Мировой океан. Климатические, космические, биологические и рекреационные ресурсы. Климатические и космические ресурсы земли Что относится к космическим ресурсам
КЛИМАТИЧЕСКИЕ И КОСМИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ - РЕСУРСЫ БУДУЩЕГО
Солнце - гигантский термоядерный реактор, первоисточник не только всей жизни на Земле, но практически и всех ее энергоресурсов. Годовой поток солнечной энергии, достигающий нижних слоев атмосферы и земной поверхности, измеряется такой огромной величиной (10 14 кВт), которая в десятки раз превосходит всю энергию, содержащуюся в разведанных запасах минерального топлива, и в тысячи раз - современный уровень мирового энергопотребления. Естественно, что наилучшие условия для использования солнечной энергии существуют в аридном поясе Земли, где продолжительность солнечного сияния наибольшая.
Таблица 17. Климатические и космические ресурсы.
| Источник энергии | Районы использования |
| Энергия солнца | Аридный пояс: США (Флорида, Калифорния); Япония, Израиль, Кипр, Австралия, Украина (Крым), Кавказ, Казахстан, Ср. Азия. |
| Ветровая энергия | Побережье Северного и Балтийского морей, арктических морей; Ср. Сибирь, Дальний Восток, юг европейской части России, Украина. |
| Геотермальные | Низкотемпературные (обогрев): Исландия, Италия, Франция, Венгрия, Япония, США, страны Центральной Америки, Ню Зеландия, Камчатка С.Кавказ;высокотемпературные (сухой пар для сооружения ГеоТЭС): Италия, США (Калифорния), Мексика, Н.Зеландия, Япония, Россия (Камчатка). |
| Приливная энергия | Бретань (Франция) - побережье Ла-Манша, Белое море, юг Китая, залив Фанди (побережье США и Канады) и т.д. Продолжаются работы в США, Канаде, Великобритании, Франции, России, Китае, Респ. Корее, Индии, Аргентине, Австралии. |
| Энергия течений (ОТЭС) | Гавайи (США), Науру (Япония), Таити (Франция), Бали (Нидерланды). |
| Энергия волн | Япония, Норвегия |
Ветровая энергия, которую человек также издавна использовал с помощью ветряных мельниц и парусных судов, как и солнечная, обладает практически неисчерпаемым потенциалом, относительно дешева и не загрязняет окружающую среду. Но она очень непостоянна во времени и в пространстве и ее очень трудно "приручить". В отличие от солнечной, ее ресурсы сосредоточены главным образом в умеренном поясе.
Особый вид климатических ресурсов образуют агроклиматические ресурсы - тепло, влага и свет. Географическое распределение этих ресурсов находит отражение на агроклиматической карте.
Задачи и тесты по теме "Климатические и космические ресурсы - ресурсы будущего"
- Природные ресурсы
- Климатические пояса Земли - Общая характеристика природы Земли 7 класс
Уроков: 5 Заданий: 9 Тестов: 1
- Латинская Америка - Южная Америка 7 класс
Уроков: 3 Заданий: 9 Тестов: 1
- США - Северная Америка 7 класс
Уроков: 6 Заданий: 9 Тестов: 1
- Астероиды. Кометы. Метеоры. Метеориты - Земля во Вселенной 5 класс
Уроков: 4 Заданий: 8 Тестов: 1
Ведущие идеи: географическая среда - необходимое условие жизни общества, развития и размещения населения и хозяйства, при этом в последнее время снижается влияние ресурсного фактора на уровень экономического развития страны, но возрастает значение рационального использования природных ресурсов и экологического фактора.
Основные понятия: географическая (окружающая) среда, рудные и нерудные полезные ископаемые, рудные пояса, бассейны полезных ископаемых; структура мирового земельного фонда, южный и северный лесные пояса, лесистость; гидроэнергетический потенциал; шельф, альтернативные источники энергии; ресурсообеспеченность, природно-ресурсный потенциал (ПРП), территориальное сочетание природных ресурсов (ТПСР), районы нового освоения, вторичные ресурсы; загрязнение окружающей среды, экологическая политика.
Навыки и умения: уметь давать характеристику природных ресурсов страны (региона) по плану; использовать различные методы экономической оценки природных ресурсов; давать характеристику природных предпосылок для развития промышленности, сельского хозяйства страны (региона) по плану; давать краткую характеристику размещения основных видов природных ресурсов, выделять страны "лидеры" и "аутсайдеры" по обеспеченности тем или иным видом природных ресурсов; приводить примеры стран, не обладающих богатыми природными ресурсами, но достигших высокого уровня экономического развития и наоборот; приводить примеры рационального и нерационального использования ресурсов.
Будущее человечества связано с неисчерпаемыми ресурсами Мирового океана.
Океаническая вода, на долю которой приходится 96,5% гидросферы, составляет главное богатство Мирового океана. Как известно, в океанической воде содержится до 75 химических элементов таблицы Менделеева. Таким образом, морские и океанические воды следует рассматривать в качестве источника минеральных ресурсов.
В океанической воде наибольшая концентрация приходится на долю растворенных солей. Человечество испокон веков добывало поваренную соль путем выпаривания морской воды. В настоящее время Китай и Япония часть своих потребностей в поваренной соли удовлетворяют за счет морской воды. Около одной трети поваренной соли, добываемой в мире, приходится на долю морских океанических вод.
В морской воде содержатся магний, сера, бром, алюминий, медь, уран, серебро, золото и другие химические элементы. Современные технические возможности позволяют выделять из океанической воды магний и бром.
Мировой океан является кладезем подводных минеральных ресурсов. Практически все полезные ископаемые, распространенные на суше, встречаются и в шельфовой зоне Мирового океана.
Полезными ископаемыми богаты Персидский и Мексиканский заливы, северная часть Каспия, прибрежные зоны Северного Ледовитого океана, где ведется промышленная добыча и разведка нефтегазовых месторождений.
В настоящее время активно исследуются прибрежные зоны Мирового океана на предмет разведки и добычи рудных и нерудных полезных ископаемых. В частности, прибрежные зоны Великобритании, Канады, Японии и Китая, как оказалось, богаты углем. У берегов Индонезии, Таиланда и Малайзии обнаружены месторождения олова. В прибрежной зоне Намибии ведется разведка алмазов; золото и железомарганцевые конкреции добываются в береговой зоне США. Балтийское море, омывающее побережье прибалтийских стран, издавна славится янтарем.
Наибольший интерес Мировой океан представляет как источник энергетических ресурсов. Практически энергетические ресурсы Мирового океана неисчерпаемы. Энергия приливов и отливов используется человеком начиная со второй половины XX века. Согласно расчетам, энергия приливов и отливов оценивается в 6 млрд. кВт, что почти в 6 раз превышает энергетический запас рек земного шара.
Потенциальные запасы энергии приливов и отливов сосредоточены в России, Канаде, США, Аргентине, Австралии, Китае, Франции, Великобритании и др. Перечисленные выше страны используют энергию приливов и отливов в целях энергоснабжения.
Мировой океан богат и биоресурсами. Растительный и животный мир Мирового океана, богатый, в частности, белками, занимает существенное место в рационе питания человека.
По некоторым сведениям, в океане встречается до 140 тысяч видов животных и растений. В настоящее время потребности человечества в кальции на 20% удовлетворяются за счет биоресурсов Мирового океана. На долю вылова рыбы приходится 85% добываемой «живой» биомассы.
Богаты рыбой Берингово, Охотское, Японское и Норвежское моря, а также Тихоокеанское побережье Латинской Америки.
Ограниченность биоресурсов заставляет человечество относиться бережно к богатствам Мирового океана.
КЛИМАТИЧЕСКИЕ И КОСМИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
К климатическим и космическим ресурсам относятся энергия Солнца, ветра, а также геотермальное тепло. Перечисленные ресурсы относятся к так называемым нетрадиционным ресурсам.
Наибольший интерес для человечества представляет солнечная энергия. Солнце является источником неисчерпаемой энергии, которую человек использует с давних времен в народном хозяйстве.
Суммарная мощность солнечной энергии, поступающей на землю, в десятки раз превосходит суммарную энергию топливно-энергетических ресурсов Земли и в тысячи раз ту, что ныне потребляет человечество.
Солнечной энергией богаты тропические широты. В тропиках, причем в аридной зоне, доминируют безоблачные дни, а солнечные лучи направлены к поверхности земли почти отвесно. В настоящее время в ряде стран эксплуатируются гелиостанции.
Сила ветра - другой важный нетрадиционный источник энергии. Человек издавна использует силу ветра. Это относится к ветряным мельницам, парусным судам и т.д. Умеренные широты сравнительно богаты ветровой энергией.
Внутренне тепло Земли, как отмечалось, - третий нетрадиционный источник энергии. Внутренняя энергия Земли называется геотермальной.
Геотермальные источники энергии приурочены к сейсмически активным поясам, к вулканическим районам и к зонам тектонических нарушений.
Значительными запасами геотермальной энергии владеют: Исландия, Япония, Новая Зеландия, Филиппины, Италия, Мексика, США, Россия и др.
Ограниченность минеральных источников и экологическая «чистота» нетрадиционных источников энергии привлекают внимание ученых к освоению энергии Солнца, ветра и внутреннего тепла Земли.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
Растительный и животный мир составляют биологическое богатство Земли, именуемое биоресурсами. Растительные ресурсы включают в себя совокупность как культурных, так и диких растений. Растительные ресурсы весьма разнообразны.
Растительные и животные ресурсы Земли относятся к исчерпаемым и в то же время возобновляемым природным ресурсам. Именно биоресурсы были освоены человеком в первую очередь.
Важная роль в хозяйственной деятельности человека принадлежит лесам, общая площадь которых составляет 40 млн. км2 (4 млрд. га), или же почти треть (30%) площади суши.
Вырубка лесов (ежегодная заготовка древесины в мире равна 4 млрд. м.куб) и промышленное освоение лесных территорий являются главной причиной сокращения площади лесных массивов.
За последние 200 лет площадь лесных массивов на Земле сократилась почти вдвое. Эта тенденция сохраняется, и по последним данным площадь лесных массивов ежегодно сокращается на 25 млн. га. Сокращение лесных массивов нарушает кислородный баланс, приводит к обмелению рек, сокращению численности диких животных и исчезновению ценных сортов древесины. Другими словами, хищническая эксплуатация лесных массивов порождает экологические проблемы, решение которых тесно связано с охраной окружающей среды.
Лесные массивы в виде непрерывных полос приурочены к умеренной и экваториальной зонам (см. «Атлас», стр. 8).
Лесные массивы сосредоточены в умеренном и субтропическом климатических поясах. Около половины мировых запасов древесины находится в северном полушарии. В лесах умеренной зоны наиболее ценные породы представлены тиком и хвойными видами. Лесами богаты Россия, Канада, США и Финляндия. Именно в этих странах развита лесная отрасль промышленности, где благодаря искусственным посадкам приостановлено сокращение лесных массивов.
Леса южного полушария сосредоточены в тропическом и экваториальном климатических поясах. На долю тропических и экваториальных лесов южного полушария приходится другая половина мировых запасов древесины.
Экваториальные и тропические ярусные леса в отличие от лесов умеренной зоны представлены широколиственными породами деревьев. Кроме того, рассматриваемые леса богаты ценными породами древесины.
Лесные массивы южного полушария сосредоточены в Бразилии, Перу, Боливии, Колумбии, Конго, Индии, Мьянме, Индонезии и др.
Астероиды – это начальный материал, оставшийся после образования Солнечной Системы. Они распространены везде: некоторые пролетают совсем близко к Солнцу, другие обнаружены неподалеку от орбиты Нептуна. Огромное количество астероидов собрано между Юпитером и Марсом – они формируют так называемый Пояс астероидов. На сегодняшний день было обнаружено около 9000 объектов, проходящих рядом с орбитой Земли.
Многие из таких астероидов находятся в зоне доступа и многие же содержат огромные запасы ресурсов: начиная от воды, заканчивая платиной. Их использование даст практически бесконечный источник, который установит стабильность на Земле, увеличит благосостояние человечества, а также создаст основу для присутствия и исследования космоса.
Невероятные ресурсы
Существует более 1500 астероидов, до которых также легко добраться, как и до Луны. Их орбиты пересекаются с орбитой Земли. Такие астероиды обладают небольшой силой тяжести, что облегчает задачи посадки и взлета.
Ресурсы астероидов обладают рядом уникальных особенностей, что делает их еще более привлекательными. В отличие от Земли, где тяжелые металлы расположены ближе к ядру, металлы на астероидах распределены по всему объекту. Таким образом, извлекать их намного легче.
Человечество только начинает понимать невероятный потенциал астероидов. Первый контакт космического аппарата с одним из них произошел в 1991 году, когда аппарат «Галилео» пролетел рядом с астероидом Гаспра на его пути к Юпитеру. Наше знание таких небесных соседей было революционизировано немногочисленными международными и американскими миссиями, предпринятыми с тех пор. Во время каждой из них наука об астероидах заново переписывалась.
Об открытии и количестве астероидов
Миллионы астероидов пролетают мимо орбит Марса и Юпитера, чьи гравитационные пертурбации выталкивают некоторые объекты ближе к Солнцу. Таким образом и появился класс околоземных астероидов.
Пояс астероидов
Когда говорят об астероидах, большинство людей представляют именно их Пояс. Миллионы объектов составляющих его, образуют похожий на кольцо район меду орбитами Марса и Юпитера. Несмотря на то, что эти астероиды очень важны с точки зрения понимания истории возникновения и развития Солнечной Системы, по сравнению с околоземными, добраться до них не так легко.
Околоземные астероиды
Околоземные астероиды определяются как астероиды, чья орбита или ее часть находится в промежутке от 0,983 до 1,3 астрономических единиц от Солнца (1 астрономическая единица – расстояние от Земли до Солнца).
На 1960 год было известно лишь о 20 околоземных астроидах. К 1990 году число выросло до 134, а на сегодняшний день их количество оценивается в 9000 и растет все время. Ученые уверены, что на самом деле их более миллиона. Среди наблюдаемых сегодня астероидов 981 из них больше 1 км в диаметре, остальные – от 100 м до 1 км. 2800 – меньше 100 м в диаметре.
Околоземные астероиды классифицируются на 3 группы в зависимости от их расстояния от Солнца: Атоны, Аполлоны и Амуры.
Два околоземных астероида посещались космическими аппаратами-роботами: миссия НАСА посетила астероид 433 Эрос, а японская «Hayabusa» астроид 25143 Итокава. В настоящее время НАСА работает над миссией «OSIRIS-Rex», цель которой – полет к углеродному астероиду 1999 RQ36 в 2019 году.
Состав астероидов
Околоземные астроиды широко варьируются по своему составу. Каждый их низ в различных количествах содержит воду, металлы и углеродистые материалы.
Вода
Вода с астероидов – это ключевой ресурс в космосе. Воду можно превратить в ракетное топливо или снабжать ей людские нужды. Кроме того, она может кардинальным образом изменить способ исследования космоса. Один богатый водой астероид шириной 500 м содержит в 80 раз больше воды, чем может поместиться в самый крупный танкер, а если ее превратить в топливо для космических аппаратов, то получится в 200 раз больше, чем требовалось для запуска всех ракет в истории человечества.
Редкие металлы
Однажды получив доступ, научившись добывать, извлекать и использовать водные ресурсы астероидов, добыча на них металлов станет намного реальнее. Некоторые околоземные объекты содержат МПГ в таких высоких концентрациях, какими могут похвастаться лишь богатейшие земные рудники. Один богатый платиной астероид шириной 500 м содержит почти в 174 раза больше этого металла, чем добывается на Земле в год и в 1,5 раза больше всех известных мировых запасов МПГ. Такого количества достаточно для того, чтобы заполнить баскетбольную площадку на 4 раза выше кольца.
Другие ресурсы
Астроиды также содержат более распространенные металлы, например, железо, никель, кобальт. Иногда в невероятных количествах. Кроме того, на них можно встретить летучие вещества, например, азот, CO, CO2 и метан.
Использование астероидов
Вода – важнейший элемент Солнечной Системы. Для космоса вода, помимо своей критической гидратационной роли, предоставляет и другие важные преимущества. Она может защитить от солнечной радиации, использоваться в качестве топлива, давать кислород и т.д. На сегодняшний день, вся вода и связанные с ней ресурсы, необходимые для космических полетов, транспортируются с поверхности Земли по безмерно высоким ценам. Среди всех ограничений на человеческую экспансию в космос, это самое важное.
Вода – ключ к Солнечной Системе
Воду с астероидов можно как конвертировать в ракетное топливо, так и поставлять в специальные хранилища, расположенные в стратегических местах на орбите для заправки космических кораблей. Такой вид топлива, поставляемый и продаваемый, даст огромный толчок к развитию космических полетов.
Вода с астероидов может значительно сократить затраты на космические миссии, поскольку все они зависят, в первую очередь, от топлива. Например, намного более выгодно транспортировать литр воды с одного из астероидов на орбиту Земли, чем доставить этот же литр с поверхности планеты.
На орбите воду можно использовать для заправки спутников, увеличения грузоподъемности ракет, обслуживания орбитальных станций, предоставлять защиту от радиации и т.д.
Стоимость вопроса
Богатый водой астероид шириной 500 м обладает водой стоимостью $50 миллиардов. Ее можно доставить на специальную космическую станцию, где будут заправлять аппараты для полетов в дальний космос. Это весьма эффективно даже при скептических предположениях, что: 1. Извлекаться будет всего 1% воды, 2. Половина добытой воды будет использовать при доставке, 3. Успешность коммерческих космических полетов приведет к 100-кратном снижению стоимости запуска ракет с Земли. Конечно, при не столь консервативном подходе, ценность астероидов вырастет на многие триллионы или даже десятки триллионов долларов.
Экономика операций по разработке астероидов может также быть улучшена при использовании «местного» топлива. То есть горнодобывающий аппарат может летать между планетами с помощью воды от того астероида, на котором она добыта, что приведет к высокой окупаемости.
От воды к металлам
При условии успешности добычи воды, разработка других элементов и металлов станет намного более реальной. Другими словами, добыча воды позволит добывать металлы.
МПГ на Земле встречаются очень редко. Они (как и похожие на них металлы) обладают специфическими химическими свойствами, которые делают их невероятно ценными для промышленности и экономики 21 века. Кроме того, их изобилие может дать начало к новому, еще не изведанному, их применению.
Использование металлов с астероидов в космосе
Кроме доставки на Землю, металлы, добытые на астероидах, могут использоваться прямо в космосе. Такие элементы, как, например, железо и алюминий, можно будет применять при строительстве космических объектов, защиты аппаратов и т.д.
Целевые астероиды
Доступность
Более 1500 астероидов можно достигнуть также легко, как и Луны. Если брать в расчет обратный пути, то цифра увеличивается до 4000. Вода, извлекаемая на них, может быть использована для обратного полета на Землю. Это еще больше увеличивает доступность астероидов.
Расстояние от Земли
В определенных случаях, особенно во время первых миссий, следует нацеливаться на астероиды, которые проходят в районе Земля-Луна. Большая их часть не пролетает так близко, но есть и исключения.
Благодаря стремительному уровню обнаружения новых околоземных астероидов и увеличению возможностей их исследования, весьма вероятно, что большинство доступных объектов еще предстоит открыть.
Planetary Resources
Все выше перечисленное интересует многие организации и отдельных людей. Многие видят в этом будущее добычи в целом и Земли в частности.
Именно такими людьми была основана компания Planetary Resources, официально объявленная цель которой заключается применении коммерческих, инновационных технологий для исследования космоса. Planetary Resources собирается развивать недорогие роботизированные космические аппараты, которые позволят открывать тысячи богатых ресурсами астероидов. Компания планирует использовать природные богатства космоса для развития экономики, строя, таким образом, будущее всего человечества.
Ближайшая цель Planetary Resources – значительным образом сократить стоимость разработки астероидов. При этом будут объединяться все самые лучшие коммерческие аэрокосмические технологии. Как заявляют в компании, их философия позволит быстро развивать частное, коммерческое изучение космоса.
Технологии
Большая часть технологий Planetary Resources – их собственные. Технологический подход компании обусловлен несколькими простыми принципами. Planetary Resources объединяет современные инновации в области микроэлектроники, медицины, информационных технологий, роботостроения.
Arkyd series 100 LEO
Исследование космоса ставит специфичные преграды в деле строительства космических аппаратов. Критически важными аспектами в этом вопросе являются оптические коммуникации, микродвигатели и т.д. Planetary Resources активно работает над ними в сотрудничестве с НАСА. Сегодня уже создан космический телеском Arkyd series 100 LEO (рис.слева). Leo – это первый частный космический телескоп и средство достижения околоземных астероидов. Он будет находиться на низкой земной орбите.
Будущие усовершенствования телескопа Leo откроют дорогу для следующего этапа – запуска миссии аппарата Arkyd series 200 - Interceptor (рис.слева). В стыковке со специальным геостационарным спутником, Interceptor пройдет позиционирование и отправится к целевому астероиду для сбора всех необходимых данных о нем. Два или более аппарата Interceptor могут работать вместе. Они позволят определять, отслеживать и сопровождать объекты, пролетающие между Землей и Луной. Миссии Interceptor позволят Planetary Resources быстро получить данные о нескольких околоземных астероидах.
Дополнив Interceptor возможностью лазерной коммуникации в глубоком космосе, Planetary Resources сможет приступить к миссии аппарата под названиемArkyd series 300 Rendezvous Prospector (рис.слева), целью которой являются более дальние астероиды. Встав на орбиту одного из них, Rendezvous Prospector будет собирать данные о форме астероида, вращении, плотности, составе поверхности и недр. Применение Rendezvous Prospector продемонстрирует относительно небольшую стоимость возможности межпланетных полетов, что соответствует интересам НАСА, различных научных организаций, частных компаний и т.д.
Добыча на астероиде
Добыча и извлечение металлов и других ресурсов в условиях микрогравитации – дело, которое будет зависеть от значительных исследований и вложений. Planetary Resources будет работать над критически важными технологиями, которые позволят получать на астероидах как воду, так и металлы. Вкупе с недорогими аппаратами для исследования космоса, это дает возможность устойчивого развития этой области.
Команда Planetary Resources
В состав Planetary Resources входят выдающиеся в своем деле люди: ученые инженеры, специалисты в самых разных сферах. Основателями компании считаются бизнесмена и пионера коммерческой космической индустрии Эрик Андерсон и Питер Диамандис. Среди других членов команды Planetary Resources есть бывшие специалисты НАСА Крис Левицки и Крис Вурхиз, знаменитый кинорежиссер Джеймс Кэмерон, бывший астронавт НАСА Томас Джонс, бывший технический директор Microsoft Дэвид Васкевич и другие.
Которые присутствуют в неограниченном количестве на Земле и не могут быть истощены или исчерпаны в связи с деятельностью человечества. Примерами таких ресурсов являются солнечная, ветровая энергия и т.д.
Климатические и космические ресурсы прямо или косвенно влияют на жизнь на Земле. К тому, же в последнее время они набирают популярность в качестве альтернативных источников энергии. Альтернативная энергетика предусматривает использование безопасных для окружающей среды источников тепловой, механической или электрической энергии.
Энергия Солнца
Солнечная энергия в той или иной форме является источником почти всей энергии на Земле, который можно считать неисчерпаемым природным ресурсом.
Роль солнечной энергии
Солнечный свет помогает растениям производить питательные вещества, а также вырабатывать кислород, которым мы дышим. Благодаря солнечной энергии, вода в реках, озерах, морях и океанах испаряется, затем формируются облака и выпадают атмосферные осадки.
Люди, как и все другие живые организмы зависят от Солнца, для получения тепла и пищи. Тем не менее, человечество также использует солнечную энергию и во многих других формах. Например, из ископаемых видов топлива получают тепло и/или электроэнергию и, по существу, эти накапливали солнечную энергию на протяжении миллионов лет.
Получение и преимущества солнечной энергии
Фотоэлементы представляют собой простой способ получения солнечной энергии. Они являются неотъемлемой частью солнечных батарей. Их уникальность заключается в том, что они преобразовывают солнечное излучение в электричество, без шума, загрязнения окружающей среды или движущихся частей, что делает их надежными, безопасными и долговечными.
Ветровая энергия
Ветер используется на протяжении сотен лет, для получения механической, тепловой и электрической энергии. Ветровая энергия, на сегодняшний день является устойчивым и неисчерпаемым источником.
Ветром называется движение воздуха из области с высоким давлением в область с низким давлением. На самом деле, ветер существует потому, что солнечная энергия неравномерно распределена по поверхности Земли. Горячий воздух стремится вверх, а холодный заполняет пустоту, поэтому до тех пор пока будет солнечный свет, будет существовать и ветер.
За последнее десятилетие, использование энергии ветра увеличилось более чем на 25 %. Тем не менее, ветряная энергия занимает лишь небольшую долю энергетического рынка мира.
Преимущества ветровой энергии
Энергия ветра является безопасной для атмосферы и воды. И поскольку ветер доступен повсеместно, эксплуатационные расходы после установки оборудования близки к нулю. Массовое производство и технологические достижения делают необходимые агрегаты гораздо доступнее, а многие страны поощряют развитие ветряной энергии, и предлагают населению ряд льгот.
Недостатки ветровой энергии
Недостатками использования ветровая энергии являются: жалобы от местных жителей, что оборудование не имеет эстетической привлекательности и шумит. Медленно вращающиеся лопасти также могут убивать птиц и летучих мышей, но не так часто, как это делают автомобили, линии электропередач и высотные здания. Ветер - переменное явление, если он отсутствует, то нет и энергии.
Тем не менее, наблюдается значительный рост ветровой энергетики. С 2000 по 2015 год, совокупная мощность энергии ветра во всем мире увеличилась с 17000 МВт до более чем 430000 МВт. В 2015 году Китай обогнал ЕС по количеству установленного оборудования.
Эксперты дают прогнозы, что при сохранении таких темпов использования данного ресурса, к 2050 году, потребности мира в электрической энергии будут удовлетворены за счет ветровой энергии.
Гидроэнергия
Даже гидроэнергетика является производной от солнечной энергии. Это практически неисчерпаемый ресурс, который сосредоточен в водных потоках. Солнце испаряет воду, которая в дальнейшем, в виде осадков, выпадает на возвышенности, в следствии чего, наполняются реки, образовывая движение воды.
Гидроэнергетика, как отрасль преобразования энергии водных потоков в электрическую энергию, является современным и конкурентным источником получения энергии. Она производит 16% электричества мира и реализовывает его по конкурентным ценам. Гидроэнергетика доминирует в ряде как развитых, так и развивающихся стран.
Энергия приливов и отливов
Приливная энергия является одной из форм гидроэнергии, которая преобразовывает энергию приливов и отливов в электричество или другие полезные формы. Прилив создается благодаря гравитационному воздействию Солнца и Луны на Землю, вызывая движение морей. Поэтому приливная энергия является формой получения энергии из неисчерпаемых источников и может использоваться в двух формах:
Величина прилива
Величина прилива характеризуется разницей вертикального колебания между уровнем воды во время прилива и последующего отлива.
Для захвата прилива могут быть сконструированы специальные плотины или отстойники. Гидроагрегаты вырабатывают электроэнергию в плотинах, а также с помощью насосов перекачивают воду в водохранилища, чтобы снова вырабатывать энергию, когда приливы и отливы будут отсутствовать.
Приливное течение
Приливное течение представляет собой поток воды во время приливов и отливов. Устройства приливного течения стремятся извлекать энергию из этого кинетического движения воды.
Морские течения, создаваемые движением приливов часто усиливаются, когда вода вынуждена проходить через узкие каналы или вокруг мысов. Есть ряд мест, где приливное течение является высоким, и именно в этих областях можно получать наибольшее количество приливной энергии.
Энергия морских и океанических волн
Энергия морских и океанических волн отличается от энергии приливов и отливов, поскольку зависит от солнечной и ветровой энергии.
Когда ветер проходит над поверхностью воды, то часть энергии передает волнам. Выходная энергия зависит от скорости, высоты и длины волны, а также плотности воды.
Длинные и устойчивые волны, вероятно, образуются от штормов и экстремальных погодных условий далеко от берега. Сила бурь и их влияние на поверхности воды настолько сильна, что может вызвать волны на берегу другого полушария. Например, когда Япония была поражена массивным цунами в 2011 году, мощные волны достигли побережья Гавайских островов и даже пляжей штата Вашингтон.
Для того, чтобы преобразовать волны в необходимую энергию для человечества, необходимо отправиться туда, где волны самые большие. Успешное использование энергии волн в больших масштабах происходит лишь в нескольких регионах планеты, включая штаты Вашингтон, Орегон и Калифорния и других районы, расположенные вдоль западного побережья Северной Америки, а также берега Шотландии, Африки и Австралии. В этих местах волны достаточно сильные и энергию можно получать регулярно.
Полученная энергия волн может обеспечить потребности регионов, а в некоторых случаях и целых стран. Постоянная мощность волн означает, что выходная энергия никогда не прекращается. Оборудование, которое перерабатывает энергию волн также может хранить избыточную энергию, когда это необходимо. Эта накопленная энергия используется при перебоях в подаче электроэнергии и ее отключении.
Проблемы климатических и космических ресурсов
Не смотря на то, что климатические и космические ресурсы являются неисчерпаемыми, их качество может ухудшиться. Главной проблемой этих ресурсов считается глобальное потепление, которое вызывает ряд негативных последствий.
Средняя глобальная температура может увеличиться на 1.4-5.8º C к концу 21-го века. Хотя цифры кажутся небольшими, они могут вызвать значительные изменения климата. (Разница между глобальными температурами во время ледникового периода и периода отсутствия льдов составляет лишь около 5 ° С.) К тому же, повышение температуры может привести к изменению количества осадков и погодных условий. Потепление воды в океанах станет причиной более интенсивных и частых тропических штормов и ураганов. Также ожидается, что в следующем столетии уровень моря увеличится на 0,09 - 0,88 м, главным образом, в результате таяния ледников и расширение морской воды.
И, наконец, здоровье человека также поставлено на карту, поскольку глобальное изменение климата может привести к распространению некоторых заболеваний (таких, как малярия), затоплению крупных городов, высокому риску теплового удара, а также плохому качеству воздуха.
Климатические и космические ресурсы - ресурсы будущего. И космические и климатические ресурсы являются неисчерпаемыми, они не используются непосредственно в материальной и нематериальной деятельности людей, практически не изымаются из природы в процессе использования, однако существенно влияют на условия жизни и хозяйствования людей.
Климатические ресурсы - неисчерпаемые природные ресурсы, включающие свет, тепло, влагу и энергию ветра.
Климатические ресурсы тесно связаны с определенными особенностями климата. В их состав входят агроклиматические ресурсы, ресурсы ветровой энергии. Агроклиматические ресурсы, то есть свет, тепло и влага, определяющие возможность выращивания всех сельскохозяйственных культур. Географическое распределение этих ресурсов отражено на агроклиматической карте. К климатическим относят также и ресурсы ветровой энергии, которую люди издавна научились использовать с помощью ветряков и парусников. На земном шаре есть немало мест (например, побережья океанов и морей, Дальний Восток, юг Европейской части России, Украины), где скорость ветра превышает 5 м/с, что делает использование этой энергии с помощью ВЭС экологически чистым и экономически оправданным, к тому же она имеет практически неисчерпаемый потенциал.
К космическим ресурсам относят прежде всего солнечную радиацию - самое мощное на Земле энергетический источник. Солнце - гигантский термоядерный реактор, первоисточник не только жизнь на Земле, но и практически всех ее энергоресурсов. Годовой поток солнечной энергии, достигающий нижних слоев атмосферы и земной поверхности, измеряется величиной (1014 кВт), которая в десятки раз превышает всю энергию, содержащуюся в разведанных запасах минерального топлива, и в тысячи раз - современный уровень мирового энергопотребления. Естественно, что наилучшие условия для использования солнечной энергии существуют в аридному поясе Земли, где продолжительность солнечного сияния наибольшая США (Флорида, Калифорния), Япония, Израиль, Кипр, Австралия, Украина (Крым), Кавказ, Казахстан, Средняя Азия.
Влияние климата на экономику. Известно, что климат существенно влияет на различные отрасли экономики. Каждый удачный прогноз серьезных изменений климата без дополнительных затрат дает возможность сэкономить значительные суммы бюджетных средств. Например, в Китае при проектировании и строительстве металлургического комплекса учет климатических данных позволил сэкономить 20 млн долларов. Использование климатической информации и специальных прогнозов в масштабах Канады дает ежегодно экономию 50-100 млн долларов. В США сезонные прогнозы (даже с точностью 60 %) дают выгоду 180 млн долларов в год с учетом только сельскохозяйственной, лесной и рыболовной отраслей.
Долгосрочное прогнозирование дает возможность существенно уменьшить нанесенный климатическими изменениями ущерб хозяйству и даже иметь от таких прогнозов большой экономический эффект. Прежде всего это касается сельскохозяйственного производства. Структура посевных площадей, сроки сева, нормы высева, глубина заделки семян в культурном земледелии немыслимы без надежного прогноза ожидаемых погодных условий посевного и вегетационного периода. Удобрения и вся агротехника, и уход за посевами влияют на уровень урожайности, но биологические условия, создаваемые характером погоды, - доминирующий фактор. Земледелие, таким образом, много не получает из того, что способны давать климатические ресурсы. За последние 15 лет экономический ущерб через стихийные явления природы очень вырос. Человеческое сообщество само усугубляет некоторые климатические явления. Признаки потепления планетарного климата воспринимаются как антропогенное воздействие на окружающую среду.
Рациональное хозяйствование человека невозможно без учета климатических особенностей региона.
Рис. 44. Эмиссия СО в странах мира (на душу населения за год)
Загрязнение атмосферного воздуха. Атмосферный воздух - неисчерпаемый ресурс, однако в отдельных районах земного шара он подвергается столь сильному антропогенному воздействию, что вполне уместно ставить вопрос о качественном изменении воздуха в результате атмосферного загрязнения.
Атмосферное загрязнение - присутствие в воздухе в избыточном количестве различных газов, частичек твердых и жидких веществ, паров, концентрация которых отрицательно влияет на флору и фауну Земли и жизненные условия человеческого общества.
Основные антропогенные источники загрязнения атмосферного воздуха - транспорт, промышленные предприятия, теплоэлектростанции и тому подобное. Так, в атмосферу попадают газообразные выбросы, твердые частицы, радиоактивные вещества. При этом их температура, свойства и состояние существенно изменяются, а вследствие взаимодействия с составляющими атмосферы могут происходить множество химических и фотохимических реакций. В результате этого в атмосферном воздухе образуются новые компоненты, свойства и поведение которых значительно отличаются от первоначальных.
Газообразные выбросы образуют соединения углерода, серы и азота. Оксиды углерода практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и время их существования ограничено. Например, установлено, что с 1900 г. доля диоксида углерода в атмосфере увеличилось с 0,027 до 0,0323 % (рис. 44). Накопление в атмосфере углекислого газа может вызвать так называемый парниковый эффект, который сопровождается уплотнением слоя диоксида углерода, который свободно пропускает солнечную радиацию к Земле, задерживает возврат теплового излучения в верхние слои атмосферы. В связи с этим в нижних слоях атмосферы повышается температура, что приводит к таянию льда и снега на полюсах, подъем уровня океанов, морей и затопление значительной части суши.
В результате воздействия промышленных отходов, выбрасываемых в воздушное пространство, разрушается озоновый слой земного шара. Вследствие этого образуются озоновые дыры, через которые на поверхность Земли попадает огромное количество вредных излучений, от которых страдают и животный мир, и сами люди. В последние десятилетия начали выпадать цветные дожди, которые одинаково негативно влияют на здоровье людей и на почву. Выбросы радиоактивных веществ в атмосферу наиболее опасны для всего живого на Земле, поэтому их источники и закономерности размещения в атмосфере являются объектом постоянных наблюдений. Под влиянием динамических процессов в атмосфере вредные выбросы могут распространяться на значительные расстояния.