Загрузка ...Энергетический баланс планеты
Чтобы лучше понять общую энергетическую систему Земли, воспользуемся схемой. Вся энергетическая система Земли состоит из двух частей:
- динамического потока энергии; на рисунке — над поверхностью Земли;
- статического запаса энергии, т. е. органического топлива, ядерной и геотермальной энергии; на рисунке — под поверхностью Земли.
На поверхность и атмосферу Земли направлены три потока энергии:
- солнечное излучение мощностью 1 744 ООО ТВт;
- гравитационная энергия планет (3 ТВт);
- тепловой поток из середины Земли (30 ТВт).
Видно, что около 30 % (52 ООО ТВт) солнечного излучения отражается в космическое пространство и не влияет на энергетический баланс Земли. Остальные 70 % солнечного излучения мощностью 122410 ТВт, что в 3710 раз превышает мощность двух других потоков энергии, составляют основную часть энергетического баланса Земли.
Для более полного представления о мощности солнечного излучения сравним ее с мировым годовым энергопотреблением, которое в 1992 г. составляло около 12,13 млрд т у. т., что соответствует 98,74 • 10,3 Вт • ч. Если разделить эту величину на среднегодовое количество часов (8760), то получим мощность энергетического потока равную 11,27х х 1012 Вт (11,27 ТВт). Таким образом, энергия, поглощаемая атмосферой и поверхностью Земли на протяжении года, почти в 11000 раз превышает годовое потребление энергии на планете.
Некоторая часть этой энергии поглощается атмосферой, сушей, океаном и превращается в тепловую энергию, которую с помощью технических устройств можно использовать в виде тепловой и электрической энергии. Под действием другой части энергии (40000 ТВт) происходят испарение, циркуляция и выпадение воды, что приводит к возникновению рек, морей и океанов.
Третья часть энергии (370 ТВт) является причиной температурных перепадов, приводящих к возникновению атмосферных потоков воздуха (ветер).
Четвертая, самая малая часть энергии (40 ТВт, или 0.03 % общего потока), поглощается растениями и в результате процессов фотосинтеза накапливается в виде органических соединений. Этот поток энергии — один из самых важных — благодаря нему осуществляются физиологические процессы всех живых организмов. При фотосинтезе в химическую энергию превращается только 1…2 % солнечной энергии.
Горючие ископаемые (уголь, торф, нефть) произошли также благодаря энергии Солнца — материалом для них служили остатки растительности и живых организмов, которые в результате долгосрочных процессов без доступа воздуха и под действием высокой температуры и давления превращались в торф, уголь и нефть. Таким образом, на протяжении миллионов лет проходил процесс накопления солнечной энергии.
Из сравнения вклада человечества в энергообеспечение возобновляемых и не возобновляемых источников энергии и их энергетических потоков следует, что в настоящее время используется лишь мизерная часть потоков энергии возобновляемых источников. Это наглядно видно на примере общего мирового энергопотребления в 1992 г..
Запасы органического и ядерного топлива. На основе данных различных источников информации, в том числе и данных Мирового энергетического совета, проведена количественная оценка запасов органического и ядерного топлива с учетом масштабов и сроков их потребления. Для количественной оценки органического топлива использованы следующие термины.
Термин «разведанные запасы энергоресурсов» включает в себя разведанные запасы энергоносителей, наличие которых определено достаточно достоверно, а их количество — достаточно точно. Разведанные энергоресурсы могут быть добыты уже в ближайшее время с применением современных технологий.
Понятие «потенциальные запасы» включает в себя разведанные запасы и прогнозные запасы энергоресурсов. Прогнозные запасы — это запасы энергоресурсов, наличие которых достоверно доказано, но их добыча требует применения новых, еще не разработанных в настоящее время технологий.
Количественные показатели мировых разведанных запасов энергоресурсов и потенциальных запасов органического и ядерного топлива в перерасчете на условное топливо, а также ориентировочные сроки их исчерпания. Объемы и темпы мировой добычи органического топлива.
Определение сроков исчерпания мировых запасов невозобновляемых энергоресурсов проводилось на основе прогнозной оценки использования различных энергоресурсов на 2020 г. в соответствии с данными Мирового энергетического совета.
Различие между количественными показателями мировых потенциальных запасов энергоносителей и разведанными энергоресурсами. Сроки исчерпания основных видов мировых запасов разведанных первичных энергоресурсов в соответствии с различными вариантами их потребления. Как видно, основные энергоресурсы, кроме угля, даже при достаточно бережном их потреблении, могут закончиться уже через 40…50 лет.
Действительно, актуальным является предупреждение К.Э. Циолковского о том, что «…только наше невежество заставляет нас пользоваться ископаемым топливом». К.А. Тимирязев говорил, что «…каждый луч Солнца, не уловленный, а бесплодно отразившийся обратно в мировое пространство, — кусок хлеба, вырванный изо рта отдаленного потомка». Эти слова великих ученых стали еще более важными в наше время, когда нужно подумать о сохранении для следующих поколений не только окружающей среды, но и сырьевой базы химической, медицинской, биохимических отраслей.
Потенциал возобновляемых энергоресурсов. Значения энергетического потенциала возобновляемых энергоресурсов в разных литературных источниках значительно различаются. Для его более точной оценки, а также оценки возможных объемов его практического использования проведено разделение потенциала на три вида: общий, технический и целесообразно экономический.
Общий или валовый потенциал — это общее количество энергии, которым характеризуется каждый из известных источников энергии (иногда его называют теоретическим).
Технический потенциал — это часть энергии общего потенциала, которую можно реализовать с помощью современных технических устройств; эту часть энергии общего потенциала еще называют потенциальный энергоресурс.
Целесообразно экономический потенциал — это то количество энергии, которое целесообразно использовать с учетом экономических, экологических, социальных, технико-технологических и политических факторов.
Потенциал возобновляемых энергоресурсов на планете представлен в табл.
Как видно из приведенной таблицы, общий годовой потенциал возобновляемых энергоресурсов превышает потенциальные запасы органического и ядерного топлива в 15 раз и почти в 80 раз разведанные запасы энергоресурсов. Технический потенциал несколько превышает современное потребление энергии, а целесообразно экономический может быть больше его на 40…45 %. Эго свидетельствует о громадных доступных ресурсах нетрадиционной энергетики, практически невостребованных в настоящее время.
Дата публикации: 06.02.2013
Электрический полотенцесушитель: мифы и легенды
Декор из стеклофибробетона: стиль, долговечность и уникальность
Трубный металлопрокат: виды и преимущества
