воды, газа или пара нефть выталкивается на поверхность, что позволяет получить до 35% разведанных запасов. Извлечение остальной части сырой нефти на третьем этапе требует новых технологических приемов. Наиболее перспективные из них связаны с применением поверхностно-активных веществ и полимерных растворителей для извлечения нефтяных фракций из водной среды. Например, а третьем этапе добычи можно извлечь более 50 млрд т нефти, содержащейся в разведанных месторождениях только одной страны – США.

Добытая сырая нефть чаще всего представляет собой маслянистую жидкость, состоящую преимущественно из сложной смеси углеводородов-алканов с линейной структурой и, в основном, с одинарными связями. Кроме алканов нефть содержит разветвленные и циклические углеводороды, а также соединения с одной двойной связью, т.е. алкены, и соединения с бензольными кольцами, относящиеся к ароматическому ряду. Сырая нефть включает компоненты, молекулярная масса которых находится в пределах от значений для природных газов: 14 (метан СН₄), 30 (этан С₂Н₆), 44 (пропан С₃H₈) и58 (бутан С₄Н₁₀) – до значения для парафинового воска С₃₀Н₆₂, равного 422. Процесс переработки нефти начинается с перегонки, при которой различные компоненты нефти разделяются в соответствии с их температурой кипения. Вначале извлекаются наиболее летучие углеводороды, один из них октан С₈Н₁₈. По октановому эквиваленту оценивается качество моторного топлива. В процессе переработки удаляются неорганические примеси, включая серу, и в результате каталитического крекинга производится расщепление больших молекул и образуется соединение с более низкой температурой кипения. Для перестройки молекул и формирования их структур с оптимальными характеристиками, в том числе и для повышения октанового числа топлива, применяется каталитический реформинг. Каталитический процесс, таким образом, играет существенную роль при переработке нефти.

Лучшие катализаторы для переработки нефти – дорогостоящие и малораспространенные металлы: платина, палладий, родий и иридий. Например, с помощью катализатора – платины – алканы, приводящие к несинхронному воспламенению топлива в цилиндрах двигателя и вызывающие детонацию, превращаются в углеводороды с лучшими горючими характеристиками и с большим октановым числом. При наличии платинового катализатора и водорода низкооктановый алкан с неразветвленной цепью преобразуется в соединение бензола или циклического алкана с более высоким октановым числом.

Относительно недавно освоены новые каталитические процессы для переработки нефти, которые основаны на применении цеолитовых молекулярных сит (алюмосиликатов), платино-рениевого/платино-иридиевого и платина/палладий/родиевого катализаторов. В настоящее время возрастает, и особенно в будущем будет возрастать, в переработке доля добываемой нефти низкого качества, т.е. нефти с относительно большой концентрацией серы, с более высокомолекулярными компонентами и с различного рода примесями, например, ванадия, никеля и других элементов, затрудняющих процесс катализа. В этой связи технологический цикл переработки нефти необходимо постоянно совершенствовать, чтобы производить высокооктановое топливо, продукты сгорания которого не загрязняли бы окружающую среду.

В последние десятилетия при детальном исследовании процесса горения топлива были выявлены азотнокислые и серосодержащие продукты сгорания, приводящие к кислотным осадкам, а также хлоросодержащие и другие соединения, загрязняющие атмосферу. Как выяснилось, горение – сложный химический процесс, зависящий от многих факторов. Повышение эффективности горения – один из лучших способов сбережения природных энергоресурсов и сохранения окружающей среды.

Уголь.Мировые запасы доступного для разработки угля в 20–
40 раз превосходят нефтяные ресурсы. Например, в США угля в 50–100 раз больше, чем нефти. Уголь – наиболее распространенное в природе минеральное топливо, роль которого в ближайшие десятилетия будет расти по мере истощения нефтяных и газовых месторождений. В данной связи будет расти и практическая значимость фундаментальных и прикладных исследований, направленных на разработку эффективных и экологически чистых способов превращения весьма ценного угольного сырья. Экономическая широкомасшабная переработка угля в эффективное топливо позволила бы сохранить для получения из нее многих ценнейших соединений, необходимых химической промышленности. Нефть как источник многих химических продуктов слишком дорога, и использовать ее в качестве топлива нерационально. С развитием химической технологии уголь станет одним из важнейших источников сырьевых продуктов, в том числе и тех, которые уже в настоящее время получают из нефти.

Уголь – твердое горючее, полезное ископаемое растительного происхождения содержит, кроме углерода и водорода, серу и азот, а также некоторое количество минералов и влаги. Соотношение водород : углерод в угле примерно равно 1, что вдвое меньше, чем в бензине, поэтому как топливо менее эффективен. При химическом превращении угля вначале удаляются из него сера и азот, затем отделяются неорганические примеси и, наконец уголь превращается в синтез-газ, представляющий собой смесь моноксида углерода и водорода.

Применение синтез-газа весьма перспективно, но его производство пока экономически невыгодно. Переработка угля может достигать крупных масштабов. Например, во время Второй мировой войны в Германии, лишенной доступа к источникам нефти, в результате переработки угля было получено 585 т углеводородного топлива. Синтез-газ превращался в моторное топливо с помощью кобальтового катализатора.

Биомасса.Биомасса –один из потенциальных источников энергии. Из нее в результате жизнедеятельности анаэробных бактерий, называемой анаэробным дыханием, ежегодно в атмосферу выделяется 500–800 млн т метана, что эквивалентно 0,6–1,0 млн т высококачественной нефти. Однако практическое применение анаэробных процессов для производства метана как источника и энергии из биомассы, включающей различные растительные отходы (древесные отходы, побочные сельскохозяйственные продукты, пищевые отходы и т.п.), сдерживается относительно небольшой их скоростью и высокой чувствительностью к кислотности среды. Применение биомассы как источника углеводородного топлива или химического сырья особенно важно, если учесть, что в составе атмосферы наблюдается повышение концентрации углекислого газа, приводящего к парниковому эффекту. Сжигание биомассы не приводит к нарушению баланса углекислого газа в атмосфере: весь углерод биомассы, превращающийся при ее сгорании в углекислый газ, извлекается из воздуха в процессе роста биомассы. Увеличение содержания углекислого газа в атмосфере за последние десятилетия обусловливается сжиганием чрезвычайно большого количества минерального топлива. Возможно, в скором будущем в результате специальных операций генной инженерии удастся выращивать растения, пополняющие продовольственные ресурсы и биомассу. Такие растения будут интенсивно расти при повышенном потреблении углекислого газа из атмосферы, что, естественно, будет удерживать увеличение углекислого газа в атмосфере.

Лесные массивы.Лесные массивы – не только источник громадных природных энергоресурсов, но и один из основных поставщиков кислорода, необходимого для обеспечения жизнедеятельности множества живых организмов. Лесная древесина – превосходный строительный материал и органическое сырье для производства многих ценных продуктов. Однако, к сожалению, лесные массивы часто истребляются пожарами и беспощадно вырубаются. Например, в Бразилии ежегодно вырубается около 15 тыс км 2 тропического леса. Во многих странах древесина – один из основных источников тепловой энергии.

Россия – единственная в мире лесопромышленная страна, где занятые под леса площади не уменьшаются, а растут. Причина в том, что за последние годы вырубка леса сократилась у нас почти в пять раз: отдавать древесину даром мы больше не хотим, а покупать ее по мировым ценам прежние потребители не хотят. Речь идет о санкционированной вырубке леса. Несанкционированная вырубка леса особенно в последнее десятилетие из-за экономического кризиса в России существенно возросла. Россия теперь не отгружает бесплатно крепежный лес шахтам Донбасса, шпалы железным дорогам Средней Азии и ценные породы дерева мебельным фабрикам Польши и Венгрии. И если такая тенденция сохранится, то площадь российских лесов, составляющая пока чуть больше 1/5 лесного покрытия планеты, может вырасти к 2010 г. на 1/3. Вполне возможно, что со временем это принесет России колоссальные доходы.

Леса сегодня, как это не удивительно, в огромных количествах переводятся на дрова, причем даже в наиболее цивилизованных странах. Это происходит и в относительно холодной Финляндии, лидирующей в использовании древесины на топливо, и в теплой Франции, где сжигается почти четверть заготовляемой в стране древесины (французы очень любят сидеть у камина!). Но особенно много древесины идет на дрова в бедных странах Азии и Африки, где в сельских районах нередко нет ни газа, ни электричества и дерево – единственный источник тепла для отопления жилища и приготовления пищи. В Бангладеш, например, на топливо используется почти вся добываемая древесина, в результате в ближайшем будущем этой стране грозит настоящая экологическая и энергетическая катастрофа. Весьма тяжелая ситуация складывается и в Индии, где на дрова переводят более 90% добываемой древесины. Ведь там дрова идут не только на приготовление пищи и на отопление, но и на огромные древесные костры (к тому же, как правило, из ценных пород дерева), в которых по традиции кремируют умерших.

В России, несмотря на суровый климат и отнюдь не повсеместный комфорт, на дрова переводится не более 21% всей древесины, поскольку цены на нее растут, особенно на лесоматериалы, и еще больше – на те породы дерева, которые идут на производство мебели.

Однако главная и постоянно увеличивающаяся ценность лесов – это их способность поглощать углекислоту и выделять кислород. Промышленные выбросы углекислоты от заводов, электростанций и автомобилей уже давно не компенсируются фотосинтезом растительности. Накапливаясь в атмосфере, вредные газы не только становятся причинами кислотных осадков и ускоренной коррозии металлов, но и способны вызвать на нашей планете глобальное изменение климата. Грозящее ей потепление чревато заметным поднятием уже в следующем столетии уровня Мирового океана, а следовательно, затоплением миллионов квадратных километров земли и многих десятков городов.

Избежать этой опасности можно разными способами, к примеру, оснащать производства системами, поглощающими углекислоту и вредные газы. Это, однако, очень дорого, тогда как леса очищают воздух бесплатно. Пока бесплатно.

Подсчитано, что один га леса поглощает такое количество вредных газов, на техническую очистку от которого надо затратить около 3 тыс долл. В ООН уже выдвигалась идея о необходимости введения налога на углекислоту с тем, чтобы тратить эти средства на сохранение лесов. Вместе с тем большинство стран предпочло использовать очистительные способности чужих лесов задаром.

Представляет практический интерес весьма оригинальный способ получения электроэнергии при сжигании древесины специально выращенной ивы. В штате Нью-Йорк (США) организована экспериментальная ферма, на которой выращивают гибридную иву, специально выведенную для того, чтобы служить топливом для электростанций. «Энергетическая» ива не похожа ни на одну из естественных разновидностей. Это плотный куст с гибкими ветками, длина которых за год увеличивается почти на три с половиной метра. Хотя кусты рассаживают с промежутками в полтора метра, пройти в лес невозможно, настолько плотно переплетаются их ветви. Большая скорость роста – основная особенность гибрида. За год такой лес произведет в 5–10 раз больше древесины, чем любой природный лес. Собирать урожай прутьев можно каждые три года на протяжении 20 лет. Для сжигания ветки рубят на куски длиной пять сантиметров. Хотя такое топливо обходится не дешевле угля (с учетом того, что на ТЭЦ приходится заменять угольные топки новыми, специально сконструированными), зато газ от ивовых дров гораздо менее токсичен. Он содержит намного меньше оксидов серы и азота. В Западной Европе такие леса уже занимают около 20 тыс га. В США 80 млн га брошенной фермерами земли, на которой возможно развернуть энергетическое лесоводство.

Энергетика как система включает пять относительно независимых стадий:

добычу природных топливно-энергетических ресурсов (ТЭР);

производство преобразованных видов энергии и их транспортировку;

Влияние энергетики на окружающую среду проявляется, во-первых, в изъятии и потреблении природных ресурсов (земельных, водных и др.); во-вторых, в воздействии отходов энергетического производства; в-третьих, в физическом загрязнении среды (радиационном, электромагнитном, тепловом).

В процессе освоения топливно-энергетических ресурсов происходит изменение рельефа, нарушение почвенного, растительного покрова, поверхностного и подземного стока. Длительная эксплуатация, например, нефтяных месторождений сопровождается опусканием земной поверхности. В Калифорнии при освоении месторождения Лонг-Бич величина оседания достигала 8,8 м. В отдельных случаях, при наличии в недрах пустот, могут происходить внезапные глубокие оседания, которые по характеру протекания и вызываемому эффекту мало отличаются от землетрясений. Опускания земной поверхности могут вызывать оползневые явления.

В процессе горных работ в локальных масштабах меняется распределение подземных и поверхностных вод, нарушается водообмен. Вследствие увеличения темпов водообмена уменьшается концентрация в природных водах микроэлементов. В ряде случаев нарушение баланса водных ресурсов приводит к затоплению прилегающих территорий, изменению русел рек. Формирование отвалов угольной промышленности площадью более 200 га вызывает подъем уровня грунтовых вод и появление в окружающей местности озер и болот.

В результате добычи, например, угля водоемы загрязняются сточными водами. Большие объемы сточных вод связаны с высокой водообильностью разрабатываемых угольных месторождений: 12 м 3 /т – на шахтах Подмосковного бассейна, 3 м 3 /т – Донецкого бассейна. Сточные воды характеризуются повышенной кислотностью или щелочностью, жесткостью и минерализацией. Благодаря наличию минеральных и органических загрязняющих веществ они вызывают химическое загрязнение водоемов.

Загрязнение воздушной среды происходит в результате выделения пыли и газообразных веществ при открытой и подземной добыче полезных ископаемых (рудничный газ), при взрывных работах, при эксплуатации горнодобывающей техники, при погрузке и транспортировке твердого топлива, на терриконах, при самовозгорании отвалов. В угледобывающих районах в воздух попадает пыль, сернистый ангидрид, окись углерода, сероводород, окислы азота и другие соединения.

Небезопасна для окружающей среды и транспортировка энергоресурсов. При железнодорожных перевозках жидких углеводородов наибольшую опасность с точки зрения загрязнения природной среды представляет их способность к испарению и утечка при погрузке.

Основной формой воздействия нефтепроводов является загрязнение нефтью и продуктами ее испарения почв, водоемов и приземного слоя атмосферы, а на участках многолетнемерзлых грунтов – протаивание грунта при всех видах прокладки трубопровода, кроме надземной, и его эксплуатации в случае отсутствия тепловой изоляции трубопровода. При удалении растительного покрова глубина протаивания в среднем увеличивается в 1,5 – 3 раза. При загрязнении нефтепродуктами природной среды даже через 15 лет растительность восстанавливается лишь наполовину.

Транспортировка жидких углеводородов морским путем приводит к загрязнению водоемов нефтью и нефтепродуктами при сливе танкерами балластной воды, а также при их авариях. Воздействие газопроводов на природу менее заметно.

Влияние энергетики на окружающую среду в большей мере зависит от вида используемых энергоносителей. Наиболее чистым топливом является природный газ, далее следует нефть (мазут), каменные угли, бурые угли, сланцы, торф. При функционировании ТЭС, АЭС образуется, во-первых, большое количество низкопотенциального тепла, во-вторых, значительное количество твердых, жидких и газообразных отходов. Неизбежность тепловых выбросов обусловлена низким КПД использования потенциальной тепловой энергии энергетических ресурсов, применяемых на ТЭС и АЭС: не выше 40 % для ТЭС и 33 % для АЭС.

Количественный и качественный состав выбросов ТЭС в атмосферу зависит от свойств топлива, способа и совершенства технологии его сжигания. Свойства топлива в значительной степени определяются его химическим составом, горючей массой и балластом. Основными горючими составляющими являются углеводород, водород и сера. Угольные ТЭЦ выбрасывают 1230 т углекислого газа на 1 млн кВт/ч произведенной энергии, газовые – 510 т. Одним из наиболее токсичных газообразных выбросов энергоустановок является сернистый ангидрид.

Выбросы ТЭС отличаются значительным количеством металлов и их соединений. При пересчете на смертельные дозы в годовых выбросах ТЭС мощностью 1 млн кВт содержится алюминия и его соединений свыше 100 млн доз, железа – 400 млн доз, магния – 1,5 млн доз. Летальный эффект этих загрязнителей не проявляется только потому, что они попадают в организмы в незначительных количествах.

Выбросы ТЭС являются существенным источником такого сильного канцерогенного вещества, как бензопирен. С его действием связано увеличение онкологических заболеваний. В выбросах угольных ТЭС содержатся также окислы кремния и алюминия. Эти абразивные материалы способны разрушать легочную ткань и вызывать такое заболевание, как силикоз, которым раньше болели шахтеры.

Серьезные экологические проблемы связаны с твердыми отходами ТЭС – шламами, золой, хвостами углеобогащения. Для складирования твердых отходов из народнохозяйственного оборота отчуждаются значительные территории. Если сама ТЭС средней мощности занимает 200 – 300 га, то площадь золоотвала через 10 лет эксплуатации ТЭС достигает 800 – 1500 га. Зола и шлаки по составу близки к металлургическим. В отходах углеобогатительных фабрик содержатся 55 – 60 % оксида кремния, 22 – 26 % оксида алюминия, 5 – 12 % оксида железа, 0,5 – 1 % оксида кальция, 4 – 4,5 % оксида натрия, 5 % углерода.

Ежегодно в атмосферу в виде выбросов ТЭС поступает около 250 млн т. мелкодисперсных аэрозолей. Последние влияют на поступление солнечной радиации к земной поверхности. Они, являясь ядрами конденсации водяных паров, способствуют формированию осадков, а попадая в организм человека, вызывают респираторные заболевания.

Используемая на ТЭС вода образует сточные воды, содержащие различные химические вещества и большое количество тепла. Эти воды обусловливают тепловое и химическое загрязнение водоемов и сопутствующее ему изменение (размножение водорослей, потеря кислорода, гибель гидробионтов, превращение типичных водных экосистем в болотные и т. п.). Наряду с тепловым загрязнением происходит шумовое, которое распространяется на расстоянии 3 – 4 км от ТЭС.

Имеются данные, что тепловые электростанции в 2 – 4 раза сильнее загрязняют среду радиоактивными веществами, чем АЭС такой же мощности.

Воздействие АЭС на окружающую среду проявляется в следующем:

Разрушение экосистем в местах добычи руд (особенно открытым способом).

Изъятие земель под строительство АЭС, особенно под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Для электростанций мощностью 1 тыс. МВт требуется пруд-охладитель площадью около 800 – 900 га.

Изъятие значительных объемов вод из различных источников и сброс подогретых вод. Выработка одного млн кВт электроэнергии на ТЭС дает 1,5 км 3 подогретых вод, на АЭС такой же мощности – 3 – 3,5 км 3 .

Радиоактивное загрязнение природных компонентов в процессе добычи и транспортировки сырья, при работе АЭС, складировании и переработке отходов, их захоронениях. В процессе ядерных реакций используется 0,5 – 1,5 % ядерного топлива. Ядерный реактор мощностью 1000 МВт за год работы дает около 60 т радиоактивных отходов. В природную среду поступает Cs 134 ,Cs 137 ,Sr 90 ,Sr 89 ,I 31 ,Co 60 ,Co 58 ,Mn 54 и др.

Наиболее опасны по воздействию на живые организмы близкие по химическим свойствам с калием и кальцием цезий 137 и стронций 90. Эти радионуклиды вызывают генетические изменения в клетках живых организмов и человека. В Беларуси в результате взрыва на Чернобыльской АЭС распространены у людей раковые заболевания различных органов. Накоплению радионуклидов способствует дисбаланс в питании, т. е. дефицит белка животного происхождения, витаминов А, С, В, солей кальция и железа. В связи с этим огромное значение приобретает полноценное белково-витаминное питание для лиц, подвергшихся радиоактивному загрязнению.

Гидроэнергетика не оказывает глобального влияния на состояние воздушного бассейна, но строительство ГЭС имеет разнообразные экологические последствия.

Вырабатываемая на электростанциях энергия передается по линиям электропередач. Источниками воздействия на окружающую среду воздушных линий являются: электрические провода, опоры, подстанции и открытые распределительные устройства.

По характеру воздействия на окружающую среду влияние высоковольтных линий целесообразно делить на механическое и специфическое – электромагнитное. Одновременно происходит химическое загрязнение воздуха продуктами, возникающими при коронных разрядах (истечение газа), а также шумовое. Высокие дозы электромагнитного излучения отрицательно влияют прежде всего на нервную и кровеносную систему человека, приводят к сердечно-сосудистым заболеваниям. Шум, генерируемый линиями электропередач, нарушает частоту радиопередач и различных видов связи, а также неблагоприятно воздействует на человека. Уровни шума в 140 – 150 дБ вызывали у людей головную боль, кашель, нарушение зрения, утомление. Эффекты акустического воздействия на человека аналогичны влиянию, вызываемому электрическим полем на подстанциях 500 кВ и выше.

Для решения экологических проблем в энергетике целесообразно:

использование и совершенствование очистных устройств, например фильтров;

экономия электроэнергии, например, за счет снижения энергоемкости продукции. Например, в США на единицу получаемой продукции расходовалось в среднем в 2 раза меньше энергии, чем в бывшем СССР. Перспективно энергосбережение за счет уменьшения металлоемкости продукции, повышения ее качества, увеличения продолжительности жизни изделий. Экономия энергии в быту и на производстве возможна за счет совершенствования изоляционных свойств зданий. Например, экономию дает замена ламп накаливания с КПД около 5 % флуоресцентными, КПД которых в несколько раз выше. Крайне расточительно использование электрической энергии для получения тепла. Производство электроэнергии на ТЭС связано с потерей примерно 60 – 65 % тепловой энергии, на АЭС – не менее 70 % энергии. Энергия теряется при передаче ее по проводам на расстояние. Поэтому прямое сжигание топлива для получения тепла, особенно газа, намного рациональнее, чем через превращение его в электричество, а затем вновь в тепло. Заметно повышается также КПД топлива при его использовании вместо ТЭС на ТЭЦ;

использование отходов энергетики в народном хозяйстве. Масштабы возможного использования золы определяются ее составом, свойствами и потребностью в ней. Например, зола с высоким содержанием окиси кальция используется в качестве удобрений и для известкования кислых почв. Зола и шлаки применяются для производства строительных материалов, сооружения дорог. Зола отдельных видов энергетических топлив может быть использована для получения некоторых редких и рассеянных элементов;

для уменьшения влияния линий электропередач на окружающую среду разрабатываются организационно-технические мероприятия, направленные на ограничение времени пребывания людей в зоне электромагнитного поля (первая цель) и на ограничение напряженности поля (вторая цель). Первой цели служат различные нормы напряженности, разрабатываемые для конкретных пространственных и временных условий воздействия электро-магнитного поля на человека. Для решения второй задачи до допускаемых уровней применяются специальные заземленные экраны: металлические навесы, перегородки для открытых распределительных устройств, металлические тросы биозащиты, натянутые на заземленные стойки; а также используется экранирующий эффект, которым обладает древесно-кустарниковый массив;

наиболее радикальным способом борьбы с шумом является акустическое совершенствование самого источника шума, установка акустических уловителей;

использование альтернативных источников энергии: солнечной, приливной, ветровой и др. Например, известно два пути преобразования солнечной энергии в электрическую. Первый путь связан с использованием фотоэлементов для индуцирования электрического тока из солнечной энергии без всяких дополнительных устройств. Второй путь преобразования солнеч-ной энергии связан с превращением воды в пар, который приводит в движение турбогенераторы.

В районах с интенсивным движением воздуха для получения электрической энергии может использоваться ветер. В США, например, сооружена ветроэлектростанция на базе объединения большого числа мелких ветротурбин мощностью около 1500 МВт (примерно 1,5 АЭС). Кроме неисчерпаемости ресурса и высокой экологичности производства, к достоинствам ветротурбин относится невысокая стоимость получаемой на них энергии. Она здесь в 2 – 3 раза ниже, чем на ТЭС и АЭС.

Экономика основана на управлении различными ресурсами. Главными из них являются природные богатства, а также человеческий труд.

Природные богатства

Под природными богатствами понимают те ресурсы, который человек берет у природы. Их можно разделить на несколько категорий.

Самое важное природное богатство – это Солнце. Оно поддерживает благоприятную температуру на нашей планете и освещает ее. Солнце используется как источник энергии на солнечных электростанциях.

Другое богатство природы – это вода. Она используется не только для утоления жажды, но также для полива растений, охлаждения разогретых предметов и тушения пожаров.

Воздух используется человеком для дыхания. Также он необходим для поддержания горения, многих химических процессов. Применяется воздух и для охлаждения.

Относят к природным богатствам и полезные ископаемые, то есть содержащиеся в земле полезные вещества и минералы. Часть из них, например нефть, газ, уголь, торф, используются как источники энергии. Другие полезные ископаемые (металлы, минералы) необходимы для изготовления различных предметов. При этом почти всегда такие ископаемые надо подвергнуть обработке, после которой получается новое вещество с подходящими свойствами. Например, нержавеющая сталь, из которой делают многие детали, не является природным ресурсом. Однако она получается при сплавлении таких металлов, как железо и хром. Они уже являются полезными ископаемыми. Важно заметить, что полезные ископаемые добывают и из-под дна морей и океанов. Отличительная черта полезных ископаемых заключается в том, что их запасы конечны, а потому важно экономить их.

Растения также считают природным богатством. Они являются источником продовольствия (фрукты, овощи, злаки), строительным материалом и горючим веществом (дерево). Из растений получают многие лекарства и вещества, необходимые промышленности.

Животный мир – это не только источник пищи для людей. Шкуры зверей используются при изготовлении одежды, а некоторые животные (лошади, верблюды, собаки) помогают человеку в его деятельности.

Труд человека

Как бы много ресурсов нам не давала природа, для их использования всё равно надо потрудиться. Человеческий труд – это основа процветания человека, ведь именно с помощью труда мы:

добываем природные ресурсы;
преобразуем природу под свои потребности;
производим необходимые предметы и оказываем друг другу услуги.

Важно понимать, что для экономики важны все профессии. Пользу обществу приносит и врач, и дворник, и политик, и предприниматель, и артист, и даже футболист! Весь труд условно делят на две категории:

физический труд;
умственный труд.

Эти два вида труда тесно связаны друг с другом. Например, чтобы построить дом, необходимо спроектировать его, то есть выбрать место строительства, начертить конструкцию дома, рассчитать его прочность и устойчивость. Это примеры интеллектуального труда. Однако кто-то после проектирования дома должен непосредственно класть друг к другу кирпичи, забивать гвозди, прокладывать проводку, устанавливать сантехнику, красить стены. Это уже физический труд.

Человек за свой труд получает доход. Хотя все профессии важны, оплата труда двух людей может быть различной. Обычно интеллектуальный труд высокообразованных людей ценится выше. Важно не только то, как много трудится человек, но и то, насколько качественно человек выполняет свою работу. Например, футболист мирового класса может зарабатывать в сотни раз больше игрока среднего класса, хотя играют они почти одинаковое количество матчей.

Подведение итогов

Двумя важнейшими столпами экономики являются труд человека и природные богатства. Выделяют умственный и физический труд, причем умственный труд лучше оплачивается.

Есть ли будущее у альтернативных источников энергии

Ограниченность природных запасов и возрастающая сложность добычи ископаемого топлива, вкупе с глобальным загрязнением окружающей среды подталкивает человечество прилагать усилия в поиске возобновляемых, альтернативных источников энергии.

Вместе с сокращением вреда экологии от новых энергоресурсов ожидают минимальных показателей себестоимости всех циклов транспортировки, переработки и производства.

Назначение альтернативных источников энергии

Являясь целиком возобновляемым ресурсом или явлением, альтернативный источник энергии полностью заменяет собой традиционный, работающий на угле, природном газе или нефти. Различные источники энергии человечество использует давно, но возросшая масштабность их применения наносит невосполнимый урон окружающей среде. Ведет к выбросам в атмосферу большого количества углекислого газа. Провоцирует парниковый эффект и способствует глобальному повышению температуры, глобальному потеплению. Мечтая о практически неисчерпаемом или полностью возобновляемом энергоресурсе, люди заняты поиском перспективных способов получения, использования и последующей передачи энергии. Конечно, беря во внимание экологический аспект и экономичность новых, нетрадиционных источников.

Надежды, связанные с нетрадиционными источниками энергии

Актуальность использования нетрадиционных источников энергии будет непрерывно возрастать, требуя ускорения процессов поиска и внедрения. Уже сегодня большинство стран на государственном уровне вынуждены внедрять программы, снижающие расход энергии, тратя на это огромные средства и урезая собственных граждан в правах.

Историю не повернуть вспять. Процессы развития общества не остановить. Жизнь человечества больше немыслима без энергоресурсов. Не обретя полноценной альтернативы современным, стандартным источникам энергии, жизнь социума не представима и гарантировано зайдет в тупик (см. Запасы нефти в мире — на сколько их хватит?)

Факторы, ускоряющие внедрение нетрадиционных энергоресурсов:

Глобальный экологический кризис, построенный на утилитарном и без преувеличения — хищническом отношении к природным богатствам планеты. Факт пагубного влияния общеизвестен и споров не вызывает. Человечество связывает большие надежды в решении разрастающейся проблемы именно на альтернативные источники энергии.
Экономическая выгода, снижающая затраты на получение и конечную стоимость альтернативной энергии. Сокращение сроков окупаемости строительства объектов нетрадиционной энергетики. Высвобождение больших материальных средств и человеческого ресурса, направляемых на благо цивилизации (см. Примеры маркетинг-партнерства корпораций ради спасения окружающего мира).
Социальная напряженность в обществе, вызванная снижением качества жизни, ростом плотности и численности населения. Экономической и экологической обстановкой, постоянное ухудшение которых приводят к росту различных заболеваний.
Конечность и постоянно возрастающая сложность добычи ископаемого топлива. Данная тенденция неминуемо потребует ускорить переход на возобновляемые энергоресурсы.
Политический фактор, выводящий в мировые лидеры страну, первой полноценно освоившую альтернативную энергетику.

Только осуществив основное предназначение нетрадиционных источников, можно сполна насытить развивающееся человечество необходимой и жадно потребляемой энергией.

Применение и перспективы развития различных видов альтернативных источников энергии

Основной источник обеспечения энергетических потребностей в настоящее время получают из трех видов энергоресурсов: воды, органического топлива и атомного ядра (см. Мирный атом: дорога в никуда или светлое будущее?). Требуемый временем, процесс перехода на альтернативные виды, движется медленно, но понимание необходимости заставляет большинством стран вести разработки энергосберегающих технологий и активнее внедрять свои и общемировые наработки в жизнь. С каждым годом все больше возобновляемой энергии человечество получает от солнца, ветра и остальных альтернативных источников. Разберемся, какие есть альтернативные источники энергии.

Основные виды возобновляемой энергетики

Энергия солнца

Солнечная энергия считается ведущим и экологически чистым источником энергии. На сегодня для получения электроэнергии разработаны и используются термодинамический и фотоэлектрический метод. Подтверждается концепция работоспособности и перспективности наноантенн. Солнце, являясь неистощимым источником экологически чистой энергии, вполне может обеспечить потребности человечества.

Интересный факт! На сегодня окупаемость солнечной электростанции на фотоэлементах составляет примерно 4 года.

Энергия ветра

Давно и успешно используется людьми энергия ветра, ветряков. Ученые разрабатывают новые и совершенствуют имеющиеся ветряные электростанции. Снижая затраты и повышая КПД ветряков. Особую актуальность они имеют на побережьях и в местностях с постоянными ветрами. Преобразуя кинетическую энергию воздушных масс в дешевую электрическую энергию, ветряные электростанции уже сегодня вносят существенный вклад в энергосистему отдельных стран.

Геотермальная энергетика

Источники геотермальной энергии используют неисчерпаемый источник — внутреннее тепло Земли. Существует несколько рабочих схем, не меняющих суть процесса. Природный пар очищают от газов и подают в турбины, вращающие электрогенераторы. Подобные установки работают по всему миру. Геотермальные источники дают электричество, греют целые города и освещают улицы. Но мощность геотермальной энергетики использована очень мало, а технологии получения имеют низкий КПД.

Интересный факт! В Исландии более 32% электричества добывается с помощью термальных источников.

Приливная и волновая энергетика

Биомассовая энергетика

Процесс разложения биомассы приводит к выделению газа имеющим в своем составе метан. Очищенным, он используется для выработки электроэнергии, обогрева помещений и других хозяйственных нужд. Существуют небольшие предприятия, полностью обеспечивающие свои энергетические потребности.

Рост популярности альтернативных источников энергии, используемых для частного дома

Постоянный рост тарифов на энергоносители вынуждает владельцев частных домов использовать альтернативные источники. Во многих местах удаленные приусадебные участки и частные хозяйства совершенно лишены возможности, даже теоретического подключения к необходимым энергетическим ресурсам.

Основные источники нетрадиционной энергии, применяемые в частном доме:

солнечные батареи и различные конструкции тепловых коллекторов, работающие от солнечной энергии;
ветряные электростанции;
мини и микро ГЭС;
восполняемая энергия из биотоплива;
разнообразные виды тепловых насосов, использующих тепло воздуха, земли или воды.

Сегодня, пользуясь нетрадиционными источниками, существенно сократить расходы на энергопотребление не получается. Но постоянно совершенствующиеся технологии и снижение цены на устройства непременно приведут к буму потребительской активности.

Возможности, предоставляемые альтернативными видами энергий

Мировое использование различных видов альтернативных источников энергии

Кроме потенциала и степени развития технологии, на эффективности использования различных альтернативных видов энергии, влияние оказывает интенсивность источника энергии. Поэтому страны, в особенности, не обладающие запасами нефти, усиленно развивают имеющиеся источники нетрадиционных энергоресурсов.

Направление развития восстанавливаемых энергоресурсов в мире:

Финляндия, Швеция, Канада, Норвегия — массовое использование солнечных электростанций;
Япония — эффективное применение геотермальной энергии;
США — существенные успехи в развитии альтернативных источников энергии во всех направлениях;
Австралия — хороший экономический эффект от развития нетрадиционной энергетики;
Исландия — обогрев геотермальной энергии Рейкьявика;
Дания — мировой лидер ветровой энергетики;
Китай — удачный опыт по внедрению и расширению сети ветровой энергетики, массовое использование энергии воды и солнца;
Португалия — эффективное применение солнечных электростанции.

В гонку технологий включились многие развитые страны, добиваясь на собственной территории весомых успехов. Правда, общемировое производство альтернативной энергии давно топчется вокруг 5% и конечно выглядит удручающе.

Перспективы развития альтернативных источников энергии в России

Использование нетрадиционных источников энергии в России развито плохо, по сравнению со многими странами находится на низком уровне. Сложившееся положение объясняется обилием и доступностью ископаемых энергоносителей. Однако понимание малой продуктивности данной позиции и взгляд в будущее, обязывает правительство все больше заниматься данной проблемой.

Наметились позитивные тенденции. В Белгородской области успешно работает и планируется к расширению массив солнечных батарей. Планируются работы по внедрению биоэнергетики. В различных регионах запускаются ветряные электростанции. На Камчатке успешно используется энергия геотермальных источников.

Доля нетрадиционных источников энергии в общем энергобалансе страны, оценивается очень приблизительно и составляет около 4%, но имеет теоретически неисчерпаемые возможности развития.

Интересные факты! Калининградская область намерена стать в России лидером добычи чистого электричества.

Очевидные плюсы и минусы альтернативных источников энергии

Альтернативные источники энергии обладают бесспорными и ярко выраженными достоинствами. И просто требуют приложения всех усилий на их изучение.

Плюсы альтернативных источников энергии:

экологический аспект (см. Экологические проблемы России и способы их решения);
неисчерпаемость и возобновляемость ресурсов;
всеобщая доступность и широкое распространение;
снижение себестоимость с дальнейшим развитием технологий.

Потребности человечества в бесперебойной энергии диктуют суровые требования к нетрадиционным источникам. И существует реальная возможность устранить недостатки дальнейшим развитием технологий.

Существующие минусы альтернативных источников энергии:

возможное непостоянство с зависимостью от времени суток и погодных условий;
неудовлетворяющий уровень КПД;
неразвитость технологии и высокая стоимость;
низкая единичная мощность отдельных установок.

Остается надеяться, что попытки поиска идеального, восполняемого источника энергии увенчаются успехом. Экология будет спасена и люди намного улучшат качество жизни.

1. Производство товаров и услуг невозможно без использования природных богатств.

Раскройте значение богатств природы для экономики по плану: значение воздуха, воды, полезных ископаемых, почвы, растений, животных.

Подготовьте сообщение классу.

Сообщение «Значение природных богатств для экономики» для 3 класса

Любые богатства природы используются для производства товаров, а значит необходимы экономике.

Например, воздух. Это не только то, чем мы дышим, но и среда, которая может использоваться в различных приборах и механизмах.

Воздух может двигать машины и перемещать почту. Движение воздуха — это ветер, а он используется, чтобы получить дешёвую электроэнергию.

Вода также очень важна. Она сама способна быть теплоносителем и доставлять в дома тепло, а может использоваться для получения электроэнергии. Мало того, вода сама может быть топливом, причём безопасным и экологически чистым.

Полезные ископаемые — основа промышленности. Из них получают металлы, топливо, энергию.

Почва используется в сельском хозяйстве.

Растения дают нам пищу и строительные материалы, бумагу.

Животные также используются в пищу.

2. Раскройте роль труда людей в экономике по плану: для чего нужен труд людей, какие профессии необходимы в экономике, от чего зависит успех труда людей.

Сообщение «Роль труда людей в экономике» для 3 класса

Никакое богатство природы само по себе не превратится в нужный человеку товар. Это богатство придётся добыть, использовать, переработать. А для этого нужен человек.

Труд людей помогает превратить богатства природы в материальный конечный продукт, который может быть использован другими людьми.

Разнообразие природных ресурсов приводит к разнообразию профессий людей. И, оказывается, среди всех этих профессий нет ненужных, все они важны для удовлетворения потребностей общества. И люди, занимающиеся умственным трудом, приносят не меньшую, а то и большую пользу, чем те, кто работает физически.

Успех любого труда зависит в первую очередь от умения и мастерства человека, а значит от уровня его подготовки, его образования. А также успех труда зависит от заинтересованности человека, от его настроения и здоровья.

Если человек приступает к работе с хорошим настроением, если он чётко представляет как её выполнить, то и конечный продукт получится лучшего качества.

Обсудим!

1. Какова роль в экономике профессий ваших родителей, близких, знакомых?

Мой папа — строитель.

Он строит дома, в которых будут жить люди.

Его труд очень важен для экономики.

Ведь потребность в жилье одна из основных для всякого человека.

Моя мама медицинская сестра и её труд очень важен для экономики.

Ведь она помогает людям оставаться здоровыми, а значит принимать участие в любом экономическом процессе.

2. Как связаны между собой труд шахтёра, сталевара и парикмахера?

Шахтёр добывает уголь.

Он занят в добывающей промышленности.

Уголь, добытый шахтёром, используется, в том числе в металлургической промышленности.

Его применяют для получения стали.

Это уже работа сталевара.

А из стали делают самые разные полезные вещи.

И в том числе ножницы, которыми работает парикмахер.

И парикмахер стрижёт этими ножницами и шахтёров, и сталеваров.

Значит эти профессии связаны между собой через продукты своего труда.

3. Как труд учёного помогает экономике?

Учёный открывает новые законы, закономерности и придумывает, как их использовать для пользы общества.

Новые открытия делают нашу жизнь более комфортной.

Открытия учёных позволяют получать более совершённые приборы и машины, использовать новые процессы, производить больше различных товаров и услуг.

Проверь себя

1. Почему природные ресурсы и труд мы называем основой экономики?

Без этих богатств и труда человека мы не получили бы товар.

А значит без них не было бы никакой экономики.

2. Какие природные ресурсы используются в хозяйственной деятельности людей?

В хозяйственной деятельности используются все доступные богатства — солнце, воздух, вода, почва, полезные ископаемые, геотермальное тепло, животные и растения.

3. От чего зависит успех труда людей в экономике?

Успех труда зависит от образования, уровня подготовки, желания трудиться, от здоровья человека.

Задания для домашней работы

1) Запиши в словарик определение: природные богатства, труд.

Природные богатства — это ресурсы, используемые человеком для производства товаров.

Труд — это деятельность, направленная на удовлетворение потребностей человека.

2) Выберите у себя дома какой-нибудь из предметов (например, пуговицу, ложку, тетрадь) и попробуйте изучить и коротко описать его «рождение»: что за природные ресурсы и оборудование были использованы для его изготовления, люди каких профессий трудились. Узнать это можно из дополнительной литературы, интернета, учебника окружающий мир.

Сообщение «Рождение пуговицы» для 3 класса

Я взяла обычную пластиковую пуговицу от куртки. Как она появилась?

Сначала нефтяники добыли нефть, потом химики переработали её и получили пластмассу.

Потом из пластмассы уже были сделаны пуговицы.

Для этого использовались специальные станки.

Для получения пуговицы использовалась нефть и продукты её перегонки.

Трудились нефтяники, химик, станочники.

Сообщение «Рождение ложки» для 3 класса

В моём доме много обычных стальных ложек.

Чтобы их изготовить требовалось добыть железную руду и превратить её в сталь.

А потом на специальных станках изготовить ложки.

Для получения ложки использовались железная руда, уголь, сталь.

Трудились рудокопы, шахтёры, сталевары, станочники.

Сообщение «Рождение тетради» для 3 класса

Я использую для письма обычную школьную тетрадь.

Чтобы её изготовить нужно было срубить дерево и превратить её в бумагу.

Потом на полиграфическом комбинате сделать из бумаги тетрадь.

Для получения тетради использовались древесина, целлюлоза.

Над изготовлением тетради трудились лесорубы, работники целлюлозного комбината, полиграфисты.

На следующем уроке

Вспомни урок «Заглянем в кладовые Земли» во 2 классе. С какими горными породами и минералами мы познакомились? Как люди используют богатства земных кладовых?

Во 2 классе мы познакомились с такой породой, как гранит, которая состоит из трёх минералов — полевой шпат, слюда, кварц.

Богатства подземных кладовых люди используют для строительства, получения металла, тепла, как топливо, для украшений.

Читайте также: