Les principales sources d'énergie au service de l'homme

Les combustibles fossiles tels que le pétrole, le gaz et le charbon sont essentiels et extrêmement utiles au développement économique. Cependant, tous ces types de carburants ont leurs inconvénients. Le charbon est inefficace. Le pétrole existe dans des réserves limitées.

Le gaz, bien que facile à déplacer d’un endroit à l’autre, peut être dangereux en cas de fuite. Incorporer le charbon, le gaz, le pétrole et d’autres combustibles dans la production d’électricité est un moyen de les rendre beaucoup plus polyvalents et utiles.

L'énergie électrique est généralement obtenue dans les centrales électriques en brûlant du combustible. Environ 40 pour cent de l’électricité en Russie est produite à partir du charbon. À l’intérieur de la centrale électrique, le charbon est brûlé dans un immense fourneau pour libérer de l’énergie sous forme de chaleur.

La chaleur est utilisée pour faire bouillir l’eau et produire de la vapeur, qui à son tour fait tourner un mécanisme en forme de vis appelé turbine. Les turbines sont reliées à un générateur qui produit de l'électricité.

L’avantage de l’électricité est que cette forme d’énergie est universelle. Presque tous les types de combustibles peuvent être convertis en électricité.

Une fois l'électricité reçue dans la centrale électrique, elle est facilement transportée d'un endroit à un autre par des lignes de câbles aériennes ou souterraines. À l’intérieur de la maison, de l’usine et du bureau, l’électricité est à nouveau convertie en d’autres formes d’énergie grâce à un large éventail de technologies. Si vous possédez un four ou un grille-pain électrique, il reconvertit l'électricité fournie par la centrale électrique en l'énérgie thermique pour cuisiner des aliments.

Les lampes de votre maison convertissent l'énergie électrique en lumière. Selon le ministère russe de l’Énergie, la consommation mondiale d’électricité augmentera de 71 % entre 2003 et 2030. Environ 80 pour cent de l’énergie que nous utilisons aujourd’hui provient de combustibles fossiles, mais cela ne peut pas continuer. Les énergies fossiles s’épuiseront tôt ou tard.

Heureusement, nous disposons d’alternatives aux principales sources d’énergie. Nous pouvons produire de l'électricité à partir de l'énergie éolienne ou de panneaux solaires.

Nous pouvons brûler les déchets pour produire de la chaleur qui alimentera la centrale électrique. Nous pouvons cultiver ce que l'on appelle des « cultures énergétiques » (biomasse) pour les brûler dans nos centrales électriques au lieu de combustibles fossiles.

Et nous pouvons exploiter les vastes réserves de chaleur emprisonnées à l’intérieur de la Terre, connues sous le nom d’énergie géothermique. Ensemble, ces sources d’énergie sont appelées sources d’énergie renouvelables car elles dureront éternellement (ou du moins aussi longtemps que le soleil brille) sans s’épuiser.

Si nous pouvions couvrir seulement 1 % du désert du Sahara avec des panneaux solaires (une superficie légèrement plus petite que celle des États-Unis d’Amérique), nous pourrions produire plus qu’assez d’électricité pour l’ensemble de notre planète. Nous devons également être plus intelligents dans la manière dont nous utilisons l’énergie. C’est ce qu’on appelle l’efficacité énergétique (économie d’énergie).

Aujourd’hui, la majeure partie de l’électricité provient de centrales électriques éloignées et est transportée par des lignes câblées. Lors du transport d’électricité d’un endroit à un autre, environ les deux tiers de l’énergie sont perdus. En d’autres termes, si vous brûlez trois tonnes de charbon dans une centrale électrique, vous dépensez deux tonnes pour fournir de l’électricité aux consommateurs. C'est pourquoi les bâtiments du futur devront être construits avec leur propre connexion au réseau électrique, par exemple des panneaux solaires ou de petites éoliennes sur les toits.

Le développement constant des sources et technologies d’énergies renouvelables entraînera une diminution de la part de l’énergie centralisée à grande échelle. Pour la société, cela signifiera l’indépendance vis-à-vis des grandes sociétés énergétiques, ainsi qu’une fiabilité accrue de l’approvisionnement en électricité.

La conclusion générale est évidente. Les progrès scientifiques et technologiques, l'émergence de nouvelles technologies et de nouveaux matériaux accroissent constamment le rôle des sources d'énergie renouvelables, qui remplacent déjà dans une large mesure les principales sources d'énergie traditionnelles. Opinion publique des « transitions » vers une « énergie distribuée », où les sources d’énergie renouvelables occuperont la place principale.

Tout cela conduit à une étude plus approfondie et à l’utilisation de sources d’énergie renouvelables non traditionnelles. Le principal avantage des sources d'énergie renouvelables est leur inépuisabilité et leur respect de l'environnement. Leur utilisation ne modifie pas le bilan énergétique de la planète.

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Ou dans ses profondeurs. Par exemple, dans de nombreux cas, il est faible pays développés ils brûlent du bois pour chauffer et éclairer les maisons, tandis que dans les pays développés, ils brûlent diverses sources de combustibles fossiles pour produire de l'électricité -,. Les combustibles fossiles sont des sources d'énergie non renouvelables. Leurs réserves ne peuvent pas être reconstituées. Les scientifiques étudient désormais les possibilités d'utiliser des sources d'énergie inépuisables.

Combustibles fossiles

Le charbon et le gaz sont des sources d'énergie non renouvelables qui ont été formées à partir des restes de plantes et d'animaux anciens qui vivaient sur Terre il y a des millions d'années (plus de détails dans l'article « »). Ces combustibles sont extraits de la terre et brûlés pour produire de l'électricité. Cependant, l’utilisation des énergies fossiles pose de sérieux problèmes. Au rythme actuel de consommation, les réserves connues de pétrole et de gaz seront épuisées dans les 50 prochaines années. Les réserves de charbon dureront 250 ans. Lorsque ces types de combustibles sont brûlés, des gaz se forment, sous l'influence desquels se produit un effet de serre et des pluies acides.

Énergie renouvelable

À mesure que la population augmente (voir article « »), les gens ont de plus en plus besoin d'énergie et de nombreux pays se tournent vers l'utilisation de sources d'énergie renouvelables - solaire, éolienne, etc. L'idée de les utiliser est très populaire, car ce sont des sources respectueuses de l'environnement, dont l'utilisation ne nuit pas à l'environnement.

Centrales hydroélectriques

L’énergie hydraulique est utilisée depuis de nombreux siècles. L'eau transformait des roues hydrauliques, qui étaient utilisées à diverses fins. De nos jours, d’immenses barrages et réservoirs sont construits et l’eau est utilisée pour produire de l’électricité. Le débit de la rivière fait tourner les roues des turbines, convertissant l'énergie de l'eau en électricité. La turbine est reliée à un générateur qui produit de l'électricité.

La terre en reçoit une quantité énorme. Technologie moderne permet aux scientifiques de développer de nouvelles méthodes d’utilisation de l’énergie solaire. La plus grande centrale solaire du monde a été construite dans le désert californien. Il couvre pleinement les besoins énergétiques de 2 000 foyers. Les miroirs reflètent les rayons du soleil et les dirigent vers la chaudière à eau centrale. L'eau y bout et se transforme en vapeur, qui fait tourner une turbine reliée à un générateur électrique.

L’énergie éolienne est utilisée par l’homme depuis des milliers d’années. Le vent gonflait les voiles et faisait tourner les moulins. Pour utiliser l'énergie éolienne, une grande variété d'appareils ont été créés pour produire de l'électricité et à d'autres fins. Le vent fait tourner les pales d'un moulin à vent, qui entraînent un arbre de turbine relié à un générateur électrique.

L'énergie atomique est l'énergie thermique libérée lors de la désintégration des plus petites particules de matière. Le principal combustible utilisé pour produire de l'énergie atomique est contenu dans la croûte terrestre. Beaucoup considèrent l’énergie nucléaire comme l’énergie de l’avenir, mais son application pratique pose de sérieux problèmes. Les centrales nucléaires n’émettent pas de gaz toxiques, mais elles peuvent créer de nombreux problèmes car le combustible est radioactif. Il émet des radiations qui tuent tout. Si les radiations pénètrent dans le sol ou dans l’eau, elles ont des conséquences catastrophiques.

Les accidents de réacteurs nucléaires et les rejets de substances radioactives dans l'atmosphère constituent un grand danger. L'accident de la centrale nucléaire de Tchernobyl (Ukraine), survenu en 1986, a entraîné la mort de nombreuses personnes et la contamination d'une vaste zone. Les déchets radioactifs menacent toute vie depuis des milliers d’années. Ils sont généralement enfouis au fond de la mer, mais il arrive également fréquemment que des déchets soient enfouis profondément sous terre.

Autres sources d'énergie renouvelables

À l’avenir, les gens pourront utiliser de nombreuses sources d’énergie naturelles différentes. Par exemple, dans les zones volcaniques, des technologies sont en cours de développement pour utiliser l'énergie géothermique (chaleur provenant de l'intérieur de la Terre). Une autre source d’énergie est le biogaz produit par les déchets en décomposition. Il peut être utilisé pour chauffer les maisons et chauffer l’eau. Des centrales marémotrices ont déjà été créées. Les barrages sont souvent construits à l’embouchure des rivières (estuaires). Des turbines spéciales, entraînées par le flux et le reflux des marées, produisent de l'électricité.

Comment fabriquer un rotor Savonia :

Le rotor Savonia est un mécanisme utilisé par les agriculteurs d'Asie et d'Afrique pour fournir de l'eau pour l'irrigation. Pour fabriquer votre propre rotor, vous aurez besoin de quelques punaises, d'une grande bouteille en plastique, d'un bouchon, de deux joints, d'une tige de 1 m de long et 5 mm d'épaisseur et de deux anneaux métalliques.

Comment faire:

1. Pour fabriquer les lames, coupez le haut de la bouteille et coupez-la en deux dans le sens de la longueur.

2. À l'aide de punaises, fixez les moitiés de la bouteille au bouchon. Soyez prudent lorsque vous manipulez les boutons.

3. Collez les joints sur le couvercle et insérez la tige dedans.

4. Vissez les anneaux au socle en bois et placez votre rotor au vent. Insérez la tige dans les anneaux et vérifiez la rotation du rotor. Après avoir choisi la position optimale pour la moitié de la bouteille, collez-les sur le bouchon avec une colle forte hydrofuge.

Enfant, j'adorais rêver. Dans mes rêves, je faisais des voyages interplanétaires passionnants à travers le système solaire. En grandissant, j’ai laissé ces rêves loin derrière moi. Cependant, mon intérêt pour l’inconnu ne s’est pas estompé. Il m'a poussé à élargir mes horizons et à lire divers livres et articles sur l'espace. Il me fera plaisir de partager certaines de ces informations avec vous.

Comparaison des planètes du système solaire

Il y a neuf planètes au total.

Mercure se distingue des autres planètes par son énorme plage de températures. Une particularité est également le mouvement très rapide en orbite. Il n'y a pas d'ambiance.

Vénus tourne dans le sens opposé à celui de la plupart des planètes. Ses dimensions, ainsi que sa composition et sa structure sont proches de celles de la Terre. Cependant, la température et la pression à sa surface sont plusieurs fois supérieures à celles de la Terre.

Notre maison est la Terre. Ses particularités :

• champ magnétique puissant;
• gravité élevée;
• présence de l'hydrosphère ;
• présence de la vie;
• haute densité;
• la présence d'un satellite relativement gros.

Mars a une pression extrêmement basse et une large plage de températures.

Les quatre planètes suivantes sont Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Elles peuvent être conditionnellement classées dans un autre groupe : les planètes géantes. Ils sont constitués de gaz au centre desquels se trouve un noyau liquide. Ils possèdent un champ magnétique puissant et tournent à des vitesses très élevées. Leur particularité est la présence d'anneaux et une abondance de satellites. Ils sont séparés des planètes telluriques par une crête d'astéroïdes.

Et la mini-planète la plus récente et la plus lointaine, Pluton, que les astronomes modernes rayent de la liste des planètes.

Sources d'énergie sur Terre

Tous les processus qui se produisent à la surface de la Terre sont alimentés par plusieurs sources d'énergie.

La source d’énergie principale et la plus importante pour tous les processus sur notre planète est bien entendu l’énergie solaire.

Je crois que son importance ne peut tout simplement pas être surestimée. Que nous apporte l’énergie solaire ? Lumière, chaleur, support vital pour tous les êtres vivants. En parlant de sources d’énergie, il ne faut pas oublier l’énergie éolienne et hydraulique.

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La principale source est l'énergie - Grande Encyclopédie du pétrole et du gaz, article, page 1

La principale source est l’énergie

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Les principales sources d'énergie utilisées par l'homme.  

La principale source d'énergie utilisée par les autotrophes est le Soleil. Au sens figuré, les autotrophes sont les soutiens de famille de la biosphère : non seulement ils se nourrissent eux-mêmes, mais ils nourrissent également (avec leur corps) les autres. C'est pourquoi on les appelle producteurs. La biomasse qu'ils créent est dite primaire.  

Les principales sources d'énergie dans les raffineries de pétrole sont la chaleur, la vapeur et l'électricité. Pour obtenir tous les types d'énergie, jusqu'à 6 % du pétrole raffiné est consommé, et la moitié de cette quantité est brûlée dans les centrales thermiques et l'autre moitié dans les fours tubulaires des installations technologiques. À cet égard, l’un des problèmes les plus importants du traitement du pétrole et du gaz consiste à accroître l’efficacité technique et économique de tous les processus technologiques.  

La principale source d'énergie pour tous les processus se produisant dans la biosphère est le rayonnement solaire. L'atmosphère entourant la Terre absorbe faiblement le rayonnement à ondes courtes du Soleil, qui atteint principalement la surface de la Terre. Une partie du rayonnement solaire est absorbée et diffusée par l'atmosphère. L'absorption du rayonnement solaire incident est due à la présence d'ozone, de dioxyde de carbone, de vapeur d'eau et d'aérosols dans l'atmosphère.  

La principale source d’énergie stockée dans l’adénosine triphosphate (ATP) est le glucose. Dans les cellules, le glucose, à l'aide de systèmes enzymatiques, subit d'abord une division sans oxygène en deux molécules d'acide lactique CH3CH (OH) COOH. L'énergie libérée lors de la dégradation d'une molécule de glucose pendant la glycolyse est accumulée dans deux molécules d'ATP nouvellement formées. Selon les besoins, l'ATP est hydrolysé en adénosine diphosphate (ADP) et en acide phosphorique, libérant environ 10 kcal d'énergie thermique. L'acide lactique subit une décomposition supplémentaire de l'oxygène lors de réactions redox successives en dioxyde de carbone et en hydrogène, qui, à son tour, est oxydé par l'oxygène atmosphérique en eau. L'énergie libérée dans ce cas est dépensée pour la régénération de l'ATP, c'est-à-dire pour l'ajout du troisième résidu d'acide phosphorique à l'ADP. À la suite de la dégradation complète de deux molécules d'acide lactique, une énergie suffisante est libérée pour la synthèse de 36 molécules d'ATP à partir de l'ADP.  

La principale source d'énergie sur Terre est le Soleil.  

Les principales sources d'énergie consommées par l'industrie sont les combustibles fossiles et leurs produits, l'énergie hydraulique, la biomasse et le combustible nucléaire. Les énergies éolienne, solaire, marémotrice et géothermique sont utilisées dans une bien moindre mesure. Les réserves mondiales des principaux types de combustibles sont estimées entre 1,28 et 1 013 tonnes de combustible carboné, dont 1,12 à 1 013 tonnes de charbon fossile, 7,4 à 1 011 tonnes de pétrole et 6,3 à 1 011 tonnes de gaz naturel.  

La principale source d'énergie (chaleur) dans le processus de nitruration est la réaction de nitruration, qui fournit jusqu'à 96 % de l'apport énergétique total. L'électricité fournie lors du chauffage du four ne représente que 2 à 3 % de l'apport énergétique total.  

La principale source d’énergie atteignant la Terre est le Soleil. Le rayonnement solaire se forme à la suite d'une interaction intense avec la matière dans les couches supérieures du Soleil et est en équilibre avec elle. Le rayonnement électromagnétique du Soleil peut être caractérisé par deux températures : l'énergie, déterminée par la loi de Stefan-Boltzmann, et la température spectrale, déterminée par la loi de Wien. Pour le rayonnement à l’équilibre, ces températures sont égales. Un indicateur de déséquilibre de rayonnement peut être la différence entre les températures énergétiques et spectrales. À mesure que l’on s’éloigne de la surface du Soleil, la température énergétique diminue, mais la température spectrale reste inchangée. Ainsi, le déséquilibre du rayonnement augmente avec la distance au Soleil. Par conséquent, à mesure que l’on s’éloigne du Soleil, des conditions plus favorables sont créées pour les processus d’auto-organisation qui se produisent dans des conditions de non-équilibre. En revanche, la complexité des systèmes formés dépend de la température. À mesure que la distance au Soleil augmente, la température diminue, il existe donc une certaine distance optimale à laquelle des systèmes d'une complexité maximale peuvent se former. Le niveau d'auto-organisation du système est déterminé par le degré d'écart par rapport à l'état d'équilibre et le niveau de complexité. Dans le système solaire, la combinaison la plus optimale de ces paramètres s’observe à des distances correspondant à l’orbite terrestre. Ainsi, dans le système solaire, le plus haut niveau d’auto-organisation peut être atteint sur Terre.  

Les principales sources d'énergie dans les formations sont la pression de l'eau marginale, de l'eau de fond, du gaz et du bouchon du gaz ; pression du gaz dissous dans le pétrole au moment de la libération du gaz de la solution ; la gravité; l'élasticité de la formation et du pétrole, de l'eau et du gaz qui la saturent. Ces forces peuvent se manifester séparément ou ensemble.  

Les principales sources d'énergie dans les formations sont la pression de l'eau marginale, de l'eau de fond, du gaz de couverture, la pression du gaz dissous dans le pétrole au moment de la libération du gaz de la solution, la gravité, l'élasticité de la formation et le pétrole, l'eau. et du gaz le saturant. Ces forces peuvent se manifester séparément ou ensemble. Ainsi, les ressources énergétiques d'une formation pétrolifère sont caractérisées par la pression qui y règne. Plus la pression est élevée, plus, toutes choses égales par ailleurs, les réserves d'énergie sont grandes et plus le gisement de pétrole peut être pleinement exploité.  

La principale source d'énergie dans l'industrie, l'agriculture et d'autres secteurs de l'économie nationale est le carburant. En fonction de la condition physique le carburant est divisé en solide, liquide et gazeux.  

Les principales sources d'énergie de l'humanité étaient la force musculaire des humains et des animaux de trait, tandis que le bois et les excréments d'animaux domestiques étaient utilisés pour chauffer les maisons et cuire les aliments. Cependant, la part du bois et du charbon de bois était importante et la force musculaire des humains et des animaux était toujours utilisée.  

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Sources d'énergie sur Terre. Mouvement. Chaleur

Sources d'énergie sur Terre

Toutes les sources d’énergie ne sont pas égales. Certains n’ont qu’un intérêt fondamental, tandis que d’autres sont associés à l’existence de la civilisation. Certaines sources sont pratiquement inépuisables, d’autres s’épuiseront dans les siècles, voire les décennies à venir.

Depuis plusieurs milliards d'années, le principal gardien de notre système planétaire, le Soleil, envoie vers la Terre ses rayons vitaux. Cette source d’énergie peut être qualifiée d’inépuisable. Chaque mètre carré de la surface terrestre reçoit du Soleil une énergie d'une puissance moyenne d'environ 1,5 kW ; par an, cela représentera environ 10 millions de kilocalories d'énergie - cette quantité de chaleur est fournie par des centaines de kilogrammes de charbon. Quelle quantité de chaleur le globe entier reçoit-il du Soleil ? En calculant la superficie de la Terre et en tenant compte de l'éclairage inégal de la surface de la Terre par les rayons du soleil, nous obtenons environ 1014 kW. Cela représente 100 000 fois plus d'énergie que toutes les usines, usines, centrales électriques, moteurs d'automobiles et d'avions reçoivent de toutes les sources d'énergie sur Terre, en bref - 100 000 fois plus d'énergie consommée par l'ensemble de la population mondiale (environ un milliard de kilowatts). ).

Cependant, malgré de nombreux projets, l’énergie solaire est très peu utilisée. En effet, notre calcul a donné un chiffre énorme, mais cette quantité d'énergie atteint tous les endroits de la surface terrestre : sur les pentes des montagnes inaccessibles, et à la surface des océans, qui occupent la majeure partie de la surface terrestre, et sur les sables de déserts déserts.

De plus, la quantité d’énergie par petite surface n’est pas du tout si grande. Mais il n’est guère conseillé de créer des récepteurs d’énergie s’étendant sur des kilomètres carrés. Enfin, il est évident que convertir l’énergie solaire en chaleur a du sens dans les régions où les jours sont nombreux et ensoleillés.

L'intérêt pour l'utilisation directe de l'énergie solaire s'est quelque peu accru récemment en raison des nouvelles possibilités de conversion directe de l'énergie solaire en énergie électrique. Cette opportunité est naturellement très attractive. Toutefois, jusqu’à présent, cette mesure n’a été mise en œuvre que dans une très faible mesure.

Relativement récemment, un accumulateur d'énergie solaire a été découvert au-dessus de nos têtes, dans les couches supérieures de l'atmosphère. Il s’est avéré que l’oxygène à une altitude de 150 à 200 km au-dessus de la surface de la Terre, sous l’action du rayonnement solaire, est dans un état dissocié : ses molécules sont divisées en atomes. Lorsque ces atomes se combinent en molécules d’oxygène, 118 kcal/mol d’énergie pourraient être libérées. Quelle est la réserve totale de cette énergie ? Dans une couche de 50 km d'épaisseur à l'altitude indiquée, 1013 kcal sont stockées, soit autant que ce qui est libéré lors de la combustion complète de plusieurs millions de tonnes de charbon. En URSS, cette quantité de charbon est extraite en quelques jours. Bien que l'énergie de l'oxygène dissocié à haute altitude soit continuellement renouvelée, nous sommes ici à nouveau confrontés au problème de la faible concentration : un dispositif permettant d'utiliser concrètement cette énergie n'est pas si simple à imaginer.

Revenons à la discussion sur les sources d'énergie. Les masses d'air de l'atmosphère terrestre sont en mouvement continu. Les cyclones, les tempêtes, les alizés soufflant constamment, les brises légères sont diverses manifestations de l'énergie des flux d'air. L'énergie éolienne est utilisée depuis l'Antiquité pour propulser les voiliers et les moulins à vent. La puissance annuelle moyenne totale des flux d'air sur l'ensemble de la Terre n'est pas inférieure à 100 milliards de kW.

Il ne faut cependant pas placer de grands espoirs dans l’énergie éolienne. Non seulement cette source est incorrecte - les calmes de vent ont causé tant de malheurs et de déceptions à l'époque des voiliers - mais elle présente le même inconvénient que l'énergie solaire : la quantité d'énergie libérée par unité de surface est relativement faible ; Les pales d’une éolienne, si elles étaient créées pour produire de l’énergie à l’échelle industrielle, devraient atteindre des tailles pratiquement impossibles. Un inconvénient tout aussi important est la variabilité de la force du vent. Par conséquent, l'énergie éolienne, ou, comme on l'appelle poétiquement, le charbon bleu, n'est utilisée que dans de petits moteurs - les « moulins à vent ». Lorsqu’il y a du vent, ils fournissent de l’électricité aux machines agricoles et éclairent les maisons. Si un excès d’énergie est généré, il est stocké dans des batteries (appelées dispositifs de stockage d’énergie). Ce surplus peut être utilisé pendant les périodes calmes. Bien sûr, vous ne pouvez pas compter sur une éolienne, elle ne peut jouer que le rôle d'un moteur auxiliaire.

Une source d'énergie gratuite est également l'eau en mouvement - le raz-de-marée des océans, avançant continuellement sur la terre, et les cours d'eau des rivières qui se jettent dans les mers et les océans.

La puissance de tous les fleuves du globe se mesure en milliards de kilowatts, mais seulement 40 millions de kW environ sont utilisés, soit jusqu'à présent, environ 1%. La puissance potentielle des rivières de l'URSS atteint 400 millions de kW, dont environ 20 millions de kW sont actuellement utilisés.

Si nous étions privés de charbon, de pétrole et d'autres sources d'énergie et que nous passions uniquement au charbon blanc - l'énergie des rivières, alors utilisation complète de cette énergie (en supposant que toutes les centrales hydroélectriques possibles soient construites sur tous les fleuves du globe) il faudrait réduire la consommation énergétique sur le globe. La consommation d’énergie sur la planète dépasse actuellement le milliard de kilowatts – l’hydroélectricité suffirait déjà à l’humanité à elle seule.

Eh bien, qu'en est-il du raz-de-marée ? Son énergie est très importante, quoique environ dix fois inférieure à celle des rivières. Hélas, cette énergie n’a jusqu’à présent été utilisée que dans une très faible mesure : le caractère pulsé des marées rend son utilisation difficile. Cependant, les ingénieurs soviétiques et français trouvèrent des moyens pratiques pour surmonter cette difficulté. Désormais, la centrale marémotrice fournit une puissance garantie pendant les heures de pointe. En France, un TPP expérimental de Saint-Malo a été construit et est déjà opérationnel, et en URSS, une centrale est en construction à Kislaya Guba, dans la région de Mourmansk. Cette dernière servira d'expérience pour la construction des puissantes centrales marémotrices conçues dans les baies Lumbovsky et Mezensky de la mer Blanche. En France, d'ici 1965, une station marémotrice d'une capacité de 240 000 kW sera lancée.

L’eau des océans à grande profondeur a une température qui diffère de 10 à 20° de celle des couches superficielles. Cela signifie qu'il est possible de construire un moteur thermique dont le chauffage, aux latitudes moyennes, serait couche supérieure de l'eau et un réfrigérateur profond. L'efficacité d'une telle machine sera de 1 à 2 %. Mais il s’agit bien entendu également d’une source d’énergie très peu concentrée.

Le soleil, l’air et l’eau sont des sources d’énergie gratuites*16. Libre dans le sens où l'utilisation de leur énergie n'entraîne aucune diminution des valeurs terrestres. Le fonctionnement des éoliennes ne réduit pas la quantité d'air sur la planète, le fonctionnement des centrales hydroélectriques ne réduit pas la profondeur des rivières et le fonctionnement des machines solaires n'utilise pas les réserves de substances terrestres.

En ce sens, les sources d’énergie décrites jusqu’à présent présentent un grand avantage par rapport aux carburants. Le carburant est brûlé. L'utilisation de l'énergie du charbon, du pétrole, du bois est la destruction irréversible des valeurs terrestres. Il serait très tentant de mettre en œuvre un moteur photochimique, c'est-à-dire obtenir de l'énergie grâce au mécanisme de la photosynthèse, qui assure l'accumulation d'énergie combustible. La feuille verte de toute plante est une plante qui, à partir de molécules d'eau et de dioxyde de carbone, grâce à l'énergie du soleil, produit des substances organiques avec une grande quantité d'énergie dans les molécules. Ce procédé dans les usines a un faible rendement (~1%), mais l'énergie stockée annuellement par les usines est de 2·1015 kWh, soit des centaines de fois supérieure à la production annuelle d’énergie de toutes les centrales électriques du monde. Le mécanisme de la photosynthèse n'est pas encore entièrement compris, mais il ne fait aucun doute qu'à l'avenir, il sera possible non seulement de réaliser la photosynthèse dans conditions artificielles, mais aussi augmenter son efficacité. Cependant, dans ce domaine, l’homme ne peut pas encore rivaliser avec la nature et est contraint d’utiliser ses dons en brûlant du bois, du pétrole et du charbon.

Quelles sont les réserves de carburant sur la planète ? Au carburant ordinaire, c'est-à-dire ceux qui brûlent en présence du feu comprennent le charbon et le pétrole. Leurs réserves sur le globe sont extrêmement réduites. Avec la consommation moderne de pétrole, ses réserves prouvées s’épuiseront d’ici le début du prochain millénaire. Il y a un peu plus de réserves de charbon. La quantité de charbon sur Terre est estimée à dix mille milliards de tonnes. Un kilogramme de charbon produit 7 000 kcal de chaleur lorsqu'il est brûlé. Ainsi, les réserves énergétiques totales du charbon sont mesurées à environ 1 020 kcal. C’est des milliers de fois plus que la consommation annuelle d’énergie.

La réserve d'énergie pour mille ans doit être reconnue comme très petite. Mille ans, c'est une longue période seulement comparée à la durée d'une vie humaine, et vie humaine- un moment insignifiant par rapport à la vie du globe et au temps d'existence du monde civilisé. De plus, la consommation d’énergie par habitant ne cesse d’augmenter. Par conséquent, si les réserves de carburant étaient réduites au pétrole et au charbon, la situation sur Terre en matière de réserves d'énergie devrait être considérée comme catastrophique.

Au début des années quarante de notre siècle, la possibilité pratique d'utiliser un tout nouveau type de combustible, appelé nucléaire, a été prouvée. Nous disposons d'importantes réserves de combustible nucléaire.

Ce n’est pas le lieu de s’attarder sur la structure de l’atome et de son noyau – le noyau atomique, ni sur la manière dont l’énergie interne peut être extraite des noyaux atomiques. La production d'énergie nucléaire ne peut être réalisée à grande échelle que dans les centrales nucléaires. Pouvoir nucléaire est libérée sous forme de chaleur, qui est utilisée exactement de la même manière que dans les centrales électriques au charbon.

Actuellement, nous pouvons libérer de l'énergie en quantités industrielles à partir de deux éléments : l'uranium et le thorium. La particularité du combustible nucléaire, qui constitue son principal avantage, est sa concentration exceptionnelle en énergie. Un kilogramme de combustible nucléaire produit 2,5 millions de fois plus d’énergie qu’un kilogramme de charbon. Par conséquent, malgré la prévalence relativement faible de ces éléments, leurs réserves énergétiques sur la planète sont assez importantes. Calculs approximatifs montrent que les réserves de combustible nucléaire sont nettement supérieures aux réserves de charbon. Cependant, l'ajout d'uranium et de thorium au combustible ne résout pas le problème fondamental de libérer l'humanité de la faim énergétique : les réserves de minéraux dans la croûte terrestre sont limitées.

Mais il est désormais possible d’indiquer une source d’énergie véritablement illimitée. Nous parlons de réactions dites thermonucléaires. Ils ne sont possibles qu'à des températures ultra-élevées d'environ vingt millions de degrés. Cette température n’a jusqu’à présent été atteinte que lors d’explosions atomiques.

Aujourd'hui, les chercheurs sont confrontés à la tâche d'obtenir des températures élevées de manière non explosive, et les premières tentatives pour atteindre des températures d'un million de degrés ont été couronnées de succès.

Si les physiciens sont capables de travailler avec les moyens nécessaires hautes températures en dizaines de millions de degrés, obtenue de manière non explosive, alors une réaction contrôlée de fusion de noyaux atomiques d'hydrogène (elle est appelée thermonucléaire) deviendra possible. Cette réaction libérera une énorme énergie par kilogramme de carburant. Pour fournir désormais de l’énergie à l’humanité pendant un an, il suffit de libérer de l’énergie thermonucléaire en traitant des dizaines de millions de tonnes d’eau.

Il y a tellement d'énergie thermonucléaire stockée dans les océans du monde qu'elle suffira à couvrir tous les besoins énergétiques de l'humanité pendant une période dépassant l'âge du système solaire. C'est vraiment une source d'énergie illimitée.

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Sources d'énergie internes et externes de la Terre

Des processus se produisent à la fois à l'intérieur de la Terre et à sa surface et déterminent la formation du relief.

Chaque région de la Terre, sur terre comme au fond des océans, possède son propre régime tectonique, qui détermine l'évolution du relief. Le facteur endogène dans la formation du relief comprend les phénomènes tectoniques, sismiques et volcaniques. Jusqu'à une profondeur de 400 à 700 km, on peut retracer des failles particulièrement grandes, des hypocentres sismiques et des chambres magmatiques auxquelles les processus volcaniques sont associés. À ces profondeurs, des transitions de la matière d'un état solide à un état plastique et même liquide (et vice versa), son échauffement et sa fusion résultant de la désintégration radioactive, ainsi que la différenciation gravitationnelle et chimique des substances se produisent.

Les processus endogènes (du grec endon - à l'intérieur et aux gènes - nés) peuvent être à la fois actifs et durables, par exemple dans les ceintures volcaniques, et impulsifs. Des processus externes, appelés exogènes (du grec exo - extérieur et gènes - né), se produisent à la surface de la lithosphère sous l'influence de l'énergie solaire, de la gravité, des changements physico-chimiques. rochers et les précipitations, le mouvement des substances provenant des entrailles de la Terre dans des directions verticales et horizontales. L’accumulation de sédiments au fond des mers et des océans et le déplacement de matières meubles sur terre sont également le résultat de processus exogènes.

Principale source d'énergie forces externes les planètes sont l’énergie solaire. Environ 60 % de cette somme est consacrée à des processus exogènes, le reste retourne dans l'espace extraterrestre. L'énergie solaire est absorbée par l'océan mondial. Ceci détermine haut degré la mobilité de ses eaux : courants, tourbillons, etc. Mais la terre reçoit aussi une part importante de l'énergie, qui est non seulement consommée, mais va également à l'accumulation, au compactage et à la transformation des sédiments et des minéraux. Une partie considérable est préservée dans la biosphère terrestre. En plus de l'énergie solaire, l'énergie des corps cosmiques tombant sur Terre - les météorites - est utilisée pour créer des formes en relief. Il est facile de constater que les processus endogènes et exogènes ont des sources d’énergie communes : le rayonnement solaire, la rotation planétaire et les transformations physiques et chimiques de la matière. Cependant, les processus exogènes sont plus étroitement liés aux conditions géographiques et, surtout, paysagères et climatiques. Chaque ceinture paysagère est caractérisée par ses propres processus exogènes. Il a été établi que le principal facteur de distribution et de propriétés des processus exogènes est la relation directe entre la chaleur et l'humidité. C'est la base énergétique de nombreux processus géographiques à la surface de la Terre, y compris les processus de formation du relief. La répartition de la chaleur et de l’humidité à la surface de la planète n’a jamais été constante. Cela dépendait de l’angle d’inclinaison de l’axe de rotation de la planète, qui variait de 15 à 20° à 30 à 40°. Or cet angle est d'environ 27°.

Les scientifiques envisagent différemment le problème de l'origine et de l'évolution du relief des terres et des fonds marins. Certains pensent que les océans sont apparus simultanément à l’apparition de la planète. Cependant, leur superficie ne cesse de diminuer à mesure que les continents s’agrandissent. D'autres pensent que les océans sont apparus lorsque les continents primaires se sont brisés et ont dérivé, lorsque l'espace entre eux a commencé à se remplir d'eau. D’autres encore suggèrent que les océans sont apparus sur le site de continents autrefois existants à la suite de « l’océanisation » de la Terre.

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Sources d'énergie

Fondamentalement, nous extrayons l’énergie utilisée dans la vie quotidienne et dans l’industrie à la surface de la Terre ou dans ses profondeurs. Par exemple, dans de nombreux pays sous-développés, le bois est brûlé pour chauffer et éclairer les maisons, tandis que dans les pays développés, diverses sources de combustibles fossiles – charbon, pétrole et gaz – sont brûlées pour produire de l’électricité. Les combustibles fossiles sont des sources d'énergie non renouvelables. Leurs réserves ne peuvent pas être reconstituées. Les scientifiques étudient désormais les possibilités d'utiliser des sources d'énergie inépuisables.

Combustibles fossiles

Le charbon, le pétrole et le gaz sont des sources d'énergie non renouvelables qui ont été formées à partir des restes de plantes et d'animaux anciens qui vivaient sur Terre il y a des millions d'années (pour plus de détails, voir l'article « Formes de vie anciennes »). Ces combustibles sont extraits de la terre et brûlés pour produire de l'électricité. Cependant, l’utilisation des énergies fossiles pose de sérieux problèmes. Au rythme actuel de consommation, les réserves connues de pétrole et de gaz seront épuisées dans les 50 prochaines années. Les réserves de charbon dureront 250 ans. Lorsque ces types de combustibles sont brûlés, des gaz se forment, sous l'influence desquels se produit un effet de serre et des pluies acides.

Énergie renouvelable

À mesure que la population augmente (voir l'article « Population de la Terre »), les gens ont besoin de plus en plus d'énergie et de nombreux pays se tournent vers l'utilisation de sources d'énergie renouvelables - solaire, éolienne et hydraulique. L'idée de les utiliser est très populaire, car ce sont des sources respectueuses de l'environnement, dont l'utilisation ne nuit pas à l'environnement.

Centrales hydroélectriques

L’énergie hydraulique est utilisée depuis de nombreux siècles. L'eau transformait des roues hydrauliques, qui étaient utilisées à diverses fins. De nos jours, d’immenses barrages et réservoirs sont construits et l’eau est utilisée pour produire de l’électricité. Le débit de la rivière fait tourner les roues des turbines, convertissant l'énergie de l'eau en électricité. La turbine est reliée à un générateur qui produit de l'électricité.

Énergie solaire

La Terre reçoit d'énormes quantités d'énergie solaire. La technologie moderne permet aux scientifiques de développer de nouvelles méthodes d’utilisation de l’énergie solaire. La plus grande centrale solaire du monde a été construite dans le désert californien. Il couvre pleinement les besoins énergétiques de 2 000 foyers. Les miroirs reflètent les rayons du soleil et les dirigent vers la chaudière à eau centrale. L'eau y bout et se transforme en vapeur, qui fait tourner une turbine reliée à un générateur électrique.

L'énergie éolienne

L’énergie éolienne est utilisée par l’homme depuis des milliers d’années. Le vent gonflait les voiles et faisait tourner les moulins. Pour utiliser l'énergie éolienne, une grande variété d'appareils ont été créés pour produire de l'électricité et à d'autres fins. Le vent fait tourner les pales d'un moulin à vent, qui entraînent un arbre de turbine relié à un générateur électrique.

Énergie atomique

L'énergie atomique est l'énergie thermique libérée lors de la désintégration des plus petites particules de matière - les atomes. Le principal combustible utilisé pour produire de l'énergie nucléaire est l'uranium, un élément présent dans la croûte terrestre. Beaucoup considèrent l’énergie nucléaire comme l’énergie de l’avenir, mais son application pratique pose de sérieux problèmes. Les centrales nucléaires n’émettent pas de gaz toxiques, mais elles peuvent créer de nombreux problèmes car le combustible est radioactif. Il émet des radiations qui tuent tous les organismes vivants. Si les radiations pénètrent dans le sol ou dans l’atmosphère, elles ont des conséquences catastrophiques.

Les accidents de réacteurs nucléaires et les rejets de substances radioactives dans l'atmosphère constituent un grand danger. L'accident de la centrale nucléaire de Tchernobyl (Ukraine), survenu en 1986, a entraîné la mort de nombreuses personnes et la contamination d'une vaste zone. Les déchets radioactifs menacent toute vie depuis des milliers d’années. Ils sont généralement enfouis au fond de la mer, mais il arrive également fréquemment que des déchets soient enfouis profondément sous terre.

Autres sources d'énergie renouvelables

À l’avenir, les gens pourront utiliser de nombreuses sources d’énergie naturelles différentes. Par exemple, dans les zones volcaniques, des technologies sont en cours de développement pour utiliser l'énergie géothermique (chaleur provenant de l'intérieur de la Terre). Une autre source d’énergie est le biogaz produit par les déchets en décomposition. Il peut être utilisé pour chauffer les maisons et chauffer l’eau. Des centrales marémotrices ont déjà été créées. Les barrages sont souvent construits à l’embouchure des rivières (estuaires). Des turbines spéciales, entraînées par le flux et le reflux des marées, produisent de l'électricité.

Comment fabriquer un rotor Savonia :

Le rotor Savonia est un mécanisme utilisé par les agriculteurs d'Asie et d'Afrique pour fournir de l'eau pour l'irrigation. Pour fabriquer votre propre rotor, vous aurez besoin de quelques punaises, d'une grande bouteille en plastique, d'un bouchon, de deux joints, d'une tige de 1 m de long et 5 mm d'épaisseur et de deux anneaux métalliques.

Comment faire:

1. Pour fabriquer les lames, coupez le haut de la bouteille et coupez-la en deux dans le sens de la longueur.

2. À l'aide de punaises, fixez les moitiés de la bouteille au bouchon. Soyez prudent lorsque vous manipulez les boutons.

3. Collez les joints sur le couvercle et insérez la tige dedans.

4. Vissez les anneaux au socle en bois et placez votre rotor au vent. Insérez la tige dans les anneaux et vérifiez la rotation du rotor. Après avoir choisi la position optimale pour la moitié de la bouteille, collez-les sur le bouchon avec une colle forte hydrofuge.

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Comparez la Terre avec les autres planètes du système solaire. Quelle est la principale source d'énergie pour les processus,

qui se produit à la surface de la Terre ?

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Réponses et explications

+ − × • ÷ ± = ≡ ≠ ~ ≈ ≃ < ≤ ≤ > ≥ ∝ ∑ ∞ √ { } ⟨ ⟩ ¼ ½ ¾ ƒ ′ ″ ∂ ∫ ∬ Δ ∇

Géométrie

° ∠ ∡ ∟ ⦜ ⊿ ○ △ □ ▱ ◊ ∥ ∦ ⊥ ≅

¬ ∧ ∨ ∀ ∃ ◻ ◊ ⊢ ⊨ ∴

Ensembles

∅ ∈ ∉ ⊆ ⊈ ⊂ ⊄ ⊇ ⊉ ⊃ ⊅ ∩ ∪ ∖ ⊖ ⊕ ⊗ ⊙

Exposants et indices

Indices

₁ ₂ ₃ ₄ ₅ ₆ ₇ ₈ ₉ ₀ ₊ ₋ ₍ ₎ ₐ ₓ

Exposants

¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ⁰ ⁺ ⁻ ⁽ ⁾ ᵃ ᵇ ⁿ ˣ °

alphabet grec

Minuscule

α β γ δ ε ζ η θ ι κ λ μ ν ξ ο π ρ σ τ υ φ χ ψ ω

Majuscule

Α Β Γ Δ Ε Ζ Η Θ Ι Κ Λ Μ Ν Ξ Ο Π Ρ Σ Τ Υ Φ Χ Ψ Ω

↑ ↓ ↕ → ← ↔ ⇑ ⇓ ⇕ ⇒ ⇐ ⇔

Symboles européens

À Â Ç É È Î Ï Ô Û Ÿ Œ Æ ß Ä Ö Ü à â ç é è ê î ï ô û ù ÿ œ æ ä ö ü

Autres personnages

⊤ ⊣ ⊥ ⊢ € £ ¥ ¢ ® ™ ‰

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Chapitre 3. Le soleil est la principale source d'énergie de la surface de la Terre. Énergie et vie

Chapitre 3. Le soleil est la principale source d'énergie de la surface de la Terre

Ô soleil, tu es le ventre et la beauté de la nature,

La source de l'éternité et l'image de la divinité !

La terre vit à côté de toi, l'air vit, les eaux vivent,

L'âme des temps et de la matière !

A.P. Sumarokov

Depuis grand nombre sources possiblesénergie disponible sur notre planète, la première place doit sans aucun doute être accordée au flux solaire, qui maintient les conditions de température nécessaires de la Terre (afin que nous ne nous évaporions pas, ne surchauffions pas, ne gèlent pas, ne refroidissons pas).

Le culte du Soleil s'est développé chez la plupart des peuples habitant la Terre, et ce n'est pas pour rien que le flux d'énergie solaire constitue la base de tous les flux d'énergie sur notre planète (Fig. 3).

Un flux de rayonnement solaire d'environ 1 000 kcal/(cm2·an) (ou environ 2 kcal/(cm2·min)) est fourni à la limite extérieure de la troposphère. En raison de la forme sphérique de la Terre, un quart de la troposphère reçoit en moyenne environ 250 kcal/(cm2 an) par unité de surface de la limite extérieure de la troposphère. Un tiers de ce flux est réfléchi et la Terre absorbe donc 167 kcal/(cm2·an). Parmi ceux-ci, 59 kcal/(cm2 an) sont absorbés par l'atmosphère et 108 kcal/(cm2 an) sont absorbés par la surface de la Terre. Cette énergie est "recyclée" différentes façons. Sous forme de rayonnement infrarouge à ondes longues, 36 kcal/(cm2·an) quittent la surface de la Terre.

Riz. 3. Diagramme agrandi du bilan énergétique de la Terre

(composantes du bilan énergétique, kcal/(cm2 année)) [Budyko, 1984].

Grâce à l'effet de serre, la surface de la Terre reçoit environ 72 kcal/(cm2 an) d'énergie de rayonnement, dont une partie - 60 kcal/(cm2 an) - va à l'évaporation de l'eau (cercle inférieur sur la figure 3), et une partie - 12 kcal/ ( cm2·an) - retourne dans l'atmosphère à travers des flux d'air turbulents.

Le principal transmetteur de chaleur entre l'espace et la Terre - l'atmosphère - reçoit « ses » 60 kcal/(cm2 an) de la Terre en raison de la condensation de la vapeur d'eau (cercle supérieur sur la Fig. 3), les 12 kcal/( cm2 an) - en raison de la turbulisation et directement du rayonnement solaire - 59 kcal/(cm2 an). Résultat : le revenu est de 131 kcal/(cm2 an). Et par conséquent, la consommation de chaleur par rayonnement efficace est la même valeur - 131 unités. Avec les 36 kcal/(cm2·an) de rayonnement à ondes longues provenant des déchets terrestres, nous obtenons une consommation totale de 167 kcal/(cm2·an), exactement égale à l'apport d'énergie avec le flux de rayonnement solaire.

Ainsi, sur notre planète, il existe un « système de survie » avec une certaine plage de température. La température moyenne annuelle est de 14,25°C, tandis que dans l'hémisphère nord, la température moyenne est de 15,2°C et dans l'hémisphère sud de seulement 13,3°C en raison de la haute réflectivité de la coquille de glace de l'Antarctique.

Sur les 72 kcal absorbés par chaque centimètre carré de la surface terrestre par an, l'océan « en prend » presque deux fois plus que la terre - respectivement 90 et 50 kcal. Cela s'explique par la capacité calorifique élevée de l'eau et sa mobilité. L'océanosphère est un puissant accumulateur de chaleur solaire ; elle accumule 21 fois plus que la quantité de chaleur provenant du Soleil sur l'ensemble de la surface de la Terre par an (7,6 × 1023 kcal contre un flux de 3,65 × 1020 kcal/an). ). Par conséquent, son interaction avec l’atmosphère détermine la météo sur le globe. La chaleur absorbée sous les tropiques est transportée par les courants vers les hautes latitudes, adoucissant le climat des régions tempérées et polaires. Le Gulf Stream transporte à lui seul 22 fois plus de chaleur que toutes les rivières du pays.

En général, l'hydrosphère fonctionne sous l'influence du pompage de l'énergie solaire comme un moteur thermique géant. Vous pouvez même estimer son coefficient action utile. L'énergie « pure » du mouvement, du mouvement des masses d'air et d'eau, c'est-à-dire la partie qui peut faire le travail dont nous avons besoin, s'avère très petite : pour l'atmosphère (avec une vitesse moyenne du vent légèrement supérieure à 10 m/s à la surface de la Terre) - seulement 1,6% de la chaleur solaire absorbée, et pour l'océanosphère (avec une vitesse moyenne du courant dans toute la colonne d'eau égale à 3,2 cm/s) - même quelques ordres de grandeur inférieurs. Bien entendu, l’un des coûts énergétiques les plus importants est l’énergie dépensée pour le cycle physique de l’eau, principalement pour l’évaporation. Il peut également être estimé à partir des données déjà fournies. Environ 55 % correspondent à la consommation d'énergie qui atteint la surface de la Terre pour s'évaporer.

Dans l'atmosphère et l'hydrosphère, un entrelacement complexe de cycles qui diffèrent dans l'espace et le temps d'existence détermine l'état instantané - le temps en tout point de la Terre et le climat dans chaque zone. Le climat est le résultat de la moyenne des conditions météorologiques passées de chaque jour en chaque point. Sans aborder la question très controversée mais urgente de la prévision météorologique, nous soulignons seulement que le concept même de climat a été introduit par les scientifiques de la Grèce antique. Le mot est d'origine grecque (klima) et signifie « pente ». Autrement dit, même à cette époque, les Grecs savaient bien que le climat de la région dépendait de l'inclinaison moyenne des rayons du soleil vers la surface de la Terre. Bravo, anciens Grecs ! Ils avaient l’idée la plus exacte de la source originale du mouvement.

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Car l’existence et le développement de la société humaine sont nécessaires. Le rôle décisif dans le développement de l'énergie mondiale appartient aux ressources énergétiques, à la clarification de la question de savoir quelles réserves géologiques et explorées de diverses sources d'énergie et, en particulier, de pétrole et de gaz, l'humanité possède, quelles potentiel énergétique de notre planète.

Selon le degré de durabilité, les sources d'énergie sont divisées en sources renouvelables et non renouvelables. Les sources d'énergie renouvelables ou inépuisables comprennent : l'énergie solaire, l'énergie éolienne, l'énergie marémotrice, l'hydroélectricité et l'énergie géothermique.

Sources d'énergie non renouvelables : énergie nucléaire et énergie caustobiolite. Les caustobiolites sont des minéraux combustibles (causto - combustible, bios - organique, lithos - pierre). Ceux-ci comprennent le charbon, le pétrole, les gaz d’hydrocarbures naturels, le schiste et la tourbe.

Sources d'énergie mondiales : énergie solaire

Chaque jour, la Terre reçoit 1,5⋅10*22 J énergie solaire. Environ 30 % des rayons du soleil sont réfléchis par les nuages ​​et la surface terrestre, mais la plupart pénètrent par l'atmosphère. En réchauffant l'atmosphère, les océans et les terres, la chaleur du soleil provoque des vents, de la pluie, des chutes de neige et des courants océaniques.

Cependant, toute l'énergie est ré-irradiée dans l'espace froid, maintenant la surface de la Terre en équilibre thermique.

Une petite partie de l’énergie solaire est accumulée dans les lacs et les rivières, tandis que l’autre partie est accumulée dans les plantes et les animaux vivants. L’énergie solaire possède des propriétés que l’on ne retrouve dans aucune autre source : elle est renouvelable, respectueuse de l’environnement, contrôlable et sa quantité est des milliers de fois supérieure à toute l’énergie actuellement utilisée.

L'énergie solaire est utilisée pour chauffer les serres et les maisons ; elle est accumulée dans des panneaux solaires, qui convertissent le rayonnement solaire en électricité ; des panneaux solaires ou des photocellules sont utilisés sur les vaisseaux spatiaux pour fournir de l'électricité aux astronautes lorsqu'ils travaillent dans l'espace. L'inconvénient de cette énergie est que les rayons du soleil sont dispersés par la surface de la Terre et qu'une grande surface est nécessaire pour capter la lumière du soleil.

L'énergie éolienne

Environ 46 % de l’énergie solaire entrante est absorbée par l’océan, la terre et l’atmosphère. Cette énergie entraîne les vents, les vagues et les courants océaniques, réchauffe les mers et produit des fluctuations météorologiques. Grade l'énergie éolienneà l'échelle mondiale - environ 10 * 15 W, cependant, la majeure partie de l'énergie est concentrée dans les vents soufflant à des altitudes vertigineuses et n'est donc pas disponible pour une utilisation à la surface de la terre. Les vents de surface stables ont une puissance d'environ 10*12 W et peuvent être utilisés par les éoliennes et dans le transport maritime.

DANS dernières années La production d'énergie éolienne dans le monde augmente chaque année de 28 %. On estime que d'ici 2020, cette énergie représentera jusqu'à 10 % de l'électricité mondiale.

En 2005, la République d'Azerbaïdjan a adopté une loi sur l'utilisation de l'énergie solaire et éolienne, qui sont suffisantes dans le pays.

Énergie des flux et reflux

Les marées sont le résultat de l’attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil, et l’influence de la Lune est bien plus grande. La force des marées est une expression de la force de rotation de la planète. La hauteur des marées n'est pas la même partout.

Elle dépasse rarement un mètre dans les grandes profondeurs de l'océan, et sur le plateau continental, elle peut atteindre jusqu'à 20 mètres. La puissance des marées est estimée à 0,85⋅10*20 J. En France (Rance) et en Russie (Kislaya Guba), des centrales produisent déjà de l'électricité à partir des raz de marée. Il existe de nombreux problèmes liés à l’élimination des marées descendantes et descendantes. Pour travail efficace les stations nécessitent une hauteur de raz de marée supérieure à 5 m et la présence de baies obstruées par des barrages légers - estuaires. Mais presque partout, les marées côtières ont une hauteur d'environ 2 m, et seulement une trentaine d'endroits sur Terre répondent à ces exigences. Les plus importantes d'entre elles sont : deux baies adjacentes - Fundy (Canada) et Passamuquoddy (USA) ; les côtes françaises le long de la Manche, où la station de la Rance fonctionne avec succès depuis de nombreuses années, la mer d'Irlande, les estuaires des fleuves d'Angleterre, la mer Blanche (Russie) et la côte du Kimberley (Australie). L’énergie marémotrice pourrait jouer un rôle très important à l’avenir car c’est l’un des rares systèmes énergétiques qui fonctionne sans causer de graves dommages à l’environnement.

Hydroélectricité

Environ 23 % du rayonnement solaire est consacré à l’évaporation de l’eau, qui tombe ensuite sous forme de pluie et de neige.

L'énergie de l'eau est une ressource renouvelable. La puissance de l’eau a été exploitée de manière primitive pendant des milliers d’années avant le XXe siècle, lorsque des barrages à grande échelle sur les rivières ont commencé à produire de l’électricité. De toutes les énergies renouvelables ressources énergétiques Le pouvoir de l’eau est utilisé de la manière la plus intensive. Mais la circonstance défavorable est que les barrages ont une portée limitée et, très probablement, court terme vie. Un courant d’eau en mouvement transporte une charge de fines particules d’argile en suspension ; une fois que le débit est bloqué et que la vitesse de l’eau diminue, ces matériaux se déposent et le réservoir peut en être complètement rempli en 50 à 200 ans.

Le plus grand potentiel inexploité de cette énergie peut être utilisé là où il existe de grandes réserves d’énergie hydraulique.

L'énergie géothermique

En plongeant à 1 km de profondeur dans la terre, la température augmente de 15 à 75 C. Dans le noyau terrestre, la température dépasse probablement 5 000 C. En moyenne, 6,3⋅10*6 J d'énergie provient de l'intérieur vers la surface. De plus, l'énergie géothermique est associée à la désintégration d'éléments radioactifs tels que l'U.

238, U 235, Th 232, K 40, qui sont répartis sous forme dispersée partout dans les profondeurs. Dans le même temps, l’eau souterraine se réchauffe et remonte à la surface sous forme de vapeur et d’eau chaude (geysers). L'eau chaude géothermique est utilisée en Islande, au Japon, en Italie, en Indonésie, aux Philippines, en Russie, en Amérique et en Nouvelle-Zélande pour chauffer les maisons, les piscines et les serres. Mais ils n’ont encore que peu d’importance par rapport à la production d’électricité.

Énergie atomique

Énergie nucléaire peut être obtenu par deux processus. La première est la fusion ou la synthèse d’éléments légers comme l’hydrogène et le lithium, qui produisent des éléments plus lourds. Ce sont des processus qui se produisent dans le Soleil et dans une bombe à hydrogène, mais ils sont difficiles à contrôler ; peut-être qu’à l’avenir, la synthèse de ces éléments deviendra la principale source d’énergie. Le deuxième processus est la fission (désintégration) d’éléments lourds comme l’uranium et le thorium. C’est le processus qui se déroule dans une bombe atomique. Cette réaction étant contrôlable, la fission des éléments lourds est déjà utilisée pour produire de l’électricité dans les centrales nucléaires. Seul l'uranium 235 a une capacité naturelle à se désintégrer, ce qui ne représente que 0,7 % du nombre total d'atomes d'uranium naturel. La réaction en chaîne de l'uranium 235 a été réalisée pour la première fois par le professeur Enrico Fermi le 2 décembre 1942, dans le cadre de l'une des expériences les plus importantes de l'histoire de la Terre. Le coût de l’isolement des atomes d’uranium 235 est élevé. Cependant, la désintégration d'un atome d'uranium 235 libère 3,2⋅10*11 J d'énergie.

Puisque 1 g d'atome d'uranium 235 contient environ 2,56⋅10-21 atomes, la désintégration de 1 g d'uranium produit environ 8,19⋅10*10 J, ce qui équivaut à l'énergie obtenue par la combustion de 2,7 tonnes de charbon. Actuellement, environ 300 centrales nucléaires fonctionnent à l'uranium 235. Les États-Unis arrivent au premier rang pour l'utilisation de l'énergie nucléaire (environ 50 %), suivis par l'Europe (30 %) et le Japon (12 %). Lors de l'utilisation de l'énergie nucléaire, il existe un problème aigu de sécurité, ainsi que le problème de l'élimination des déchets radioactifs.

Combustibles fossiles

Actuellement, trois types de combustibles fossiles sont utilisés : le charbon, le pétrole et le gaz naturel. Ils représentent environ 90 % de l’énergie mondiale. Charbon. Les réserves mondiales de tous types de charbon sont estimées à 13 800 milliards de tonnes et les ressources potentielles supplémentaires à 6 650 milliards de tonnes. La géographie de répartition est la suivante : environ 43 % des charbons mondiaux se trouvent en Russie, 29 % en Amérique du Nord et 14,5 %. dans les pays asiatiques, principalement en Chine, et 5,5% en Europe. Le reste du monde représente 8 %.

Bien que le charbon ne soit pas le principal combustible au monde, il reste dominant dans certains pays et il est possible qu’à l’avenir, les difficultés d’approvisionnement en pétrole et en gaz conduisent à une utilisation accrue du charbon. L'utilisation du charbon présente de nombreuses difficultés. Il contient de 0,2 % à 7 % de soufre, présent principalement sous forme de pyrite FeS2, de sulfate ferreux FeSO4⋅7H2O, de gypse CaSO4⋅2H2O et de quelques composés organiques.

Lorsque le charbon brûle, il libère du soufre oxydé, qui est rejeté dans l’atmosphère, provoquant des pluies acides et du smog. Un autre problème concerne l’extraction du charbon elle-même. Les méthodes d'exploitation minière souterraine sont difficiles, voire dangereuses. L’exploitation minière à ciel ouvert est plus efficace et moins dangereuse, mais elle provoque une perturbation de la couche superficielle sur une vaste zone. DANS monde moderne Le pétrole et les gaz d’hydrocarbures naturels sont principalement utilisés comme sources d’énergie.

Le monde qui nous entoure dispose d’une source véritablement inépuisable de différents types d’énergie. Certains d'entre eux ne sont pas encore pleinement utilisés à l'heure actuelle - l'énergie du Soleil, l'énergie d'interaction entre la Terre et la Lune, l'énergie de fusion thermonucléaire, l'énergie thermique de la Terre.

L'énergie joue désormais un rôle déterminant dans le développement de la civilisation humaine. Il existe une relation étroite entre la consommation d’énergie et le volume de production. L'énergie est d'une grande importance dans la vie de l'humanité. Le niveau de son développement reflète le niveau de développement des forces productives de la société, les possibilités de progrès scientifique et technologique et le niveau de vie de la population.

Ressources énergétiques– ce sont des objets matériels dans lesquels l’énergie est concentrée, adaptés à une utilisation pratique par l’homme. Ressources énergétiques – les vecteurs énergétiques actuellement utilisés ou pouvant être utilement utilisés à l’avenir.

L'énergie est la base universelle des phénomènes naturels, la base de la culture et de toute activité humaine. Dans le même temps sous énergie(Grec - action, activité) fait référence à l'évaluation quantitative de diverses formes de mouvement de la matière, qui peuvent se transformer les unes en les autres.

Selon le niveau de manifestation, on peut distinguer l'énergie du macrocosme - gravitationnelle, l'énergie d'interaction des corps - mécanique, l'énergie des interactions moléculaires - thermique, l'énergie des interactions atomiques - chimique, l'énergie du rayonnement - électromagnétique, l'énergie contenue dans les noyaux des atomes - nucléaire.

Ressources combustibles et énergétiques utilisées par l’humanité : pétrole, gaz naturel, charbon, bois, combustible nucléaire, etc.

2. Sources d'énergie traditionnelles et alternatives

Énergie directement extraite de la nature(énergie du combustible, de l'eau, du vent, énergie thermique de la Terre, nucléaire), et qui peut être convertie en énergie électrique, thermique, mécanique, chimique est appelée primaire.

Riz.1 Classification de l'énergie primaire

Lors de la classification de l'énergie primaire, ils distinguent traditionnel Et non traditionnel types d'énergie. Les types d’énergie traditionnels comprennent ceux qui sont largement utilisés par les humains depuis de nombreuses années. Les types d'énergie non traditionnels comprennent les types qui ont commencé à être utilisés relativement récemment. Les types traditionnels d'énergie primaire comprennent : les combustibles organiques (charbon, pétrole, etc.), l'hydroélectricité fluviale et le combustible nucléaire (uranium, thorium, etc.). L'énergie reçue par une personne après la conversion de l'énergie primaire dans des installations spéciales - stations, dit secondaire (énergie électrique, énergie vapeur, eau chaude, etc.) La seule manière de surmonter la crise énergétique est l’utilisation à grande échelle de ressources non traditionnelles. sources d’énergie renouvelables. L'énergie éolienne - Il s'agit de la réception de l'énergie mécanique du vent et de sa conversion ultérieure en énergie électrique. Il existe des éoliennes à axe de rotation vertical et horizontal. L’énergie éolienne peut être utilisée avec succès à des vitesses de vent de 5 m/s ou plus. L'inconvénient est le bruit. Énergie solaire – l'obtention de l'énergie du Soleil. Les générateurs photoélectriques pour la conversion directe de l'énergie du rayonnement solaire, assemblés à partir d'un grand nombre d'éléments connectés en série et en parallèle, sont appelés. Sol piles médiocres . Bioénergie – Il s’agit d’une énergie basée sur l’utilisation de biocarburants. Il comprend l'utilisation de déchets végétaux, la culture artificielle de biomasse (algues, arbres à croissance rapide) et la production de biogaz.