Commentaires de l'adversaire officiel
pour la thèse d'Ekaterina Semionovna Uzkova
dans l'image scientifique et philosophique du monde",
soumis à la recherche scientifique
diplôme du candidat sciences philosophiques
spécialité 09.00.01 - ontologie et théorie de la connaissance
La catégorie de l'énergie est l'une des principales de la physique moderne et des disciplines connexes des sciences naturelles, son analyse philosophique semble donc très importante et pertinente. Chaque étape du développement des sciences naturelles met en avant de nouveaux problèmes dont la solution donne à cette catégorie un sens nouveau, ce qui implique également une nouvelle analyse philosophique de son contenu.
Examiné par les pairs recherche de thèse se compose de 4 chapitres, introduction, conclusion, annexe et bibliographie. Le premier chapitre critique la position généralement acceptée selon laquelle l'énergie est la capacité d'un corps à effectuer un travail et présente les déclarations de divers chercheurs sur la difficulté de déterminer spécifiquement la quantité d'énergie dans un corps physique. L'auteur de la thèse souligne que bien que cette catégorie soit connue depuis l'Antiquité, elle n'a été mise à jour qu'au milieu du XIXe siècle à l'occasion de la découverte des lois de conservation. Par ailleurs, les lois de la conservation ont d’abord été formulées à partir du terme « forces de la nature », puis redéfinies à travers la catégorie de l’énergie.
La position forte de l'auteur de la thèse est la déclaration selon laquelle " Malgré toutes les réserves, lacunes et insuffisances, le paradigme mécanique reste encore un point de départ pour les physiciens, formant noyau central la science en général", p. 22. En effet, si nous parlons de réductionnisme intraphysique, alors le plus productif et toujours est le réductionnisme mécanique, c'est-à-dire la réduction de tout type de processus non mécaniques à des processus mécaniques, à une explication de leur « mécanisme " Un autre point intéressant du travail est la considération des systèmes dissipatifs hors équilibre, qui se caractérisent par la transition de l'énergie d'un état hautement organisé à l'état thermique le plus bas. Ici, la présence d'une compréhension moderne et plus large de l'énergie est soulignée. , comme la capacité non seulement d'effectuer un travail, mais aussi de changer tout type d'ordre dans la nature, p. 26. La mention peut également être considérée comme réussie sur le lien entre les concepts d'énergie et d'entéléchie dans les travaux de l'embryologiste G. Driesch, ainsi que la réflexion sur le concept d'auto-organisation.
Dans le deuxième chapitre, le concept d'énergie est examiné du point de vue de sa genèse et de son développement dans la philosophie antique et médiévale. La thèse montre que dans les travaux d'Aristote et dans les travaux ultérieurs des penseurs antiques, le concept d'énergie en tant que capacité d'un système physique à produire du travail n'a pas été utilisé, se rapprochant dans son sens du mot « activité », p. 31. L'auteur de la thèse est d'accord avec l'interprétation de T. Vasilyeva des dernières traductions d'Aristote en russe comme suit : « muet, à moitié aveugle et souvent simplement dans l'obscurité totale", p. 32. Bien que les couleurs ici soient quelque peu épaissies, mais, en effet, les traductions des grands penseurs sont toujours problème complexe, et surtout s'ils appartiennent à d'autres époques. L'avantage incontestable de l'ouvrage est l'analyse de concepts proches de la catégorie de l'énergie tels que la puissance, le mouvement, l'entéléchie et l'activité, ainsi que la critique associée des manuels modernes d'histoire de la philosophie, qui analysent très couramment les concepts aristotéliciens de énergie et entéléchie.
Dans la section « L’énergie dans le système de catégories d’Aristote », la thèse montre que selon Aristote, la catégorie d’énergie est primordiale par rapport à la puissance et à la matière, et que l’âme est une certaine forme d’énergie. L'auteur de la thèse ne se limite pas à cela et examine la relation entre les concepts d'énergie et le concept de nature, de forme, d'espace, de moteur premier (en tant qu'énergie cosmique générale). Dans le paragraphe suivant, la thèse montre que l'hésychasme relie la catégorie d'énergie aux concepts de grâce, de synergie et de variabilité, et en particulier, avec la position selon laquelle Dieu le Père agit comme force, et Dieu le Fils comme énergie, p . 57. L’examen de cette section est particulièrement intéressant car dans la recherche période soviétique pour des raisons évidentes, les résultats de la compréhension des catégories philosophiques dans la philosophie religieuse du Moyen Âge étaient généralement omis. La thèse montre un changement d’orientation dans l’enseignement de Palamas, passant de la compréhension de l’énergie en tant que caractéristique universelle de l’être à une interprétation essentiellement anthropologique. De plus, il est souligné que la grâce s'obtient grâce à la coopération des énergies créées de l'homme et de l'énergie incréée du Créateur, p. 70.
Dans le paragraphe suivant, l'auteur de la thèse arrive à la conclusion que dans la physique scolastique s'est développé le concept d'infini actuel, étranger à Aristote, qui apparaît maintenant avec l'infini potentiel reconnu par Aristote, p. 80. Le résultat sceptique de l’analyse effectuée dans la thèse est curieux : « Ainsi, la restructuration médiévale de la pensée scientifique s'est terminée par l'abolition de l'ancienne programmes scientifiques et la création de nouveaux, qui ont considérablement transformé et, pourrait-on dire, émasculé le concept d'énergie, le réduisant au concept de « puissance »", Avec. 82.
Le troisième chapitre est une considération de la catégorie d'énergie dans les dimensions cosmique, planétaire et dimensions humaines. L'auteur de la thèse apprécie hautement le concept d'énergisme de Wilhelm Ostwald, qui a critiqué à juste titre ses collègues pour leur compréhension mécaniste de l'énergie et considérait l'énergie comme la seule substance mondiale. L'auteur de la thèse interprète d'une manière nouvelle les dispositions de l'énergisme, qui dans ère soviétique en relation avec des critiques critiques d'Ostwald V.I. Lénine, a toujours été présenté de manière négative. Il est démontré qu'Ostwald reconnaît au moins 7 propriétés de l'énergie, p. 88. Il est intéressant de noter qu'en plus de l'énergie de mouvement, qui pourrait être identifiée avec l'énergie cinétique, Ostwald a identifié l'énergie de gravité et de volume, qui peuvent être considérées comme différents types d'énergie potentielle, et il a reconnu « l'énergie rayonnante ». comme source de vie. L'extension par Ostwald du concept d'énergie aux phénomènes mentaux, sociaux et culturels est notée. Une critique est donnée, et en fait, une confirmation des vues d'Ostwald sur l'énergie par E. Cassirer.
L'auteur de la thèse considère le point de vue noosphérique comme le couronnement de l'interprétation philosophique de la catégorie d'énergie dans la pensée philosophique européenne du XXe siècle, p. 100. Analyse des idées de P. Teilhard de Chardin et V.I. Vernadsky concernant l'énergie peut être considéré comme l'un des avantages incontestables de ce travail, puisque les concepts d'énergie tangentielle et radiale de Teilhard de Chardin n'étaient pratiquement pas pris en compte par la science.
Le dernier chapitre de la thèse sur l'universalité des concepts énergétiques dans le développement historique de la pensée humaine semble être le résultat logique de la réflexion précédente. L'auteur de la thèse s'intéresse particulièrement à l'ancienne compréhension chinoise de l'élément naturel « qi », qui, grâce aux interprètes modernes, acquiert, entre autres, signification et énergie. Le chapitre est consacré à la considération du concept de « qi » en relation avec les concepts de zhi, shen, yang, yin, li et, en particulier, à l'analyse de l'interprétation de ce concept dans le taoïsme. L'analyse de la catégorie « qi » se poursuit en annexe, où son application à la médecine chinoise et à l'enseignement du « Feng Shui » est envisagée. Après avoir montré que la compréhension chinoise de la catégorie « qi » est tout à fait comparable à la compréhension européenne de l'énergie, l'auteur de la thèse écrit que « Ce genre de parallèle entre différentes écoles philosophiques est naturel et évident.", Avec. 138.
Dans la section de conclusion, l'auteur de la thèse arrive à la conclusion que les connaissances sur l'énergie, considérées en physique, en philosophie et en théologie, résonnent de manière harmonieuse. Il s'agit d'un résultat intéressant, même s'il dépasse quelque peu le cadre des problèmes énoncés dans le titre de l'ouvrage, qui implique une image scientifique et philosophique du monde, mais non religieuse et philosophique. Cela vient peut-être de la position implicite de l’auteur de la thèse selon laquelle il n’y a pas de différences fondamentales entre la science et la religion. L'auteur de la thèse estime que la catégorie de l'énergie a révélé une capacité rare, presque unique, à jouer un rôle de premier plan dans une grande variété de concepts de vision du monde, p. 133, dont la conséquence est la nécessité de repenser et de redécouvrir la catégorie de l'énergie. Il est tout à fait possible d'être d'accord avec cette évaluation émotionnellement optimiste, ainsi qu'avec une autre position de l'auteur de la thèse, sur la compréhension par la science moderne de la sagesse de la philosophie chinoise ancienne et ancienne et sur le dialogue mutuellement enrichissant de différentes idées et écoles.
La bibliographie comprend 147 titres, dont 4 en langues étrangères.
A la lecture de la thèse, on a l'impression qu'un travail très vaste et minutieux a été réalisé sur la compréhension des interprétations antiques et médiévales du concept d'énergie, ainsi que sur l'analyse du développement de cette catégorie dans les travaux de certains physiciens de les XIXème-XXème siècles. De plus, puisque la thèse a été rédigée sur des problèmes d'ontologie et de théorie de la connaissance, et non sur problèmes philosophiques sciences naturelles, l'accent est à juste titre mis sur la considération, en premier lieu, des œuvres philosophiques plutôt que des sciences naturelles comme sources. En même temps, l'œuvre donne analyse approfondie non seulement les œuvres philosophiques qui ont déjà été étudiées à cet égard, mais aussi celles qui, pour diverses raisons, soit n'ont pas été étudiées à l'époque soviétique, soit ont été étudiées de manière très superficielle.
Dans le même temps, malheureusement, il y a quelques inexactitudes dans le travail. Ainsi, lorsqu’on discute de la question de la préférence pour la formulation E=mv2/2 formulation E = mv l'auteur de la thèse ne révèle pas les raisons de cette préférence. En attendant, cette raison est tout à fait compréhensible, puisque la vitesse prise à n'importe quelle puissance impaire conserve son caractère vectoriel, c'est-à-dire à la fois la grandeur et la direction, tandis que l'augmentation de la vitesse à n'importe quelle puissance paire transforme sa catégorie. quantités scalaires, caractérisé uniquement par la grandeur, mais pas par la direction. Cela signifie que la première formulation de l’énergie est une quantité mathématiquement plus abstraite que la seconde. En effet, l'impulsion d'un corps est conservée dans tous les processus mécaniques, mais l'impulsion d'une molécule lors de collisions thermiques ne conserve plus de direction, et lors des transformations chimiques, elle transfère complètement l'atome dans un état potentiel différent, tandis que sa valeur absolue est préservée. Ainsi, en principe, l'énergie pourrait être définie comme le produit de la masse et du module de vitesse, mais aux XVIIe et XVIIIe siècles, le concept de module en physique était moins développé.
En discutant du nom « loi de conservation de l'énergie », l'auteur de la thèse, notant à juste titre la formulation à consonance assez moderne de F. Engels, et notant le remplacement du concept de force par le concept d'énergie par Lord Kelvin, ne se souvient pas que pour la physique la seconde moitié du 19ème siècle Pendant des siècles, le mot « loi » n’était pas très populaire. Par exemple, les lois de la thermodynamique étaient appelées « principes ». Quant à l'ouvrage de F. Engels « Dialectique de la nature », il ne pouvait avoir aucun impact sur la physique, car il n'avait pas été publié du vivant de l'auteur, et après sa mort seul Albert Einstein pouvait s'en familiariser ; mais même après sa publication à Moscou en 1924, alors que le climat scientifique en physique changeait considérablement, la formulation de l'appareil conceptuel physique classique pendant la période de formation des idées non classiques, ce n'était plus aussi pertinent.
Nous. 21 doctorants notent que lors de l'introduction du concept d'énergie en physique, seul le sens fondamental de cette catégorie a été utilisé, alors que " le reste de la sémantique... a été simplement omis et n'est pas utilisé en science. Que cela soit arrivé par hasard, personne ne le sait.". Je crois qu'il n'est pas nécessaire de deviner ici. Le concept de force en physique a duré si longtemps en raison du fait que le mouvement était considéré uniquement comme l'influence des corps environnants. Selon Descartes, le mouvement se transmet d'un corps à corps, donc la cause du mouvement ne peut être qu'une autre. Le concept d'énergie a brisé ces vues en ce sens que désormais la cause du mouvement était le corps lui-même, indépendamment du mouvement des autres corps. En d'autres termes, avec l'adoption du concept d'énergie. , le corps physique a acquis une indépendance physique, une certaine individualité, une indépendance par rapport aux autres corps, et ce fut une avancée gigantesque. Transférer d'autres caractéristiques énergétiques mentionnées par Aristote au corps serait une exagération évidente.
On pourrait également proposer d’inclure dans la réflexion un concept thermodynamique aussi intéressant que « l’anergie », qui définit la partie de l’énergie du corps qui ne peut être convertie en d’autres types de mouvement. La thermodynamique a montré qu'il est possible de convertir en énergie mécanique uniquement la partie de la chaleur corporelle qui dépasse la température ambiante. Le reste de la chaleur s’avère n’être pas de l’énergie, mais de l’anergie. Un autre souhait est une proposition visant à considérer le lien entre les concepts d’énergie et d’entropie. On peut également regretter que la relation entre les notions d'énergie cinétique et potentielle n'ait pas été analysée. Il est possible que le concept d’âme d’Aristote s’étende aux corps inanimés comme mesure de leur indépendance ; l’auteur de la thèse n’a pas mis en évidence cet aspect. De manière générale, je souhaiterais à l'auteur de la thèse une section physique plus large et une section un peu plus modeste sur le lien entre la catégorie d'énergie et le concept de grâce, puisque dernière notion ne fonctionne pas dans l’image scientifique et philosophique moderne du monde. De la même manière, la question se pose de savoir quelle a été l'influence de la compréhension chinoise du « qi » sur l'image scientifique et philosophique européenne moderne du monde, bien que le système chinois de catégories présente un intérêt historique et philosophique indépendant. Cependant, si même Aristote est difficile à traduire du grec ancien vers le russe moderne, il est encore plus difficile de le faire avec le chinois ancien, séparé de nous non seulement par l'antiquité et une image linguistique différente du monde, mais aussi par une autre mentalité de l'ethnie chinoise. Probablement, dans ce domaine, il est nécessaire d'être un spécialiste de la langue, de la philosophie et de l'histoire culturelle.
Les critiques mineures incluent l’absence de position de l’auteur dans l’analyse d’un certain nombre de positions scientifiques et philosophiques, par exemple l’énergisme d’Ostwald. De plus, lors de la présentation du concept noosphérique, le lecteur ne savait pas clairement quelle était la position de V.I. Vernadsky correspond au concept de P. Teilhard de Chardin, et en quoi il en diffère. Probablement, des expressions telles que « gamme multispectrale » et plus encore « sa niche » ne sont pas entièrement réussies, p. 76, car les différents spectres ne se décomposent pas en une seule série et le spectre n'a pas de niche. Cependant, les inexactitudes et les inexactitudes ci-dessus n'enlèvent rien à l'excellent travail effectué par l'auteur de la thèse et à l'approche intéressante de la catégorie de l'énergie.
Selon le critique, la thèse d’Ekaterina Semionovna Uzkova a été rédigée à un niveau scientifique, théorique et philosophique élevé et satisfait à toutes les exigences nécessaires pour de tels travaux. Les publications de l'auteur de la thèse correspondent à la problématique analysée et la révèlent assez pleinement. Le résumé donne une description générale de la thèse et révèle de manière cohérente le contenu de toutes ses sections. Sur la base de ce qui précède, nous pouvons conclure que l'auteur de cette étude, Ekaterina Semenovna Uzkova, mérite de recevoir le diplôme requis de candidate en sciences philosophiques dans la spécialité 09.00.01 - ontologie et théorie de la connaissance.
Docteur en philosophie,
Professeur, académicien de l'Académie russe des sciences naturelles V.A. Tchoudinov
PROBLEMES SCIENTIFIQUES NATURELS DE L'ENERGIE
Concept moderne de l'énergie 2
Conversion et consommation d'énergie 6
Efficacité de la production et de la consommation d’énergie 10
Centrales thermiques 13
Améliorer l’efficacité des systèmes électriques 15
Sources hydroélectriques et sources d’énergie géothermique 20
Énergie solaire 28
Énergie éolienne 32
L'énergie nucléaire 36
Caractéristiques du développement de l'énergie domestique 45
Énergie de l'océan mondial 48
Énergie du futur 52
Références 54
Concept moderne de l'énergie
Naturellement compréhension scientifiqueénergie
Le mot « énergie » traduit du grec signifie action, activité. Selon les idées modernes L'énergie est une mesure quantitative générale de diverses formes de mouvement de la matière. Il existe des qualités différentes formes physiques mouvements de matière capables de transformation mutuelle. Au milieu du 20ème siècle. une propriété importante de la matière a été établie : toutes ses formes de mouvement se transforment les unes dans les autres selon des relations strictement définies. C'est précisément cette propriété qui a permis d'introduire la notion d'énergie comme mesure générale du mouvement de la matière.
La transformation de l'énergie est soumise à la loi fondamentale de conservation, d'où il résulte qu'il est impossible de créer une machine à mouvement perpétuel. Dans la plupart des cas, un travail utile n'est effectué qu'à la suite de certains changements dans l'état des corps ou des systèmes environnants (combustion de carburant, chute d'eau, etc.). La performance d'un corps, c'est-à-dire sa capacité à effectuer certains travaux lors du passage d'un état à un autre, est déterminée par l'énergie. Différentes formes mouvement physique correspondent à différents types d'énergie : mécanique, thermique, chimique, électromagnétique, gravitationnelle, nucléaire, etc. Cependant, la capacité du mouvement de la matière à subir des transformations mutuelles confère à ces types d'énergie un caractère conditionnel. Le mouvement est une propriété intégrale de la matière, c'est pourquoi tous les types d'énergie sont toujours localisés dans certains objets matériels.
L'énergie caractérise la capacité des objets matériels à effectuer un travail, et le travail est produit lorsque la force physique agit sur un objet. Cela signifie que le travail est de l’énergie en action. Une voiture bouge, un traîneau glisse à flanc de montagne, une vague venant en sens inverse soulève un radeau, etc. - autant d'exemples de travail effectué, d'énergie en action.
Le niveau de développement de la société moderne est largement déterminé par la production et la consommation d’énergie. Grâce à la consommation d'énergie, les transports se déplacent, les fusées volent dans l'espace, la nourriture est préparée, les maisons sont chauffées et les climatiseurs sont activés, les rues sont éclairées, etc. On peut dire : le monde qui nous entoure est rempli d'énergie, qui peut être utilisée pour effectuer divers types de travaux. L’énergie est détenue par les humains et les animaux, les pierres et les plantes, les combustibles fossiles et les arbres, les rivières et les lacs, les océans, etc.
L'énergie est source de bien-être
Récemment, plus que jamais, la question est posée : qu’est-ce qui attend l’humanité – faim d’énergie ou abondance d’énergie ? Les articles sur la crise énergétique paraissent de plus en plus dans les pages des journaux et des magazines. Le désir de posséder une source d’énergie (généralement du pétrole) conduit au déclenchement de guerres. Les sensations des journaux comprenaient des reportages sur le lancement de nouvelles installations énergétiques et de nouvelles inventions dans le domaine de l'énergie. De gigantesques programmes énergétiques destinés à attirer d’énormes ressources matérielles sont proposés.
Si à la fin du XIXe siècle, l'énergie la plus courante aujourd'hui - l'électricité - jouait un rôle auxiliaire et insignifiant, alors déjà en 1930, environ 300 milliards de kW étaient produits dans le monde. h d'électricité. La prévision est tout à fait réaliste, selon laquelle 30 mille milliards de kWh seront produits en 2002 ! Des chiffres gigantesques, des taux de croissance sans précédent ! Et pourtant, il y a peu d’énergie, le besoin augmente rapidement.
Le développement de l’économie, le niveau de bien-être matériel et les personnes dépendent directement de la quantité d’énergie consommée. De nombreux types activité de travail en fonction de la consommation d'énergie. Pour extraire du minerai, en faire fondre du métal, construire une maison, etc., il faut de l'énergie. Les besoins des gens ne cessent de croître, il y a de plus en plus de consommateurs d'énergie - tout cela conduit à la nécessité d'augmenter le volume d'énergie produite.
Les ressources énergétiques naturelles peuvent constituer l’une des principales sources de prospérité de la vie. Un exemple est le pétrole produit aux Émirats arabes unis. L'énergie pétrolière a amené ce pays autrefois arriéré à niveau moderne développement. Construit grandes villes, Par apparence et les infrastructures sont très similaires à celles de nombreuses villes d'un pays développé comme les États-Unis. Conduire, par exemple, à travers la ville d'Abu Dhabi - la capitale Émirats arabes unis, enfouie dans un tapis de verdure et de fleurs multicolores, il est difficile de croire que cette ville, comme beaucoup d'autres villes des Émirats, a grandi sur une terre désertique, à travers l'épaisseur sablonneuse dont une épine de chameau perce avec beaucoup de difficulté. Ces villes – les coins édéniques des Émirats arabes unis – se sont développées très rapidement, en vingt à trente ans environ. Ce serait une erreur de penser que seul le pétrole, principale source d’énergie, peut transformer les terres désertiques. Une administration publique réfléchie, ainsi qu'un système éducatif qui fonctionne bien, y compris l'enseignement religieux, jouent un rôle tout aussi important dans le développement des Émirats arabes unis.
Il découle d'une loi fondamentale de la nature que l'énergie utilisable peut être obtenue à partir d'autres formes d'énergie suite à leur transformation. Les machines à mouvement perpétuel, censées produire de l’énergie et ne la prendre nulle part, sont malheureusement impossibles. Et la structure de l'économie énergétique mondiale d'aujourd'hui s'est développée de telle manière que quatre kilowatts d'électricité produits sur cinq sont en principe obtenus de la même manière que l'homme primitif utilisait pour se réchauffer, c'est-à-dire en brûlant du combustible ou en utilisant des produits chimiques. l'énergie qui y est stockée, la transformant est transformée en électricité dans les centrales thermiques. Bien entendu, les méthodes de combustion du carburant sont devenues beaucoup plus complexes et avancées. De nouveaux facteurs - hausse des prix du pétrole, développement rapide de l'énergie nucléaire, exigences croissantes en matière de protection de l'environnement - ont nécessité une nouvelle approche de l'énergie.
Le secteur énergétique du futur proche continuera à reposer sur la production d’énergie thermique à partir de ressources non renouvelables. Cependant, sa structure va changer. La consommation d'huile sera réduite. La production d'électricité dans les centrales nucléaires va augmenter considérablement. L'exploitation des gigantesques réserves encore intactes de charbon bon marché commencera, par exemple, dans les bassins de Kuznetsk, Kansk-Achinsk et Ekibastuz. Le gaz naturel, dont les réserves sont relativement importantes dans notre pays, sera largement utilisé.
Malheureusement, les réserves de pétrole, de gaz et de charbon ne sont en aucun cas illimitées. Dans des conditions naturelles, il leur a fallu des millions d’années pour se former, mais ils seront épuisés dans des centaines d’années. Aujourd’hui, le monde a commencé à réfléchir sérieusement à la manière d’empêcher le pillage prédateur des richesses terrestres. Seulement avec une consommation économique et prudente ressources naturelles ils peuvent durer des siècles. Malheureusement, de nombreux pays vivent aujourd’hui en extrayant de grandes quantités de richesses que leur offre la nature. Beaucoup de ces pays, notamment dans la région du golfe Persique, nagent littéralement dans l’or, sans penser que dans quelques décennies les réserves terrestres s’épuiseront. Que se passera-t-il alors – et cela arrivera tôt ou tard – lorsque les gisements de pétrole et de gaz seront épuisés ? Il ne faut pas oublier que le pétrole et le gaz sont consommés non seulement par le secteur de l'énergie, mais également par les transports et l'industrie chimique. La réponse est évidente : la recherche de nouvelles sources d’énergie. Les scientifiques et les ingénieurs sont à la recherche de nouveaux sources traditionnelles, qui pourrait fournir de l’énergie à l’humanité. Il existe différentes manières de résoudre ce problème. La solution la plus évidente consiste à utiliser des sources d'énergie éternelles et renouvelables : l'énergie de l'eau courante et du vent, les marées océaniques, la chaleur de l'intérieur de la Terre et le Soleil. Une autre voie tentante peut être citée : la fusion thermonucléaire contrôlée, que les scientifiques de nombreux pays s'efforcent de maîtriser.
Conversion et consommation d'énergie
Méthodes de conversion d'énergie
Il existe trois méthodes principales de conversion d'énergie. La première consiste à obtenir de l'énergie thermique en brûlant un combustible (d'origine fossile ou végétale) et à la consommer pour chauffer directement des bâtiments résidentiels, des écoles, des entreprises, etc. La deuxième méthode consiste à convertir l'énergie thermique contenue dans le combustible en travail mécanique, par exemple, lors de l'utilisation de produits de distillation du pétrole pour assurer le mouvement de divers équipements, voitures, tracteurs, trains, avions, etc. La troisième méthode est la conversion de la chaleur dégagée lors de la combustion du combustible ou de la fission nucléaire en énergie électrique avec sa ultérieure consommation ou pour produire de la chaleur, ou pour effectuer des travaux mécaniques.
L'électricité est également obtenue en convertissant l'énergie des chutes d'eau. L'électricité joue ainsi le rôle d'une sorte d'intermédiaire entre les sources d'énergie et ses consommateurs (Fig. 9.1). Tout comme l’intermédiaire sur le marché entraîne une hausse des prix, la consommation d’énergie sous forme d’électricité entraîne une hausse des prix en raison des pertes liées à la conversion d’un type d’énergie en un autre. En même temps, convertir diverses formes d'énergie en énergie électrique est pratique, pratique et parfois la seule chose à faire. manière possible consommation d'énergie réelle. Dans certains cas, il est tout simplement impossible d’utiliser efficacement l’énergie sans la convertir en électricité. Avant la découverte de l'électricité, l'énergie des chutes d'eau (hydroénergie) était utilisée pour assurer le mouvement des appareils mécaniques : machines à filer, moulins, scieries, etc. Après la conversion de l'hydroénergie en énergie électrique, le champ d'application s'est considérablement élargi, et il est devenu possible de le consommer à des distances considérables de la source. L’énergie de fission des noyaux d’uranium, par exemple, ne peut être directement utilisée sans être convertie en électricité.
Les combustibles fossiles, contrairement aux sources hydroélectriques, ont longtemps été utilisés uniquement pour le chauffage et l’éclairage, et non pour faire fonctionner divers mécanismes. Le bois de chauffage et le charbon, et souvent la tourbe séchée, étaient brûlés pour chauffer les bâtiments résidentiels, publics et industriels. Le charbon, en outre, était et est toujours utilisé pour la fusion des métaux. L'huile de charbon, obtenue par distillation du charbon, était versée dans les lampes. Seulement après l’invention de la machine à vapeur au XVIIIe siècle. Le potentiel de ce combustible fossile s’est véritablement révélé, devenant une source non seulement de chaleur et de lumière, mais aussi de mouvement de divers mécanismes et machines. Des locomotives à vapeur et des bateaux à vapeur équipés de moteurs à vapeur, propulsés au charbon, sont apparus. Au début du 20ème siècle. Le charbon a commencé à être brûlé dans les fours des chaudières des centrales électriques pour produire de l’électricité.
Les énergies fossiles jouent actuellement un rôle extrêmement important. Il fournit de la chaleur et de la lumière, et constitue l'une des principales sources d'électricité et d'énergie mécanique pour alimenter un vaste parc de nombreuses machines et divers types de transports. Nous ne devons pas oublier que l’industrie chimique consomme d’énormes quantités de matières premières organiques fossiles pour produire une grande variété de produits utiles et précieux.
Procédés chimiques et conversion d'énergie
Même dans un passé récent, le charbon était la principale source d’énergie dans de nombreux pays. Cependant, au fil du temps, la production pétrolière a augmenté, et ce jusqu'au milieu du 20e siècle. la consommation de pétrole et de charbon est devenue égale. La population a triplé au XXe siècle. s’est accompagnée d’une multiplication par dix environ de la consommation de tous les types d’énergie.
Les processus chimiques – la combustion du pétrole, du gaz naturel et du charbon – produisent une part importante de l'énergie mondiale. Lors de la conversion de l’énergie lumineuse et thermique en énergie électrique, des processus chimiques sont également inévitables. Les technologies chimiques sont à la base de la création de liquides de refroidissement de haute qualité et de matériaux résistants à la chaleur pour les centrales électriques modernes. Tout cela signifie que les progrès dans le développement énergétique dépendent dans une large mesure des réalisations de la chimie moderne.
La première centrale électrique à l'échelle industrielle était une machine à vapeur, créée dans la seconde moitié du XVIIIe siècle. L'inventeur anglais James Watt (1736-1819). L'énergie thermique y était convertie en travail mécanique. La roue hydraulique a longtemps concurrencé la machine à vapeur. Beaucoup plus tard, au milieu du XIXe siècle. - une batterie galvanique a été créée - la première source de courant électrique. À la recherche de sources de courant plus efficaces pour les communications télégraphiques, l'électricien allemand Werner Siemens (1816-1892) inventa en 1866 la dynamo, un générateur de courant, qui devint le point de départ de nouvelles recherches et développements sur de nombreuses sources de courant électrique. À cette époque, l’électricité était produite en petites quantités et était trop chère. Par exemple, l’aluminium et le magnésium, obtenus par voie électrochimique au milieu du XIXe siècle, étaient plus chers que l’or et le platine. Avec la modernisation du générateur de courant électrique, l'énergie est progressivement devenue moins chère, ce qui a contribué au développement rapide de l'industrie chimique.
Lors de la transformation énergie électrique Pendant la période thermique, une température d'environ 3 500°C a été atteinte. Une température aussi élevée ne pouvait être obtenue auparavant par aucun autre moyen. Ce n'est qu'avec l'utilisation de l'électricité que des méthodes de réduction des métaux ont été mises en œuvre et que de nombreux métaux ont été fondus sous leur forme pure et que des composés de métaux avec du carbone, des carbures, qui n'existent pas dans des conditions naturelles, ont été synthétisés. Dans les usines chimiques, il est en outre devenu possible de procéder à une décomposition électrochimique de substances à grande échelle industrielle. Cela a ouvert de nouvelles voies de développement différents secteurs industrie chimique produisant une variété de substances inorganiques synthétiques.
Actuellement, l’industrie chimique est l’une des industries les plus énergivores. La quantité d'énergie nécessaire à la production industrielle de divers produits dépend de leur type, ce qui est clairement présenté sur la figure. 9.2, où est donnée la consommation d'énergie Q, exprimée en tonnes de pétrole naturel pour 1 tonne de produit. Par exemple, pour produire 1 tonne de carbure de calcium ou de chlore, il faut au moins 3 500 kW d’électricité. La consommation d'électricité pour la production d'aluminium et de magnésium est de 14 à 18 kW par tonne. L'électricité représente 18 à 25 % des coûts totaux de production de nombreux types de produits industriels. Pour le carbure de calcium, les coûts énergétiques représentent près de la moitié de son coût, pour le chlorure de polyvinyle et le polyéthylène - 35 à 50 %, pour l'acétaldéhyde - même 45 à 70 %. Avec chaque tonne d’engrais azoté, près d’un kilowatt d’énergie est « enfoui » dans le sol.
Le développement rapide de l'industrie chimique et de la production de matériaux en général nécessite non seulement une augmentation de la production d'électricité, mais aussi une consommation de plus en plus rationnelle.
Efficacité de la production et de la consommation d’énergie
Pendant longtemps, la faible efficacité de la conversion de l’énergie thermique en travail utile a été associée aux imperfections du mécanisme de conversion lui-même. Avec le développement de la thermodynamique, il est devenu évident qu’il existait une limite à la conversion complète de toute l’énergie thermique en travail utile. Cette limitation découle des lois fondamentales de la thermodynamique et est déterminée par l'irréversibilité des processus thermiques. À ce jour, une grande partie des améliorations de toutes sortes visant à accroître l’efficacité de la production d’électricité à partir de vapeur ont déjà été mises en œuvre dans une large mesure. Si l'efficacité des premières machines à vapeur était de 2 à 5 %, alors l'efficacité des systèmes énergétiques modernes - les centrales thermiques fonctionnant avec l'un ou l'autre type de combustible et générant de la vapeur pour la conversion ultérieure de son énergie via un turbogénérateur en énergie électrique - atteint environ 40 %. Les centrales nucléaires produisent également de la vapeur qui alimente les turbogénérateurs. Leur rendement ne dépasse pas 32 %, ce qui signifie que seulement 32 % de l'énergie thermique dégagée lors de la fission de l'uranium est convertie en énergie électrique.
La production d’énergie électrique, même à l’aide de systèmes énergétiques modernes, s’accompagne d’importantes pertes de chaleur. Les pertes de chaleur sont particulièrement importantes lorsque l’énergie électrique est à nouveau convertie en chaleur ou en d’autres types d’énergie au point de consommation. Des pertes importantes sont également associées au transport de l’électricité, notamment sur de longues distances. Au cours des dernières décennies, des travaux intensifs ont été menés sur la synthèse de matériaux conducteurs électriquement conducteurs pour transmettre l'électricité à partir de pertes minimes. Des matériaux supraconducteurs à haute température ont déjà été synthétisés. Cependant, pour transmettre l'électricité, nous avons besoin de conducteurs dont la propriété supraconductrice se manifesterait non pas à basse température, mais à des températures ordinaires.
La consommation d'électricité dans l'industrie chimique entraîne également des pertes importantes. Par exemple, l'efficacité énergétique du processus de synthèse de l'ammoniac est de 25 à 42 %, bien que la consommation d'énergie pour un tel processus ait diminué de plus de 50 % au cours des 50 à 60 dernières années. Pour les méthodes conventionnelles de production de chlorure de vinyle, elle est de 12 %, et pour sa synthèse à partir de NO, elle n'est que de 5 à 6,5 %. Dans la plupart des cas, les processus à haute température s'accompagnent de pertes d'énergie allant jusqu'à 60 à 70 %. Les pertes d'énergie dans la production chimique sont déterminées par des facteurs objectifs compréhensibles liés au niveau de développement non seulement des technologies chimiques, mais aussi des sciences naturelles en général. Cependant, il existe également des raisons subjectives. L'un d'eux est que les méthodes de conversion de substances ayant un pourcentage élevé de rendement en produit final sont souvent développées sans tenir compte de l'efficacité énergétique des processus technologiques. À cet égard, de nombreux processus technologiques ont un pourcentage relativement élevé de rendement du produit final, mais une faible efficacité énergétique.
L'augmentation de l'efficacité énergétique des processus et des appareils est l'une des tâches d'amélioration les plus importantes technologie chimique. Diverses manières de le résoudre sont possibles : améliorer les conditions des réactions chimiques, réduire le nombre d'étapes du processus technologique, réaliser des réactions à des températures et pressions basses, c'est-à-dire ordinaires, rapprocher les processus chimiques des processus biologiques et, enfin, développer de nouvelles méthodes technologiques.
Le problème des économies d'énergie couvre non seulement les processus chimiques, mais également l'ensemble du cycle technologique de production du produit final, y compris des étapes très importantes - l'extraction et la première transformation des matières premières naturelles.
De nouvelles méthodes, des installations et dispositifs modifiés et les dernières technologies permettent de résoudre progressivement le problème des économies d'énergie. Bien entendu, dans toutes les entreprises en activité, il est nécessaire de réduire les dissipations d'énergie inutiles par toutes les mesures possibles. De telles mesures sont connues : optimisation des processus de production, utilisation de la chaleur dissipée, amélioration de l'isolation et de l'étanchéité, optimisation des processus d'évaporation et de condensation, etc. La conservation des ressources énergétiques est une tâche intégrale et importante de tous les secteurs de la production matérielle.
Centrales thermiques
Une part importante de l'électricité est produite à centrales thermiques, dans lequel les combustibles fossiles sont utilisés pour produire de la chaleur et de la vapeur qui sont fournies aux turbogénérateurs qui produisent de l'électricité. Le combustible est du charbon, du pétrole ou du gaz naturel, et centrales nucléaires – combustible nucléaire qui dégage de la chaleur lors de la fission nucléaire.
Les principes de fonctionnement des différentes centrales thermiques coïncident en grande partie et diffèrent par la méthode d'obtention de chaleur à partir d'une source primaire - combustible organique ou nucléaire. À la suite de la combustion de carburant ou réactions nucléaires de la chaleur est libérée, qui est utilisée pour chauffer l'eau et produire de la vapeur (Fig. 9.3). La vapeur résultante à haute température et pression est fournie à une turbine qui fait tourner l'induit d'un générateur de courant électrique. La vapeur d'échappement à température et pression réduites, quittant la turbine, est envoyée vers un condenseur, à travers lequel passe de l'eau de refroidissement pour convertir la vapeur en eau. Au cours du processus de condensation de la vapeur, l'eau de refroidissement est chauffée, cette eau est évacuée dans le réservoir d'où elle a été prélevée, ou passe par des tours de refroidissement pour être refroidie et réutilisée dans le condenseur. L'eau formée à partir de la vapeur condensée est renvoyée vers la chaudière et le cycle ci-dessus est répété.
Dans une centrale à charbon moderne avec un rendement d'environ 40 %, 1,5 unité de chaleur est perdue pour chaque unité d'énergie électrique produite, et dans une centrale nucléaire, 2,33 unités de chaleur sont perdues. Les rejets thermiques des centrales nucléaires sont transférés principalement vers l'eau de refroidissement des condenseurs. Dans les centrales électriques à combustibles fossiles, environ 75 % de la chaleur perdue est transférée à l’eau de refroidissement, et le reste de la chaleur inutilisée est évacué par les cheminées.
L'énorme quantité d'énergie électrique produite entraîne inévitablement le rejet de volumes extrêmement importants de déchets thermiques dans l'environnement : rivières, réservoirs et atmosphère. La chaleur rejetée entraîne une pollution thermique de l'environnement. La pollution thermique (principalement de l'eau) accompagne le processus de refroidissement de type ouvert, dans lequel l'eau de refroidissement provient d'un réservoir externe (bassin fluvial, réservoir) puis, à l'état chauffé, après avoir été utilisée pour la condensation de la vapeur, retourne à nouveau dans le même réservoir. d'où il a été pris. Un autre type de réfrigération – la réfrigération en boucle fermée, où la chaleur générée par l’eau de refroidissement est dissipée dans l’atmosphère à l’aide de tours de refroidissement (tours dans lesquelles l’eau est refroidie par éclaboussures et évaporation) – entraîne principalement une pollution thermique de l’atmosphère. Les résultats des recherches montrent que la pollution thermique de l’eau et de l’atmosphère perturbe le fonctionnement des écosystèmes. En outre, les centrales thermiques sont une source d’énormes quantités de dioxyde de carbone, de dioxyde de soufre et d’autres gaz qui polluent l’atmosphère. Tout cela signifie que la production d'énergie dans les centrales thermiques n'est pas la meilleure et moyen efficace production d'énergie. À cet égard, la recherche de sources d’énergie plus efficaces se poursuit.
Améliorer l’efficacité des systèmes électriques
Moyens d’améliorer l’efficacité de la production d’énergie
Il existe plusieurs moyens connus pour augmenter l'efficacité de la production électrique : la création de centrales thermiques avec valorisation des déchets thermiques, l'utilisation d'un mode combiné de production d'électricité, la création d'installations magnétohydrodynamiques (générateurs MHD), le développement de l'énergie systèmes avec conversion directe d’énergie.
Dans les centrales thermiques avec recyclage des déchets thermiques, la chaleur obtenue en brûlant du combustible ou réaction en chaîne fission et ne pouvant être convertie en énergie électrique, elle est utilisée pour chauffer des bâtiments résidentiels, des bâtiments publics et industriels, etc. De telles centrales produisent à la fois de l'électricité et de la chaleur.
Avec la méthode combinée de production d'énergie-électrode, un système thermique conventionnel est complété par une turbine à gaz (Fig. 9.4). La turbine à gaz est largement utilisée dans les moteurs d’avions à réaction. Dans les centrales électriques, il ne tourne pas avec de la vapeur, mais avec un flux de gaz - produits de combustion du kérosène ou du gaz naturel. Une turbine à gaz fait tourner l'induit d'un générateur électrique, qui produit du courant électrique. Dans ce cas, environ 25 % de l’énergie thermique générée par la combustion du combustible est convertie en électricité. Les gaz combustibles quittant la turbine à gaz chauffent les chaudières à vapeur et la vapeur résultante est fournie à la turbine à vapeur.
L'une des améliorations apportées aux centrales thermiques réside dans le fait que les gaz chauds générés lors de la combustion du combustible sont utilisés dans les générateurs MHD. Le potassium métallique est ajouté aux gaz chauds, qui s'ionisent facilement pour former des particules chargées. Un flux de gaz chaud contenant des particules chargées, qui est un plasma à basse température, est dirigé vers un canal spécial entouré de bobines conductrices de courant qui créent un champ magnétique. Lorsque des particules chargées se déplacent et se redistribuent dans un champ magnétique, un courant électrique apparaît, qui est collecté par des électrodes situées le long du canal. Après avoir quitté le conduit, les gaz chauds sont utilisés pour produire de la vapeur, qui est envoyée vers une turbine reliée à un générateur produisant du courant électrique. Dans un générateur MHD, l’énergie du plasma électriquement conducteur à basse température est directement convertie en énergie électrique. On suppose que la combinaison d'un générateur MHD avec un système thermoélectrique conventionnel peut atteindre un rendement allant jusqu'à 65 %. Fonctionne sur application pratique Les générateurs MHD sont en développement depuis la fin des années 50. XXe siècle Cependant, jusqu'à présent, ils n'ont atteint qu'un rendement ne dépassant pas 40 % et n'ont donc pas trouvé d'application industrielle à grande échelle.
Problèmes de conversion directe d'énergie
La conversion directe de l'énergie chimique en énergie mécanique se produit, par exemple, lors de l'activité musculaire des êtres vivants. Une transformation similaire a été testée en laboratoire : un film plastique a été synthétisé qui, sous l'influence des alcalis, s'étire deux fois et augmente de volume 8 fois, et se contracte sous l'influence de l'acide chlorhydrique. Grâce à une telle déformation, le film peut effectuer un travail mécanique utile. Pour initier les processus de compression et d'expansion dans les modèles de laboratoire, des fibres de protéines cologènes ont été utilisées en combinaison avec des solutions salines de différentes concentrations.
La conversion directe de l'énergie chimique en énergie électromagnétique se produit dans des lasers chimiques de création relativement récente, dans lesquels les atomes sont excités par l'énergie des réactions chimiques. Cependant, l’efficacité d’une telle conversion est très faible. Les méthodes de conversion directe d’énergie ci-dessus ne sont pas des exemples de production industrielle d’énergie.
La production d'électricité dans les centrales thermiques s'effectue selon le schéma classique : énergie chimique du carburant –> énergie thermique –> énergie mécanique –> énergie électrique. En convertissant directement l’énergie chimique en énergie électrique, l’efficacité augmente et les matériaux sont économisés. Par conséquent, à mesure que les ressources énergétiques fossiles s'épuisent et que les exigences en matière de propreté environnementale des installations énergétiques et des transports deviennent plus strictes, en tant que l'un des principaux consommateurs de ressources énergétiques, la contribution sources chimiques l’électricité avec conversion directe en ressources énergétiques communes augmentera avec le temps. On s'attend à ce que la production de voitures équipées de sources d'énergie électrochimiques augmente considérablement au cours du prochain siècle (Fig. 9.5).
Des exemples de dispositifs largement utilisés pour la conversion directe d'énergie sont connus depuis longtemps. Il s'agit notamment de piles pour lampes de poche et de divers types de piles. Les piles à combustible proposées relativement récemment convertissent également directement l’énergie chimique en énergie électrique. Le principe de leur fonctionnement est similaire au principe de fonctionnement des éléments électrochimiques. Cependant, les électrodes des piles à combustible servent de catalyseurs et ne participent pas directement à la production d’électricité. Par exemple, dans une pile à combustible hydrogène-oxygène, le combustible est oxydé au niveau de l’anode, libérant des électrons (Figure 9.6). Il en résulte une différence de potentiel entre l’anode et la cathode. L'anode est constituée d'un alliage poreux nickel-céramique avec des inclusions de particules de nickel, et la cathode est constituée du même alliage avec des inclusions de particules d'argent. À partir de 1 kg d'hydrogène dans une pile hydrogène-oxygène, vous pouvez obtenir 10 fois plus d'énergie qu'en brûlant 1 kg d'essence dans un moteur à combustion interne. Cet élément produit de l’eau plutôt que des gaz d’échappement nocifs. Pourquoi ne sont-ils pas largement répandus et ne remplacent-ils pas les moteurs à essence ? La réponse à cette question inclut des problèmes encore non résolus liés au prix et à la fiabilité. Premièrement, l’hydrogène ne doit pas être plus de 10 fois plus cher que l’essence pour pouvoir rivaliser avec lui. Deuxièmement, malgré les propositions initiales concernant l'accumulation d'hydrogène dans certains hydrures métalliques, le problème de la sécurité de son stockage et de son transport nécessite de nouvelles améliorations techniques.
Et pourtant, ces dernières années, une attention croissante a été accordée aux voitures à moteur électrique, c'est-à-dire aux voitures électriques. Il n'y a pas si longtemps, la société allemande BMW a présenté une nouvelle voiture électrique basée sur une batterie soufre-sodium. Il atteint une vitesse de 96 km/h en 20 secondes et l'autonomie entre les recharges est de 270 km. Cependant, la température de fonctionnement d'une batterie soufre-sodium est relativement élevée - environ 350°C, ce qui la rend explosive et dangereuse.
Les piles à combustible-galvanique, en particulier les piles à air-aluminium, dans lesquelles la cathode est une plaque poreuse de carbone-graphite dans laquelle pénètre l'oxygène de l'air, l'anode est une plaque en alliage d'aluminium et l'électrolyte, par exemple, sont d'un intérêt pratique. solution aqueuse sel de table. Un tel élément n'a pas besoin de recharge électrique ; il génère lui-même de l'énergie lors du processus d'oxydation (combustion électrochimique) du métal. Ce processus d'oxydation se déroule avec une efficacité d'environ 80 %, et 1 kg d'aluminium brûlé à température ambiante est capable de libérer à peu près autant d'énergie que produira 1 kg de charbon brûlé dans l'air à très haute température. De telles sources d'énergie présentent de nombreux avantages : simplicité de conception, totale sécurité de fonctionnement et bonnes caractéristiques énergétiques spécifiques. Mais il y a surtout un inconvénient : le coût élevé du matériau d'anode, qui est principalement déterminé par la forte intensité énergétique de son processus de production. Cet inconvénient peut être minimisé en introduisant, par exemple, une nouvelle technologie de production d'aluminium (voir Fig. 9.7). Avec le développement industriel de cette technologie, l’aluminium et ses alliages deviendront beaucoup moins chers.
Relativement récemment, des batteries lithium-iode ont été développées avec conversion directe de l'énergie chimique en énergie électrique. Les piles conventionnelles, qui convertissent l'énergie issue de la réaction chimique entre le zinc et l'oxyde de mercure, utilisent un électrolyte aqueux. Les batteries lithium-iode fonctionnent avec un électrolyte solide à l'iode, ce qui permet d'obtenir une capacité relativement importante et d'augmenter leur durée de vie avec des tailles de batterie minimales. Ces batteries sont utilisées dans les stimulateurs cardiaques qui assurent le rythme cardiaque normal. Leur durée de vie est plusieurs fois supérieure à celle des piles classiques et peut aller jusqu'à 10 ans, ce qui signifie que ces piles peuvent réduire le nombre d'opérations chirurgicales pour l'implantation d'un stimulateur cardiaque.
Lors du développement de nouvelles modifications des convertisseurs d'énergie chimique en énergie électrique, une grande attention est accordée à l'augmentation de leur puissance tout en réduisant le coût de l'électricité qu'ils génèrent.
Sources hydroélectriques et sources d’énergie géothermique
Récemment, les sources d'énergie inorganiques, c'est-à-dire les sources auxquelles le processus chimique - la combustion - ne participe pas, ont suscité un intérêt croissant. Il s’agit notamment des sources hydroélectriques (centrales hydroélectriques, centrales de pompage-turbinage, centrales marémotrices), des sources géothermiques, des sources solaires, des éoliennes et des centrales nucléaires.
Centrales hydroélectriques
Le principe de fonctionnement des centrales hydroélectriques repose sur la conversion de l'énergie potentielle des chutes d'eau en énergie cinétique de rotation d'une turbine reliée à un générateur qui convertit l'énergie cinétique en énergie électrique. Les premières centrales hydroélectriques étaient du type à écoulement, dans lesquelles l'eau de la rivière n'était pas retenue, mais simplement passée à travers une turbine. Ils nécessitent une grande différence de niveau des rivières, par exemple à Niagara Falls, où la première centrale hydroélectrique de ce type a été construite. Dans les centrales hydroélectriques modernes, d'immenses barrages sont construits pour augmenter le volume d'eau s'écoulant uniformément à travers les turbines (voir Figure 9.8). Le barrage crée non seulement un réservoir pour stocker l’eau, mais augmente également son niveau. Dans le même temps, l'énergie potentielle de l'eau augmente, ce qui entraîne une augmentation de l'énergie cinétique de rotation de la turbine et, par conséquent, une augmentation de l'électricité produite. L'eau du réservoir est dirigée par une canalisation sous pression vers les pales tournant horizontalement d'une turbine reliée à un générateur. En règle générale, une centrale hydroélectrique utilise de nombreux groupes turbogénérateurs. Le rendement des centrales hydroélectriques est de 60 à 70 %, c'est-à-dire que 60 à 70 % de l'énergie des chutes d'eau est convertie en énergie électrique.
Les centrales hydroélectriques sont coûteuses à construire et ont des coûts d’exploitation, mais elles fonctionnent avec du « carburant gratuit ». La principale source d’énergie hydroélectrique est le Soleil, qui évapore l’eau des océans, des mers, des lacs et des rivières. La vapeur d'eau se condense sous forme de précipitations qui tombent dans les zones élevées, d'où l'eau condensée s'écoule dans les mers. Les centrales hydroélectriques empêchent le ruissellement et convertissent l'énergie de l'eau en mouvement en électricité.
Toutefois, les centrales hydroélectriques ne sont pas entièrement respectueuses de l’environnement. Les barrages et les réservoirs soustraient les terres inondées à l’agriculture. Leur superficie est extrêmement vaste, en particulier sur les rivières de plaine : la différence naturelle des niveaux d'eau y est faible. De vastes zones de réservoirs contribuent à la formation d'une quantité inhabituellement importante de vapeur d'eau dans l'atmosphère, ce qui conduit inévitablement à une perturbation des conditions météorologiques naturelles. Les barrages affectent négativement la qualité de l’eau stockée dans les réservoirs. Selon la saison, l'eau accumulée peut contenir peu d'oxygène dissous et constituer un environnement défavorable pour les poissons et autres organismes vivants. De plus, les eaux rejetées détruisent le lit de la rivière. Dans le même temps, les centrales hydroélectriques construites sur des rivières présentant une différence de niveau d'eau naturelle - rivières avec cascades, rivières de montagne - causent beaucoup moins de dommages à l'environnement.
Centrales électriques de pompage-turbinage
Ils servent à stocker l’excédent d’énergie généré par les centrales électriques non hydroélectriques lorsque la consommation électrique diminue, par exemple la nuit. Lors de l'accumulation, l'eau est pompée du réservoir inférieur vers le réservoir supérieur (Fig. 9.9). Dans ce cas, l’énergie électrique provenant de l’extérieur est convertie en énergie potentielle de l’eau dans le réservoir supérieur. Pendant les heures de pointe du réseau électrique, l'eau du réservoir supérieur s'écoule à travers les unités hydrauliques vers le réservoir inférieur et l'énergie potentielle stockée de l'eau est convertie en énergie électrique. Les centrales électriques à accumulation par pompage ne sont pas très efficaces : seuls les deux tiers environ de l’énergie dépensée pour pomper l’eau sont renvoyés au réseau. La construction de telles stations nécessite des investissements importants, elles ne sont donc pas largement utilisées. Les idées de stockage d'énergie par pompage utilisant des réservoirs souterrains d'origine naturelle sont discutées.
Centrales marémotrices
Les marées marines, longtemps restées mystérieuses, ont laissé penser que leur énorme énergie pouvait être exploitée. Marées marines – Ce oscillations périodiques niveaux provoqués par les forces gravitationnelles de la Lune et du Soleil ainsi que par les forces centrifuges provoquées par la rotation des systèmes Terre-Lune et Terre-Soleil. La plus grande de ces forces, la lunaire, détermine principalement la nature des marées marines. Habituellement, les marées hautes et basses se produisent deux fois par jour. La montée maximale des eaux est appelée haute mer, la montée minimale est appelée basse mer. La quantité d'eau totale en haute mer est d'environ 1 m, au large de la côte - jusqu'à 18 m (baie de Fundy dans l'océan Atlantique).
Centrales marémotrices convertir l'énergie des marées en électricité. L'un des types de dispositifs de centrale marémotrice consiste en un barrage avec des turbogénérateurs intégrés dans sa partie inférieure. Une centrale marémotrice similaire dotée d'un tel dispositif a été construite en 1967 sur le fleuve Rana en France, où la pleine eau atteint environ 13 m. Lorsque les vannes inférieures du barrage sont ouvertes, le niveau d’eau total des deux côtés du barrage est le même. Au début de la marée basse, le flux d'eau face à la terre passe par des turbogénérateurs qui produisent de l'électricité. En cas de basses eaux, les vannes se ferment jusqu'à ce que la différence de niveau devienne suffisante pour que les turbogénérateurs fonctionnent efficacement. L’intégralité du débit d’eau est ensuite acheminée vers la terre à travers des turbogénérateurs. Ce cycle se répète ensuite, et de l'énergie est ainsi générée aux marées basses et hautes.
Les centrales marémotrices construites en France, en Russie et en Chine prouvent que l’électricité marémotrice peut être produite à l’échelle industrielle. La production d'énergie à partir de ces éléments ne nécessite aucun combustible et le coût de l'énergie est relativement faible. Cependant, le coût de construction de centrales marémotrices est relativement élevé : il est environ 2,5 fois plus élevé que le coût de construction d’une centrale hydroélectrique de même capacité. L’un des principaux avantages des centrales marémotrices est qu’elles causent un minimum de dommages à l’environnement.
Sources d'énergie géothermique
Depuis longtemps, les gens connaissent les manifestations spontanées d'une énergie gigantesque cachée dans les profondeurs de globe. La mémoire de l’humanité contient des légendes sur des éruptions volcaniques catastrophiques qui ont coûté la vie à des millions de personnes et modifié l’apparence de nombreux endroits sur Terre au point de les rendre méconnaissables. La puissance de l'éruption, même d'un volcan relativement petit, est colossale ; elle est plusieurs fois supérieure à la puissance des plus grandes centrales électriques créées par des mains humaines. Certes, il n'est pas nécessaire de parler de l'utilisation directe de l'énergie des éruptions volcaniques ; les gens n'ont pas encore la capacité de freiner un élément aussi indiscipliné et, heureusement, les éruptions ne se produisent pas partout et pas si souvent. Mais il s’agit néanmoins de manifestations d’une énergie inépuisable cachée dans les entrailles de la terre, dont une infime fraction trouve son chemin à travers les bouches cracheuses de feu des volcans.
Le petit pays européen qu’est l’Islande (traduit par « pays de glace ») est totalement autosuffisant en tomates, pommes et même bananes ! Les nombreuses serres islandaises sont alimentées par la Terre ; il n'existe pratiquement aucune autre source d'énergie locale en Islande. Ce pays est très riche en sources chaudes et en célèbres geysers – fontaines d’eau chaude jaillissant du sol. Et bien que les Islandais ne soient pas prioritaires dans l'utilisation de la chaleur des sources souterraines (même les anciens Romains apportaient l'eau du sous-sol aux célèbres bains - les Bains de Caracalla), les habitants de ce petit pays du nord exploitent de manière très intensive la chaufferie souterraine.
Mais les gens ne puisent pas seulement l’énergie des profondeurs de la terre pour se chauffer. Les centrales électriques utilisant de l’eau chaude fonctionnent depuis longtemps. sources souterraines. La première centrale électrique de ce type, encore de très faible puissance, a été construite en 1904 dans la petite ville italienne de Larderello, du nom de l'ingénieur français Larderelli qui, en 1827, élabora un projet pour utiliser les nombreuses sources chaudes de la région. Peu à peu, la puissance de la centrale a augmenté, de plus en plus de nouvelles unités ont été mises en service, de nouvelles sources d'eau chaude ont été utilisées et aujourd'hui, la puissance de la centrale a déjà atteint une valeur impressionnante - 360 000 kW. En Nouvelle-Zélande, il existe une telle centrale électrique dans la région de Wairakei, sa capacité est de 160 000 kW. A 120 km de San Francisco aux USA, une centrale géothermique d'une capacité de 500 mille kW produit de l'électricité.
Les eaux souterraines, comme le « sang vivant » de la planète, transfèrent la chaleur naturelle de la Terre à la surface. Possédant une grande mobilité et une capacité calorifique élevée, ils jouent le rôle de batterie et de liquide de refroidissement. Soit ils s'accumulent dans des aquifères, soit ils remontent à la surface de la terre sous forme de sources chaudes ou chaudes, et s'échappent parfois sous forme de mélanges vapeur-eau. Ce sont des geysers et des fumerolles (les experts les appellent hydrothermes à vapeur). Les sorties hydrothermales à vapeur sont un spectacle très spectaculaire : avec des sifflements et des sifflements, des jets de vapeur ou d'eau surchauffée jaillissent du sol et s'élèvent vers le haut. Ainsi, le geyser « Old Faithful » du parc de Yellowstone jette régulièrement, toutes les 53 à 70 minutes, un jet d'eau chaude (plus de 90°C) à une hauteur de 30 à 45 m et le plus grand geyser de la vallée du Kamtchatka. des Geysers - « Géants » - produisent un ruisseau d'eau chaude de 30 à 35 m vers le haut, et la colonne de vapeur s'élève beaucoup plus haut – jusqu'à 300 à 400 m.
Des gisements hydrothermaux de vapeur sont connus en Islande, au Groenland, en Nouvelle-Zélande, en Indonésie, au Japon, aux États-Unis, au Chili, au Salvador et dans d'autres pays. La chaleur des eaux souterraines est largement utilisée en Italie, où des stations géothermiques fonctionnent depuis le début du siècle. La plupart gros dépôts– en Toscane et dans la région de Naples, où les puits produisent un mélange vapeur-eau à une température de 200 à 245°C.
En Islande, surnommée le pays des volcans et des geysers, il existe environ 7 000 sources chaudes. Leur capacité totale est supérieure à 1 million de kcal/s. Reykjavik (la capitale de l'Islande), située près du cercle polaire arctique, est entièrement chauffée par les eaux thermales. Les eaux des sources chaudes ici sont utilisées non seulement pour le chauffage, mais aussi pour les serres urbaines et les serres dans lesquelles sont cultivés des fleurs, des légumes et même des agrumes.
Dans notre pays, le Kamtchatka et les îles Kouriles, zones de volcanisme moderne, sont particulièrement riches en sources chaudes. Des sources jaillissant de vapeur et d'eau bouillante sont connues depuis longtemps dans ces régions (certaines d'entre elles ont été décrites dans les années 40 du XVIIIe siècle par S. Krasheninnikov), mais les forages d'exploration n'y ont commencé qu'en 1958. La première centrale géothermique de notre pays a été construite dans la région de la rivière Paratunka et depuis 1967, une centrale solaire thermique d'une capacité de 15 000 kW fonctionne aux sources thermales Pauzhetsky, à 200 km de Petropavlovsk- Kamtchatski.
Utiliser de l'eau avec une température inférieure à 100°C comme énergie est considéré comme économiquement non rentable, mais elle convient tout à fait au chauffage urbain : chauffage des maisons, chauffage des serres, pour les bains, les piscines. Des centaines de villes et villages de Russie, d’Ukraine, d’Asie centrale et de Transcaucasie ont opté pour un tel approvisionnement en chaleur naturelle. C’est extrêmement avantageux sur le plan économique. Mais le principal avantage de la chaleur extraite du sous-sol réside dans sa pureté environnementale et son caractère renouvelable. Bien sûr, une clôture incontrôlée eau chaude peut tôt ou tard conduire à l’épuisement des sources. Pour éviter que cela ne se produise, une technique de système fermé a été développée dans laquelle de l'eau froide refroidie ou ordinaire est renvoyée vers la formation à haute température. L'eau froide est pompée à travers un puits et l'eau chaude est obtenue à travers l'autre. Une circulation fermée fiable, presque « éternelle » est créée. Une chaufferie souterraine de ce type a par exemple été créée à Grozny.
Selon des estimations très approximatives, les réserves prévisionnelles d'eaux thermales (de 50 à 250°C) dans notre pays sont d'au moins 20 millions de m3 d'eau par jour. Cette immense réserve d’énergie thermique respectueuse de l’environnement peut remplacer jusqu’à 150 millions de tonnes de combustibles fossiles. L'un des puits les plus puissants du Daghestan (dans le village de Berikei) fournit un énorme afflux d'eau chaude utilisée pour le chauffage. Ce puits transporte 330 tonnes d'iode et 450 tonnes de brome avec de l'eau par an (soit environ 3 % de la production mondiale de brome). Dans notre pays, la quasi-totalité du brome et la majeure partie de l'iode sont extraites des eaux souterraines ; ce n'est pas pour rien qu'on les appelle eaux souterraines industrielles.
Énergie solaire
Le soleil possède une réserve d’énergie colossale. La Terre ne reçoit qu'une petite fraction de l'énergie solaire, égale à 2,1017 W, et elle est tout à fait suffisante pour assurer une grande variété de formes de vie et de processus de biosphère sur Terre.
On s'attend à ce que l'utilisation généralisée de l'énergie solaire commence après la reproduction processus naturel– la photosynthèse. Dans des conditions de laboratoire à l'extérieur cellule végétale La première phase de ce processus est déjà terminée : la décomposition photochimique de l'eau en éléments a été réalisée. L'hydrogène obtenu est un excellent vecteur d'énergie : parmi les substances non radioactives connues, il possède le plus haute densitéénergie – 33 kW/kg (la densité énergétique du carbone n’est que de 9,1 kW/kg). Au cours du processus de photosynthèse, dans les plantes vertes, à partir de composés pauvres en énergie - dioxyde de carbone et eau - se forme une structure plus complexe et un amidon riche en énergie, à partir duquel les graisses, les protéines, la cellulose et autres sont synthétisées. composants organiques. Comme il ressort des périodiques, des scientifiques japonais ont proposé une méthode quelque peu inhabituelle d'utilisation de l'énergie solaire. Ils ont irradié un mélange de magnétite broyée et de poudre de charbon avec de la lumière solaire concentrée et l'ont chauffé à 1 200 °C. La réaction chimique a produit de l'hydrogène et du monoxyde de carbone. A partir de ces gaz, il est possible de synthétiser, par exemple, de l'alcool méthylique, qui peut constituer un excellent carburant pour les voitures. L'efficacité de ce procédé atteint 47,6%.
Au cours des dernières décennies énergie solaire – L’énergie solaire se développe rapidement partout dans le monde et dans diverses directions. Des programmes d’énergie solaire sont développés dans plus de 70 pays, du nord de la Scandinavie aux déserts arides d’Afrique. Les appareils solaires sont utilisés pour le chauffage et la ventilation des bâtiments, le dessalement de l’eau et la production d’électricité. De tels appareils sont utilisés dans divers processus technologiques. Des véhicules à « propulsion solaire » sont apparus : héliobicycles, hélicoptères, bateaux à moteur, yachts, flotteurs solaires et dirigeables équipés de panneaux solaires. Les voitures solaires, qui hier étaient comparées à un drôle de trajet en voiture, traversent aujourd'hui les pays et les continents à une vitesse presque égale à celle des voitures ordinaires. Depuis trois ans, le village allemand de Franitzhütte, situé à la lisière de la forêt bavaroise, est entièrement alimenté par une centrale solaire composée de 840 panneaux solaires plats d'une superficie totale de 360 m2. La puissance de chaque batterie est de 50 W. La nuit et par temps nuageux, le courant est fourni par une batterie de batteries au plomb chargées pendant les heures où le soleil est abondant.
La plus grande centrale solaire du monde a été mise en service en Suisse. La superficie de ses panneaux solaires est de 4 500 m2, avec un éclairage complet, la puissance de la centrale atteint 500 kW. C'est suffisant pour un village de deux cents cottages d'un seul appartement. L'Université de Stuttgart (Allemagne) a conçu un avion dont le moteur est alimenté par des panneaux solaires situés sur ses ailes d'une envergure de 25 m. Avec une charge allant jusqu'à 90 kg, il décolle d'une aire de décollage herbeuse et atteint des vitesses de. jusqu'à 120 km/h. Des scientifiques suisses ont breveté des panneaux solaires transparents qui peuvent être insérés dans les cadres des fenêtres au lieu du verre. Entre deux couches de verre recouvertes du film le plus fin de dioxyde de titane du même couche mince pigment photosensible, il existe une couche d'électrolyte contenant de l'iode. La lumière tombant sur le pigment en élimine les électrons qui, à travers l'électrolyte, pénètrent dans la couche de dioxyde de titane. Toutes les couches d'une telle batterie solaire sont si fines que la transparence du verre ne diminue pratiquement pas. Ces verres sont moins chers que les panneaux solaires en silicium.
Le développement rapide de l'énergie solaire en Suisse a été rendu possible par la réduction du coût des convertisseurs photovoltaïques par watt de puissance installée de 1 000 en 1970 à 5 à 8 dollars en 1990 et par l'augmentation de leur efficacité de 5 à 6 à 20 à 30 %. Dans un avenir proche, il est proposé de réduire de 50 % le coût d'un watt solaire, ce qui permettrait aux centrales solaires de rivaliser pleinement avec d'autres sources d'énergie autonomes, par exemple les centrales diesel. La Suisse est devenue l'un des leaders mondiaux dans l'utilisation pratique de l'énergie solaire : plus de 700 installations solaires sur photoconvertisseurs au silicium d'une capacité de 1 kW à 1 MW et des capteurs solaires pour la production d'énergie solaire. Le programme d'électricité solaire de la Suisse apportera une contribution significative à la résolution des problèmes environnementaux et à l'indépendance énergétique du pays, qui importe aujourd'hui plus de 80% de son énergie de l'étranger.
Une installation solaire basée sur des photoconvertisseurs au silicium, d'une puissance le plus souvent de 2 à 3 kW, est souvent montée sur les toits et les façades des bâtiments (20 à 30 m2). Une telle installation produit en moyenne 3 000 kWh d'électricité par an, ce qui suffit à répondre aux besoins des ménages et parfois même à recharger les batteries embarquées d'un véhicule électrique. L’énergie excédentaire quotidienne en été est envoyée au réseau électrique public. En hiver, l’énergie peut être restituée gratuitement au propriétaire de l’installation solaire. Les grandes entreprises installent des stations solaires d'une capacité allant jusqu'à 300 kW sur les toits des bâtiments de production. Cependant, une telle station ne peut couvrir les besoins énergétiques de l'entreprise qu'à hauteur de 55 à 70 %. Dans les régions des hautes Alpes, où il n'est pas rentable de poser des lignes électriques, des centrales solaires autonomes équipées de batteries de stockage d'énergie sont en cours de construction.
Sur la base de l'expérience d'exploitation et selon certains calculs, le Soleil est en mesure de répondre aux besoins énergétiques d'au moins tous les bâtiments résidentiels du pays. Les installations solaires, situées sur les toits et les murs des bâtiments, sur les écrans antibruit des autoroutes, sur les structures de transport et industrielles, ne nécessitent pas de territoire agricole ou urbain coûteux pour leur placement.
Une installation solaire autonome à proximité du village de Grimsel fournit de l'électricité pour l'éclairage 24 heures sur 24 du tunnel routier. Près de la ville de Shur, des panneaux solaires installés sur une section de 700 mètres de mur antibruit fournissent 100 kW d'électricité par an. Des panneaux solaires d'une capacité de 320 kW, installés sur le toit du bâtiment de production, couvrent presque entièrement les besoins technologiques de l'entreprise en chaleur et en électricité. L'efficacité des photoconvertisseurs en silicium diminue sensiblement lorsqu'ils sont fortement chauffés, c'est pourquoi des canalisations de ventilation sont posées sous les panneaux solaires pour pomper l'air extérieur. L'air chauffé fonctionne comme un liquide de refroidissement pour les appareils collecteurs. L'un des volets majeurs du programme solaire électrique de la Suisse est le développement de véhicules utilisant l'énergie solaire, puisque les véhicules consomment environ un quart des ressources énergétiques nécessaires au pays. Chaque année, un rallye international de voitures solaires a lieu en Suisse.
Récemment, l'intérêt pour le problème de l'utilisation de l'énergie solaire a fortement augmenté. Le potentiel énergétique basé sur l’utilisation du rayonnement solaire direct est extrêmement vaste. Notez qu’en utilisant seulement 0,0125 % de l’énergie solaire, nous pourrions répondre à tous les besoins énergétiques mondiaux actuels. Malheureusement, il est peu probable que ces énormes ressources potentielles soient un jour exploitées à grande échelle. L’un des obstacles les plus sérieux à une telle mise en œuvre est la faible intensité du rayonnement solaire. Même dans les meilleures conditions atmosphériques (latitudes méridionales, ciel clair), la densité de flux du rayonnement solaire est relativement faible. Par conséquent, pour que les capteurs de rayonnement solaire « collectent » l’énergie nécessaire pour satisfaire au moins partiellement les besoins de la population, ils doivent être placés sur un vaste territoire.
La nécessité d'utiliser des collecteurs de grande taille entraîne également des coûts matériels importants. Le capteur de rayonnement solaire le plus simple est une feuille de métal noirci (généralement de l'aluminium), à l'intérieur de laquelle se trouvent des tuyaux dans lesquels circule du liquide. Chauffé par l'énergie solaire absorbée par le capteur, le liquide est fourni pour une utilisation directe. Selon les calculs, une grande quantité d'aluminium entre dans la fabrication des capteurs de rayonnement solaire.
L’énergie solaire est l’un des types de production d’énergie les plus gourmands en matériaux. L'utilisation à grande échelle de l'énergie solaire entraîne une augmentation gigantesque des besoins en matériaux et, par conséquent, des ressources en main-d'œuvre pour l'extraction des matières premières, leur enrichissement, l'obtention de matériaux, la fabrication d'héliostats, de collecteurs, d'autres équipements et leur transport.
Jusqu'à présent, l'énergie électrique générée par les rayons du soleil est beaucoup plus coûteuse que celle obtenue par les méthodes traditionnelles. Les scientifiques espèrent que les expériences menées sur usines pilotes et les stations contribueront à résoudre non seulement les problèmes techniques, mais aussi économiques liés à l'utilisation généralisée de l'énergie solaire.
L'énergie éolienne
Le vent est au service de l'homme depuis l'Antiquité. Les gens primitifs a levé les voiles au-dessus d'une navette instable creusée dans un rondin. Prédominant vents d'ouest a porté l'Armada espagnole vers des découvertes et des victoires. Les alizés ont gonflé les voiles des grands clippers, ont contribué à ouvrir l’Inde et la Chine et à établir des échanges commerciaux avec l’Occident. Les anciens Perses forçaient le vent à moudre le grain. Les moulins à vent (Fig. 9.10) sont les plus répandus en Hollande. Certains d'entre eux ont plus de 500 ans et sont toujours en état de marche. Il fut un temps où l’eau et le vent constituaient presque les principales sources d’énergie. En 1910, il y avait environ un million de moulins à vent et à peu près le même nombre de moulins à eau en Russie. Et aujourd’hui, toute cette énergie est légèrement qualifiée de non conventionnelle.
Dans les années 50 du XIXème siècle. Aux États-Unis, une éolienne à plusieurs pales a été inventée et s'est généralisée. Avec l'aide de tels moulins à vent, l'eau était d'abord extraite des puits et les chaudières à vapeur étaient remplies d'eau. Plus tard, les éoliennes furent utilisées pour produire de l’électricité. Une éolienne multipale dotée d'une éolienne d'un diamètre allant jusqu'à 9 m peut produire jusqu'à 3 kW d'électricité à une vitesse de vent d'environ 25 km/h. Dans les années 30 du XXe siècle. Environ 6 millions d’éoliennes multipales ont été construites aux États-Unis. Dans de nombreuses zones rurales, avant la construction de grandes centrales électriques, la principale source d'électricité était diverses éoliennes.
L'énergie des masses d'air en mouvement est énorme. Les réserves d’énergie éolienne sont plus de cent fois supérieures aux réserves hydroélectriques de tous les fleuves de la planète. Les vents soufflent constamment et partout sur terre - depuis une légère brise qui apporte une fraîcheur bienvenue dans la chaleur estivale jusqu'aux puissants ouragans qui causent des dégâts et des destructions incalculables. L’océan d’air au fond duquel nous vivons est toujours agité. Les vents qui soufflent sur les vastes étendues de notre pays pourraient facilement satisfaire tous ses besoins en électricité ! Conditions climatiques permettre le développement de l'énergie éolienne sur un vaste territoire allant de nos frontières occidentales jusqu'aux rives de l'Ienisseï. Les régions du nord du pays, situées le long de la côte de l'océan Arctique, sont particulièrement riches en énergie éolienne.
Aujourd’hui, les éoliennes ne produisent qu’une petite partie de l’électricité mondiale. technologie du 20ème siècle a ouvert de toutes nouvelles opportunités pour l’industrie de l’énergie électrique. Des installations performantes ont été créées, capables de produire de l'électricité même par vent très léger. De nombreuses conceptions d’éoliennes proposées sont incomparablement plus avancées que les anciennes éoliennes. Les nouveaux projets utilisent les dernières avancées dans de nombreuses branches des sciences naturelles. Pour créer la conception parfaite d'une éolienne - le cœur de toute centrale éolienne - des spécialistes de l'aéronautique sont impliqués, qui savent sélectionner le profil de pale le plus approprié et l'étudier en soufflerie. Grâce aux efforts de scientifiques et d’ingénieurs, diverses conceptions d’éoliennes modernes ont été créées.
Des exemples d’utilisations inhabituelles de l’énergie peuvent être donnés. L'un des inventeurs américains, observant comment les voitures volant le long de l'autoroute soulevaient des nuages de poussière sur les côtés et transportaient des débris légers le long de la route, a eu l'idée qu'il était possible d'utiliser l'énergie du vent générée par le mouvement des véhicules. . Il a proposé de construire des éoliennes à axe vertical dans la barrière médiane en béton qui traverse le milieu des autoroutes les plus fréquentées pour capter l'énergie des voitures roulant à toute vitesse dans les deux sens. L'énergie générée doit soit être injectée dans le réseau général, soit être stockée dans des batteries et utilisée pour éclairer la route la nuit. Des mesures effectuées au bord d'une autoroute très fréquentée ont montré que le vent artificiel souffle environ 18 heures par jour avec une vitesse moyenne de 4,5 à 5,5 m/s. C'est plus que dans le domaine des grands parcs éoliens en activité en Californie. Les chercheurs poursuivent désormais leurs mesures sur différentes routes et sont sur le point de commencer à tester différents types d'éoliennes. Un autre exemple. Sur la côte ouest du Danemark, près de la ville de Raisby, une centrale électrique de 40 éoliennes a été construite. Sa capacité totale est de 24 MW. Les éoliennes sont équipées de régulateurs électroniques de la société allemande Siemens, qui utilisent pour la première fois des thyristors semi-conducteurs. Cela a permis d'éliminer les condensateurs et les selfs encombrants. Le système de réglage assure une distribution de puissance fluide quelle que soit la vitesse du vent.
Chaque source d'énergie doit fonctionner là où elle donne le plus grand rendement et le maximum d'avantages. Au Nord, nous avons des territoires immenses et inaccessibles. Il est très difficile de produire de l’énergie ici et son prix est plus élevé que dans le centre du pays. C'est là que les éoliennes peuvent être utilisées. La vitesse du vent sur les côtes des mers et des océans est en moyenne supérieure à 6 m/s par an. Lorsqu'une éolienne d'une capacité de 1 MW fonctionne pendant six mois, le consommateur d'énergie peut recevoir environ 2,5 millions de kW, ce qui est largement suffisant pour fournir chaleur et lumière à un village de 150 immeubles résidentiels.
Une éolienne moderne d'une capacité de 1 MW se compose d'une éolienne d'un diamètre de 48 m, montée sur une tour conique en acier de 40 m de haut, sur laquelle est installée une unité de transmission de puissance de l'éolienne au générateur, un système de contrôle et un mécanisme de freinage sont montés. L'éolienne est entièrement automatisée : elle « capte elle-même le vent » et vérifie l'état de tous les composants et assemblages avant de démarrer. À une vitesse du vent de 3,5 à 4 m/s, une puissance de 40 à 50 kW se développe et à une vitesse de 13,5 m/s – 1 000 kW. La durée de vie de l'installation est de 20 à 25 ans. Cela coûte environ 1 million de dollars.
En 1998, il y avait environ une douzaine et demie de grandes et environ 100 petites éoliennes en Russie, tandis qu'à l'étranger, leur nombre total dépassait 130 000. Aujourd’hui, presque tous les pays développés construisent des éoliennes. Le petit pays du Danemark montre la voie en matière de construction d'éoliennes. Il y a environ vingt ans, c’est elle qui a donné l’impulsion au développement de l’énergie éolienne moderne. Plus de quatre mille installations parmi les plus efficaces et les plus performantes au monde fonctionnent dans ce pays. Les Danois ont construit des usines d’éoliennes en Inde, en Chine et aux États-Unis. Des éoliennes sont également produites en Russie. En termes d'indicateurs techniques, ils ne sont pas inférieurs à leurs homologues étrangers.
Les éoliennes génèrent des vibrations et du bruit qui nuisent aux organismes vivants. C’est pourquoi ils sont généralement construits loin des zones peuplées. Les lames métalliques peuvent interférer avec les émissions de radio et de télévision. Mais en général, l’énergie éolienne est considérée comme respectueuse de l’environnement.
De nombreux pays développent activement l'énergie éolienne. Par exemple, ces dernières années, l'Allemagne a approché les États-Unis en matière de production d'énergie éolienne et a rattrapé le Danemark en termes de nombre d'entreprises produisant des éoliennes. Les éoliennes allemandes remplissent le marché au Brésil, au Mexique, en Chine et dans d'autres pays.
Énergie nucléaire
Développement de l'énergie nucléaire
Aujourd’hui, environ 17 % de la production mondiale d’électricité provient de centrales nucléaires (NPP). Dans certains pays, sa part est bien plus élevée. Par exemple, en Suède, elle représente environ la moitié de toute l’électricité, en France, environ les trois quarts. Récemment, selon un programme adopté en Chine, il est prévu que la contribution de l'énergie des centrales nucléaires soit multipliée par cinq à six. Les centrales nucléaires jouent un rôle notable, bien que non encore décisif, aux États-Unis et en Russie.
Il y a plus de quarante ans, lorsque la première centrale nucléaire produisait de l'électricité dans la ville alors peu connue d'Obninsk, beaucoup semblaient que l'énergie nucléaire était totalement sûre et respectueuse de l'environnement. L'accident survenu dans l'une des centrales nucléaires américaines, puis la catastrophe de Tchernobyl, ont montré que l'énergie nucléaire comporte en réalité de grands dangers. Les gens ont peur. Aujourd’hui, la résistance de l’opinion publique est telle que la construction de nouvelles centrales nucléaires s’est pratiquement arrêtée dans la plupart des pays. Les seules exceptions sont les pays d'Asie de l'Est - Japon, Corée, Chine, où l'énergie nucléaire continue de se développer.
Les spécialistes qui connaissent bien les forces et les faiblesses des réacteurs envisagent plus sereinement les dangers nucléaires. L'expérience accumulée et les nouvelles technologies permettent de construire des réacteurs dont la probabilité de devenir incontrôlable, bien que non nulle, est extrêmement faible. Dans les entreprises nucléaires modernes, le contrôle le plus strict des rayonnements dans les locaux et dans les canaux des réacteurs est assuré : combinaisons remplaçables, chaussures spéciales, détecteurs de rayonnement automatiques qui n'ouvriront jamais les portes du sas s'il y a même de petites traces de « saleté » radioactive sur toi. Par exemple, dans une centrale nucléaire en Suède, où les sols en plastique les plus propres et la purification continue de l'air dans des pièces spacieuses semblent exclure même l'idée d'une contamination radioactive notable.
L'énergie nucléaire a été précédée par les essais d'armes nucléaires. Des bombes nucléaires et thermonucléaires ont été testées au sol et dans l'atmosphère, dont les explosions ont horrifié le monde. Parallèlement, les ingénieurs développaient également des réacteurs nucléaires destinés à produire de l’énergie électrique. La priorité a été donnée à la direction militaire - la production de réacteurs pour les navires de guerre. Les départements militaires considéraient l'utilisation de réacteurs sur les sous-marins comme particulièrement prometteuse : ces navires auraient un rayon d'action presque illimité et pourraient rester sous l'eau pendant des années. Les Américains ont concentré leurs efforts sur la création de réacteurs à eau sous pression, dans lesquels l'eau ordinaire (« légère ») servait de modérateur de neutrons et de liquide de refroidissement et qui avaient une puissance élevée par unité de masse de la centrale électrique. Des prototypes au sol grandeur nature de réacteurs de transport ont été construits, sur lesquels tous des solutions constructives et les systèmes de contrôle et de sécurité ont été testés. Au milieu des années 50 du XXe siècle. premier sous-marin avec moteur nucléaire Le Nautilus est passé sous les glaces de l'océan Arctique.
Des travaux similaires ont été menés dans notre pays, mais en plus des réacteurs à eau sous pression, un réacteur à canal graphite a été développé (dans lequel l'eau servait également de caloporteur et le graphite de modérateur). Cependant, comparé à un réacteur à eau sous pression, un réacteur en graphite a une faible densité de puissance. Dans le même temps, un tel réacteur présentait un avantage important : il existait déjà une expérience considérable dans la construction et l'exploitation de réacteurs industriels en graphite, qui se distinguent des installations de transport principalement par la pression et la température de l'eau de refroidissement. Et avoir de l’expérience signifiait économiser du temps et de l’argent sur le travail de développement. Lors de la création d’un prototype au sol de réacteur en graphite destiné aux installations de transport, sa futilité est devenue évidente. Et puis il a été décidé de l’utiliser pour l’énergie nucléaire. Le réacteur AM, ou plutôt son turbogénérateur de 5 000 kW, est connecté au réseau électrique le 27 juin 1954, et le monde entier apprend que la première centrale nucléaire au monde, une centrale nucléaire, a été lancée en URSS.
Parallèlement aux réacteurs à graphite canal dans notre pays, ainsi qu'aux États-Unis, depuis le milieu des années 50 du 20e siècle. années, une orientation basée sur l'utilisation de réacteurs à eau sous pression (VVER) s'est développée. Leur trait caractéristique– un énorme corps d'un diamètre de 4,5 m et d'une hauteur de 11 m, conçu pour les hautes pressions – jusqu'à 160 atm. La production et le transport de tels boîtiers jusqu'au site de la centrale nucléaire sont une tâche extrêmement difficile. Les entreprises américaines, ayant commencé le développement de l'énergie nucléaire basée sur les réacteurs REP, ont construit des usines sur les berges des rivières pour la production de cuves de réacteurs, construit des barges pour les transporter jusqu'au site de construction de la centrale nucléaire et des grues d'une capacité de levage de 1 000 tonnes. Cette approche réfléchie a permis aux États-Unis non seulement de satisfaire leurs propres besoins, mais aussi de conquérir le marché de la production étrangère dans les années 70. énergie atomique. L'URSS n'a pas pu développer la base industrielle des centrales nucléaires équipées de réacteurs VVER aussi largement et aussi rapidement. Au début, une seule centrale d'Izhora pouvait produire une cuve de réacteur par an. Le lancement d’Attommash n’a eu lieu qu’à la fin des années 70.
Le réacteur RBMK (réacteur de grande puissance, canal), dans lequel l'eau refroidissant les éléments combustibles est en ébullition, est apparu comme la prochaine étape du développement séquentiel des réacteurs à canal graphite : un réacteur industriel en graphite, un réacteur du monde première centrale nucléaire, réacteurs de la centrale nucléaire de Beloyarsk. La centrale nucléaire de Léningrad (RBMK) a montré son tempérament. Malgré la présence d'un système de contrôle automatique traditionnel, l'opérateur devait intervenir de plus en plus souvent dans le contrôle du réacteur au fur et à mesure que le combustible brûlait (jusqu'à 200 fois par équipe). Cela était dû à l'émergence ou à l'intensification d'une rétroaction positive pendant le fonctionnement du réacteur, conduisant au développement d'une instabilité d'une durée de 10 minutes. Pour le fonctionnement normal et stable de tout appareil à retour positif, un système de contrôle automatique fiable est requis. Cependant, il existe toujours un risque d’accident dû à la défaillance d’un tel système. Le problème de l'instabilité s'est également posé au Canada, lorsqu'en 1971 on a lancé un réacteur à canal avec de l'eau lourde comme modérateur de neutrons et de l'eau légère bouillante comme caloporteur. Les spécialistes canadiens ont décidé de ne pas tenter le sort et ont fermé l'installation. Un nouveau système de contrôle automatique adapté au RBMK a été développé relativement rapidement. Sa mise en œuvre garantissait une stabilité acceptable du réacteur. En URSS, la construction en série de centrales nucléaires équipées de réacteurs RBMK a commencé (de telles centrales n'étaient utilisées nulle part dans le monde).
Malgré l’introduction d’un nouveau système de réglementation, une terrible menace demeure. Le réacteur RBMK se caractérise par deux états extrêmes : dans l'un d'eux, les canaux du réacteur sont remplis d'eau bouillante, et dans l'autre, de vapeur. Le coefficient de multiplication des neutrons lorsqu'il est rempli d'eau bouillante est supérieur à celui lorsqu'il est rempli de vapeur. Dans cette condition, une rétroaction positive se produit, dans laquelle une augmentation de puissance provoque l'apparition d'une quantité supplémentaire de vapeur dans les canaux, ce qui conduit à son tour à une augmentation du facteur de multiplication des neutrons, et donc à une nouvelle augmentation de puissance. Cela est connu depuis longtemps, depuis la conception du RBMK. Cependant, ce n'est qu'après la catastrophe de Tchernobyl qu'à la suite d'une analyse approfondie, il est devenu évident qu'il était possible d'accélérer un réacteur à l'aide de neutrons rapides. A 1 heure 23 minutes le 26 avril 1986, le réacteur du 4ème bloc de la centrale nucléaire de Tchernobyl explose. Ses conséquences sont terribles.
Alors est-il nécessaire de développer l’énergie nucléaire ? La production d'énergie dans les centrales nucléaires et les ACT (centrales nucléaires de production de chaleur) est le moyen de production d'énergie le plus respectueux de l'environnement. L’énergie du vent, du soleil, de la chaleur souterraine, etc. ne peut pas remplacer immédiatement et rapidement l’énergie nucléaire. Selon les prévisions aux États-Unis au début du 21e siècle. Toutes ces méthodes de production d’énergie ne représenteront pas plus de 10 % de l’énergie produite dans le monde.
Il est possible de sauver notre planète de la pollution par les millions de tonnes de dioxyde de carbone, d'oxyde d'azote et de soufre, qui sont constamment émises par les centrales thermiques fonctionnant au charbon et au fioul, et d'arrêter de brûler d'énormes quantités d'oxygène uniquement avec l'aide de énergie nucléaire. Mais seulement si une condition est remplie : Tchernobyl ne doit plus se reproduire. Pour ce faire, il est nécessaire de créer un réacteur énergétique absolument fiable. Mais dans la nature, rien n'est absolument fiable ; tous les processus qui ne contredisent pas les lois de la nature se produisent avec plus ou moins de probabilité. Et les opposants à l'énergie nucléaire soutiennent à peu près ceci : un accident est peu probable, mais rien ne garantit qu'il ne se produira pas aujourd'hui ou demain. En réfléchissant à cela, vous devez considérer les éléments suivants. Premièrement, l’explosion du réacteur RBMK dans l’état dans lequel il était exploité avant l’accident n’est en aucun cas un événement improbable. Deuxièmement, avec cette approche, nous devons tous vivre dans la peur constante que la Terre entre en collision avec un gros astéroïde aujourd'hui ou demain - la probabilité d'un tel événement n'est pas non plus nulle. Il semble qu'un réacteur pour lequel la probabilité d'un accident majeur est assez faible puisse être considéré comme absolument sûr.
L'URSS a accumulé de nombreuses années d'expérience dans la construction et l'exploitation de centrales nucléaires équipées de réacteurs VVER (similaires aux REP américains), sur la base desquelles elle peut être relativement à court terme un réacteur de puissance plus sécurisé a été créé. De telle sorte qu'en cas d'urgence, tous les fragments de fission radioactifs des noyaux d'uranium doivent rester à l'intérieur de l'enveloppe de confinement.
Les pays développés à forte population ne pourront pas se passer de l'énergie nucléaire dans un avenir proche en raison de la catastrophe environnementale imminente, même avec quelques réserves espèce commune carburant. Le mode économie d'énergie ne peut que retarder le problème, mais pas le résoudre. En outre, de nombreux experts estiment que dans nos conditions, il ne sera pas possible d'obtenir même un effet temporaire : l'efficacité des entreprises de fourniture d'énergie dépend du niveau de développement économique. Même aux États-Unis, il a fallu 20 à 25 ans pour introduire dans l’industrie des industries à forte intensité énergétique.
La pause forcée survenue dans le développement de l'énergie nucléaire devrait être mise à profit pour développer un réacteur de puissance assez sûr basé sur le réacteur VVER, ainsi que pour développer des réacteurs de puissance alternatifs, dont la sécurité devrait être au même niveau, et le l'efficacité économique est beaucoup plus élevée. Il est conseillé de construire une centrale nucléaire de démonstration avec un placement souterrain du réacteur VVER à l'endroit le plus pratique afin de tester son efficacité économique et sa sécurité.
Récemment, diverses solutions de conception pour les centrales nucléaires ont été proposées. En particulier, la centrale nucléaire compacte a été développée par des spécialistes du Bureau d'ingénierie maritime « Malachite » de Saint-Pétersbourg. La station proposée est destinée à la région de Kaliningrad, où le problème des ressources énergétiques est assez aigu. Les développeurs ont prévu l'utilisation d'un liquide de refroidissement à base de métal liquide (un alliage de plomb et de bismuth) dans la centrale nucléaire et excluent la possibilité que des accidents radioactifs s'y produisent, y compris sous des influences extérieures. La station est respectueuse de l'environnement et économiquement efficace. Tous ses équipements principaux sont censés être placés profondément sous terre - dans un tunnel d'un diamètre de 20 m posé parmi les rochers, ce qui permet de minimiser le nombre de structures aériennes et la superficie des terres aliénées. La structure de la centrale nucléaire conçue est modulaire, ce qui est également très important. La capacité nominale de la centrale nucléaire de Kaliningrad est de 220 MW, mais elle peut être réduite ou augmentée plusieurs fois si nécessaire en modifiant le nombre de modules.
Combustible nucléaire
La réaction en chaîne de fission nucléaire s'accompagne de la libération d'une énorme quantité d'énergie. Ainsi, lorsqu'un noyau lourd se divise en deux fragments, une énergie libérée est égale à environ 1,1 MeV par nucléon. Les calculs montrent que 1 kg d'uranium libère des millions de fois plus d'énergie que 1 kg de charbon. Le combustible nucléaire est donc une source d’énergie extrêmement gourmande en énergie. Dans le même temps, le cycle du combustible nucléaire est un processus technologique très complexe (Fig. 9.11).
Contrairement aux vecteurs énergétiques contenant du carbone, qui sont également utilisés comme matières premières pour l'industrie chimique, le combustible nucléaire présente un intérêt pratique principalement pour la production d'énergie électrique et thermique. D'énormes opportunités de développement de l'énergie nucléaire s'ouvrent avec la création de réacteurs à neutrons rapides (éleveurs), dans lequel la production d'énergie s'accompagne de la production de combustible secondaire - le plutonium, qui résoudra radicalement le problème de l'approvisionnement en combustible nucléaire. Comme le montrent les estimations, 1 tonne de granit contient environ 3 g d'uranium 238 et 12 g de thorium 232 (ils sont utilisés comme matière première dans les surgénérateurs). Avec une consommation d'énergie de plusieurs MW (deux ordres de grandeur de plus qu'aujourd'hui), les réserves d'uranium et de thorium du granite dureront 109 ans. Le premier réacteur industriel pilote à neutrons rapides d'une puissance allant jusqu'à 350 MW a été construit dans la ville de Shevchenko, sur les rives de la mer Caspienne. Elle produit de l'électricité et dessalement de l'eau de mer, fournissant ainsi de l'eau douce à la ville et à la région pétrolière environnante qui compte environ 150 000 habitants.
A une énergie colossale fusion thermonucléaire. Lors de la fusion thermonucléaire, l’énergie libérée par nucléon est bien plus importante que lors de la réaction de fission des noyaux lourds. La fission du noyau d'uranium 238 libère une énergie d'environ 0,84 MeV par nucléon, et la fusion thermonucléaire du deutérium et du tritium libère environ 3,5 MeV. Les réactions thermonucléaires fournissent la plus grande production d’énergie par unité de masse de « carburant » que toute autre transformation. Par exemple, en termes de capacité énergétique, la quantité de deutérium dans un verre d’eau ordinaire équivaut à environ 60 litres d’essence. À cet égard, la perspective de mettre en œuvre une fusion thermonucléaire contrôlée est très tentante.
Difficulté mise en œuvre pratique la fusion thermonucléaire contrôlée est qu'elle n'est possible qu'à une température très élevée - 107-108 K. À une température aussi ultra-élevée, toute substance synthétisée est dans un état plasmatique, et le problème technique du confinement du plasma chaud dans un volume limité se pose .
Pour la première fois artificiel réaction thermonucléaire réalisée en URSS en 1953, puis six mois plus tard aux USA sous la forme de l'explosion d'une bombe à hydrogène (thermonucléaire), représentant une réaction de fusion incontrôlée. Explosif dans bombe à hydrogène est un mélange de deutérium et de tritium. Le fusible qu'il contient est une bombe atomique ordinaire, dont l'explosion produit une température ultra-élevée nécessaire à la synthèse des noyaux légers.
Des scientifiques de nombreux pays ont travaillé avec diligence pour résoudre le problème de la fusion thermonucléaire contrôlée au cours des dernières décennies. Une façon de résoudre ce problème consiste à contenir le plasma chaud dans un volume limité par des champs magnétiques puissants. À cette fin, des réacteurs thermonucléaires hautement complexes techniquement sont créés. L'un des premiers réacteurs de ce type, le Tokamak-10, a été assemblé en 1975. à l'Institut de l'énergie atomique du nom. .
La fusion thermonucléaire contrôlée donne à l'humanité accès à un réservoir inépuisable d'énergie nucléaire contenue dans les éléments légers. L'énergie peut être extraite du deutérium contenu dans l'eau ordinaire. Les calculs montrent que la quantité de deutérium dans l'océan mondial est d'environ 4,1 013 tonnes, ce qui correspond à une réserve d'énergie de 1 017 MW par an, qui peut être considérée comme pratiquement illimitée. Nous ne pouvons qu’espérer que le problème de la fusion thermonucléaire contrôlée sera résolu avec succès dans un avenir proche.
Caractéristiques du développement de l'énergie domestique
Voulant être « en avance sur les autres », l’ex-URSS a accordé une attention particulière aux centrales électriques géantes. Construction continue 1960-1985 en Sibérie, des centrales hydroélectriques géantes et l'arrêt presque complet de la construction de centrales thermiques à condensation ont conduit à une structure de capacité laide. La part des centrales hydroélectriques dépasse 50% et par rapport à la charge annuelle maximale – 75%. Ainsi, la moitié de leur puissance (jusqu'à 10 millions de kW) n'est jamais utilisée : en hiver en raison du manque de ressources en eau, et en été en raison de la diminution de la demande énergétique. Généralement, pendant les années sans sécheresse, de grands volumes d’eau sont rejetés par des turbines sous-utilisées. Dans le même temps, nous ne devons pas oublier les prairies inondées, les poissons détruits et les villages disparus. Un bon exemple : sur les 5 années de 1984 à 1988, l'eau a été rejetée dans un volume équivalent à 40 milliards de kWh. Un tableau différent, mais tout aussi triste, est observé les années sèches. En 1982, par exemple, à la fin d'une longue période sèche, les centrales hydroélectriques de Sibérie ne fournissaient que 37,5 % de la capacité totale au lieu des 50 % habituels, et même si les centrales thermiques fonctionnaient à tension maximale, il s'agissait du point qu'un certain nombre d'entreprises ont dû être arrêtées, notamment celles d'aluminium.
La géographie de la partie européenne du pays ne permet pas la construction de centrales hydroélectriques géantes, c'est pourquoi l'accent a été mis sur les centrales thermiques et nucléaires (NPP). Malheureusement, notre pays a fixé le cap pour la construction de centrales thermiques (TPP) avec des paramètres de vapeur supercritiques. Mais ces centrales thermiques n'ont pas de maniabilité et ne sont donc pas en mesure de fournir le calendrier requis de charges électriques. Et comme l’électricité ne peut pas être stockée dans un entrepôt et qu’elle doit être produite au moment même où le besoin s’en fait sentir, des contre-flux d’énergie absurdes apparaissent. Environ 5 milliards de kW par an. les heures sont transférées du nord-ouest au centre du pays vers l'Oural, le Kazakhstan et la Sibérie, où sa propre électricité coûte 2,5 à 3 fois moins cher, et de là, au contraire, le carburant est transporté vers la partie européenne pour son production.
L'idéologie des « grands projets de construction », soutenue par les décisions du Comité central du PCUS, s'est étendue à d'autres installations énergétiques. Dans les années 70, des projets ont été créés pour des complexes énergétiques super puissants des centrales électriques de district d'État (GRES) de Kansk-Achinsk (KATEK) et d'Ekibastuz. Selon les directives du parti et du gouvernement, en 1990, quatre centrales électriques de district d'une capacité totale de 25 et 16 millions de kW respectivement devaient y fonctionner. Mais une telle tâche s'est avérée irréaliste : en 1992, seules 2 unités de puissance d'une capacité totale de 1,6 million de kW fonctionnaient à KATEK, à Ekibastuz - une unité de centrale électrique d'une capacité de 4 millions de kW et une unité au deuxième centrale électrique d'une capacité de 500 000 kW. L'accent mis sur de tels complexes ultra-grands a conduit à l'arrêt de la construction de centrales hydroélectriques dispersées de moyenne et faible puissance. En conséquence, la puissance absorbée par les centrales thermiques, qui années d'après-guerre a rapidement augmenté jusqu'à 40 millions de kW (8 millions de kW par an), dans les 9e, 10e et 11e plans quinquennaux, elle a fortement chuté à 22 millions de kW.
Les départements de recherche et les instituts universitaires ont travaillé avec un certain parti pris, d'énormes sommes d'argent ont été dépensées sans discussion ni analyse objectives, et les nomenclatures des partis scientifiques ont émergé avec un monopole sur l'industrie. En conséquence, les centrales thermiques (70 % de la capacité totale de toutes les centrales électriques) dans leurs indicateurs techniques, économiques et environnementaux sont nettement en retard par rapport au niveau moderne, près de la moitié d'entre elles nécessitent un remplacement ou une modernisation en raison de l'usure physique. Certaines centrales nucléaires ne répondent pas aux normes internationales de sécurité et de fiabilité.
La centralisation de l'approvisionnement en chaleur domestique a atteint des proportions hypertrophiées, qui n'ont pas d'analogue dans la pratique mondiale : la capacité des centrales thermiques a dépassé le million de kilowatts, mais les diamètres des caloducs sont restés les mêmes. La longueur totale du principal réseau de chauffage en Russie a dépassé 15 400 km et l'état de sa protection anticorrosion et de son isolation thermique est généralement insatisfaisant, ce qui explique la courte durée de vie des canalisations, les accidents fréquents et grosses pertes chaleur.
En 1986-1990 L'augmentation de la capacité des centrales thermiques a encore diminué, jusqu'à 15,3 millions de kW, soit au niveau du cinquième plan quinquennal atteint il y a plus de 30 ans. La mise en service totale d'électricité a également diminué à 27,5 millions de kW, contre 48,4 au cours des cinq années précédentes, conséquence de la suspension de la construction de centrales nucléaires après la catastrophe de Tchernobyl. À propos, la mise en service de la capacité des centrales thermiques aux États-Unis a dépassé de plus de 2 fois celle de l'URSS au cours des mêmes années.
Ces faits signifient que le secteur énergétique national est en en crise, dont une issue n'est possible qu'avec une orientation stratégique correcte et scientifiquement fondée de son développement.
L’importance du complexe des combustibles et de l’énergie s’est récemment fait sentir avec une acuité particulière. Dès que les prix de l’énergie ont augmenté, le pain et les transports, le chauffage des appartements et le métal, le nettoyage des rues et les déjeuners à la cantine sont immédiatement devenus plus chers. Il n'est pas facile de trouver une activité ou un produit qui ne nécessite pas d'énergie. Mais le pétrole, le gaz et le charbon, sans parler de l’électricité, étaient vendus à nos consommateurs nationaux à des prix qui ne pouvaient être comparés aux prix du marché mondial.
Une énergie bon marché (plus précisément, son prix artificiellement bas) a rendu économiquement non rentables presque toutes les technologies économes en énergie. Il faut passer à de nouvelles technologies économiques à l'échelle industrielle, remplacer les équipements vétustes par des plus avancés, utiliser des matériaux d'isolation thermique très efficaces, etc. Autrement dit, avant d'économiser, il faut dépenser beaucoup. Quel genre d'entreprise se donnerait autant de mal sans urgence, sans intérêt matériel ? En conséquence, à la fin des années 80, l’intensité énergétique de notre économie était deux fois supérieure à celle des principaux pays d’Europe occidentale. Aujourd’hui encore, un tiers des ressources énergétiques primaires pourraient être réduites ou vendues si elles étaient consommées judicieusement. Ce n’est que grâce à une politique cohérente d’économie d’énergie qu’une transition vers un marché de l’énergie contrôlé est possible. Dans un avenir proche, à cet égard, il ne faudra pas tant construire que reconstruire. L'étape suivante consistera à résoudre le problème de la restructuration technique et structurelle du complexe énergétique et énergétique et de l'augmentation radicale de son efficacité économique. Parallèlement à cela, une attention particulière doit être accordée au développement, grâce auquel toute une série de nombreux problèmes seront résolus à la fois.
Énergie de l'océan mondial
On sait que les réserves d'énergie de l'océan mondial sont colossales. Ainsi, l'énergie thermique (interne) correspondant à la surchauffe eaux de surface l'océan par rapport au fond, disons 20°C, est d'environ 10 J. Énergie cinétique les courants océaniques sont estimés à environ 1018 J. Cependant, jusqu’à présent, seule une fraction négligeable de cette énergie est utilisée, et encore au prix d’investissements importants et lentement rentabilisés. Le secteur énergétique de l’océan mondial semble encore peu prometteur.
On assiste à un épuisement très rapide des réserves de combustibles fossiles (principalement pétrole et gaz), dont l'utilisation est également associée à une pollution environnementale importante (notamment la « pollution » thermique et la menace d'effets indésirables). conséquences climatiques augmentation de la concentration atmosphérique de dioxyde de carbone). En outre, les réserves limitées d'uranium (dont la consommation énergétique génère également des déchets radioactifs dangereux) et l'incertitude quant au calendrier et aux conséquences environnementales de l'utilisation industrielle de l'énergie thermonucléaire obligent les scientifiques et les ingénieurs à accorder une attention croissante à la recherche de sources d'énergie inoffensives, non seulement les changements des niveaux d'eau des rivières, la chaleur solaire, le vent, mais aussi l'énergie de l'océan mondial.
Une opportunité inattendue pour l'énergie de l'océan mondial s'est avérée être la culture d'algues géantes à croissance rapide à partir de radeaux dans l'océan, qui peuvent être facilement transformées en méthane pour remplacer le gaz naturel. Selon les estimations disponibles, un hectare de plantation de ces algues suffit à fournir pleinement de l'énergie à chaque consommateur humain. Beaucoup d'attention attire la « conversion d'énergie océanothermique », c'est-à-dire la production d'électricité en raison de la différence de température entre les eaux de surface et les eaux profondes aspirées par une pompe, par exemple, lors de l'utilisation de liquides s'évaporant facilement tels que le propane, le fréon ou l'ammonium dans un cycle de turbine fermé. Dans une certaine mesure, les perspectives d'obtention d'électricité grâce à la différence entre l'eau salée et l'eau douce, par exemple de mer et de rivière, semblent similaires, mais pour l'instant probablement plus lointaines. De nombreux travaux d'ingénierie ont déjà été investis dans des modèles de générateurs électriques alimentés par les vagues de la mer, et les perspectives de centrales électriques d'une capacité de plusieurs milliers de kilowatts sont en cours de discussion. Les turbines géantes fonctionnant sur des courants océaniques aussi intenses et stables que le Gulf Stream sont encore plus prometteuses.
On suppose que certaines des centrales océaniques proposées pourront être mises en œuvre et devenir rentables dans un avenir proche. Dans le même temps, il faut s'attendre à ce que l'enthousiasme créatif, l'art et l'ingéniosité des scientifiques et des ingénieurs soient capables d'améliorer les développements existants et de créer de nouveaux développements prometteurs pour l'utilisation industrielle des ressources énergétiques de l'océan mondial. Il est probable qu’au rythme actuel des progrès scientifiques et technologiques, des changements significatifs dans l’énergie océanique se produiront dans les décennies à venir. L’océan est rempli d’énergie extraterrestre qui vient de l’espace. Elle est accessible et sécuritaire, ne pollue pas l’environnement, est inépuisable et gratuite. L'énergie du soleil vient de l'espace. Il réchauffe l'air et crée des vents qui provoquent des vagues. L'énergie solaire chauffe l'océan, qui accumule de l'énergie thermique et déclenche des courants qui changent en même temps de direction sous l'influence de la rotation de la Terre. L’attraction gravitationnelle du soleil et de la lune provoque la montée et la descente des marées. L’océan n’est pas une étendue d’eau plate et sans vie, mais une immense source d’énergie. Des vagues y éclaboussent, des flux et reflux naissent, des courants surgissent, etc.
Des bouées et des phares utilisant l'énergie des vagues parsèment déjà les eaux côtières du Japon. Aujourd’hui, il n’existe pratiquement aucune zone côtière sans son propre inventeur travaillant sur un dispositif permettant d’exploiter l’énergie des vagues. Depuis 1966, deux villes françaises dépendent entièrement de l’énergie marémotrice pour répondre à leurs besoins en électricité.
Un groupe d'océanographes a remarqué que le Gulf Stream coule près des côtes de Floride à une vitesse de 5 miles par heure. L'idée d'utiliser ce jet d'eau tiède était très tentante. Est-ce possible ? Les turbines géantes et les hélices sous-marines rappelant les éoliennes seront-elles capables de produire de l'électricité en extrayant l'énergie des courants et des vagues ? «Ils le peuvent», telle est l'opinion des experts. Rien dans le projet proposé ne dépasserait les capacités de l’ingénierie et de la pensée technologique modernes. On prévoit même que l’électricité issue de l’utilisation de l’énergie du Gulf Stream pourrait devenir compétitive dans un avenir proche.
L’océan est un merveilleux environnement propice à la vie, contenant des nutriments, des sels et d’autres minéraux. Dans un tel environnement, l’oxygène dissous dans l’eau nourrit tous les animaux marins, des amibes aux requins. De la même manière, le dioxyde de carbone dissous soutient la vie de toutes les plantes marines, des diatomées unicellulaires aux algues brunes de 200 à 300 pieds (60 à 90 m). Le biologiste marin n’a qu’à faire un pas de plus entre la vision de l’océan comme un système naturel permettant de maintenir la vie et la tentative d’en extraire scientifiquement l’énergie. Avec le soutien de l'US Navy au milieu des années 70 du XXe siècle. Une équipe d'océanologues, d'ingénieurs maritimes et de plongeurs a créé la première ferme d'énergie océanique au monde, à 12 m sous la surface du soleil. Océan Pacifique près de la ville de San Clemente. La ferme était petite. En fait, ce n’était qu’une expérience. La ferme cultivait du varech géant de Californie. Selon les experts, jusqu'à 50 % de la masse de ces algues peuvent être transformées en carburant – le gaz méthane naturel. Les fermes océaniques du futur, cultivant des algues brunes sur une superficie d'environ un acre, pourraient fournir suffisamment d'énergie pour répondre pleinement aux besoins d'une ville américaine d'environ 100 000 habitants.
Il y a une énorme quantité de sel dissous dans l’océan. La salinité peut-elle être utilisée comme source d’énergie ? Peut être. La forte concentration de sel dans l’océan a conduit plusieurs chercheurs de l’Institut océanographique de Californie à l’idée de créer une installation permettant de produire de grandes quantités d’énergie. Une telle installation peut être conçue sous la forme d'une batterie dans laquelle aurait lieu une réaction entre de l'eau salée et de l'eau non salée.
De nos jours, alors que le besoin de nouveaux types de combustibles augmente, les océanographes, les chimistes, les physiciens, les ingénieurs et les technologues accordent une attention croissante à l’océan en tant que source potentielle d’énergie.
L'énergie du futur
Au cours de l’existence de notre civilisation, les sources d’énergie traditionnelles ont été remplacées à plusieurs reprises par de nouvelles, plus avancées. Et ce n’est pas parce que l’ancienne source est épuisée. Le soleil brillait toujours et réchauffait les gens, et pourtant un jour les gens ont apprivoisé le feu et ont commencé à brûler du bois. Puis le bois a cédé la place au charbon. Les réserves de bois semblaient illimitées, mais les machines à vapeur nécessitaient davantage de « nourriture » riche en calories. Mais ce n'était qu'une étape. Le charbon abandonne bientôt son leadership marché de l'énergie huile. Et voici un nouveau rebondissement : de nos jours, les principaux types de carburants restent le pétrole et le gaz. Mais pour chaque nouveau mètre cube de gaz ou tonne de pétrole, il faut aller plus au nord ou à l’est, s’enfouir plus profondément dans le sol. À cet égard, le pétrole et le gaz coûteront de plus en plus cher chaque année.
Remplacement? Nécessaire nouveau chefénergie. Ce seront sans aucun doute des sources nucléaires. Les réserves d'uranium, par rapport aux réserves de charbon, ne semblent pas si importantes. Mais par unité de masse, l’uranium contient des millions de fois plus d’énergie que le charbon. Et le résultat est le suivant : pour produire de l'électricité dans une centrale nucléaire, vous devez dépenser beaucoup moins d'argent et de main-d'œuvre que pour extraire de l'énergie du charbon. Et le combustible nucléaire remplace le pétrole et le charbon... Il en a toujours été ainsi : la prochaine source d'énergie était plus puissante.
À la recherche d'un excès d'énergie, les gens plongent de plus en plus profondément dans le monde élémentaire. phénomènes naturels et jusqu’à un certain temps, je n’ai pas vraiment pensé aux conséquences de mes actes et de mes actions. Cependant, les temps changent. Aujourd’hui, au tournant du millénaire, une nouvelle étape de l’énergie terrestre commence. Un système énergétique « doux » est apparu, construit de telle manière qu'une personne ne coupe pas la branche sur laquelle elle est assise, et veille à la protection de la biosphère déjà gravement endommagée. Sans aucun doute, à l'avenir, parallèlement au développement intensif de l'énergie, il y aura de larges droits de citoyenneté et une orientation étendue : des sources d'énergie dispersées, pas trop puissantes, mais à haut rendement, respectueuses de l'environnement et faciles à utiliser. Un exemple frappant en est le démarrage rapide de l’énergie électrochimique, qui, apparemment, sera complétée par l’énergie solaire.
L’énergie accumule, assimile et absorbe très rapidement toutes les dernières idées, inventions et réalisations des sciences naturelles. C’est compréhensible : l’énergie est littéralement connectée à tout, et tout le monde est attiré par l’énergie et en dépend. Chimie énergétique, énergie hydrogène, centrales spatiales, énergie scellée dans l'antimatière, quarks, « trous noirs », vide - ce ne sont que les jalons, les traits, les lignes individuelles les plus brillantes du scénario qui s'écrit sous nos yeux et que l'on peut appeler l'avenir de l'énergie.
Liste de la littérature utilisée
1. Alekseev. Manuels pour les classes 9, 10 et 11. – Saint-Pétersbourg : SMIO PRESS, 1999.
2. Dictionnaire encyclopédique biologique. – M. : Sov. encyclopédie, 1986.
3. Biologie, en 3 vol., Green N, Stout W., Taylor D., M. 1996
4. Dictionnaire Bykov. –Alma-Ata : Sciences, 1988.
5. Écologie de Vronsky. Guide d'étude. – Rostov-sur-le-Don : Phoenix, 1996.
6. Vronski. Ouvrage de référence dictionnaire. – M. : Zeus, 1997.
7. Dictionnaire encyclopédique Dedy. – Chişinău, 1989.
8. , Sidorine. Manuel pour la 9e année des établissements d'enseignement général. – M. : Outarde, 1995.
9. Sciences de l'environnement, 2 vol. Nebel B., M. 1993.
10. Odum Yu. Écologie. Tt. 1-2. – M. : Mir, 1986.
11. Reimers. Ouvrage de référence dictionnaire. – M. : Mysl, 1990.
12. Philosophie occidentale moderne, dictionnaire, M. 1991
13. Ensuite viendra le gentleman électronique, Chirkov Yu., M. 1990
14. Farb P. Écologie populaire. – M. : Mir, 1971.
15. Dictionnaire philosophique, M. 1991
16. , Bylova. – M. : Éducation, 1988.
Le mot « énergie » vient du grec et signifie action, activité. Selon les concepts modernes, l’énergie est une mesure quantitative générale de diverses formes de mouvement de la matière. Il existe des formes physiques qualitativement différentes du mouvement de la matière, capables de se transformer les unes dans les autres dans des relations strictement définies (établies au milieu du XXe siècle), ce qui a permis d'introduire le concept d'énergie comme mesure générale de le mouvement de la matière.
L'importance du concept d'énergie est déterminée par le fait qu'il obéit à la loi de conservation. L'idée d'énergie permet de comprendre l'impossibilité de créer une machine à mouvement perpétuel. Les travaux ne peuvent être effectués qu'à la suite de certaines modifications des corps ou systèmes environnants (combustion de carburant, chute d'eau).
La capacité d'un corps, lors du passage d'un état à un autre, à effectuer une certaine quantité de travail (performance) était appelée énergie.
Types d'énergie : mécanique, thermique, chimique, électromagnétique, gravitationnelle, nucléaire.
L'énergie caractérise la capacité à effectuer un travail, et le travail est produit lorsque la force physique agit sur un objet. Le travail est une énergie en action.
Aujourd’hui plus que jamais, la question se pose : qu’est-ce qui attend l’humanité : la faim ou l’abondance d’énergie ? Les articles sur la crise énergétique ne quittent pas les pages des journaux et des magazines.
Les scientifiques et les inventeurs développent depuis longtemps de nombreuses façons de produire de l’énergie, principalement de l’énergie électrique. Il semblerait qu’il suffise de construire de plus en plus de centrales électriques et qu’il y ait autant d’énergie que nécessaire. Mais une solution aussi « évidente » se heurte à de nombreux écueils.
Les lois inexorables de la nature stipulent que l’énergie utilisable ne peut être obtenue qu’en la convertissant à partir d’autres formes. Les machines à mouvement perpétuel sont malheureusement impossibles. Et aujourd'hui, 4 kilowatts d'électricité produits sur 5 sont obtenus en brûlant du combustible ou en utilisant l'énergie chimique qui y est stockée, pour la convertir en électricité dans des centrales thermiques.
La hausse des prix du pétrole, le développement rapide de l’énergie nucléaire et les exigences croissantes en matière de protection de l’environnement ont nécessité une nouvelle approche de l’énergie. Même si le secteur énergétique du futur proche continuera à reposer sur la production d’énergie thermique à partir de ressources non renouvelables, sa structure va changer. L'utilisation du pétrole sera réduite, la production d'énergie dans les centrales nucléaires augmentera, l'utilisation des réserves inexploitées de charbon bon marché commencera et le gaz naturel sera largement utilisé.
Malheureusement, les réserves de pétrole, de charbon et de gaz ne sont pas infinies, et de nombreux pays ne vivent que pour aujourd’hui, pillant avec rapacité les richesses de la terre, et ne pensent pas au fait que dans quelques décennies ces réserves se tariront. Que se passera-t-il alors ?
La hausse des prix du pétrole, également nécessaire aux transports et à la chimie, nous obligera à réfléchir à d’autres types de carburants. En attendant, les scientifiques recherchent de nouvelles sources non conventionnelles qui pourraient prendre en charge au moins une partie des soucis liés à l'approvisionnement en énergie de la population.
Sources d'énergie non traditionnelles.
L'énergie solaire - l'énergie solaire, se développe à un rythme rapide et dans des directions différentes. Les appareils solaires sont utilisés pour le chauffage et la ventilation des bâtiments, le dessalement de l’eau et la production d’électricité. Des véhicules fonctionnant à l'énergie solaire sont également apparus. Depuis 3 ans maintenant, le village allemand de Franzhütte est entièrement alimenté par une centrale solaire composée de 840 panneaux solaires plats d'une superficie totale de 360 mètres carrés. m. La puissance de chaque batterie est de 50 W. La nuit et par temps nuageux, le courant est fourni par une batterie de batteries au plomb chargées pendant les heures où le soleil est abondant.
Des scientifiques suisses ont breveté des panneaux solaires transparents qui peuvent être insérés dans les cadres des fenêtres au lieu du verre. Entre deux couches de verre, recouvertes d'un mince film de dioxyde de titane et d'une couche également fine de pigment photosensible, se trouve une couche d'électrolyte contenant de l'iode. La lumière frappant le pigment en élimine les électrons qui, à travers l'électrolyte, pénètrent dans la couche de dioxyde de titane. Toutes les couches d'une telle batterie solaire sont si fines que la transparence du verre ne diminue pratiquement pas.
Récemment, l'intérêt pour le problème de l'utilisation de l'énergie solaire a fortement augmenté. Le potentiel de l’énergie solaire est extrêmement vaste. Utiliser seulement 0,0125 % de l’énergie solaire pourrait répondre à tous les besoins énergétiques mondiaux actuels.
Un obstacle à la vente des ressources solaires est la faible intensité du rayonnement solaire. Par conséquent, les collecteurs doivent être placés sur de vastes territoires, ce qui entraîne également des coûts matériels importants.
Le capteur de rayonnement solaire le plus simple est une tôle d'aluminium noirci, à l'intérieur de laquelle se trouvent des tuyaux avec un liquide en circulation. Chauffé par l'énergie solaire absorbée par le capteur, le liquide est fourni pour une utilisation directe. Une grande quantité d’aluminium est utilisée pour fabriquer des collectionneurs.
L’énergie solaire est l’un des types de production d’énergie les plus gourmands en matériaux et est beaucoup plus coûteuse que celle produite par les méthodes traditionnelles.
L'énergie éolienne.
Les moulins à vent sont les plus répandus en Hollande. Une éolienne multipale dotée d'une éolienne d'un diamètre allant jusqu'à 9 m peut produire jusqu'à 3 kW d'électricité à une vitesse de vent d'environ 25 km/h.
L'énergie des masses d'air en mouvement est énorme. Les vents qui soufflent sur les vastes étendues de notre pays pourraient facilement satisfaire tous ses besoins en électricité. Les conditions climatiques permettent le développement de l’énergie éolienne sur un vaste territoire.
De nos jours, les éoliennes ne génèrent qu’une petite partie de l’énergie produite. Des installations performantes ont désormais été créées qui permettent de produire de l'électricité même avec des vents très faibles.
Pour créer une éolienne - le cœur de toute centrale éolienne - sont impliqués des spécialistes de l'aéronautique qui savent choisir le profil de pale le plus approprié.
Sources d'énergie géothermique.
Les centrales électriques utilisant des sources chaudes souterraines fonctionnent depuis longtemps. Les eaux souterraines, comme le « sang vivant » de la planète, transfèrent la chaleur naturelle de la Terre à la surface. Possédant une grande mobilité et une capacité calorifique élevée, ils jouent le rôle de batterie et de liquide de refroidissement. Soit ils s'accumulent dans des aquifères, soit ils remontent à la surface de la terre sous forme de sources chaudes ou chaudes, et s'échappent parfois sous forme de mélanges vapeur-eau. Ce sont des geysers et des fumerolles. Les geysers, par exemple "Old Faithful", émettent toutes les 53 à 70 minutes un jet d'eau (plus de 90°C) jusqu'à une hauteur de 30 à 45.
Il est considéré comme économiquement non rentable d’utiliser de l’eau dont la température est inférieure à 100°C à des fins énergétiques, mais elle convient tout à fait au chauffage urbain.
Le principal avantage de la chaleur extraite du sous-sol est sa pureté environnementale et sa renouvelabilité. Bien entendu, un apport incontrôlé peut conduire à l'épuisement des sources ; à cet effet, une technique de système fermé a été développée, dans laquelle de l'eau froide refroidie ou ordinaire est renvoyée vers la formation à haute température. L'eau froide est pompée à travers un puits et l'eau chaude est obtenue à travers un autre. Une circulation fermée fiable, presque « éternelle » est créée.
L’immense réserve d’énergie thermique respectueuse de l’environnement de notre pays peut remplacer jusqu’à cent cinquante millions de tonnes de combustibles fossiles.
Énergie de l'océan mondial.
Les réserves d'énergie de l'océan mondial sont colossales. Le moyen le plus évident d'utiliser l'énergie océanique est la construction de centrales marémotrices (d'une capacité de 240 000 à 6 millions de kWh). Une opportunité inattendue pour l’énergie océanique a été la culture d’algues géantes à croissance rapide à partir de radeaux dans l’océan, qui peuvent facilement être converties en méthane pour remplacer le gaz naturel comme source d’énergie. Pour fournir pleinement de l'énergie à chaque personne, 1 hectare de plantations de telles algues suffit. Une grande attention est attirée sur la « version énergie océanothermique » (OTEC) - produisant de l'électricité en raison de la différence de température entre les eaux de surface et les eaux profondes aspirées par une pompe, par exemple lors de l'utilisation de liquides s'évaporant facilement tels que le propane, le fréon ou l'ammonium dans un cycle de turbine fermé.
De nombreuses compétences en ingénierie ont été investies dans des modèles de générateurs électriques fonctionnant grâce aux vagues. On suppose que certaines installations pourront être mises en œuvre et devenir rentables dans un avenir proche. Il est probable que des changements significatifs dans l’énergie océanique se produiront dans les décennies à venir.
L’océan est rempli d’énergie extraterrestre qui vient de l’espace. L'énergie du Soleil chauffe l'océan, elle accumule de l'énergie thermique, met en mouvement des courants qui changent de direction sous l'influence de la rotation de la Terre. L'énergie d'attraction solaire et lunaire vient de l'espace. Il est la force motrice du système Terre-Lune et provoque le flux et le reflux des marées.
Chapitre 9. PROBLÈMES SCIENTIFIQUES NATURELS DU GÉNIE ÉNERGÉTIQUE
9.1. Concept moderne de l'énergie
Compréhension naturellement scientifique de l'énergie
Le mot « énergie » traduit du grec signifie action, activité. Selon les idées modernes L'énergie est une mesure quantitative générale de diverses formes de mouvement de la matière. Il existe des formes physiques qualitativement différentes de mouvement de la matière, capables de se transformer mutuellement. Au milieu du 20ème siècle. une propriété importante de la matière a été établie : toutes ses formes de mouvement se transforment les unes dans les autres selon des relations strictement définies.
C'est précisément cette propriété qui a permis d'introduire la notion d'énergie comme mesure générale du mouvement de la matière.
L'énergie caractérise la capacité des objets matériels à effectuer un travail, et le travail est produit lorsque la force physique agit sur un objet. Cela signifie que le travail est de l’énergie en action. Une voiture bouge, un traîneau glisse à flanc de montagne, une vague venant en sens inverse soulève un radeau, etc. - autant d'exemples de travail effectué, d'énergie en action.
Le niveau de développement de la société moderne est largement déterminé par la production et la consommation d’énergie. Grâce à la consommation d'énergie, les transports se déplacent, les fusées volent dans l'espace, la nourriture est préparée, les maisons sont chauffées et les climatiseurs sont activés, les rues sont éclairées, etc. On peut dire : le monde qui nous entoure est rempli d'énergie, qui peut être utilisée pour effectuer divers types de travaux.
L’énergie est détenue par les humains et les animaux, les pierres et les plantes, les combustibles fossiles et les arbres, les rivières et les lacs, les océans, etc.
L'énergie est source de bien-être
Récemment, plus que jamais, la question est posée : qu’est-ce qui attend l’humanité – faim d’énergie ou abondance d’énergie ? Les articles sur la crise énergétique paraissent de plus en plus dans les pages des journaux et des magazines. Le désir de posséder une source d’énergie (généralement du pétrole) conduit au déclenchement de guerres.
Les sensations des journaux comprenaient des reportages sur le lancement de nouvelles installations énergétiques et de nouvelles inventions dans le domaine de l'énergie. De gigantesques programmes énergétiques destinés à attirer d’énormes ressources matérielles sont proposés.
Les ressources énergétiques naturelles peuvent constituer l’une des principales sources de prospérité de la vie. Un exemple est le pétrole produit aux Émirats arabes unis. Les ressources énergétiques pétrolières ont amené ce pays autrefois arriéré à un niveau de développement moderne. De grandes villes ont été construites, dont l'apparence et les infrastructures sont très similaires à celles de nombreuses villes d'un pays développé comme les États-Unis. En traversant, par exemple, la ville d'Abu Dhabi - la capitale des Émirats arabes unis, immergée dans un tapis de verdure et de fleurs multicolores - il est difficile de croire que cette ville, comme beaucoup d'autres villes des Émirats, s'est développée sur une terre désertique, à travers l'épaisseur sablonneuse où une patte de chameau se fraye un chemin avec beaucoup de difficulté. Ces villes – les coins édéniques des Émirats arabes unis – se sont développées très rapidement, en vingt à trente ans environ. Ce serait une erreur de penser que seul le pétrole, principale source d’énergie, peut transformer les terres désertiques. Une administration publique réfléchie, ainsi qu'un système éducatif qui fonctionne bien, y compris l'enseignement religieux, jouent un rôle tout aussi important dans le développement des Émirats arabes unis.
Il découle d'une loi fondamentale de la nature que l'énergie utilisable peut être obtenue à partir d'autres formes d'énergie suite à leur transformation. Les machines à mouvement perpétuel, censées produire de l’énergie et ne la prendre nulle part, sont malheureusement impossibles. Et la structure de l'économie énergétique mondiale d'aujourd'hui s'est développée de telle manière que quatre kilowatts d'électricité produits sur cinq sont en principe obtenus de la même manière que l'homme primitif utilisait pour se réchauffer, c'est-à-dire en brûlant du combustible ou en utilisant des produits chimiques. l'énergie qui y est stockée, la transformant est transformée en électricité dans les centrales thermiques. Bien entendu, les méthodes de combustion du carburant sont devenues beaucoup plus complexes et avancées. De nouveaux facteurs - hausse des prix du pétrole, développement rapide de l'énergie nucléaire, exigences croissantes en matière de protection de l'environnement - ont nécessité une nouvelle approche de l'énergie.
Le secteur énergétique du futur proche continuera à reposer sur la production d’énergie thermique à partir de ressources non renouvelables. Cependant, sa structure va changer. La consommation d'huile sera réduite. La production d'électricité dans les centrales nucléaires va augmenter considérablement. L'exploitation des gigantesques réserves encore intactes de charbon bon marché commencera, par exemple, dans les bassins de Kuznetsk, Kansk-Achinsk et Ekibastuz. Le gaz naturel, dont les réserves sont relativement importantes dans notre pays, sera largement utilisé.
Malheureusement, les réserves de pétrole, de gaz et de charbon ne sont en aucun cas illimitées. Dans des conditions naturelles, il leur a fallu des millions d’années pour se former, mais ils seront épuisés dans des centaines d’années. Aujourd’hui, le monde a commencé à réfléchir sérieusement à la manière d’empêcher le pillage prédateur des richesses terrestres. Ce n’est qu’avec une consommation économique et prudente des ressources naturelles qu’ils pourront durer des siècles. Malheureusement, de nombreux pays vivent aujourd’hui en extrayant de grandes quantités de richesses que leur offre la nature. Beaucoup de ces pays, notamment dans la région du golfe Persique, baignent littéralement dans l’or, sans penser que dans quelques décennies les réserves terrestres s’épuiseront. Que se passera-t-il alors – et cela arrivera tôt ou tard – lorsque les gisements de pétrole et de gaz seront épuisés ? Il ne faut pas oublier que le pétrole et le gaz sont consommés non seulement par le secteur de l'énergie, mais également par les transports et l'industrie chimique. La réponse est évidente : la recherche de nouvelles sources d’énergie. Les scientifiques et les ingénieurs recherchent depuis l’Antiquité de nouvelles sources non conventionnelles susceptibles de fournir de l’énergie à l’humanité. Il existe différentes manières de résoudre ce problème. La solution la plus évidente consiste à utiliser des sources d'énergie éternelles et renouvelables : l'énergie de l'eau courante et du vent, les marées océaniques, la chaleur de l'intérieur de la Terre et le Soleil. Une autre voie tentante peut être citée : la fusion thermonucléaire contrôlée, que les scientifiques de nombreux pays s'efforcent de maîtriser.
Traditionnellement, les termes « comportement économique » et « homme économique » font référence au domaine de l’économie. Relativement nouveau région nationale la psychologie - économique - considère comme son sujet « les modèles de réflexion mentale des relations économiques » (A. V. Filippov, S. V. Kovalev, 1989 ; A. I. Kitov, 1987).
Le but de la psychologie comportement économique en tant que science née à l'intersection de l'économie et de la psychologie - l'étude comportement humain holistique sous l'influence de facteurs économiques reflétés dans la psyché humaine. La psychologie du comportement économique étend sa portée non seulement en incluant la sphère dite non productive, mais aussi une approche intégrée du comportement humain. De notre point de vue, mettre en valeur une conscience, des motivations, une pensée et des intérêts économiques particuliers est un hommage temporaire. approche différenciée jeune psychologie économique intérieure. Il ne s'agit pas seulement du domaine de la connaissance des relations économiques, mais aussi de l'inclusion et de l'étude des emplois temporaires. pas conscient : non seulement une mesure des structures de conscience - les attitudes et les relations d'un individu, la philosophie d'une entreprise ou les déclarations de ministères et de départements, mais aussi, dans une plus large mesure, le résultat des actions ou des activités d'un individu, d'une famille, d'une entreprise , état sous l’influence de facteurs économiques.
Article psychologie du comportement économique - le comportement humain dans son choisir entre des alternatives sous l'influence de facteurs économiques et psychologiques. En ne considérant pas le domaine de l’inconscient temporaire, nous oublions par exemple du champ de recherche l’impact de la division de l’argent et du pouvoir sur les partenariats dans les entreprises familiales. Ignorant les préjugés personnels autour du chef de l’État, nous ne comprendrons pas les décisions économiques visant à maintenir des monopoles dans quelque secteur que ce soit et l’influence inverse des monopoles sur le pouvoir politique.
Objetétudier la psychologie du comportement économique - principalement individuel. Si auparavant les économistes s’intéressaient principalement au comportement de grands groupes de personnes, ils sont désormais enclins à étudier les microrelations au sein de l’économie.
Selon les recherches modernes dans le domaine du comportement économique, il est difficile de déterminer qui est l'auteur - un psychologue ou un économiste, un spécialiste du marketing ou un psychologue économique de formation - tous deux ont développé un tel approches générales Ils ont ainsi enrichi mutuellement leurs méthodes et se sont rapprochés dans leurs intérêts. Exactement comportement réel d'un individu est désormais devenue un sujet d'intérêt pour tous ces spécialistes. Bien entendu, cela n’a pas toujours été le cas. Développement historique et fécondation croisée des théories économiques avec la critique des psychologues (et
révolution) a commencé depuis l'époque de G. Tarde (1843-1904). Dans son livre Economic Psychology, il a identifié les principaux thèmes nouvelle science: psychologie de la distribution et de la consommation, de l'argent et de la publicité.
Un produit complexe de la psychologie économique et de l’économie comportementale intègre diverses méthodes et des approches issues de la psychologie, de la sociologie, de la biologie, de l'anthropologie, des sciences politiques et de l'économie.
30.1. "L'homme économique"
Malgré le fait que les économistes aient utilisé des théories psychologiques dans leurs concepts - motivation Et prise de décision, - ils considéraient le comportement humain de manière simplifiée. Ayant tracé développement historique notion d’« homme économique », on peut voir l’évolution des théories économiques vers la psychologisation. Le concept d’échange, par exemple, a connu un tel développement.
Comportement d'une personne économique. DANS Les économistes ont jeté les bases du comportement de l’homme économique comportement orienté vers un objectif qui est clairement structuré en objectifs, moyens et résultats. Ce comportement est caractérisé par des caractéristiques communes. Tout d'abord, il a un objectif en tant que propriété ou état de la personne elle-même. Sur cette base, on suppose que l’homme économique a une structure ordonnée d’objectifs, qui peut être décrite comme suit : "arbre d'objectifs".
Ces objectifs, à leur tour, sont discrets, ce qui permet d'enregistrer objectivement la fin ou les limites des étapes du processus de réalisation des objectifs et de les comparer. L'objectif semble spécifique, réalisable dans les limites de la situation prévisible et donc limité, fini. La spécificité d'un objectif est déterminée par la capacité de mesurer, d'évaluer le succès du mouvement vers cet objectif et d'enregistrer le degré de sa réalisation. Le résultat de la réalisation d'un objectif est compris comme une récompense sociale (N. F. Naumova, 1988).
Le comportement économique est caractérisé conscience du but. Sans cela, il est difficile de parler d’utilité subjective et d’ordre de préférence. Après tout, c'est précisément ce qui est associé à la possibilité de construire une hiérarchie d'objectifs, en les organisant selon le degré de désirabilité et l'ordre des préférences, à partir de laquelle on peut toujours dire lequel des deux objectifs est préférable et que le l'objectif atteint doit être remplacé par l'objectif qui suit dans l'ordre des préférences de la liste précédente, et non de l'extérieur (nouveau).
La troisième caractéristique du comportement d'une personne économique est subordination instrumentale des moyens aux fins. Le choix des moyens (méthodes, modalités d'action) se fait sur la base d'une évaluation de leur efficacité pour atteindre l'objectif. Les moyens et le processus pour atteindre l'objectif ne sont pas récompensés. Dans le même temps, les moyens sont significativement indépendants des objectifs. La nature des moyens n'est pas tant déterminée par le but que par les conditions, les circonstances et les possibilités.
La quatrième fonctionnalité concerne le calcul des résultats, des conséquences - efficacité du comportement. Les activités sont évaluées par leur efficacité, c'est-à-dire par leurs résultats. En ce sens, le but d’une activité est son résultat. La prise de décision fait référence à l'évaluation d'alternatives, au calcul des conséquences et au choix d'un plan d'action en fonction de la valeur relative du résultat attendu. On suppose que les moyens et les fins elles-mêmes sont choisis de cette manière. Si atteindre un objectif nécessite
trop de risques et/ou de coûts, alors les économistes pensent que « l’homme économique » abandonne l’objectif. Par conséquent, la rationalité du comportement économique s'entend comme un calcul (d'objectifs, de moyens, de résultats) et une séquence de ces étapes.
Bien entendu, cette idée même d'un comportement humain rationnel et déterminé est suffisamment fondée, car elle reproduit bien les spécificités de l'activité de gestion elle-même. De plus, ce type de comportement est le plus facilement observable, mesurable, quantifiable et donc prévisible. Et enfin : c'est la plus gérable, puisque ses principales composantes - objectifs, moyens de récompense - servent en même temps de composantes de systèmes d'influence, de stimulation, d'éducation et de gestion.
De nombreux psychologues économiques ont souligné les lacunes de ce modèle d'homme économique (S.V. Malakhov, 1990). Presque tous les comportements humains non intentionnels et irrationnels dans la sphère économique ne rentrent pas dans le modèle « intentionnel ». Il s'agit d'un comportement impulsif et émotionnel, ainsi que d'un comportement déterminé zone de l'inconscient(F.V. Bassin, V.E. Rozhnov, 1975). Le sociologue, économiste et historien allemand M. Weber a identifié un type de rationalité non associé à une activité orientée vers un objectif et l'a appelé rationalité substantielle.
Les limites du modèle de l’homme économique sont analysées de manière plus complète dans la littérature philosophique. Premièrement, les fondements de la finalité de ce comportement se situent en dehors du comportement orienté vers un but, dans la sphère des idéaux et des valeurs humains. Deuxièmement, La logique du comportement axé sur les objectifs permet à une personne de naviguer uniquement dans une situation qui lui est bien connue, lorsqu'elle est clairement consciente de ses objectifs et peut en calculer les moyens. Troisièmement, le comportement rationnel par rapport aux objectifs, donnant un certain statut indépendant aux moyens, les évalue uniquement par leur efficacité, mais pas par leur contenu, permettant ainsi de remplacer les objectifs par des moyens et de perdre les objectifs et les lignes directrices de la vie.
Un comportement axé sur un objectif appauvrit l'activité, car il prive nombre de ses éléments et de ses périodes de sens. Tout ce qui est considéré comme un moyen perd automatiquement son sens indépendant, et ce qui personne plus déterminée Plus il subordonne de forces, de motivations, de temps, de sphères de vie à des objectifs - les transforme en moyens, plus le domaine de sens se rétrécit dans son activité. L'existence perd sa continuité et devient discrète. Un comportement intentionnel aligne le champ de la vie sur une seule ligne, le privant d'alternatives. La prise de décision consiste à fermer de nombreuses alternatives en faveur d’une seule. Selon ce modèle, plus les décisions sont prises, plus les alternatives sont fermées. Chaque décision ultérieure rend de moins en moins possible le retour à des alternatives rejetées.
30.2. Concepts d'échange
Le concept d’« échange » est actuellement largement utilisé dans la sociologie occidentale pour analyser les comportements sociaux, notamment économiques. Le concept d’échange prétend également expliquer le comportement de « l’homme économique ». Toutefois, cela n’est vrai que dans une faible mesure. Unilatéral interprétation économique L’échange soulève de sérieuses objections lorsqu’on tente de fournir une explication universelle du comportement économique et social.
Programme d'échange En effet, parmi les motivations réelles, cela peut inclure non seulement l'argent, les choses et d'autres conditions matérielles, mais aussi les conditions non matérielles pour obtenir du prestige et du pouvoir, ainsi que des motivations spirituelles. En théorie, presque n’importe quel ensemble d’objectifs ou d’attentes individuelles peut être inclus dans tout échange.(par exemple, besoins selon la hiérarchie A. Beurre).
L’efficacité des activités d’un individu est déterminée par la mesure dans laquelle le rapport entre sa contribution et la récompense de cette contribution lui semble bénéfique. Parfois, des tentatives sont faites pour déterminer ce qui est échangé contre quoi : de l'argent - pour le temps de travail ; reconnaissance sociale et sécurité - pour le travail et la fidélité à l'organisation ; la possibilité d'un travail créatif et libre - pour une productivité et une qualité élevées, etc. Il a été étudié, en particulier, dans quelle mesure l'individu est satisfait du solde net souhaité de récompenses et de pertes calculé par lui, qui peut inclure des valeurs personnelles, des sentiments de solitude, etc. Gerson (1976), en utilisant le schéma d'échange pour évaluer la qualité de vie, propose de la considérer comme le résultat d'une transaction entre l'individu et la société concernant quatre ressources fondamentales : l'argent, le temps, les relations et les compétences.
Cependant, pour aller au-delà du concept de personne économique, il est important non pas tant d'introduire des concepts et des motivations d'activité non économiques, mais construire une autre structure, identification de mécanismes spécifiques d'échange social.
Le concept d'échange par J. Homans. Ce concept repose sur l'hypothèse que l'utilité mutuelle directe des personnes et l'échange de récompenses sont la source et le garant de l'ordre social de la société. Les mécanismes d'échange, selon J. Homans, sont les suivants. Par exemple, s'il y a eu une situation dans le passé dans laquelle le comportement d'une personne a été récompensé, alors plus la situation actuelle est similaire au passé, plus il est probable que la personne se comportera de la même manière ou de manière similaire. Ou encore : plus souvent, sur une période de temps donnée, le comportement d'une personne récompense le comportement d'une autre, plus cette autre personne se comportera souvent de la même manière. En général, l'interaction volontaire n'existe que tant que les partenaires estiment que leur contribution est inférieure à la récompense reçue au cours de son processus. La limite de ce schéma est qu'ici pratiquement aucun mécanisme social réel de régulation des comportements n’est pris en compte(basé sur les rôles, institutionnel, normatif, pouvoir).
Théorie structurale-fonctionnelle de T. Parsons. Un autre concept d'échange - normatif - se retrouve dans la théorie structurale-fonctionnelle de T. Parsons, qui utilise le concept de récompense mutuelle pour garantir la stabilité du système social et est dit normatif. La différence avec le concept de J. Homans est que dans le schéma normatif, ce n'est pas le « bénéfice » (rendement, contribution, etc.) qui est récompensé, mais l'adhésion à la norme, la conformité, le respect des attentes sociales (d'une autre personne). , groupe, organisation, société). J. Homans a donc proposé d'autres règles d'échange.
1. Suivre la norme est récompensé.
2. Plus un comportement est conforme à la norme (aux attentes des autres), plus il est récompensé ; en même temps plus des actions conformes sont effectuées, moins ils sont valorisés et récompensés.
En retour, cela a deux conséquences :
<■ une personne réduit sa conformité et ne reçoit pas de récompenses, les échanges sont perturbés ;
♦ une personne augmente sa conformité afin que la récompense ne diminue pas à cause de l'inflation de la conformité.
3. Le niveau de rémunération n'affecte pas la stabilité du système social tant que les participants accepter pertinent normes. Dans le même temps, la présence de normes générales augmente la probabilité que la conformité soit récompensée, mais réduit le montant de la récompense. (paradoxe du conformisme).
4. Plus l’échange devient unilatéral, plus moins stable devenir des relations.
Les tentatives pour tester les concepts d'échange se sont constamment heurtées au fait que les gens, « bien qu'ils soient capables d'être guidés par une orientation vers leurs intérêts, ils peuvent aussi être guidés par d'autres aspirations - l'altruisme, le sens de la justice, la conformité au statut, concurrence, envie. Lorsqu'un participant à une interaction est motivé par les motivations énumérées, son comportement, du point de vue du concept d'« homme économique », ne peut pas être qualifié de rationnel. Mais les références à l’irrationalité n’expliquent rien, c’est pourquoi trois groupes d’échanges sociaux ont été étudiés qui ne peuvent être expliqués par des « récompenses mutuelles ».
Premier groupe inclut les situations dans lesquelles une personne ne reçoit pas de récompenses externes, mais se « récompense » elle-même. L’environnement ne peut ni donner ni retirer directement cette récompense. Ce dernier comprend, par exemple, ce qu'on appelle impact psychologique, qu'une personne reçoit du processus de travail lui-même (un sentiment de nécessité sociale, un sentiment de réussite, etc.). Évidemment, ce groupe peut inclure toute expérience positive, tout état psychologique provoqué par toute récompense. La différence avec les situations traditionnelles est qu'un lien est ajouté ici - expérience interne de récompense. Ainsi, le premier groupe de motivations pour un comportement irrationnel est constitué de motivations dans des conditions d'échange non garanties, lorsque la récompense est fournie par une combinaison de conditions personnelles externes et internes.
Deuxième groupe situations associées à échange inégal sauf dans des situations d’information ou de pouvoir inégal. L'impossibilité ou la difficulté de déterminer la contribution est due à trois raisons. La première raison découle de la qualité même de l'existence humaine, lorsque les paramètres personnels ont les propriétés incomparabilité quantitative. Les significations personnelles sont individuelles et uniques, et les besoins sont interchangeables. La deuxième raison est due à la difficulté d'évaluer la contribution des participants à l'interaction tant dans la sphère de la production que dans la sphère de la consommation et de la reproduction. C'est pourquoi certaines organisations remplacent l'évaluation des performances par évaluation du comportement individuel dans l'organisation - discipline, diligence, loyauté. La troisième raison est due au fait que certains équivalents universels de l’échange ne fonctionnent pas correctement, par exemple la monnaie dans des conditions de pénurie.
Troisième groupe un comportement extérieurement non récompensé est un groupe échange asymétrique. Un exemple classique d’un tel échange est la relation entre devoir, moralité et altruisme. Le sujet d'un tel comportement ne peut exiger
et attendre d'un autre ce qu'il exige de lui-même (altruisme, altruisme, gratitude).
Ainsi émergent des domaines entiers de comportements irrationnels qui ne rentrent pas dans les postulats de l’échange. J. Homans Et T.Parsons- des espaces d'échanges non garantis, inégaux et asymétriques. C’est l’éloignement de la récompense dans les relations sociales qui brouille l’ensemble des règles des concepts d’échange.
Les critiques mutuelles fructueuses des psychologues et des économistes au cours des cent dernières années ont conduit à une meilleure compréhension du comportement humain. Les économistes ont commencé à prendre davantage en compte les caractéristiques psychologiques d'une personne et les psychologues ont commencé à prendre en compte les facteurs économiques. Actuellement, la définition suivante du comportement économique est acceptée :
Le comportement économique correspond aux décisions et choix humains concernant les utilisations alternatives de ressources limitées, qui comprennent l'argent, le temps, l'espace, l'effort, l'énergie et d'autres ressources matérielles, pour satisfaire les besoins individuels.
Facteurs influençant le comportement économique. Il existe trois groupes de facteurs qui influencent le comportement économique :
♦ facteurs environnementaux et situationnels sociaux généraux ;
♦ facteurs subjectifs ;
♦ comportement économique.
Le premier groupe de facteurs comprend trois sous-groupes de facteurs, qui sont également interdépendants.
1. Facteurs situationnels, qui comprennent le système fiscal général, les lois économiques, les médias, les taux d'inflation et les niveaux généraux de revenus.
2. Facteurs environnementaux, conditions subjectives et restrictions qui caractérisent directement le sujet - revenus, évaluation des revenus, dettes, statut. Le statut d'un sujet comprend des caractéristiques démographiques qui sont également associées à d'autres catégories économiques - âge, sexe/genre, éducation, état civil, lieu de résidence, nombre d'enfants, état matrimonial.
3. Facteurs qui déterminent l'influence sociale d'autres entités. Le deuxième groupe de facteurs contient également trois sous-groupes de facteurs :
1. Le sous-groupe de perception est mis en évidence séparément par van Raaij pour mettre l'accent sur la perception en tant que fonction qui relie l'environnement, les facteurs situationnels et le comportement en tant que facteur à travers lequel toutes les catégories économiques sont réfractées. "
2. Facteurs somatiques - incluent les caractéristiques physiologiques et biologiques du sujet, qui limitent ou contribuent à toute décision du sujet.
3. Facteurs psychologiques – attitudes, connaissances, motivations, émotions, attentes, caractéristiques personnelles, compétences.
Sur la fig. La figure 30.1 montre l'interaction des facteurs de comportement économique.
Riz. 30.1. Facteurs de comportement économique (F. van Raaij, 1988)
Le schéma permet de prendre en compte les caractéristiques individuelles du comportement économique des sujets. L'isolement du processus de perception des facteurs économiques (facteur 1.1) souligne l'importance de la subjectivité et des différences comportementales des personnes lorsqu'elles sont exposées à l'environnement, et permet de prédire le comportement humain ou le comportement d'un petit groupe. Les flèches montrent l'influence mutuelle des facteurs et sous-facteurs. Ainsi, une personne peut présenter un comportement différent par rapport au premier groupe de facteurs, par exemple s'adapter de différentes manières au système fiscal ou modifier la législation fiscale elle-même comme l'un des facteurs situationnels.
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