Atsiliepimai iš oficialaus priešininko

už Jekaterinos Semjonovnos Uzkovos disertaciją

moksliniame ir filosofiniame pasaulio paveiksle“,

pateikti moksliniams tyrimams

kandidato laipsnis filosofijos mokslai

specialybė 09.00.01 - ontologija ir žinių teorija

Energijos kategorija yra viena iš pagrindinių šiuolaikinėje fizikoje ir susijusiose gamtos mokslų disciplinose, todėl jos filosofinė analizė atrodo labai svarbi ir aktuali. Kiekvienas gamtos mokslo raidos etapas iškelia naujas problemas, kurių sprendimas pripildo šią kategoriją nauja prasme, o tai reiškia ir naują jos turinio filosofinę analizę.

Peržiūrėta disertacijos tyrimas susideda iš 4 skyrių, įvado, išvados, priedo ir bibliografijos. Pirmajame skyriuje kritikuojama visuotinai priimta pozicija apie energiją kaip apie kūno gebėjimą dirbti, pateikiami įvairių tyrėjų teiginiai apie sunkumus konkrečiai nustatyti energijos kiekį fiziniame kūne. Disertacijos autorė pabrėžia, kad nors ši kategorija žinoma nuo senų senovės, ji buvo atnaujinta tik XIX amžiaus viduryje, siejant su gamtosaugos dėsnių atradimu. Be to, išsaugojimo dėsniai iš pradžių buvo suformuluoti naudojant terminą „gamtos jėgos“, o paskui iš naujo apibrėžti energijos kategorijoje.

Tvirta disertacijos autoriaus pozicija yra teiginys, kad " Nepaisant visų išlygų, spragų ir trūkumų, mechaninė paradigma tebėra atspirties taškas fizikams, formuojantiems centrinė šerdis mokslas apskritai“, p. 22. Iš tiesų, jei kalbame apie intrafizinį redukcionizmą, tai produktyviausias ir vis dar yra mechaninis, tai yra bet kokio tipo nemechaninių procesų redukavimas į mechaninius, iki jų „mechanizmo“ paaiškinimo. Kitas įdomus darbo momentas yra dissipatyvių nepusiausvyros sistemų, kurios pasižymi energijos perėjimu iš labai organizuotos būsenos į žemiausią, šiluminę būseną, buvimas , kaip gebėjimas ne tik dirbti, bet ir keisti bet kokią tvarką gamtoje, p. 26. Paminėjimą galima laikyti ir apie energijos ir entelechijos sąvokų ryšį embriologo G. Driesch, taip pat savęs organizavimo sampratos svarstymas.

Antrame skyriuje energijos samprata nagrinėjama jos atsiradimo ir raidos antikos ir viduramžių filosofijoje požiūriu. Disertacijoje matyti, kad Aristotelio darbuose ir vėlesniuose antikos mąstytojų darbuose energijos sąvoka kaip fizinės sistemos gebėjimas gaminti darbą nebuvo vartojama, reikšme priartėjus prie žodžio „veikla“, p. 31. Disertacijos autorė sutinka su T. Vasiljevos naujausių Aristotelio vertimų į rusų kalbą interpretacija kaip " liežuvis pririštas, pusiau aklas ir dažnai tiesiog tamsiai tamsu“, p. 32. Nors spalvos čia kiek sutirštėjusios, bet iš tiesų pagrindinių mąstytojų vertimai visada sudėtinga problema, o ypač jei jie priklauso kitoms epochoms. Neabejotinas darbo privalumas yra energijos kategorijai artimų sąvokų, tokių kaip potencija, judėjimas, entelechija ir aktyvumas, analizė, taip pat su tuo susijusi šiuolaikinių filosofijos istorijos vadovėlių kritika, kuriuose labai sklandžiai analizuojamos aristotelinės sąvokos apie energija ir entelechija.

Skyriuje „Energija Aristotelio kategorijų sistemoje“ disertacija parodo, kad, pasak Aristotelio, energijos kategorija yra pirminė tiek potencijos, tiek materijos atžvilgiu, o siela yra tam tikra energijos forma. Disertacijos autorius tuo neapsiriboja ir nagrinėja energijos sąvokų santykį su gamtos, formos, erdvės, pagrindinės jėgos (kaip bendrosios kosminės energijos) samprata. Kitoje pastraipoje disertacija parodo, kad hesichazmas energijos kategoriją sieja su malonės, sinergijos ir kintamumo sąvokomis, o ypač su pozicija, pagal kurią Dievas Tėvas veikia kaip jėga, o Dievas Sūnus – kaip energija, p. . 57. Šios dalies svarstymas ypač įdomus, nes tyrimuose sovietinis laikotarpis dėl akivaizdžių priežasčių viduramžių religinėje filosofijoje filosofinių kategorijų supratimo rezultatai dažniausiai buvo nutyli. Disertacijoje parodomas Palamas mokymo akcentų pokytis nuo energijos, kaip universalios būties savybės, supratimo prie vyraujančios antropologinės interpretacijos. Be to, pabrėžiama, kad malonė pasiekiama bendradarbiaujant žmogaus sukurtoms energijoms ir nesukurtai Kūrėjo energijai, p. 70.

Kitoje pastraipoje disertacijos autorius daro išvadą, kad scholastinėje fizikoje buvo išplėtota Aristoteliui svetima faktinio-begalinio samprata, kuri dabar atsiranda kartu su Aristotelio pripažinta potencialia begalybe, p. 80. Skeptiškas disertacijoje atliktos analizės rezultatas yra kurioziškas: „ Taigi viduramžių mokslinio mąstymo pertvarkymas baigėsi panaikinus senąjį mokslines programas ir naujų kūrimas, kurie gerokai transformavo ir, galima sakyti, sumenkino energijos sampratą, redukuodami ją iki „arklio galių“ sąvokos.“, Su. 82.

Trečiame skyriuje aptariama energijos kategorija kosminėje, planetinėje ir žmogaus matmenys. Disertacijos autorius labai vertina energizmo sampratą, kurią sukūrė Vilhelmas Ostvaldas, kuris pagrįstai kritikavo savo kolegas už mechanišką energijos supratimą ir energiją laikė vienintele pasaulio substancija. Disertacijos autorius naujai interpretuoja energizmo nuostatas, kurios in sovietmetis ryšium su kritinėmis Ostwaldo V.I. apžvalgomis. Leninas visada buvo pateikiamas neigiamai. Parodyta, kad Ostvaldas atpažįsta mažiausiai 7 energijos savybes, p. 88. Įdomu pastebėti, kad be judėjimo energijos, kurią buvo galima tapatinti su kinetine energija, Ostwaldas nustatė gravitacijos ir tūrio energiją, kurios gali būti laikomos skirtingomis potencialios energijos rūšimis, ir atpažino „spinduliavimo energiją“. kaip gyvybės šaltinis. Pastebimas Ostvaldo energijos sampratos išplėtimas į psichinius, socialinius ir kultūrinius reiškinius. Pateikiama kritika, o iš tikrųjų – Ostwaldo požiūrio į energetiką patvirtinimas iš E. Cassirerio.

Disertacijos autorius noosferinį požiūrį laiko XX amžiaus Europos filosofinės minties energijos kategorijos filosofinės interpretacijos laimėjimu, p. 100. P. Teilhardo de Chardin ir V.I. idėjų analizė. Vernadskis energijos atžvilgiu gali būti laikomas vienu iš neabejotinų šio darbo privalumų, nes mokslas praktiškai neatsižvelgė į Teilhardo de Chardino tangentinės ir radialinės energijos sąvokas.

Paskutinis disertacijos skyrius apie energijos sąvokų universalumą žmogaus mąstymo istorinėje raidoje atrodo kaip logiškas ankstesnio svarstymo rezultatas. Disertacijos autoriui čia ypač įdomus senovės kinų supratimas apie natūralų elementą „qi“, kuris iš šiuolaikinių interpretatorių, be kita ko, įgyja prasmę ir energiją. Skyrius skirtas „qi“ sąvokos svarstymui, susijusiam su zhi, shen, yang, yin, li sąvokomis, ir ypač šios sąvokos interpretacijos daoizme analizei. Kategorijos „qi“ analizė tęsiama priede, kur nagrinėjamas jos pritaikymas kinų medicinai ir „Feng Shui“ mokymui. Įrodžiusi, kad kinų supratimas apie kategoriją „qi“ yra gana panašus į Europos supratimą apie energiją, disertacijos autorius rašo, kad „ Tokia paralelė tarp skirtingų filosofinių mokyklų yra natūrali ir akivaizdi.“, Su. 138.

Išvadų dalyje disertacijos autorius daro išvadą, kad žinios apie energiją, nagrinėjamos fizikoje, filosofijoje ir teologijoje, darniai rezonuoja. Tai įdomus rezultatas, nors ir kiek peržengia kūrinio pavadinime išdėstytų problemų ribas, apimančias mokslinį-filosofinį, bet ne religinį-filosofinį pasaulio vaizdą. Galbūt tai kyla iš numanomos disertacijos autoriaus pozicijos, kad tarp mokslo ir religijos nėra esminių skirtumų. Disertacijos autorius mano, kad energijos kategorija atskleidė retą, beveik unikalų gebėjimą vaidinti pagrindinį vaidmenį įvairiose pasaulėžiūros sampratose, p. 133, kurio pasekmė – būtinybė permąstyti ir iš naujo atrasti energijos kategoriją. Visiškai galima sutikti su šiuo emociškai pakiliu vertinimu, kaip ir kita disertacijos autoriaus pozicija apie šiuolaikinio mokslo suvokimą apie senovės ir senovės kinų filosofijos išmintį bei apie vienas kitą praturtinantį skirtingų idėjų ir mokyklų dialogą.

Bibliografijoje yra 147 pavadinimai, iš jų 4 užsienio kalbomis.

Perskaičius disertaciją susidaro įspūdis, kad buvo atliktas labai didelis ir kruopštus darbas siekiant suprasti senovės ir viduramžių energijos sąvokos interpretacijas, taip pat analizuoti šios kategorijos raidą kai kurių fizikų darbuose. XIX–XX a. Be to, kadangi disertacija buvo parašyta apie ontologijos ir žinių teorijos problemas, o ne apie filosofines problemas gamtos mokslai, visiškai pagrįstai akcentuojamas pirmiausia filosofinių, o ne gamtos mokslų kūrinių laikymas šaltiniais. Tuo pačiu darbas duoda gilią analizę ne tik šiuo klausimu jau išstudijuotus filosofinius veikalus, bet ir tuos, kurie dėl įvairių priežasčių sovietiniais laikais arba nebuvo tyrinėti, arba buvo tyrinėti labai paviršutiniškai.

Deja, tuo pačiu darbe yra ir netikslumų. Taigi, aptariant formuluotės pirmenybės klausimą E=mv 2 /2 formuluotė E=mv disertacijos autorius neatskleidžia tokio pasirinkimo priežasčių. Tuo tarpu ši priežastis yra visiškai suprantama, nes greitis, paimtas bet kokiam nelyginiam laipsniui, išlaiko savo vektorinį pobūdį, ty tiek dydį, tiek kryptį, o padidinus greitį iki bet kokios lyginės galios, jo kategorija transformuojama. skaliariniai dydžiai, apibūdinamas tik dydžiu, bet ne kryptimi. Tai reiškia, kad pirmoji energijos formuluotė yra matematiškai abstraktesnis dydis nei antroji. Iš tiesų, kūno impulsas išsaugomas visuose mechaniniuose procesuose, tačiau molekulės impulsas terminių susidūrimų metu nebeišlaiko krypties, o cheminių transformacijų metu ji visiškai perkelia atomą į kitokią potencialo būseną, o jo absoliuti vertė išsaugoma. Taigi iš esmės energiją būtų galima apibrėžti kaip masės ir greičio modulio sandaugą, tačiau XVII–XVIII amžiuje modulio sąvoka fizikoje buvo mažiau išvystyta.

Disertacijos autorius, aptardamas pavadinimą „energijos tvermės dėsnis“, teisingai atkreipdamas dėmesį į gana šiuolaikiškai skambančią F. Engelso formuluotę ir pastebėjęs jėgos sąvokos pakeitimą energijos sąvoka lordu Kelvinu, neprisimena. kad fizikai antrasis pusė XIX ašimtmečius žodis „teisė“ nebuvo labai populiarus. Pavyzdžiui, termodinamikos dėsniai buvo vadinami „principais“. Kalbant apie F. Engelso veikalą „Gamtos dialektika“, jis negalėjo turėti jokios įtakos fizikai, nes nebuvo išleistas autoriaus gyvavimo metu, o po jo mirties su juo galėjo susipažinti tik Albertas Einšteinas; tačiau net ir po publikacijos Maskvoje 1924 m., kai labai pasikeitė mokslinis klimatas fizikoje, koncepcinio aparato formuluotė klasikinė fizika neklasikinių idėjų formavimosi laikotarpiu nebebuvo toks aktualus.

Mes. 21 disertacijos studentas pažymi, kad įvedant energijos sąvoką į fiziką, buvo vartojama tik pagrindinė šios kategorijos reikšmė, o " likusi semantika... tiesiog buvo praleista ir moksle nenaudota. Ar tai nutiko atsitiktinai, gali spėlioti.". Manau, kad čia nereikia spėlioti. Jėgos samprata fizikoje taip ilgai išliko dėl to, kad judėjimas buvo galvojamas tik kaip apie aplinkinių kūnų įtaką. Anot Dekarto, judėjimas perduodamas iš kūno į kūno, todėl judėjimo priežastis gali būti tik kita Energijos samprata sulaužė šias pažiūras, kad dabar judėjimo priežastis buvo pats kūnas, nepriklausomai nuo kitų kūnų judėjimo Kitaip tariant, priėmus energijos sampratą , fizinis kūnas įgijo fizinę nepriklausomybę, tam tikrą individualumą, nepriklausomybę nuo kitų kūnų, ir tai buvo milžiniškas lūžis Perkelti kūnui kitas Aristotelio minėtas energijos savybes būtų akivaizdus perteklius.

Taip pat būtų galima pasiūlyti į svarstymą įtraukti tokią įdomią termodinaminę sąvoką kaip „anergija“, kuri apibrėžia tą kūno energijos dalį, kurios negalima paversti kitais judesiais. Termodinamika parodė, kad mechanine energija galima paversti tik tą kūno šilumos dalį, kuri viršija aplinkos temperatūrą. Likusi šilumos dalis pasirodo esanti ne energija, o anergija. Kitas pageidavimas – pasiūlymas pasvarstyti apie energijos ir entropijos sąvokų ryšį. Taip pat galima apgailestauti, kad nebuvo išanalizuotas ryšys tarp kinetinės ir potencialios energijos sąvokų. Gali būti, kad Aristotelio sielos samprata apėmė negyvus kūnus, kaip jų nepriklausomybės matą, disertacijos autorius šio aspekto nepabrėžė. Apskritai, disertacijos autoriui norėčiau palinkėti platesnės fizinės ir kiek kuklesnės energijos kategorijos ryšio su malonės sampratos skyriumi, nes paskutinė koncepcija neveikia šiuolaikiniame moksliniame ir filosofiniame pasaulio paveiksle. Lygiai taip pat kyla klausimas, kiek kinų „qi“ supratimo įtaka šiuolaikiniam Europos moksliniam ir filosofiniam pasaulio paveikslui buvo, nors Kinijos kategorijų sistema yra nepriklausoma istoriniu ir filosofiniu požiūriu. Tačiau jei net Aristotelį sunku išversti į šiuolaikinę rusų kalbą iš senovės graikų kalbos, tai dar sunkiau tai padaryti su senovės kinais, kuriuos nuo mūsų skiria ne tik senovė ir kitoks kalbinis pasaulio vaizdas, bet ir kitoks. Kinijos etnoso mentalitetas. Ko gero, šioje srityje būtina būti kalbos, filosofijos, kultūros istorijos specialistu.

Nedidelė kritika apima autoriaus pozicijos nebuvimą analizuojant daugybę mokslinių ir filosofinių pozicijų, pavyzdžiui, Ostvaldo energizmą. Be to, pateikiant noosferinę koncepciją, skaitytojui liko neaišku, kokia V. I. pozicija. Vernadskis atitinka P. Teilhardo de Chardino sampratą ir kuo ji nuo jos skiriasi. Tikriausiai tokie posakiai kaip „daugiaspektrinis diapazonas“ ir juo labiau „jo niša“ nėra visiškai sėkmingi, p. 76, nes skirtingi spektrai nesuyra į vieną seriją, o spektras neturi nišų. Tačiau minėti netikslumai ir neteisingumas nė kiek nesumenkina disertacijos autoriaus didelio darbo ir įdomaus požiūrio į energijos kategoriją.

Recenzentės teigimu, Jekaterinos Semjonovnos Uzkovos disertacijos tyrimas buvo parašytas aukštu moksliniu, teoriniu ir filosofiniu lygiu ir atitinka visus būtinus tokiems darbams keliamus reikalavimus. Disertacijos autoriaus publikacijos atitinka nagrinėjamą problemą ir ją gana visapusiškai atskleidžia. Santraukoje pateikiamas bendras disertacijos aprašymas ir nuosekliai atskleidžiamas visų jos skyrių turinys. Remiantis tuo, kas išdėstyta pirmiau, galime daryti išvadą, kad šio tyrimo autorė Jekaterina Semenovna Uzkova nusipelno gauti reikiamą filosofijos mokslų kandidato laipsnį specialybėje 09.00.01 - ontologija ir žinių teorija.

Filosofijos daktaras,

Profesorius, Rusijos gamtos mokslų akademijos akademikas V.A. Chudinovas

GAMTOS MOKSLINĖS ENERGIJOS PROBLEMOS

Šiuolaikinė energijos samprata 2

Energijos konvertavimas ir suvartojimas 6

Energijos gamybos ir vartojimo efektyvumas 10

Šiluminės elektrinės 13

Energijos sistemų efektyvumo didinimas 15

Hidro šaltiniai ir geoterminės energijos šaltiniai 20

Saulės energija 28

Vėjo energija 32

Branduolinė energija 36

Buitinės energetikos plėtros ypatumai 45

Pasaulio vandenyno energija 48

Ateities energija 52

Literatūra 54

Šiuolaikinė energijos samprata

Natūralu mokslinis supratimas energijos

Žodis „energija“ išvertus iš graikų kalbos reiškia veiksmą, veiklą. Pagal šiuolaikines idėjas energija yra bendras kiekybinis įvairių materijos judėjimo formų matas. Yra kokybiškai skirtingų fizines formas materijos judėjimai, galintys abipusiai transformuotis. XX amžiaus viduryje. buvo nustatyta svarbi materijos savybė: visos jos judėjimo formos transformuojasi viena į kitą griežtai apibrėžtais santykiais. Būtent ši savybė leido įvesti energijos sąvoką kaip bendrą materijos judėjimo matą.

Energijos transformacijai galioja pagrindinis tvermės dėsnis, iš kurio išplaukia, kad neįmanoma sukurti amžinojo judėjimo mašinos. Daugeliu atvejų naudingi darbai atliekami tik pasikeitus aplinkinių kūnų ar sistemų būklei (degalai, krintantis vanduo ir pan.). Kūno veikimą, t.y. jo gebėjimą atlikti tam tikrą darbą pereinant iš vienos būsenos į kitą, lemia energija. Įvairių formų fizinis judėjimas atitinka skirtingus energijos tipus: mechaninę, šiluminę, cheminę, elektromagnetinę, gravitacinę, branduolinę ir kt. Tačiau medžiagos judėjimo gebėjimas tarpusavyje keistis suteikia šioms energijos rūšims sąlyginį pobūdį. Judėjimas yra neatsiejama materijos savybė, todėl visos energijos rūšys visada yra lokalizuotos tam tikruose materialiuose objektuose.

Energija apibūdina materialių objektų gebėjimą dirbti, o darbas atsiranda tada, kai objektą veikia fizinė jėga. Tai reiškia, kad darbas yra veikianti energija. Automobilis juda, rogės slysta kalno šlaitu, artėjanti banga kelia plaustą ir t.t. – visa tai atliekamo darbo pavyzdžiai, energija veikia.

Šiuolaikinės visuomenės išsivystymo lygį daugiausia lemia energijos gamyba ir vartojimas. Energijos suvartojimo dėka juda transportas, į kosmosą skrenda raketos, ruošiamas maistas, šildomi namai ir įjungiami kondicionieriai, apšviečiamos gatvės ir t.t. Galima sakyti: mus supantis pasaulis prisipildo energijos, kurią galima panaudoti atlikti įvairaus pobūdžio darbus. Energiją turi žmonės ir gyvūnai, akmenys ir augalai, iškastinis kuras ir medžiai, upės ir ežerai, vandenynai ir kt.

Energija yra gerovės šaltinis

Pastaruoju metu kaip niekad diskutuojama apie klausimą: kas laukia žmonijos – energijos alkis ar energijos gausa? Laikraščių ir žurnalų puslapiuose vis dažniau pasirodo straipsnių apie energetikos krizę. Noras turėti energijos šaltinį (dažniausiai naftos) veda į karus. Laikraščiuose pasirodė pranešimai apie naujų energetikos įrenginių paleidimą ir naujus išradimus energetikos srityje. Siūlomos milžiniškos energetikos programos, skirtos pritraukti didžiulius materialinius išteklius.

Jei XIX amžiaus pabaigoje dabar labiausiai paplitusi energija - elektros - atliko pagalbinį ir nereikšmingą vaidmenį, tai jau 1930 metais visame pasaulyje buvo pagaminta apie 300 milijardų kW. h elektros. Prognozė gana reali, pagal kurią 2002 metais bus pagaminta 30 tūkstančių milijardų kWh! Milžiniški skaičiai, precedento neturintys augimo tempai! O energijos vis tiek mažai, jos poreikis sparčiai auga.

Ūkio raida, materialinės gerovės lygis, žmonės tiesiogiai priklauso nuo suvartojamos energijos kiekio. Daug rūšių darbo veikla remiantis energijos suvartojimu. Norint išgauti rūdą, lydyti iš jos metalą, statyti namą ir pan., reikia energijos. Žmonių poreikiai nuolat auga, daugėja energijos vartotojų – visa tai lemia poreikį didinti gaminamos energijos kiekį.

Natūralūs energijos ištekliai gali būti vienas iš pagrindinių gyvybės klestėjimo šaltinių. Pavyzdžiui, Jungtiniuose Arabų Emyratuose gaminama nafta. Naftos energija atvedė šią kadaise atsilikusią šalį modernaus lygio plėtra. Pastatytas didieji miestai, Autorius išvaizda ir infrastruktūra yra labai panaši į daugelio miestų tokiose išsivysčiusiose šalyse kaip JAV. Važiuojant, pavyzdžiui, per Abu Dabio miestą – sostinę Jungtiniai Arabų Emyratai, palaidotas žalumos ir įvairiaspalvių gėlių kilime, sunku patikėti, kad šis miestas, kaip ir daugelis kitų Emyratų miestų, išaugo dykumos žemėje, pro kurios smėlėtą storį labai sunkiai prasibrauna kupranugario spygliuočiai. Tokie miestai – Jungtinių Arabų Emyratų Edeno kampeliai – išaugo labai greitai, per kokius dvidešimt trisdešimt metų. Būtų klaidinga manyti, kad tik nafta, pagrindinis energijos šaltinis, gali pakeisti dykumos žemę. Apgalvotas viešasis administravimas kartu su gerai veikiančia švietimo sistema, įskaitant religinį švietimą, atlieka ne mažiau svarbų vaidmenį Jungtinių Arabų Emyratų raidoje.

Iš pagrindinio gamtos dėsnio išplaukia, kad panaudota energija gali būti gaunama iš kitų energijos formų juos transformuojant. Amžinieji varikliai, kurie neva gamina energiją ir jos iš niekur nesiima, deja, neįmanomi. O pasaulio energetikos ekonomikos struktūra šiandien susiklostė taip, kad keturi iš penkių pagamintos elektros kilovatų iš principo gaunami taip pat, kaip primityvus žmogus šildydavosi, t.y. degindamas kurą ar naudodamas chemikalus. jame sukaupta energija, transformuojant ją šiluminėse elektrinėse paverčiama elektros energija. Žinoma, kuro deginimo būdai tapo daug sudėtingesni ir pažangesni. Nauji veiksniai – išaugusios naftos kainos, sparti branduolinės energetikos plėtra, didėjantys aplinkosaugos reikalavimai – reikalavo naujo požiūrio į energetiką.

Netolimos ateities energetikos sektorius ir toliau bus pagrįstas šiluminės energijos gamyba iš neatsinaujinančių išteklių. Tačiau jo struktūra pasikeis. Sumažės alyvos sąnaudos. Elektros gamyba atominėse elektrinėse gerokai padidės. Vis dar nepaliestos milžiniškos pigios anglies atsargos bus pradėtos kurti, pavyzdžiui, Kuznecko, Kansko-Ačinsko, Ekibastuzo baseinuose. Bus plačiai naudojamos gamtinės dujos, kurių atsargos mūsų šalyje yra gana didelės.

Deja, naftos, dujų ir anglies atsargos jokiu būdu nėra neribotos. Natūraliomis sąlygomis jie susiformavo per milijonus metų, tačiau bus sunaudoti po šimtų metų. Šiandien pasaulis pradėjo rimtai galvoti, kaip užkirsti kelią grobuoniškam žemiškųjų turtų grobimui. Tik taupiai, protingai vartojant gamtos ištekliai jie gali trukti šimtmečius. Deja, daugelis šalių gyvena šia diena, išgaudamos didelius kiekius gamtos duotų turtų. Daugelis šių šalių, ypač Persijos įlankos regione, tiesiogine prasme plaukia auksu, negalvodamos apie tai, kad po kelių dešimtmečių žemės atsargos išdžius. Kas bus tada – ir anksčiau ar vėliau tai įvyks – kai naftos ir dujų telkiniai bus išnaudoti? Reikėtų nepamiršti, kad naftą ir dujas vartoja ne tik energetikos, bet ir transporto bei chemijos pramonė. Atsakymas akivaizdus – naujų energijos šaltinių paieška. Mokslininkai ir inžinieriai ieško naujų, ne tradiciniai šaltiniai, kuris galėtų aprūpinti žmoniją energija. Yra įvairių būdų, kaip išspręsti šią problemą. Akivaizdžiausias būdas yra panaudoti amžinuosius, atsinaujinančius energijos šaltinius – tekančio vandens ir vėjo, vandenynų potvynių, žemės vidaus šilumos, Saulės energiją. Galima įvardinti dar vieną viliojantį būdą – valdoma termobranduolinė sintezė, kurią įvaldyti stengiasi daugelio šalių mokslininkai.

Energijos konvertavimas ir suvartojimas

Energijos konvertavimo metodai

Yra trys pagrindiniai energijos konvertavimo būdai. Pirmasis iš jų – gauti šiluminę energiją deginant kurą (iškastinį arba augalinės kilmės) ir sunaudoti jį tiesioginiam gyvenamųjų namų, mokyklų, įmonių ir kt šildymui. Antrasis būdas – kure esančią šiluminę energiją paversti į mechaninis darbas, pavyzdžiui, naudojant naftos distiliavimo produktus, siekiant užtikrinti įvairios įrangos, automobilių, traktorių, traukinių, lėktuvų ir kt. judėjimą. Trečiasis būdas yra kuro degimo arba branduolio dalijimosi metu išsiskiriančios šilumos pavertimas elektros energija ir vėlesnėmis pasekmėmis. vartojimui ar šilumos gamybai, arba mechaniniams darbams atlikti.

Elektra taip pat gaunama konvertuojant krintančio vandens energiją. Taigi elektra atlieka savotiško tarpininko tarp energijos šaltinių ir jos vartotojų vaidmenį (9.1 pav.). Kaip tarpininkas rinkoje lemia didesnes kainas, energijos suvartojimas elektros pavidalu lemia didesnes kainas dėl nuostolių konvertuojant vieną energijos rūšį į kitą. Tuo pačiu metu įvairias energijos formas paversti elektros energija patogu, praktiška, o kartais ir vienintelė galimas būdas realus energijos suvartojimas. Kai kuriais atvejais tiesiog neįmanoma efektyviai panaudoti energijos, jos nepavertus elektra. Iki elektros atradimo krintančio vandens energija (hidroenergija) buvo naudojama mechaninių įrenginių judėjimui užtikrinti: verpimo staklės, malūnai, lentpjūvės ir kt.. Hidroenergiją pavertus elektros energija, taikymo sritis gerokai išsiplėtė, t. atsirado galimybė jį vartoti dideliais atstumais nuo šaltinio. Pavyzdžiui, urano branduolių dalijimosi energija negali būti tiesiogiai panaudota jos nepavertus elektra.

Iškastinis kuras, skirtingai nei vandens šaltiniai, ilgą laiką buvo naudojamas tik šildymui ir apšvietimui, o ne įvairiems mechanizmams valdyti. Malkos ir anglis, o dažnai ir džiovintos durpės buvo deginamos gyvenamiesiems pastatams, visuomeniniams ir pramoniniams pastatams šildyti. Anglis, be to, buvo ir yra naudojama metalo lydymui. Akmens anglių aliejus, gautas distiliuojant anglį, buvo pilamas į lempas. Tik išradus garo mašiną XVIII a. Išties atsiskleidė šio iškastinio kuro potencialas, tapęs ne tik šilumos ir šviesos, bet ir įvairių mechanizmų bei mašinų judėjimo šaltiniu. Atsirado garvežiai ir garlaiviai su garo varikliais, varomi anglimi. XX amžiaus pradžioje. Anglis pradėta deginti elektrinių katilų krosnyse, kad būtų gaminama elektra.

Šiuo metu iškastinis kuras atlieka nepaprastai svarbų vaidmenį. Jis tiekia šilumą ir šviesą bei yra vienas iš pagrindinių elektros ir mechaninės energijos šaltinių, užtikrinančių didžiulį daugybės mašinų parką ir įvairių rūšių transportą. Neturėtume pamiršti, kad chemijos pramonė sunaudoja didžiulius kiekius iškastinių organinių žaliavų, gamindama įvairiausius naudingus ir vertingus produktus.

Cheminiai procesai ir energijos konversija

Net ir netolimoje praeityje anglys buvo pagrindinis energijos šaltinis daugelyje šalių. Tačiau laikui bėgant naftos gavyba didėjo, o iki XX a. naftos ir anglies suvartojimas tapo vienodas. Tris kartus išaugęs gyventojų skaičius XX a. kartu su visų rūšių energijos suvartojimu išaugo maždaug dešimt kartų.

Cheminiai procesai – naftos, gamtinių dujų ir anglies deginimas – pagamina didelę pasaulio energijos dalį. Šviesą ir šiluminę energiją paverčiant elektros energija, neišvengiami ir cheminiai procesai. Cheminės technologijos yra aukštos kokybės aušinimo skysčių ir karščiui atsparių medžiagų kūrimas šiuolaikinėms elektrinėms. Visa tai reiškia, kad energetikos plėtros pažanga labai priklauso nuo šiuolaikinės chemijos pasiekimų.

Pirmoji pramoninio masto elektrinė buvo garo variklis, sukurtas XVIII amžiaus antroje pusėje. Anglų išradėjas Jamesas Wattas (1736–1819). Jame esanti šiluminė energija buvo paversta mechaniniu darbu. Vandens ratas ilgą laiką varžėsi su garo varikliu. Daug vėliau – iki XIX amžiaus vidurio. - sukurta galvaninė baterija - pirmasis elektros srovės šaltinis. Ieškodamas efektyvesnių srovės šaltinių telegrafo ryšiams, 1866 metais vokiečių elektrikas Werneris Siemensas (1816–1892) išrado dinamą – srovės generatorių, kuris tapo atspirties tašku naujiems daugelio elektros srovės šaltinių tyrimams ir plėtrai. Elektra tais laikais buvo gaminama mažais kiekiais ir buvo per brangi. Pavyzdžiui, XIX amžiaus viduryje elektrocheminiu būdu gauti aliuminis ir magnis buvo brangesni už auksą ir platiną. Modernizavus elektros srovės generatorių, energija palaipsniui atpigo, o tai prisidėjo prie sparčios chemijos pramonės plėtros.

Kai transformuojasi elektros energija Per terminį laikotarpį buvo pasiekta maždaug 3500°C temperatūra. Tokios aukštos temperatūros anksčiau nebuvo galima pasiekti jokiu kitu būdu. Tik naudojant elektrą buvo diegiami metalų redukavimo metodai ir daugelis metalų buvo išlydyti grynu pavidalu, susintetinti metalų junginiai su anglimi, karbidais, kurių natūraliomis sąlygomis nėra. Be to, chemijos gamyklose atsirado galimybė elektrocheminį medžiagų skaidymą dideliu pramoniniu mastu. Tai atvėrė naujus vystymosi kelius skirtingos pramonės šakos chemijos pramonė, gaminanti įvairias sintetines neorganines medžiagas.

Šiuo metu chemijos pramonė yra viena iš daugiausiai energijos suvartojančių pramonės šakų. Įvairių gaminių pramoninei gamybai reikalingas energijos kiekis priklauso nuo jos rūšies, kuri aiškiai parodyta pav. 9.2, kur nurodytas energijos suvartojimas Q, išreikštas natūralaus aliejaus tonomis 1 tonai produkto. Pavyzdžiui, norint pagaminti 1 toną kalcio karbido ar chloro, reikia ne mažiau kaip 3500 kW elektros energijos. Elektros energijos sąnaudos aliuminio ir magnio gamybai yra 14–18 kW 1 tonai. Kalcio karbidui energijos sąnaudos sudaro beveik pusę jo sąnaudų, polivinilchloridui ir polietilenui - 35-50%, acetaldehidui - net 45-70%. Su kiekviena azoto trąšų tona į žemę „palaidojama“ beveik kilovatas energijos.

Sparti chemijos pramonės ir apskritai medžiagų gamybos plėtra reikalauja ne tik didinti elektros gamybą, bet vis labiau racionalų jos vartojimą.

Energijos gamybos ir vartojimo efektyvumas

Ilgą laiką mažas šiluminės energijos pavertimo naudingu darbu efektyvumas buvo siejamas su paties konversijos mechanizmo trūkumais. Tobulėjant termodinamikai tapo aišku, kad yra apribojimas visiškai paversti visą šiluminę energiją naudingu darbu. Šis apribojimas išplaukia iš pagrindinių termodinamikos dėsnių ir yra nulemtas šiluminių procesų negrįžtamumo. Iki šiol nemaža dalis visų patobulinimų, kuriais siekiama padidinti elektros gamybos naudojant garą efektyvumą, iš esmės jau yra įgyvendinta. Jei pirmųjų garo variklių naudingumo koeficientas siekė 2–5 proc., tai šiuolaikinių energetikos sistemų - šiluminių elektrinių, veikiančių naudojant vienokią ar kitokią kuro rūšį ir gaminančių garą, kad vėliau per turbogeneratorių savo energiją paverstų elektros energija, efektyvumas siekia. apie 40 proc. Atominės elektrinės taip pat gamina garą, kuris tiekiamas į turbinų generatorius. Jų efektyvumas neviršija 32%, o tai reiškia, kad tik 32% urano dalijimosi metu išsiskiriančios šiluminės energijos paverčiama elektros energija.

Elektros energijos gamyba, net naudojant šiuolaikines energetikos sistemas, yra lydima didelių šilumos nuostolių. Šilumos nuostoliai yra ypač dideli, kai vartojimo vietoje elektros energija vėl paverčiama šiluma ar kitokia energija. Dideli nuostoliai taip pat susiję su elektros energijos perdavimu, ypač dideliais atstumais. Pastaraisiais dešimtmečiais intensyviai dirbama ties elektrai laidžių medžiagų, skirtų elektros energijai perduoti iš minimalūs nuostoliai. Jau buvo susintetintos aukštos temperatūros superlaidžios medžiagos. Tačiau elektrai perduoti reikia laidininkų, kurių superlaidumo savybė pasireikštų ne žemoje, o įprastoje temperatūroje.

Elektros suvartojimas chemijos pramonėje taip pat lemia didelius nuostolius. Pavyzdžiui, amoniako sintezės proceso energijos vartojimo efektyvumas yra 25–42%, nors energijos sąnaudos tokiam procesui per pastaruosius 50–60 metų sumažėjo daugiau nei 50%. Tradiciniais vinilo chlorido gamybos būdais jis sudaro 12%, o jo sintezei iš NO - tik 5–6,5%. Daugeliu atvejų aukštos temperatūros procesus lydi iki 60–70% energijos nuostoliai. Energijos nuostolius chemijos gamyboje lemia suprantami objektyvūs veiksniai, susiję ne tik su chemijos technologijų, bet ir apskritai gamtos mokslų išsivystymo lygiu. Tačiau yra ir subjektyvių priežasčių. Viena iš jų yra ta, kad medžiagų, kurių galutinio produkto išeiga yra didelė, konvertavimo metodai dažnai kuriami neatsižvelgiant į technologinių procesų energinį efektyvumą. Šiuo atžvilgiu daugelis technologinių procesų turi gana aukštą galutinio produkto išeigą, tačiau mažą energijos vartojimo efektyvumą.

Procesų ir įrenginių energetinio efektyvumo didinimas yra viena iš svarbiausių tobulinimo darbų cheminė technologija. Galimi įvairūs būdai ją išspręsti – gerinant cheminių reakcijų sąlygas, mažinant technologinio proceso etapų skaičių, vykdant reakcijas žemoje, t.y. įprastoje temperatūroje ir slėgyje, priartinant cheminius procesus prie biologinių ir galiausiai plėtojant. naujų technologinių metodų.

Energijos taupymo problema apima ne tik cheminius procesus, bet ir visą galutinio produkto gamybos technologinį ciklą, įskaitant labai svarbius etapus – natūralių žaliavų išgavimą ir pirminį perdirbimą.

Nauji metodai, modifikuoti įrenginiai ir įrenginiai bei naujausios technologijos leidžia palaipsniui spręsti energijos taupymo problemą. Žinoma, visose veikiančiose įmonėse būtina visomis įmanomomis priemonėmis mažinti nenaudingą energijos išsklaidymą. Tokios priemonės žinomos: gamybos procesų optimizavimas, išsklaidytos šilumos panaudojimas, izoliacijos ir sandarumo gerinimas, garavimo ir kondensacijos procesų optimizavimas ir kt. Energijos išteklių tausojimas yra neatsiejama ir reikšminga visų medžiagų gamybos sektorių užduotis.

Šiluminės elektrinės

Didelė dalis elektros pagaminama šiluminės elektrinės, kurioje iškastinis kuras naudojamas šilumai ir garui gaminti, kurie tiekiami elektrą gaminantiems turbininiams generatoriams. Kuras yra anglis, nafta arba gamtinės dujos ir atominės elektrinės – branduolinis kuras, išskiriantis šilumą branduolio dalijimosi metu.

Įvairių šiluminių stočių veikimo principai iš esmės sutampa ir skiriasi tuo, kaip jos gauna šilumą iš pirminio šaltinio – organinio ar branduolinio kuro. Dėl kuro degimo arba branduolinės reakcijos išsiskiria šiluma, kuri naudojama vandeniui pašildyti ir garui gaminti (9.3 pav.). Susidarę aukštos temperatūros ir slėgio garai tiekiami į turbiną, kuri suka elektros srovės generatoriaus armatūrą. Sumažintos temperatūros ir slėgio išmetamieji garai, išeinantys iš turbinos, siunčiami į kondensatorių, per kurį leidžiamas aušinamasis vanduo, kad garai virstų vandeniu. Garų kondensacijos proceso metu aušinimo vanduo pašildomas, šis vanduo išleidžiamas į rezervuarą, iš kurio buvo paimtas, arba per aušinimo bokštus, kad būtų atvėsintas ir pakartotinai naudojamas kondensatoriuje. Iš kondensuotų garų susidaręs vanduo grąžinamas į katilą ir kartojamas aukščiau aprašytas ciklas.

Šiuolaikinėje anglimi kūrenamoje degalinėje, kurios naudingumo koeficientas siekia apie 40 proc., kiekvienam pagamintos elektros energijos vienetui prarandama 1,5 vieneto šilumos, o atominėje elektrinėje – 2,33 vieneto šilumos. Šiluminės iškrovos atominėse elektrinėse daugiausia perduodamos į kondensatorius aušinantį vandenį. Iškastinio kuro elektrinėse apie 75% atliekinės šilumos perduodama aušinimo vandeniui, o likusi nepanaudota šiluma pašalinama per kaminus.

Dėl didžiulio pagaminamos elektros energijos kiekio neišvengiamai į aplinką – upes, rezervuarus ir atmosferą – išleidžiami itin dideli šiluminių atliekų kiekiai. Išmesta šiluma sukelia šiluminę aplinkos taršą. Šiluminė tarša (daugiausia vandens) lydi atviro tipo aušinimo procesą, kurio metu aušinamas vanduo patenka iš išorinio rezervuaro (upės baseino, rezervuaro), o po to, kai naudojamas garams kondensuotis, šildomas, vėl grįžta į tą patį rezervuarą. iš kur buvo paimtas. Kitas šaldymo tipas – uždaro ciklo šaldymas, kai aušinimo vandens sukurta šiluma išsklaido į atmosferą naudojant aušinimo bokštus (bokštus, kuriuose vanduo aušinamas purslų ir garavimo būdu) – pirmiausia sukelia šiluminę atmosferos taršą. Tyrimų rezultatai rodo, kad tiek vandens, tiek atmosferos šiluminė tarša sutrikdo ekosistemų funkcionavimą. Be to, šiluminės elektrinės yra didžiulių anglies dvideginio, sieros dioksido ir kitų atmosferą teršiančių dujų šaltinis. Visa tai reiškia, kad energijos gamyba šiluminėse elektrinėse nėra pati geriausia ir efektyvus būdas energijos gamyba. Šiuo atžvilgiu ir toliau ieškoma efektyvesnių energijos šaltinių.

Energijos sistemų efektyvumo gerinimas

Energijos gamybos efektyvumo didinimo būdai

Yra žinomi keli elektros gamybos efektyvumo didinimo būdai: šiluminių elektrinių kūrimas naudojant šilumines atliekas, kombinuoto elektros gamybos būdo taikymas, magnetohidrodinaminių įrenginių (MHD generatorių) kūrimas, energetikos plėtra. sistemos su tiesioginiu energijos konvertavimu.

Šiluminėse elektrinėse su terminiu atliekų perdirbimu šiluma, gauta deginant kurą arba grandininė reakcija skilimo ir negali būti paverčiamas elektros energija, jis naudojamas gyvenamiesiems pastatams, visuomeniniams ir pramoniniams pastatams šildyti ir kt. Tokiose stotyse gaminama ir elektros energija, ir šiluma.

Taikant kombinuotą elektrodų energijos gamybos būdą, įprastinė šiluminė sistema papildoma dujų turbina (9.4 pav.). Dujų turbina plačiai naudojama reaktyvinių lėktuvų varikliuose. Jėgainėse jis sukasi ne garais, o dujų srautu - žibalo ar gamtinių dujų degimo produktais. Dujų turbina suka elektros generatoriaus armatūrą, kuri gamina elektros srovę. Šiuo atveju apie 25% šiluminės energijos, pagamintos deginant kurą, paverčiama elektros energija. Iš dujų turbinos išeinančios degiosios dujos šildo garo katilus, o susidaręs garas tiekiamas į garo turbiną.

Vienas iš šiluminių elektrinių patobulinimų yra tai, kad karštos dujos, susidarančios deginant kurą, naudojamos MHD generatoriuose. Į karštas dujas dedama kalio metalo, kuris lengvai jonizuojasi, sudarydamas įkrautas daleles. Karštų dujų srautas su įkrautomis dalelėmis, kuris yra žemos temperatūros plazma, nukreipiamas į specialų kanalą, apsuptą srovę nešančiomis ritėmis, kurios sukuria magnetinį lauką. Kai įkrautos dalelės juda ir persiskirsto magnetiniame lauke, atsiranda elektros srovė, kurią surenka išilgai kanalo esantys elektrodai. Išėjus iš kanalo, karštos dujos naudojamos garui gaminti, kuris siunčiamas į turbiną, prijungtą prie generatoriaus, gaminančio elektros srovę. MHD generatoriuje elektrai laidžios žemos temperatūros plazmos energija tiesiogiai paverčiama elektros energija. Daroma prielaida, kad sujungus MHD generatorių su įprasta termoelektrine sistema galima pasiekti iki 65 proc. Veikia praktinis pritaikymas MHD generatoriai buvo kuriami nuo šeštojo dešimtmečio pabaigos. XX amžiuje Tačiau iki šiol jie pasiekė ne didesnį nei 40% efektyvumą, todėl jie nebuvo plačiai pritaikyti pramonėje.

Tiesioginės energijos konversijos problemos

Tiesioginis cheminės energijos pavertimas mechanine energija įvyksta, pavyzdžiui, gyvų būtybių raumenų veiklos metu. Analogiška transformacija buvo išbandyta laboratorinėmis sąlygomis: susintetinta plastikinė plėvelė, kuri veikiama šarmų du kartus išsitempia ir 8 kartus padidėja tūris, o veikiama druskos rūgšties susitraukia. Dėl tokios deformacijos plėvelė gali atlikti naudingą mechaninį darbą. Suspaudimo ir plėtimosi procesams inicijuoti laboratoriniuose modeliuose kologeninės baltymų skaidulos buvo naudojamos kartu su įvairių koncentracijų druskų tirpalais.

Tiesioginis cheminės energijos pavertimas elektromagnetine energija vyksta palyginti neseniai sukurtuose cheminiuose lazeriuose, kuriuose atomai sužadinami cheminių reakcijų energija. Tačiau tokios konversijos efektyvumas yra labai mažas. Pirmiau minėti tiesioginio energijos konvertavimo būdai nėra pramoninės energijos gamybos pavyzdžiai.

Elektra šiluminėse stotyse gaminama pagal klasikinę schemą: kuro cheminė energija –> šiluminė energija –> mechaninė energija –> elektros energija. Tiesiogiai paverčiant cheminę energiją į elektros energiją, padidėja efektyvumas ir taupomos medžiagos. Todėl, senkant iškastiniams energijos ištekliams ir griežtėjant aplinkos švaros reikalavimams energetikos objektams ir transportui, kaip vienam iš pagrindinių energijos išteklių vartotojų, cheminių šaltinių elektros energijos, tiesiogiai paverčiant bendrais energijos ištekliais, laikui bėgant didės. Tikimasi, kad artimiausiu šimtmečiu gerokai padidės automobilių su elektrocheminiais energijos šaltiniais gamyba (9.5 pav.).

Plačiai naudojamų tiesioginės energijos konvertavimo įrenginių pavyzdžiai žinomi jau seniai. Tai yra žibintuvėlių baterijos ir įvairių tipų baterijos. Palyginti neseniai pasiūlyti kuro elementai taip pat tiesiogiai paverčia cheminę energiją į elektros energiją. Jų veikimo principas panašus į elektrocheminių elementų veikimo principą. Tačiau kuro elementų elektrodai tarnauja kaip katalizatoriai ir nėra tiesiogiai susiję su elektros energijos gamyba. Pavyzdžiui, vandenilio-deguonies kuro elemente kuras oksiduojamas prie anodo, išlaisvindamas elektronus (9.6 pav.). Dėl to tarp anodo ir katodo atsiranda potencialų skirtumas. Anodas pagamintas iš porėto nikelio-keramikos lydinio su nikelio dalelių inkliuzais, o katodas iš to paties lydinio su sidabro dalelių intarpais. Iš 1 kg vandenilio vandenilio-deguonies elemente galite gauti 10 kartų daugiau energijos nei sudeginę 1 kg benzino vidaus degimo variklyje. Šis elementas gamina vandenį, o ne kenksmingas išmetamąsias dujas. Kodėl jie nėra plačiai pristatomi ir nepakeičia benzininių variklių? Atsakymas į šį klausimą apima dar neišspręstus klausimus, susijusius su kaina ir patikimumu. Pirma, norint sėkmingai su juo konkuruoti, vandenilis turi būti ne daugiau kaip 10 kartų brangesnis už benziną. Antra, nepaisant pirminių pasiūlymų dėl vandenilio kaupimosi kai kuriuose metalų hidriduose, jo saugaus laikymo ir transportavimo problema reikalauja tolesnių techninių patobulinimų.

Ir vis dėlto pastaraisiais metais vis daugiau dėmesio skiriama automobiliui su elektros varikliu, t.y., elektromobiliui. Neseniai vokiečių kompanija BMW pademonstravo naują elektromobilį, kurio pagrindą sudaro sieros-natrio baterija. 96 km/h greitį jis pasiekia per 20 sekundžių, o atstumas tarp įkrovimų – 270 km. Tačiau sieros-natrio akumuliatoriaus darbinė temperatūra yra gana aukšta – apie 350 °C, todėl ji yra sprogi ir pavojinga ugniai.

Praktiškai įdomūs yra kuro-galvaniniai elementai, ypač oro-aliuminio elementai, kuriuose katodas yra porėta anglies-grafito plokštė, į kurią patenka oro deguonis, anodas yra aliuminio lydinio plokštė, o, pavyzdžiui, elektrolitas yra vandeninis tirpalas valgomoji druska. Tokiam elementui nereikia elektrinio įkrovimo, jis pats generuoja energiją metalo oksidacijos (elektrocheminio degimo) procese. Šis oksidacijos procesas vyksta su maždaug 80% efektyvumu, o 1 kg aliuminio, sudeginto kambario temperatūroje, gali išskirti maždaug tiek energijos, kiek pagamins 1 kg anglies deginant ore labai aukštoje temperatūroje. Tokie energijos šaltiniai turi daug privalumų: dizaino paprastumas, visiškas eksploatacijos saugumas, geros specifinės energetinės charakteristikos. Tačiau daugiausia yra vienas trūkumas - didelė anodo medžiagos kaina, kurią daugiausia lemia didelis jo gamybos proceso energijos intensyvumas. Šį trūkumą galima sumažinti įvedant, pavyzdžiui, naują aliuminio gamybos technologiją (žr. 9.7 pav.). Pramoniškai plėtojant šią technologiją, aliuminis ir jo lydiniai taps daug pigesni.

Palyginti neseniai buvo sukurtos ličio jodo baterijos, tiesiogiai paverčiančios cheminę energiją į elektros energiją. Įprastose baterijose, kurios paverčia energiją iš cheminės reakcijos tarp cinko ir gyvsidabrio oksido, naudojamas vandeninis elektrolitas. Ličio jodo akumuliatoriai veikia kietu jodo elektrolitu, todėl naudojant minimalius baterijų dydžius galima gauti gana didelę talpą ir pailginti jų tarnavimo laiką. Tokios baterijos naudojamos normalią širdies ritmą užtikrinančiuose širdies stimuliatoriuose. Jų tarnavimo laikas kelis kartus ilgesnis nei įprastų baterijų ir siekia iki 10 metų, o tai reiškia, kad šios baterijos gali sumažinti chirurginių operacijų skaičių implantuojant širdies stimuliatorių.

Kuriant naujas cheminių energijos keitiklių modifikacijas į elektros energiją, daug dėmesio skiriama jų galios didinimui, kartu mažinant jų gaminamos elektros energijos sąnaudas.

Hidro šaltiniai ir geoterminės energijos šaltiniai

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas neorganiniais energijos šaltiniais, t.y. šaltiniais, kuriuose nedalyvauja cheminis procesas – degimas. Tai yra hidroelektrinės (hidroelektrinės, hidroakumuliacinės elektrinės, potvynių ir atoslūgių elektrinės), geoterminiai šaltiniai, saulės energijos šaltiniai, vėjo turbinos ir atominės elektrinės.

Hidroelektrinės

Hidroelektrinių veikimo principas pagrįstas krintančio vandens potencinės energijos pavertimu turbinos, prijungtos prie generatoriaus, kinetinę energiją paverčiančia elektros energija, sukimosi kinetine energija. Pirmosios hidroelektrinės buvo srautinio tipo, kuriose upės vanduo nebuvo užtvenkiamas, o tiesiog praleidžiamas per turbiną. Jiems reikia didelio upių lygio skirtumo, pavyzdžiui, prie Niagaros krioklio, kur buvo pastatyta pirmoji tokio tipo hidroelektrinė. Šiuolaikinėse hidroelektrinėse statomos didžiulės užtvankos, kurios padidina tolygiai per turbinas tekančio vandens tūrį (žr. 9.8 pav.). Užtvanka ne tik sukuria rezervuarą vandeniui laikyti, bet ir padidina jo lygį. Tuo pačiu metu didėja potenciali vandens energija, dėl kurios padidėja turbinos sukimosi kinetinė energija ir dėl to padidėja generuojama elektros energija. Vanduo iš rezervuaro slėginiu vamzdynu nukreipiamas į horizontaliai besisukančius turbinos, prijungtos prie generatoriaus, mentes. Paprastai hidroelektrinėje naudojama daug turbininių generatorių. Hidroelektrinių naudingumo koeficientas yra 60–70%, t. y. 60–70% krintančio vandens energijos paverčiama elektros energija.

Hidroelektrines brangiai statyti ir eksploatuoti, tačiau jos veikia „nemokamu kuru“. Pagrindinis hidroenergijos šaltinis yra Saulė, kuri išgarina vandenį iš vandenynų, jūrų, ežerų ir upių. Vandens garai kondensuojasi kritulių pavidalu, kurie iškrenta aukštesnėse vietose, iš kurių kondensuotas vanduo nuteka į jūras. Hidroelektrinės trukdo nuotėkiui ir judančio vandens energiją paverčia elektra.

Tačiau hidroelektrinės nėra visiškai draugiškos aplinkai. Užtvankos ir rezervuarai pašalina užtvindytas žemes iš žemės ūkio paskirties. Jų plotas itin didelis, ypač žemumos upėse: natūralus vandens lygių skirtumas jose nedidelis. Didžiuliai rezervuarų plotai prisideda prie neįprastai didelio vandens garų kiekio atmosferoje susidarymo, o tai neišvengiamai sukelia natūralių oro sąlygų sutrikimą. Užtvankos neigiamai veikia rezervuaruose laikomo vandens kokybę. Priklausomai nuo sezono, susikaupusiame vandenyje gali būti mažai ištirpusio deguonies ir jis gali būti nepalanki terpė žuvims ir kitiems gyviems organizmams. Be to, išsiskiriantis vanduo ardo upės vagą. Tuo pačiu metu hidroelektrinės, pastatytos ant upių, kurių natūralus vandens lygio skirtumas – upėse su kriokliais, kalnų upėse – daro daug mažiau žalos aplinkai.

Siurblinės-akumuliacinės elektrinės

Juose kaupiama perteklinė energija, pagaminta ne hidroelektrinėse, kai elektros suvartojimas sumažėja, pavyzdžiui, naktį. Kaupimo metu vanduo pumpuojamas iš apatinio rezervuaro į viršutinį (9.9 pav.). Tokiu atveju iš išorės gaunama elektros energija paverčiama potencialia vandens energija viršutiniame rezervuare. Piko apkrovos valandomis elektros tinkle vanduo iš viršutinio rezervuaro per hidraulinius mazgus teka į apatinį, o sukaupta potencinė vandens energija paverčiama elektros energija. Siurblinių elektrinių efektyvumas nėra labai didelis: tik apie du trečdaliai vandens siurbimui sunaudotos energijos grąžinama atgal į tinklą. Tokių stočių statyba reikalauja didelių kapitalo investicijų, todėl jos nėra plačiai naudojamos. Aptariamos siurblinės energijos kaupimo naudojant natūralios kilmės požeminius rezervuarus idėjos.

Potvynių ir atoslūgių jėgainės

Jūros potvyniai, ilgą laiką išlikę paslaptimi, paskatino idėją, kad jų milžinišką energiją galima panaudoti. Jūros potvyniai – Tai periodiniai svyravimai lygius, kuriuos sukelia Mėnulio ir Saulės gravitacinės jėgos kartu su išcentrinėmis jėgomis, kurias sukelia Žemės-Mėnulio ir Žemės-Saulės sistemų sukimasis. Didžiausia iš šių jėgų, Mėnulio, daugiausia lemia jūros potvynių pobūdį. Paprastai potvyniai ir atoslūgiai būna du kartus per dieną. Didžiausias vandens pakilimas vadinamas aukštu vandeniu, minimalus – žemu vandeniu. Pilno vandens kiekis atvirame vandenyne yra apie 1 m, prie kranto – iki 18 m (Fundy įlanka Atlanto vandenyne).

Potvynių ir atoslūgių jėgainės jūros potvynių energiją paverčia elektra. Vienas iš potvynių ir atoslūgių jėgainių įrenginių tipų yra užtvanka su turbogeneratoriais, įtaisytais jos apatinėje dalyje. Panaši potvynių ir atoslūgių jėgainė su tokiu įrenginiu buvo pastatyta 1967 metais Ranos upėje Prancūzijoje, kur pilnas vanduo siekia apie 13 m. Kai užtvankos dugno vartai yra atviri, pilnas vandens lygis abiejose užtvankos pusėse yra vienodas. Atoslūgio pradžioje vandens srautas, nukreiptas į žemę, yra perduodamas per turbininius generatorius, kurie gamina elektrą. Esant žemam vandens kiekiui, vožtuvai užsidaro tol, kol lygio skirtumas tampa pakankamas, kad turbinos generatoriai veiktų efektyviai. Tada visas vandens srautas per turbinų generatorius nukreipiamas į žemę. Tada šis ciklas kartojamas, o energija generuojama esant atoslūgiams ir potvyniams.

Prancūzijoje, Rusijoje ir Kinijoje pastatytos potvynių ir atoslūgių elektrinės įrodo, kad potvynių ir atoslūgių elektros energija gali būti gaminama pramoniniu mastu. Gaminant energiją naudojant jas nereikia jokio kuro, o energijos sąnaudos yra palyginti mažos. Tačiau potvynių ir atoslūgių jėgainių statybos kaina yra gana didelė: maždaug 2,5 karto didesnė nei tokios pat galios hidroelektrinės statyba. Vienas pagrindinių potvynių ir atoslūgių jėgainių privalumų yra tai, kad jos daro minimalią žalą aplinkai.

Geoterminės energijos šaltiniai

Jau seniai žmonės žinojo apie spontaniškas milžiniškos energijos apraiškas, slypinčias gelmėse. gaublys. Žmonijos atmintyje yra legendų apie katastrofiškus ugnikalnių išsiveržimus, nusinešusius milijonus žmonių gyvybių ir neatpažįstamai pakeitusius daugelio Žemės vietų išvaizdą. Net palyginti nedidelio ugnikalnio išsiveržimo galia yra daug kartų didesnė už didžiausių jėgainių, sukurtų žmogaus rankomis. Tiesa, apie tiesioginį ugnikalnių išsiveržimų energijos panaudojimą nėra reikalo pažaboti tokią nepaklusnią stichiją, o, laimei, išsiveržimai pasitaiko ne visur ir ne taip dažnai. Bet vis tiek tai yra žemės gelmėse slypinčios neišsenkančios energijos apraiškos, kurių mažytė dalelė išeina pro ugnikalnių ugnikalnių angas.

Maža Europos šalis Islandija (išvertus kaip „ledo šalis“) visiškai apsirūpina pomidorais, obuoliais ir net bananais! Daugybė Islandijos šiltnamių yra maitinami iš Žemės – kitų vietinių energijos šaltinių Islandijoje praktiškai nėra. Šioje šalyje labai gausu karštųjų versmių ir garsių geizerių – iš žemės trykštančių karšto vandens fontanų. Ir nors islandai neturi pirmenybės naudoti požeminių šaltinių šilumą (net senovės romėnai vandenį iš požemių nešdavo į garsiąsias pirtis – Karakalos pirtis), šios nedidelės šiaurės šalies gyventojai požeminę katilinę eksploatuoja itin intensyviai.

Tačiau žmonės semiasi energijos iš žemės gelmių ne tik šildymui. Karštą vandenį naudojančios elektrinės veikė jau seniai. požeminių šaltinių. Pirmoji tokia, vis dar labai mažos galios, elektrinė buvo pastatyta 1904 m. nedideliame Italijos miestelyje Larderello, pavadintame prancūzų inžinieriaus Larderelli vardu, kuris 1827 m. parengė daugelio karštųjų versmių panaudojimo šioje vietovėje projektą. Palaipsniui elektrinės galia augo, buvo pradėta eksploatuoti vis daugiau naujų blokų, naudojami nauji karšto vandens šaltiniai, o šiandien stoties galia jau pasiekė įspūdingą vertę – 360 tūkstančių kW. Naujojoje Zelandijoje tokia elektrinė yra Wairakei rajone, jos galia – 160 tūkst. 120 km nuo San Francisko JAV elektrą gamina 500 tūkstančių kW galios geoterminė stotis.

Požeminis vanduo, kaip ir „gyvas planetos kraujas“, perduoda natūralią Žemės šilumą į paviršių. Turėdami didelį mobilumą ir didelę šilumos talpą, jie atlieka akumuliatoriaus ir aušinimo skysčio vaidmenį. Jie arba kaupiasi vandeninguose sluoksniuose, arba patenka į žemės paviršių šiltuose ar karštuose šaltiniuose, o kartais išbėga garų ir vandens mišinių pavidalu. Tai geizeriai ir fumaroliai (specialistai juos vadina garo hidrotermais). Garo hidroterminės angos – labai įspūdingas vaizdas: šnypščiant ir švilpiant garų ar perkaitinto vandens srovės išsiveržia iš žemės ir kyla aukštyn. Taigi, „Old Faithful“ geizeris Jeloustouno parke reguliariai, kas 53–70 minučių, išmeta karšto (daugiau nei 90 ° C) vandens srovę į 30–45 m aukštį ir didžiausią geizerių Kamčiatkos slėnyje geizerių – „Milžinas“ – karšto vandens srove gamina 30–35 m aukštyn, o garų stulpelis pakyla daug aukščiau – iki 300–400 m.

Garo-hidroterminiai telkiniai žinomi Islandijoje, Grenlandijoje, Naujojoje Zelandijoje, Indonezijoje, Japonijoje, JAV, Čilėje, Salvadore ir kitose šalyse. Požeminio vandens šiluma plačiai naudojama Italijoje, kur geoterminės stotys veikė nuo amžiaus pradžios. Dauguma dideli indėliai– Toskanoje ir Neapolio srityje, kur šuliniai gamina 200–245 °C temperatūros garų ir vandens mišinį.

Ugnikalnių ir geizerių šalimi vadinamoje Islandijoje karštųjų versmių yra apie 7 tūkst. Jų bendras pajėgumas yra daugiau nei 1 milijonas kcal/s. Reikjavikas (Islandijos sostinė), esantis netoli poliarinio rato, yra visiškai šildomas terminių vandenų. Čia esančių karštųjų versmių vandenys naudojami ne tik šildymui, bet ir miesto šiltnamiams bei šiltnamiams, kuriuose auginamos gėlės, daržovės ir net citrusiniai vaisiai.

Mūsų šalyje Kamčiatkoje ir Kurilų salose, šiuolaikinio vulkanizmo vietovėse, ypač gausu karštųjų versmių. Šiose vietovėse nuo seno žinomi šaltiniai, trykštantys garais ir verdančiu vandeniu (kai kuriuos dar XVIII a. 40-aisiais aprašė S. Krasheninnikovas), tačiau žvalgomieji gręžimai ten pradėti tik 1958 m. Pirmoji mūsų šalyje geoterminė elektrinė buvo pastatyta Paratunkos upės teritorijoje, o nuo 1967 m. 15 tūkstančių kW galios saulės šiluminė elektrinė veikia Paužetsky terminiuose šaltiniuose, 200 km nuo Petropavlovsko- Kamčiatskis.

Naudoti žemesnės nei 100°C temperatūros vandenį energijai laikyti ekonomiškai nenaudinga, tačiau jis gana tinkamas centralizuotam šildymui: namams, šiltnamiams šildyti, pirtims, baseinams. Šimtai miestų ir miestelių Rusijoje, Ukrainoje, Centrinėje Azijoje ir Užkaukazėje perėjo prie tokio natūralaus šilumos tiekimo. Tai labai naudinga ekonomiškai. Tačiau pagrindinis šilumos, gaunamos iš podirvio, privalumas yra aplinkos grynumas ir atsinaujinimas. Žinoma, nekontroliuojama tvora šilto vandens anksčiau ar vėliau gali išeikvoti šaltinius. Kad taip neatsitiktų, buvo sukurta uždaros sistemos technika, kai atvėsintas arba įprastas šaltas vanduo grąžinamas į aukštos temperatūros formaciją. Per vieną šulinį pumpuojamas šaltas vanduo, o per kitą gaunamas karštas vanduo. Sukuriama patikima, beveik „amžina“ uždara cirkuliacija. Tokio tipo požeminė katilinė sukurta, pavyzdžiui, Grozne.

Labai apytiksliais skaičiavimais, mūsų šalyje prognozuojamos terminių vandenų (nuo 50 iki 250 °C) atsargos yra ne mažiau kaip 20 mln. m3 vandens per dieną. Šis didžiulis aplinkai nekenksmingos šiluminės energijos rezervas gali pakeisti iki 150 mln. tonų iškastinio kuro. Vienas iš galingiausių Dagestano šulinių (Berikei kaime) suteikia didžiulį karšto vandens, naudojamo šildymui, antplūdį. Šiame gręžinyje per metus su vandeniu išgaunama 330 tonų jodo ir 450 tonų bromo (tai sudaro apie 3% viso pasaulio bromo produkcijos). Pas mus beveik visas bromas ir didžioji dalis jodo išgaunamas iš požeminio vandens, ne veltui jie vadinami pramoniniu gruntiniu vandeniu.

Saulės energija

Saulė turi milžinišką energijos rezervą. Žemė gauna tik nedidelę saulės energijos dalelę, lygią 2·1017 W, ir jos visiškai pakanka užtikrinti plačią gyvybės formų ir biosferos procesų įvairovę Žemėje.

Tikimasi, kad po reprodukcijos prasidės platus saulės energijos naudojimas natūralus procesas– fotosintezė. Laboratorinėmis sąlygomis lauke augalo ląstelė Pirmasis šio proceso etapas jau baigtas – atliktas fotocheminis vandens skaidymas į elementus. Susidaręs vandenilis yra puikus energijos nešiklis: iš žinomų neradioaktyvių medžiagų jo turi daugiausia didelio tankio energija – 33 kW/kg (anglies energijos tankis tik 9,1 kW/kg). Vykstant fotosintezei, žaliuosiuose augaluose iš neturtingų energijos junginių – anglies dvideginio ir vandens – susidaro sudėtingesnės struktūros ir daug energijos turintis krakmolas, iš kurio sintetinami riebalai, baltymai, celiuliozė ir kt. organinių komponentų. Kaip matyti iš periodinių leidinių, japonų mokslininkai pasiūlė kiek neįprastą saulės energijos panaudojimo būdą. Susmulkinto magnetito ir anglies miltelių mišinį jie apšvitino koncentruota saulės šviesa ir įkaitino iki 1200° C. Dėl cheminės reakcijos susidarė vandenilis ir anglies monoksidas. Iš šių dujų galima susintetinti, pavyzdžiui, metilo alkoholį, kuris gali pasitarnauti kaip puikus kuras automobiliams. Tokio proceso efektyvumas siekia 47,6%.

Pastaraisiais dešimtmečiais saulės energija – Saulės energija sparčiai vystosi visame pasaulyje ir įvairiomis kryptimis. Saulės energijos programos kuriamos daugiau nei 70 šalių – nuo ​​šiaurinės Skandinavijos iki išdžiūvusių Afrikos dykumų. Saulės įrenginiai naudojami pastatų šildymui ir vėdinimui, vandens gėlinimui, elektros gamybai. Tokie įrenginiai naudojami įvairiuose technologiniuose procesuose. Atsirado transporto priemonės su „saulės pavara“: heliobiciklai, heliomopedai, motorinės valtys, jachtos, saulės plūdės ir dirižabliai su saulės baterijomis. Saulės automobiliai, kurie vakar buvo lyginami su smagiu pasivažinėjimu automobiliu, šiandien įveikia šalis ir žemynus greičiu, beveik lygiu įprastų automobilių greičiui. Jau trejus metus Vokietijos kaime Franitzhütte, esančiame Bavarijos miško pakraštyje, energiją visiškai maitina saulės elektrinė, kurią sudaro 840 plokščių saulės baterijų, kurių bendras plotas yra 360 m2. Kiekvienos baterijos galia yra 50 W. Naktį ir debesuotu oru srovę suteikia švino akumuliatorių baterija, įkraunama tomis valandomis, kai yra daug saulės.

Šveicarijoje pradėjo veikti didžiausia pasaulyje saulės elektrinė. Jo saulės baterijų plotas yra 4500 m2, su visu apšvietimu elektrinės galia siekia 500 kW. To užtenka dviejų šimtų vieno buto kotedžų kaimui. Štutgarto universitetas (Vokietija) suprojektavo lėktuvą, kurio variklį maitina saulės baterijos, esančios ant sparnų, kurių atstumas iki 90 kg. iki 120 km/val. Šveicarijos mokslininkai užpatentavo skaidrias saulės baterijas, kurios gali būti įstatomos į langų rėmus, o ne į stiklą. Tarp dviejų stiklo sluoksnių, padengtų ploniausia titano dioksido plėvele, su tuo pačiu plonu sluoksniušviesai jautrus pigmentas, yra elektrolito sluoksnis, kuriame yra jodo. Ant pigmento krintanti šviesa išmuša iš jo elektronus, kurie per elektrolitą patenka į titano dioksido sluoksnį. Visi tokios saulės baterijos sluoksniai yra tokie ploni, kad stiklo skaidrumas praktiškai nesumažėja. Tokie stiklai yra pigesni nei silicio saulės baterijos.

Sparti saulės energijos plėtra Šveicarijoje buvo įmanoma sumažinus fotovoltinių keitiklių kainą 1 vatui įrengtos galios nuo 1000 1970 m. iki 5–8 dolerių 1990 m. ir padidinus jų efektyvumą nuo 5–6 iki 20–30%. Artimiausiu metu saulės vato kainą siūloma sumažinti 50 proc., o tai leis saulės elektrinėms visiškai konkuruoti su kitais autonominiais energijos šaltiniais, pavyzdžiui, dyzelinėmis elektrinėmis. Šveicarija tapo viena iš pasaulio lyderių praktinio saulės energijos panaudojimo srityje: daugiau nei 700 saulės instaliacijų ant silicio fotokeitiklių, kurių galia nuo 1 kW iki 1 MW, ir saulės kolektorių įrenginių, skirtų saulės energijai gaminti. Šveicarijos saulės energijos programa reikšmingai prisidės sprendžiant aplinkosaugos problemas ir didinant energetinę šalies nepriklausomybę, kuri šiandien daugiau nei 80% energijos importuoja iš užsienio.

Dažniausiai ant pastatų stogų ir fasadų (20–30 m2) montuojama 2–3 kW galios silicio fotokeitiklių pagrindu pagaminta saulės instaliacija. Tokia instaliacija per metus pagamina vidutiniškai 3000 kWh elektros energijos, kurios pakanka namų ūkio poreikiams patenkinti, o kartais net pakrauti elektromobilio borto baterijas. Vasaros metu paros energijos perteklius siunčiamas į viešąjį elektros tinklą. Žiemą energiją saulės instaliacijos savininkui galima grąžinti nemokamai. Didelės įmonės ant gamybinių pastatų stogų įrengia saulės stotis, kurių galia iki 300 kW. Tačiau tokia stotis gali patenkinti įmonės energijos poreikius tik 55–70 proc. Alpių aukštumų vietovėse, kur elektros linijas tiesti neapsimoka, statomos autonominės saulės elektrinės su energiją kaupiančiomis baterijomis.

Remiantis eksploatavimo patirtimi ir kai kuriais skaičiavimais, Saulė gali patenkinti bent visų šalies gyvenamųjų pastatų energijos poreikius. Saulės instaliacijos, esančios ant pastatų stogų ir sienų, ant greitkelių triukšmo barjerų, transporto ir pramonės statiniuose, nereikalauja brangios žemės ūkio ar miesto teritorijos.

Netoli Grimselio kaimo esanti autonominė saulės energija tiekia elektros energiją visą parą kelio tunelio apšvietimui. Netoli Šuro miestelio ant 700 metrų triukšmo barjero atkarpos sumontuotos saulės baterijos kasmet tiekia 100 kW elektros energijos. Ant gamybinio pastato stogo sumontuotos 320 kW galios saulės baterijos beveik visiškai patenkina įmonės technologinius šilumos ir elektros energijos poreikius. Silicio fotokeitiklių efektyvumas stipriai kaitinant pastebimai sumažėja, todėl po saulės kolektoriais klojami vėdinimo vamzdynai lauko orui pumpuoti. Šildomas oras veikia kaip kolektorių įrenginių aušinimo skystis. Viena iš pagrindinių Šveicarijos saulės elektros programos dalių yra saulės energiją naudojančių transporto priemonių kūrimas, nes transporto priemonės sunaudoja apie ketvirtadalį šaliai reikalingų energijos išteklių. Kiekvienais metais Šveicarijoje vyksta tarptautinis saulės automobilių ralis.

Pastaruoju metu labai išaugo susidomėjimas saulės energijos naudojimo problema. Energijos potencialas, pagrįstas tiesioginės saulės spinduliuotės naudojimu, yra labai didelis. Atminkite, kad naudojant tik 0,0125 % saulės energijos būtų galima patenkinti visus šiandienos pasaulio energijos poreikius. Deja, mažai tikėtina, kad šie didžiuliai potencialūs ištekliai kada nors bus panaudoti dideliu mastu. Viena rimčiausių kliūčių tokiam įgyvendinimui yra mažas saulės spinduliuotės intensyvumas. Net ir geriausiomis atmosferos sąlygomis (pietinės platumos, giedras dangus) saulės spinduliuotės srauto tankis yra santykinai mažas. Todėl tam, kad saulės spindulių kolektoriai „surinktų“ bent iš dalies gyventojų poreikiams patenkinti reikalingą energiją, jie turi būti išdėstyti didžiulėje teritorijoje.

Būtinybė naudoti didžiulio dydžio kolektorius taip pat reikalauja didelių materialinių išlaidų. Paprasčiausias saulės spindulių kolektorius – pajuodusio metalo (dažniausiai aliuminio) lakštas, kurio viduje yra vamzdžiai, kuriuose cirkuliuoja skystis. Šildomas kolektoriaus sugeriamos saulės energijos, skystis tiekiamas tiesioginiam naudojimui. Skaičiavimu, gana daug aliuminio patenka į saulės spindulių kolektorių gamybą.

Saulės energija yra viena iš daugiausiai medžiagų reikalaujančių energijos gamybos rūšių. Didelio masto saulės energijos naudojimas lemia milžinišką medžiagų, taigi ir darbo išteklių, poreikį žaliavoms išgauti, joms sodrinti, medžiagoms gauti, heliostatams, kolektoriams, kitai įrangai gaminti, jų transportavimui.

Kol kas saulės spindulių generuojama elektros energija yra daug brangesnė nei gaunama tradiciniais metodais. Mokslininkai tikisi, kad eksperimentai buvo atlikti bandomieji augalai ir stotys padės išspręsti ne tik technines, bet ir ekonomines plataus saulės energijos naudojimo problemas.

Vėjo energija

Vėjas tarnavo žmogui nuo senų senovės. Primityvūs žmonės iškėlė bures virš nestabilaus iš rąsto išrausto šaudyklo. Vyraujantis vakarų vėjai nešė ispanų armadą į atradimus ir pergales. Prekybos vėjai išpūtė didelių kirpėjų bures, padėjo atidaryti Indiją ir Kiniją bei užmegzti prekybą su Vakarais. Senovės persai vertė vėją malti grūdus. Vėjo malūnai (9.10 pav.) labiausiai paplitę Olandijoje. Kai kurie iš jų yra senesni nei 500 metų ir vis dar veikia. Buvo laikas, kai vanduo ir vėjas buvo beveik pagrindiniai energijos šaltiniai. Dar 1910 metais Rusijoje buvo apie milijonas vėjo malūnų ir maždaug tiek pat vandens malūnų. Ir šiandien visa ši energija švelniai vadinama netradicine.

XIX amžiaus 50-aisiais. JAV buvo išrastas kelių menčių vėjo malūnas, kuris paplito. Tokių vėjo malūnų pagalba pirmiausiai iš šulinių buvo pakeltas vanduo ir vandens pripildomi garo katilai. Vėliau vėjo malūnai buvo naudojami elektrai gaminti. Daugialypė vėjo jėgainė su vėjo ratu, kurio skersmuo iki 9 m, esant apie 25 km/h vėjo greičiui, gali generuoti iki 3 kW elektros energijos. XX amžiaus 30-aisiais. Jungtinėse Valstijose buvo pastatyta apie 6 milijonai daugiamečių vėjo turbinų. Daugelyje kaimo vietovių iki didelių elektrinių statybos pagrindinis elektros energijos šaltinis buvo įvairios vėjo jėgainės.

Judančių oro masių energija yra didžiulė. Vėjo energijos atsargos yra daugiau nei šimtą kartų didesnės nei visų planetos upių hidroenergijos atsargos. Vėjai pučia nuolat ir visur žemėje – nuo ​​lengvo vėjelio, kuris atneša laukiamą vėsą per vasaros karštį, iki galingų uraganų, sukeliančių neapskaičiuojamą žalą ir sunaikinimą. Oro vandenynas, kurio dugne mes gyvename, visada neramus. Mūsų šalies platybėse pučiantys vėjai nesunkiai patenkintų visus jos elektros poreikius! Klimato sąlygos leisti plėtoti vėjo energiją didžiulėje teritorijoje nuo mūsų vakarinių sienų iki Jenisejaus krantų. Vėjo energijos ypač gausu šiauriniuose šalies regionuose palei Arkties vandenyno pakrantę.

Šiandien vėjo turbinos pagamina tik nedidelę pasaulio elektros energijos dalį. XX amžiaus technologija atvėrė visiškai naujas galimybes elektros energetikos pramonei. Sukurti didelio našumo įrenginiai, galintys gaminti elektrą net pučiant labai silpnam vėjui. Siūloma daug vėjo turbinų projektų, kurie yra nepalyginamai pažangesni nei senieji vėjo malūnai. Naujuose projektuose naudojami naujausi daugelio gamtos mokslų šakų pasiekimai. Norint sukurti tobulą vėjo rato – bet kurios vėjo jėgainės širdies – dizainą, pasitelkiami orlaivių specialistai, kurie žino, kaip parinkti tinkamiausią mentės profilį ir jį ištirti vėjo tunelyje. Mokslininkų ir inžinierių pastangomis buvo sukurtos įvairios modernios vėjo jėgainių konstrukcijos.

Galima pateikti neįprasto energijos panaudojimo pavyzdžių. Vienas iš amerikiečių išradėjų, stebėdamas, kaip greitkeliu skraidantys automobiliai spardė iš šonų dulkių debesis ir keliu varė lengvas šiukšles, atėjo mintis, kad galima panaudoti transporto priemonių judėjimo generuojamą vėjo energiją. . Jis pasiūlė pastatyti vertikalios ašies vėjo turbinas į betoninį vidurinį barjerą, einantį judriausių greitkelių viduryje, kad gautų energiją iš į abi puses lekiančių automobilių. Sukurta energija turi patekti į bendrą tinklą arba kaupti baterijose ir panaudoti keliui apšviesti naktį. Matavimai judrios magistralės pašonėje parodė, kad dirbtinis vėjas pučia apie 18 valandų per parą, o vidutinis greitis siekia 4,5–5,5 m/s. Tai daugiau nei didelių vėjo jėgainių, veikiančių Kalifornijoje, srityje. Mokslininkai dabar tęsia matavimus skirtingi keliai ir ruošiasi pradėti įvairių tipų vėjo turbinų bandymus. Kitas pavyzdys. Vakarinėje Danijos pakrantėje, netoli Raisbio miestelio, buvo pastatyta 40 vėjo jėgainių elektrinė. Bendra jo galia – 24 MW. Vėjo turbinose sumontuoti elektroniniai reguliatoriai iš Vokietijos bendrovės Siemens, kuri pirmą kartą naudoja puslaidininkinius tiristorius. Tai leido pašalinti didelių gabaritų kondensatorius ir droselius. Reguliavimo sistema užtikrina sklandų energijos tiekimą nepriklausomai nuo vėjo greičio.

Kiekvienas energijos šaltinis turi veikti ten, kur duoda didžiausią grąžą, maksimalią naudą. Šiaurėje turime didžiules, nepasiekiamas teritorijas. Energiją čia pasigaminti labai sunku, o jos kaina didesnė nei šalies centre. Čia gali būti naudojamos vėjo turbinos. Vėjo greitis jūrų ir vandenynų pakrantėse vidutiniškai siekia daugiau nei 6 m/s per metus. Kai 1 MW galios vėjo jėgainė veikia šešis mėnesius, energijos vartotojas gali gauti apie 2,5 mln. kW, o to visiškai pakanka 150 gyvenamųjų namų kaimui aprūpinti šiluma ir šviesa.

Šiuolaikinę 1 MW galios vėjo jėgainę sudaro 48 m skersmens vėjo ratas, sumontuotas ant 40 m aukščio plieninio kūginio bokšto, ant kurio sumontuotas energijos perdavimo iš vėjo rato į generatorių blokas, valdymo sistema. ir sumontuotas stabdymo mechanizmas. Vėjo turbina yra visiškai automatizuota: pati „gaudo vėją“ ir prieš paleisdama patikrina visų komponentų ir mazgų būklę. Esant 3,5–4 m/s vėjo greičiui, išsivysto 40–50 kW galia, o esant 13,5 m/s – 1000 kW. Įrenginio tarnavimo laikas yra 20–25 metai. Tai kainuoja apie 1 mln.

Iki 1998 metų Rusijoje buvo apie pusantros tuzino didelių ir apie 100 mažų vėjo jėgainių, o užsienyje jų bendras skaičius siekė daugiau nei 130 tūkst. Šiandien beveik visos išsivysčiusios šalys stato vėjo jėgaines. Maža šalis Danija pirmauja vėjo jėgainių statyboje. Maždaug prieš du dešimtmečius būtent ji davė impulsą šiuolaikinės vėjo energetikos plėtrai. Šioje šalyje veikia daugiau nei keturi tūkstančiai efektyviausių ir geriausiai pasaulyje veikiančių įrenginių. Vėjo jėgainių gamyklas danai pastatė Indijoje, Kinijoje ir JAV. Vėjo turbinos taip pat gaminamos Rusijoje. Pagal savo techninius rodiklius jie nenusileidžia savo užsienio analogams.

Vėjo turbinos sukuria vibraciją ir triukšmą, kurie neigiamai veikia gyvus organizmus. Todėl dažniausiai jie statomi toli nuo apgyvendintų vietovių. Metaliniai peiliai gali trikdyti radijo ir televizijos transliacijas. Tačiau apskritai vėjo energija laikoma ekologiška.

Daugelis šalių aktyviai plėtoja vėjo energiją. Pavyzdžiui, Vokietija pastaraisiais metais priartėjo prie JAV vėjo energijos gamybos srityje, o vėjo jėgaines gaminančių įmonių skaičiumi pasivijo Daniją. Vokiečių vėjo turbinos užpildo rinką Brazilijoje, Meksikoje, Kinijoje ir kitose šalyse.

Branduolinė energija

Branduolinės energetikos plėtra

Šiandien apie 17 % pasaulinės elektros energijos pagaminama iš atominių elektrinių (AE). Kai kuriose šalyse jo dalis yra daug didesnė. Pavyzdžiui, Švedijoje ji sudaro apie pusę visos elektros energijos, Prancūzijoje – apie tris ketvirtadalius. Pastaruoju metu pagal Kinijoje priimtą programą atominių elektrinių energijos indėlį planuojama padidinti penkis–šešis kartus. Atominės elektrinės vaidina pastebimą, nors dar ne lemiamą vaidmenį JAV ir Rusijoje.

Daugiau nei prieš keturiasdešimt metų, kai pirmoji atominė elektrinė gamino elektrą tuo metu mažai kam žinomame Obninsko miestelyje, daugeliui atrodė, kad atominė energetika yra visiškai saugi ir nekenksminga aplinkai. Nelaimingas atsitikimas vienoje iš Amerikos atominių elektrinių, o vėliau Černobylio nelaimė parodė, kad iš tikrųjų branduolinei energijai gresia didelis pavojus. Žmonės išsigandę. Visuomenės pasipriešinimas šiandien toks, kad daugumoje šalių naujų atominių elektrinių statybos praktiškai sustojo. Vienintelės išimtys yra Rytų Azijos šalys – Japonija, Korėja, Kinija, kur branduolinė energetika toliau vystosi.

Puikiai reaktorių stipriąsias ir silpnąsias puses žinantys specialistai į branduolinius pavojus žiūri ramiau. Sukaupta patirtis ir naujos technologijos leidžia statyti reaktorius, kurių nekontroliuojama tikimybė, nors ir ne nulinė, bet itin maža. Šiuolaikinėse branduolinėse įmonėse užtikrinama griežčiausia radiacijos kontrolė patalpose ir reaktorių kanaluose: keičiami kombinezonai, specialūs batai, automatiniai radiacijos detektoriai, kurie niekada neatidarys oro spynos durų, jei ant jų yra net nedideli radioaktyviųjų „nešvarumų“ pėdsakai. tu. Pavyzdžiui, atominėje elektrinėje Švedijoje, kur švariausios plastikinės grindys ir nuolatinis oro valymas erdviose patalpose tarsi atmeta net mintį apie bet kokį pastebimą radioaktyvųjį užterštumą.

Prieš branduolinę energiją buvo atlikti branduolinių ginklų bandymai. Žemėje ir atmosferoje buvo išbandytos branduolinės ir termobranduolinės bombos, kurių sprogimai siaubė pasaulį. Tuo pat metu inžinieriai taip pat kūrė branduolinius reaktorius, skirtus gaminti elektros energiją. Pirmenybė buvo teikiama karinei krypčiai – karinių jūrų pajėgų laivams skirtų reaktorių gamybai. Karinių departamentų nuomone, reaktorių naudojimas povandeniniuose laivuose yra ypač perspektyvus: tokie laivai turėtų beveik neribotą veikimo spektrą ir galėtų išbūti po vandeniu daugelį metų. Amerikiečiai sutelkė savo pastangas kurdami suslėgto vandens reaktorius, kuriuose paprastas („lengvas“) vanduo tarnautų kaip neutronų moderatorius ir aušinimo skystis ir kurių galia būtų didelė jėgainės masės vienetui. Buvo pastatyti pilno masto antžeminiai transporto reaktorių prototipai, ant kurių visi konstruktyvius sprendimus buvo išbandytos valdymo ir saugos sistemos. XX amžiaus 50-ųjų viduryje. pirmasis povandeninis laivas su branduolinis variklis Nautilus pralėkė po Arkties vandenyno ledu.

Panašūs darbai buvo atliekami ir mūsų šalyje, tik kartu su slėginio vandens reaktoriais buvo sukurtas kanalinis grafito reaktorius (kuriame vanduo taip pat buvo aušinimo skystis, o grafitas – moderatorius). Tačiau, palyginti su suslėgto vandens reaktoriumi, grafito reaktorius turi mažą galios tankį. Kartu toks reaktorius turėjo ir svarbų pranašumą – jau buvo sukaupta nemaža patirtis konstruojant ir eksploatuojant pramoninius grafito reaktorius, kurie nuo transportinių įrenginių daugiausia skiriasi aušinimo vandens slėgiu ir temperatūra. O patirties turėjimas reiškė sutaupyti laiko ir pinigų plėtros darbams. Kuriant antžeminį grafito reaktoriaus prototipą transporto įrenginiams, jo beprasmiškumas tapo akivaizdus. Ir tada buvo nuspręsta jį panaudoti branduolinei energijai. AM reaktorius, tiksliau jo 5000 kW turbogeneratorius, buvo prijungtas prie elektros tinklo 1954 m. birželio 27 d., ir visas pasaulis sužinojo, kad SSRS buvo paleista pirmoji pasaulyje atominė elektrinė – atominė elektrinė.

Kartu su kanaliniais grafito reaktoriais mūsų šalyje, taip pat JAV, nuo XX amžiaus 50-ųjų vidurio. metų buvo sukurta kryptis, pagrįsta suslėgto vandens energijos reaktorių (VVER) naudojimu. Jų būdingas bruožas– didžiulis 4,5 m skersmens ir 11 m aukščio korpusas, skirtas aukštam slėgiui – iki 160 atm. Tokių korpusų gamyba ir transportavimas į atominės elektrinės aikštelę yra itin sudėtinga užduotis. Amerikiečių firmos, pradėjusios plėtoti branduolinę energiją PWR reaktorių pagrindu, upių pakrantėse pastatė gamyklas reaktoriaus laivams gaminti, statė baržas jiems gabenti į atominės elektrinės statybos vietą ir kranus, kurių keliamoji galia 1000 tonų. Šis apgalvotas požiūris leido Jungtinėms Valstijoms ne tik patenkinti savo poreikius, bet ir užimti užsienio gamybos rinką aštuntajame dešimtmetyje. atominė energija. SSRS negalėjo taip plačiai ir greitai išvystyti pramoninės bazės atominėms elektrinėms su VVER reaktoriais. Iš pradžių tik viena Izhoros elektrinė galėjo pagaminti vieną reaktorių. Attommash paleidimas įvyko tik 70-ųjų pabaigoje.

RBMK reaktorius (didelės galios reaktorius, kanalas), kuriame kuro elementus aušinantis vanduo yra verdančioje būsenoje, atsirado kaip kitas kanalinių grafito reaktorių nuoseklios plėtros etapas: pramoninis grafito reaktorius, pirmoji pasaulyje atominė elektrinė, Belojarsko AE reaktoriai. Leningrado AE prie RBMK parodė savo nuotaiką. Nepaisant tradicinės automatinės valdymo sistemos, operatoriui tekdavo vis dažniau įsikišti į reaktoriaus valdymą, kai degdavo kuras (iki 200 kartų per pamainą). Tai lėmė teigiamų atsiliepimų atsiradimas arba sustiprėjimas reaktoriaus veikimo metu, dėl kurio išsivystė nestabilumas 10 minučių laikotarpiu. Norint normaliai stabiliai veikti bet koks teigiamas grįžtamasis ryšys, reikalinga patikima automatinė valdymo sistema. Tačiau dėl tokios sistemos gedimo visada yra avarijos pavojus. Su nestabilumo problema buvo susidurta ir Kanadoje, kai 1971 metais jie paleido kanalinį reaktorių su sunkiuoju vandeniu kaip neutronų moderatoriais ir verdančiu lengvu vandeniu kaip aušinimo skysčiu. Kanados specialistai nusprendė nevilioti likimo ir instaliaciją uždarė. Palyginti greitai buvo sukurta nauja automatinio valdymo sistema, pritaikyta RBMK. Jo įgyvendinimas užtikrino priimtiną reaktoriaus stabilumą. SSRS pradėtos serijinės atominės elektrinės su RBMK reaktoriais statyba (tokios elektrinės niekur pasaulyje nebuvo naudojamos).

Nepaisant naujos reguliavimo sistemos įvedimo, baisi grėsmė išlieka. RBMK reaktoriui būdingos dvi kraštutinės būsenos: vienoje iš jų reaktoriaus kanalai pripildyti verdančiu vandeniu, o kitoje – garais. Neutronų dauginimosi koeficientas, kai užpilamas verdančiu vandeniu, yra didesnis nei užpildant garais. Esant tokiai sąlygai, atsiranda teigiamas grįžtamasis ryšys, kai galios padidėjimas sukelia papildomo garo kiekio atsiradimą kanaluose, o tai savo ruožtu padidina neutronų dauginimo koeficientą, taigi ir toliau didina galią. Tai buvo žinoma ilgą laiką, nuo pat RBMK projektavimo. Tačiau tik po Černobylio katastrofos, atlikus išsamią analizę, paaiškėjo, kad reaktorių galima pagreitinti naudojant greitus neutronus. 1986 m. balandžio 26 d. 1 valandą 23 minutes sprogo Černobylio atominės elektrinės 4-ojo bloko reaktorius. Jo pasekmės yra baisios.

Taigi ar būtina plėtoti branduolinę energetiką? Energijos gamyba atominėse elektrinėse ir ACT (branduolinės šilumos tiekimo gamyklos) yra ekologiškiausias energijos gamybos būdas. Vėjo, saulės, požeminės šilumos ir kt. energija negali iš karto ir greitai pakeisti branduolinės energijos. Pagal prognozes JAV XXI amžiaus pradžioje. Visi tokie energijos gamybos būdai sudarys ne daugiau kaip 10% visame pasaulyje pagaminamos energijos.

Išgelbėti mūsų planetą nuo taršos milijonais tonų anglies dioksido, azoto oksido ir sieros, kuriuos nuolat išskiria šiluminės elektrinės, veikiančios anglimi ir mazutu, ir sustabdyti didžiulio deguonies kiekio deginimą galima tik naudojant branduolinė energija. Bet tik tuo atveju, jei įvykdoma viena sąlyga: Černobylis neturi pasikartoti. Norėdami tai padaryti, būtina sukurti visiškai patikimą energijos reaktorių. Tačiau gamtoje niekas nėra absoliučiai patikimas, visi gamtos dėsniams neprieštaraujantys procesai vyksta su didesne ar mažesne tikimybe. O branduolinės energetikos priešininkai ginčijasi maždaug taip: avarija mažai tikėtina, bet garantijų, kad ji neįvyks šiandien ar rytoj, nėra. Galvodami apie tai, turite atsižvelgti į šiuos dalykus. Pirma, RBMK reaktoriaus sprogimas tokioje būklėje, kokia jis buvo eksploatuojamas prieš avariją, jokiu būdu nėra mažai tikėtinas įvykis. Antra, taikydami tokį požiūrį, mes visi turime gyventi nuolatinėje baimėje, kad Žemė šiandien ar rytoj susidurs su dideliu asteroidu – tokio įvykio tikimybė taip pat nėra nulinė. Atrodo, kad reaktorius, kurio didelės avarijos tikimybė yra gana maža, gali būti laikomas visiškai saugiu.

SSRS yra sukaupusi ilgametę patirtį statant ir eksploatuojant atomines elektrines su VVER reaktoriais (panašiai į amerikietiškus PWR), kurios pagrindu galima santykinai trumpi terminai sukurtas saugesnis galios reaktorius. Tokie, kad avarijos atveju visi urano branduolių radioaktyvūs dalijimosi fragmentai turi likti izoliaciniame apvalkale.

Išsivysčiusios šalys, kuriose gyvena daug gyventojų, dėl artėjančios aplinkos katastrofos artimiausiu metu neišsivers be branduolinės energijos, net ir turėdamos tam tikrus rezervus dažnos rūšys kuro. Energijos taupymo režimas gali tik kurį laiką atidėti problemą, bet ne išspręsti. Be to, daugelis ekspertų mano, kad mūsų sąlygomis nebus įmanoma pasiekti net laikino efekto: energijos tiekimo įmonių efektyvumas priklauso nuo ekonomikos išsivystymo lygio. Net Jungtinėms Valstijoms prireikė 20–25 metų nuo daug energijos naudojančių pramonės šakų įvedimo į pramonę.

Branduolinės energetikos plėtroje atsiradusi priverstinė pauzė turėtų būti panaudota kuriant pakankamai saugų galios reaktorių VVER reaktoriaus pagrindu, taip pat kuriant alternatyvius galios reaktorius, kurių sauga turėtų būti tokio paties lygio, ekonominis efektyvumas yra daug didesnis. Patartina statyti parodomąją atominę elektrinę su požeminiu VVER reaktoriaus išdėstymu patogiausioje vietoje, siekiant patikrinti jos ekonominį efektyvumą ir saugumą.

Pastaruoju metu siūlomi įvairūs atominių elektrinių projektiniai sprendimai. Visų pirma, kompaktišką atominę elektrinę sukūrė Sankt Peterburgo jūrų inžinerijos biuro „Malachitas“ specialistai. Siūloma stotis skirta Kaliningrado sričiai, kur energijos išteklių problema yra gana opi. Kūrėjai numatė, kad atominėje elektrinėje bus naudojamas skystas metalinis aušinimo skystis (švino ir bismuto lydinys) ir neįtraukia radiacijai pavojingų avarijų, įskaitant bet kokio išorinio poveikio, galimybę. Stotis yra ekologiška ir ekonomiškai efektyvi. Visa jo pagrindinė įranga turėtų būti dedama giliai po žeme - 20 m skersmens tunelyje, nutiestame tarp uolų. Tai leidžia sumažinti antžeminių konstrukcijų skaičių ir susvetimėjusios žemės plotą. Projektuojamos atominės elektrinės struktūra modulinė, o tai taip pat labai svarbu. Kaliningrado AE projektinė galia yra 220 MW, tačiau ją galima kelis kartus sumažinti arba padidinti keičiant modulių skaičių.

Branduolinis kuras

Grandininę branduolio dalijimosi reakciją lydi didžiulis energijos kiekis. Taigi, kai sunkusis branduolys dalijasi į du fragmentus, išleidžiama energija, lygi maždaug 1,1 MeV vienam nukleonui. Skaičiavimai rodo, kad 1 kg urano išskiria milijonus kartų daugiau energijos nei 1 kg anglies. Vadinasi, branduolinis kuras yra itin daug energijos sunaudojantis energijos šaltinis. Tuo pačiu metu branduolinio kuro ciklas yra labai sudėtingas technologinis procesas (9.11 pav.).

Skirtingai nuo anglies turinčių energijos nešėjų, kurie taip pat naudojami kaip žaliavos chemijos pramonei, branduolinis kuras yra praktinis visų pirma elektros ir šiluminės energijos gamybai. Didžiulės galimybės plėtoti branduolinę energetiką atsiveria sukūrus greituosius reaktorius (veisėjai), kurioje energijos gamybą lydi antrinio kuro – plutonio – gamyba, kuri radikaliai išspręs branduolinio kuro tiekimo problemą. Remiantis skaičiavimais, 1 tonoje granito yra apie 3 g urano-238 ir 12 g torio-232 (jie naudojami kaip žaliava selekcininkams). Esant MW energijos sąnaudoms (dviem eilėmis daugiau nei dabar), urano ir torio atsargų granite užteks 109 metams. Kaspijos jūros pakrantėje esančiame Ševčenkos mieste buvo pastatytas pirmasis bandomasis pramoninis greitųjų neutronų reaktorius, kurio galia siekia 350 MW. Ji gamina elektrą ir gėlina jūros vandenį, tiekdama gėlą vandenį miestui ir aplinkiniam naftos gavybos regionui, kuriame gyvena apie 150 000 žmonių.

Turi kolosalią energiją termobranduolinė sintezė. Termobranduolinės sintezės metu vienam nukleonui išsiskirianti energija yra daug didesnė nei sunkiųjų branduolių dalijimosi reakcijos metu. Dalijantis urano 238 branduoliui, vienam nukleonui išsiskiria apie 0,84 MeV energijos, o deuterio ir tričio termobranduolinės sintezės metu – maždaug 3,5 MeV. Termobranduolinės reakcijos suteikia didžiausią energijos išeigą „kuro“ masės vienetui nei bet kurios kitos transformacijos. Pavyzdžiui, pagal energijos talpą deuterio kiekis stiklinėje paprasto vandens prilygsta maždaug 60 litrų benzino. Šiuo atžvilgiu perspektyva įgyvendinti kontroliuojamą termobranduolinę sintezę yra labai viliojanti.

Sunkumai praktinis įgyvendinimas kontroliuojama termobranduolinė sintezė yra ta, kad ji įmanoma tik esant labai aukštai temperatūrai - 107–108 K. Esant tokiai itin aukštai temperatūrai, bet kuri susintetinta medžiaga yra plazmos būsenoje, todėl iškyla techninė karštos plazmos uždarymo ribotame tūryje problema. .

Pirmą kartą dirbtinė termobranduolinė reakcijaįvykdyta SSRS 1953 m., o po šešių mėnesių – JAV – vandenilinės (termobranduolinės) bombos sprogimas, atspindintis nekontroliuojamą sintezės reakciją. Sprogstamasis viduje vandenilio bomba yra deuterio ir tričio mišinys. Jame esantis saugiklis – eilinė atominė bomba, kurią sprogus susidaro itin aukšta temperatūra, reikalinga lengvųjų branduolių sintezei.

Daugelio šalių mokslininkai per pastaruosius kelis dešimtmečius uoliai dirbo siekdami išspręsti kontroliuojamos termobranduolinės sintezės problemą. Vienas iš būdų išspręsti šią problemą yra riboto tūrio karštos plazmos sulaikymas stipriais magnetiniais laukais. Šiuo tikslu kuriami itin techniškai sudėtingi termobranduoliniai reaktoriai. Vienas pirmųjų tokių reaktorių Tokamak-10 buvo surinktas 1975 m. vardu pavadintame Atominės energetikos institute. .

Valdoma termobranduolinė sintezė suteikia žmonijai prieigą prie neišsenkamos branduolinės energijos, esančios lengvuosiuose elementuose, sandėlio. Energiją galima išgauti iš įprastame vandenyje esančio deuterio. Skaičiavimai rodo, kad deuterio kiekis Pasaulio vandenyne yra maždaug 4·1013 tonų, o tai atitinka 1017 MW·metų energijos rezervą, kurį galima laikyti praktiškai neribotu. Belieka tikėtis, kad valdomos termobranduolinės sintezės problema artimiausiu metu bus sėkmingai išspręsta.

Buitinės energetikos plėtros ypatybės

Norėdama būti „priešakyje už kitus“, buvusi SSRS ypatingą dėmesį skyrė milžiniškoms elektrinėms. Nepertraukiama statyba 1960–1985 m Sibire milžiniškos hidroelektrinės beveik visiškai nutraukus kondensacinių šiluminių elektrinių statybą lėmė negražią galios struktūrą. Hidroelektrinių dalis viršija 50 proc., o metinės maksimalios apkrovos atžvilgiu – 75 proc. Dėl to pusė jų galios (iki 10 mln. kW) niekada nepanaudojama: žiemą dėl vandens išteklių trūkumo, o vasarą – dėl sumažėjusio energijos poreikio. Paprastai ne sausros metais dideli vandens kiekiai išleidžiami pro nepakankamai išnaudojamas turbinas. Kartu nereikėtų pamiršti ir užliejamų užliejamų pievų, sunaikintų žuvų, išnykusių kaimų. Geras pavyzdys: per 5 metus nuo 1984 iki 1988 m. vandens buvo išleista 40 milijardų kWh. Kitoks, bet vienodai liūdnas vaizdas stebimas sausais metais. Pavyzdžiui, 1982 m., pasibaigus ilgalaikiam sausringam laikotarpiui, Sibiro hidroelektrinės suteikdavo tik 37,5 % bendros galios vietoj įprastų 50 %, ir nors šiluminės stotys veikė maksimalia įtampa, ji pasiekė nurodė, kad teko sustabdyti nemažai įmonių, įskaitant aliuminio gamyklas.

Europinės šalies dalies geografija neleidžia statyti milžiniškų hidroelektrinių, todėl buvo akcentuojamos šiluminės elektrinės ir atominės elektrinės (AE). Deja, mūsų šalyje buvo nustatytas superkritinių garo parametrų šiluminių elektrinių (TEP) statybos kursas. Tačiau tokios šiluminės elektrinės nepasižymi manevringumu ir todėl negali užtikrinti reikiamo elektros apkrovų grafiko. O kadangi elektros sandėlyje negalima kaupti ir ji turi būti gaminama būtent tą akimirką, kai atsiranda poreikis, atsiranda absurdiški energijos priešpriešiniai srautai. Kasmet apie 5 milijardus kW. valandos iš šiaurės vakarų per šalies centrą perkeliamos į Uralą, Kazachstaną ir Sibirą, kur nuosava elektra kainuoja 2,5–3 kartus pigiau, o iš ten, atvirkščiai, degalai vežami į europinę jos dalį. gamyba.

„Didžiųjų statybų projektų“ ideologija, palaikoma TSKP CK sprendimais, išplito ir kituose energetikos objektuose. 70-aisiais buvo sukurti itin galingų Kansko-Ačinsko (KATEK) ir Ekibastuzo valstybinių rajoninių elektrinių (GRES) energetikos kompleksų projektai. Pagal partijos ir vyriausybės nurodymus iki 1990 metų ten turėjo veikti keturios valstybinės rajonų elektrinės, kurių bendra galia atitinkamai siekė 25 ir 16 mln. kW. Tačiau tokia užduotis pasirodė nereali: 1992 m. KATEK veikė tik 2 agregatai, kurių bendra galia siekė 1,6 mln. kW, Ekibastuze - 4 mln. kW galios elektrinės blokas ir blokas antroji elektrinė, kurios galia 500 tūkst. kW. Dėmesys tokiems itin dideliems kompleksams lėmė vidutinės ir mažos galios išsklaidytų hidroelektrinių statybą. Dėl to šiluminėse elektrinėse tiekiama galia, kuri pokario metais greitai padidėjo iki 40 mln. kW (8 mln. kW per metus), 9, 10 ir 11 penkerių metų planuose smarkiai sumažėjo iki 22 mln. kW.

Mokslinių tyrimų padaliniai ir akademiniai institutai dirbo su tam tikru šališkumu, buvo išleisti didžiuliai pinigai be objektyvių diskusijų ir analizės, o mokslo partijos nomenklatūros atsirado su pramonės monopolija. Dėl to šiluminės elektrinės (70 proc. visų elektrinių bendros galios) savo techniniais, ekonominiais ir aplinkosauginiais rodikliais smarkiai atsilieka nuo šiuolaikinio lygio, beveik pusė jų dėl fizinio nusidėvėjimo reikalauja keitimo ar modernizavimo. Kai kurios atominės elektrinės neatitinka tarptautinių saugos ir patikimumo standartų.

Buitinės šilumos tiekimo centralizacija pasiekė hipertrofuotus, analogų pasaulinėje praktikoje neturinčius mastą: šiluminių elektrinių galia viršijo milijoną kilovatų, tačiau šilumos vamzdynų skersmenys išliko tokie patys. Bendras magistralinio šildymo tinklo ilgis Rusijoje viršijo 15 400 km, o jo antikorozinės apsaugos ir šilumos izoliacijos būklė dažniausiai yra nepatenkinama, o tai paaiškina trumpą vamzdynų tarnavimo laiką, dažnas avarijas ir didelių nuostolių karštis.

1986–1990 metais Toliau mažėjo šiluminių elektrinių galios padidinimas iki 15,3 mln. kW, t. y. iki penktojo penkerių metų plano lygio, kuris buvo pasiektas daugiau nei prieš 30 metų. Bendras paleidimas į eksploataciją taip pat sumažėjo iki 27,5 mln. kW, palyginti su 48,4 kW per ankstesnį penkerių metų laikotarpį, o tai lėmė atominių elektrinių statybų sustabdymas po Černobylio katastrofos. Beje, Jungtinių Amerikos Valstijų šiluminių elektrinių pajėgumų paleidimas viršijo paleidimą SSRS tais pačiais metais daugiau nei 2 kartus.

Šie faktai reiškia, kad vidaus energetikos sektorius yra krizėje, iš kurio išeiti galima tik turint teisingą, moksliškai pagrįstą strateginę jos plėtros kryptį.

Kuro ir energijos komplekso svarba pastaruoju metu buvo jaučiama ypač aštriai. Vos pakėlus energijos kainas, iškart pabrango duona ir transportas, butų šildymas ir metalas, gatvių valymas ir pietūs valgykloje. Nelengva rasti veiklą ar produktą, kuriam nereikia energijos. Tačiau nafta, dujos ir anglis, jau nekalbant apie elektrą, mūsų vidaus vartotojams buvo parduota kainomis, kurių negalima palyginti su pasaulinėje rinkoje.

Pigi energija (tiksliau, dirbtinai žema jos kaina) beveik visas energiją taupančias technologijas padarė ekonomiškai nenaudingomis. Reikia pereiti prie naujų ekonominių technologijų pramoniniu mastu, susidėvėjusią įrangą pakeisti pažangesne, naudoti itin efektyvias termoizoliacines medžiagas ir pan.. Kitaip tariant, prieš taupant reikia nemažai išleisti. Be kokios įmonės išeitų į visas šias bėdas skubios pagalbos, be materialinių palūkanų? Dėl to devintojo dešimtmečio pabaigoje mūsų ekonomikos energijos intensyvumas buvo dvigubai didesnis nei pirmaujančių Vakarų Europos šalių. Net ir šiandien būtų galima sumažinti arba parduoti trečdalį pirminės energijos išteklių, jei jie būtų vartojami protingai. Tik vykdant nuoseklią energijos taupymo politiką įmanoma pereiti prie kontroliuojamos energijos rinkos. Artimiausiu metu šiuo atžvilgiu teks ne tiek statyti, kiek rekonstruoti. Kitame etape bus išspręstas kuro ir energetikos komplekso techninės ir struktūrinės pertvarkos bei radikalaus ekonominio efektyvumo didinimo uždavinys. Be to, ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas plėtrai, kurią įgyvendinus bus išspręsta daugybė problemų vienu metu.

Pasaulio vandenyno energija

Yra žinoma, kad energijos atsargos Pasaulio vandenyne yra milžiniškos. Taigi šiluminė (vidinė) energija, atitinkanti perkaitimą paviršiniai vandenys Vandenynas, palyginti su dugnu, tarkime, 20 ° C, yra maždaug 10 J. Kinetinė energija vandenyno srovės yra apytiksliai 1018 J. Tačiau kol kas sunaudojama tik nežymi šios energijos dalis ir net tada didelių ir lėtai atsiperkančių investicijų kaina. Pasaulio vandenyno energetikos sektorius vis dar atrodo neperspektyvus.

Labai sparčiai senka iškastinio kuro (pirmiausia naftos ir dujų) atsargos, kurių naudojimas taip pat susijęs su didele aplinkos tarša (įskaitant šiluminę „taršą“ ir grėsmę klimato pasekmes anglies dioksido koncentracijos padidėjimas atmosferoje). Be to, ribotos urano atsargos (kurį naudojant energiją taip pat susidaro pavojingos radioaktyviosios atliekos) ir termobranduolinės energijos pramoninio naudojimo laiko ir pasekmių aplinkai neapibrėžtumas verčia mokslininkus ir inžinierius skirti vis daugiau dėmesio nekenksmingų medžiagų paieškai. energijos šaltiniai, ne tik vandens lygio pokyčiai upėse, saulės šiluma, vėjas, bet ir Pasaulio vandenyno energija.

Netikėta galimybe Pasaulio vandenyno energetikai pasirodė vandenyne iš plaustų išauginti greitai augantys milžiniški dumbliai, kuriuos nesunkiai galima perdirbti į metaną gamtinių dujų energijai pakeisti. Turimais skaičiavimais, vieno hektaro tokių dumblių plantacijų užtenka pilnai aprūpinti energija kiekvieną žmogaus vartotoją. Daug dėmesio pritraukia „okeanoterminę energijos konversiją“, t. y. generuoja elektrą dėl temperatūros skirtumo tarp paviršinio ir giluminio vandenyno vandens, kurį įsiurbia siurblys, pavyzdžiui, kai uždarame turbinos cikle naudojami lengvai išgaruojantys skysčiai, tokie kaip propanas, freonas ar amonis. Tam tikru mastu panašios, bet kol kas turbūt tolimesnės, perspektyvos gaminti elektrą per skirtumą tarp sūraus ir gėlo vandens, pavyzdžiui, jūros ir upės, atrodo tolimesnės. Į jūros bangomis varomus elektros generatorių modelius jau investuota daug inžinerijos, diskutuojama apie daugelio tūkstančių kilovatų galios jėgainių perspektyvas. Milžiniškos turbinos ant tokių intensyvių ir stabilių vandenyno srovių kaip Golfo srovė žada dar daugiau.

Daroma prielaida, kad kai kurios siūlomos vandenyno elektrinės artimiausiu metu gali būti įdiegtos ir taps pelningos. Kartu reikėtų tikėtis, kad mokslo ir inžinerijos darbuotojų kūrybinis entuziazmas, menas ir išradingumas gali tobulinti esamus ir sukurti naujus perspektyvius Pasaulinio vandenyno energijos išteklių pramoninio naudojimo pokyčius. Tikėtina, kad esant dabartiniam mokslo ir technologijų pažangos tempui, per ateinančius dešimtmečius vandenynų energetikoje turėtų įvykti reikšmingų pokyčių. Vandenynas pripildytas nežemiškos energijos, kuri į jį patenka iš kosmoso. Jis prieinamas ir saugus, neteršia aplinkos, yra neišsenkantis ir nemokamas. Saulės energija ateina iš kosmoso. Jis šildo orą ir sukuria vėjus, sukeliančius bangas. Saulės energija šildo vandenyną, kuris kaupia šiluminę energiją ir sukuria judėjimo sroves, kurios tuo pačiu keičia savo kryptį, veikiamos Žemės sukimosi. Dėl saulės ir mėnulio gravitacinės traukos potvyniai kyla ir krinta. Vandenynas – ne plokščias, negyvas vandens telkinys, o didžiulis energijos šaltinis. Jame purslai bangos, gimsta atoslūgiai, kyla srovės ir t.t.

Japonijos pakrančių vandenyse jau gausu bangų energiją naudojančių plūdurų ir švyturių. Šiandien vargu ar yra pakrantės teritorija, kurioje nebūtų savo išradėjo, kuris dirbtų su įrenginiu, naudojančiu bangų energiją. Nuo 1966 m. du Prancūzijos miestai visiškai pasikliauja potvynio energija, kad patenkintų savo elektros poreikius.

Grupė okeanografų pastebėjo, kad Golfo srovė teka netoli Floridos krantų 5 mylių per valandą greičiu. Idėja panaudoti šią šilto vandens srovę buvo labai viliojanti. Ar tai įmanoma? Ar vėjo malūnus primenančios milžiniškos turbinos ir povandeniniai sraigtai sugebės generuoti elektros energiją išgaudami energiją iš srovių ir bangų? „Jie gali“ – tokia yra ekspertų nuomonė. Siūlomame projekte nėra nieko, kas viršytų šiuolaikinės inžinerinės ir technologinės minties galimybes. Netgi prognozuojama, kad elektra, gaunama naudojant Golfo srovės energiją, artimiausiu metu gali tapti konkurencinga.

Vandenynas yra nuostabi aplinka gyvybei palaikyti, jame yra maistinių medžiagų, druskų ir kitų mineralų. Tokioje aplinkoje vandenyje ištirpęs deguonis maitina visus jūros gyvūnus nuo amebų iki ryklių. Ištirpęs anglies dioksidas panašiai palaiko visų jūros augalų gyvybę – nuo ​​vienaląsčių diatomų iki 200–300 pėdų (60–90 m) rudųjų dumblių. Jūrų biologui tereikia žengti dar vieną žingsnį nuo vandenyno kaip natūralios gyvybę palaikančios sistemos iki bandymo moksliškai išgauti energiją iš šios sistemos. XX amžiaus aštuntojo dešimtmečio viduryje, remiant JAV laivynui. Vandenynų mokslininkų, jūrų inžinierių ir narų komanda sukūrė pirmąjį pasaulyje vandenyno energijos ūkį, esantį 40 pėdų (12 m) žemiau saulės paviršiaus. Ramusis vandenynas netoli San Clemente miesto. Ūkis buvo nedidelis. Iš esmės tai buvo tik eksperimentas. Ūkyje augo milžiniškos Kalifornijos rudadumbliai. Specialistų teigimu, iki 50% tokių dumblių masės gali virsti kuru – gamtinėmis metano dujomis. Ateities vandenyno ūkiai, auginantys ruduosius dumblius maždaug aro plote, galėtų suteikti pakankamai energijos, kad visiškai patenkintų Amerikos miesto, kuriame gyvena apie 100 000 žmonių, poreikius.

Vandenyne yra ištirpęs didžiulis druskos kiekis. Ar druskingumas gali būti naudojamas kaip energijos šaltinis? Galbūt. Didelė druskos koncentracija vandenyne paskatino daugybę Kalifornijos Okeanografijos instituto mokslininkų sukurti idėją dideliems energijos kiekiams gaminti. Tokia instaliacija gali būti suprojektuota kaip akumuliatorius, kuriame vyktų reakcija tarp druskos ir nesūrus vandens.

Šiais laikais, didėjant naujų kuro rūšių poreikiui, okeanografai, chemikai, fizikai, inžinieriai ir technologai vis didesnį dėmesį skiria vandenynui kaip potencialiam energijos šaltiniui.

Ateities energija

Per mūsų civilizacijos egzistavimą tradiciniai energijos šaltiniai daug kartų buvo pakeisti naujais, pažangesniais. Ir ne todėl, kad senasis šaltinis buvo išnaudotas. Saulė visada švietė ir šildydavo žmones, o vieną dieną žmonės prisijaukino ugnį ir pradėjo kūrenti malkas. Tada mediena užleido vietą anglims. Atrodė, kad medienos atsargos yra neribotos, tačiau garo varikliams reikėjo daugiau kaloringų „pašarų“. Bet tai buvo tik etapas. Anglis netrukus atsisako savo lyderystės energijos rinka aliejus. Ir čia yra naujas posūkis: šiais laikais pagrindinės kuro rūšys vis dar yra nafta ir dujos. Tačiau už kiekvieną naują kubinį metrą dujų ar tonos naftos reikia eiti toliau į šiaurę ar rytus, įkasti save giliau į žemę. Šiuo atžvilgiu nafta ir dujos kasmet kainuos vis daugiau.

Pakeitimas? Reikalingas naujas vadovas energijos. Jie neabejotinai bus branduoliniai šaltiniai. Urano atsargos, palyginti su anglies atsargomis, nėra tokios didelės. Tačiau urano masės vienete yra milijonus kartų daugiau energijos nei anglies. O rezultatas toks: gaminant elektrą atominėje elektrinėje reikia išleisti daug mažiau pinigų ir darbo jėgos, nei išgaunant energiją iš anglies. O branduolinis kuras pakeičia naftą ir anglį... Visada buvo taip: kitas energijos šaltinis buvo galingesnis.

Siekdami energijos pertekliaus, žmonės vis giliau pasineria į stichijų pasaulį gamtos reiškiniai ir iki kurio laiko tikrai negalvojau apie savo poelgių ir veiksmų pasekmes. Tačiau laikai keičiasi. Dabar, tūkstantmečių sandūroje, prasideda naujas žemiškosios energijos etapas. Atsirado „švelni“ energetinė sistema, pastatyta taip, kad žmogus nepjauna šakos, ant kurios sėdi, o rūpinasi jau stipriai pažeistos biosferos apsauga. Neabejotina, kad ateityje kartu su intensyvia energetikos plėtra atsiras plačios pilietybės teisės ir plati kryptis: ne per daug galios, bet didelio efektyvumo, ekologiški, lengvai naudojami išsklaidyti energijos šaltiniai. Ryškus to pavyzdys – sparti elektrocheminės energijos pradžia, kurią, matyt, papildys saulės energija.

Energija labai greitai kaupiasi, įsisavina ir pasisavina visas naujausias gamtos mokslų idėjas, išradimus, pasiekimus. Tai suprantama: energija susijusi tiesiogine prasme su viskuo, o visi traukia į energiją ir nuo jos priklauso. Energetikos chemija, vandenilio energija, kosminės elektrinės, antimedžiagoje uždaryta energija, kvarkai, „juodosios skylės“, vakuumas – tai tik ryškiausios gairės, potėpiai, atskiros scenarijaus, kuris rašomas prieš akis ir kurį galima pavadinti, eilutės. energijos rytojus.

Naudotos literatūros sąrašas

1. Aleksejevas. Vadovėliai 9, 10–11 klasėms. – Sankt Peterburgas: SMIO PRESS, 1999 m.

2. Biologinis enciklopedinis žodynas. – M.: Sov. enciklopedija, 1986 m.

3. Biologija, 3 tomai, Green N, Stout W., Taylor D., M. 1996

4. Bykovo žodynas. –Alma-Ata: Mokslas, 1988 m.

5. Vronskio ekologija. Studijų vadovas. – Rostovas prie Dono: Feniksas, 1996 m.

6. Vronskis. Žodynas-žinynas. – M.: Dzeusas, 1997 m.

7. Dedy enciklopedinis žodynas. – Kišiniovas, 1989 m.

8. , Sidorinas. Vadovėlis bendrojo ugdymo įstaigų 9 klasei. – M.: Bustardas, 1995 m.

9. Environmental Science, 2 t. Nebel B., M. 1993

10. Odum Yu. Tt. 1–2. – M.: Mir, 1986 m.

11. Reimersas. Žodynas-žinynas. – M.: Mysl, 1990 m.

12. Šiuolaikinė Vakarų filosofija, žodynas, M. 1991 m

13. Tada ateis elektroninis džentelmenas, Chirkov Yu., M. 1990

14. Farbas P. Populiarioji ekologija. – M.: Mir, 1971 m.

15. Filosofinis žodynas, M. 1991 m

16. , Bylova. – M.: Išsilavinimas, 1988 m.

Žodis „energija“ iš graikų kalbos reiškia veiksmą, veiklą. Pagal šiuolaikines koncepcijas energija yra bendras kiekybinis įvairių materijos judėjimo formų matas. Egzistuoja kokybiškai skirtingos fizinės materijos judėjimo formos, kurios gali transformuotis viena į kitą griežtai apibrėžtais ryšiais (nustatytais XX a. viduryje), o tai leido įvesti energijos sąvoką kaip bendrą matą. materijos judėjimas.

Energijos sampratos svarbą lemia tai, kad ji paklūsta tvermės dėsniui. Energijos idėja padeda suprasti, kaip neįmanoma sukurti amžinojo varymo mašinos. Darbai gali būti atliekami tik pasikeitus aplinkiniams kėbulams ar sistemoms (degalai, krintantis vanduo).

Kūno gebėjimas, pereinant iš vienos būsenos į kitą, atlikti tam tikrą darbo (atlikimo) kiekį buvo vadinamas energija.

Energijos rūšys: mechaninė, šiluminė, cheminė, elektromagnetinė, gravitacinė, branduolinė.

Energija apibūdina gebėjimą dirbti, o darbas atsiranda tada, kai objektą veikia fizinė jėga. Darbas yra energija veikiant.

Dabar labiau nei bet kada iškilo klausimas: kas laukia žmonijos – energijos alkis ar energijos gausa. Straipsniai apie energetikos krizę nepalieka laikraščių ir žurnalų puslapių.

Mokslininkai ir išradėjai jau seniai kūrė daugybę energijos, visų pirma elektros energijos, gamybos būdų. Atrodytų, tereikia statyti vis daugiau elektrinių ir energijos bus tiek, kiek reikės. Tačiau toks „akivaizdus“ sprendimas yra kupinas daugybės spąstų.

Nenumaldomi gamtos dėsniai teigia, kad naudotiną energiją galima gauti tik ją paverčiant iš kitų formų. Deja, amžinieji judesiai neįmanomi. O šiandien 4 iš 5 kilovatų pagaminamos elektros gaunama deginant kurą arba naudojant jame sukauptą cheminę energiją, paverčiant ją elektra šiluminėse stotyse.

Išaugusios naftos kainos, sparti branduolinės energetikos plėtra, didėjantys aplinkosaugos reikalavimai reikalavo naujo požiūrio į energetiką. Nors artimiausios ateities energetikos sektorius ir toliau bus pagrįstas šiluminės energijos gamyba iš neatsinaujinančių išteklių, jo struktūra keisis. Sumažės naftos naudojimas, didės energijos gamyba atominėse elektrinėse, bus pradėtos naudoti neišnaudotos pigios anglies atsargos, plačiai naudojamos gamtinės dujos.

Deja, naftos, anglies ir dujų atsargos nėra begalinės, o daugelis šalių gyvena tik šia diena, plėšikai plėšdamos žemės turtus ir negalvoja apie tai, kad po kelių dešimtmečių šios atsargos išdžius. Kas tada bus?

Padidėjusios naftos, reikalingos ir transportui bei chemikalams, kainos privers susimąstyti apie kitas kuro rūšis. Kol kas mokslininkai ieško naujų netradicinių šaltinių, galinčių prisiimti bent dalį gyventojų aprūpinimo energija rūpesčių.

Netradiciniai energijos šaltiniai.

Saulės energija – saulės energija, vystosi sparčiai ir įvairiomis kryptimis. Saulės įrenginiai naudojami pastatų šildymui ir vėdinimui, vandens gėlinimui, elektros gamybai. Atsirado ir saulės energija varomų transporto priemonių. Jau trejus metus Vokietijos kaime Franzhütte yra visiškai maitinama saulės elektrinė, kurią sudaro 840 plokščių saulės baterijų, kurių bendras plotas yra 360 kvadratinių metrų. m Kiekvienos baterijos galia yra 50 W. Naktį ir debesuotu oru srovę suteikia švino akumuliatorių baterija, įkraunama tomis valandomis, kai yra daug saulės.

Šveicarijos mokslininkai užpatentavo skaidrias saulės baterijas, kurios gali būti įstatomos į langų rėmus, o ne į stiklą. Tarp dviejų stiklo sluoksnių, padengtų plona titano dioksido plėvele su vienodai plonu šviesai jautraus pigmento sluoksniu, yra elektrolito sluoksnis, kuriame yra jodo. Šviesa, patekusi į pigmentą, išmuša iš jo elektronus, kurie per elektrolitą patenka į titano dioksido sluoksnį. Visi tokios saulės baterijos sluoksniai yra tokie ploni, kad stiklo skaidrumas praktiškai nesumažėja.

Pastaruoju metu labai išaugo susidomėjimas saulės energijos naudojimo problema. Saulės energijos potencialas yra nepaprastai didelis. Sunaudojus tik 0,0125 % saulės energijos, būtų galima patenkinti visus šiandienos pasaulio energijos poreikius.

Kliūtis parduoti saulės išteklius yra mažas saulės spinduliuotės intensyvumas. Todėl kolektoriai turi būti išdėstyti didžiulėse teritorijose, o tai taip pat reikalauja didelių materialinių išlaidų.

Paprasčiausias saulės spindulių kolektorius – pajuodęs aliuminio lakštas, kurio viduje yra vamzdžiai su cirkuliuojančiu skysčiu. Šildomas kolektoriaus sugeriamos saulės energijos, skystis tiekiamas tiesioginiam naudojimui. Kolektoriams gaminti sunaudojama gana daug aliuminio.

Saulės energija yra viena iš daugiausiai medžiagų reikalaujančių energijos gamybos rūšių ir yra daug brangesnė nei gaminama tradiciniais metodais.

Vėjo energija.

Vėjo malūnai labiausiai paplitę Olandijoje. Daugialypė vėjo jėgainė su vėjo ratu, kurio skersmuo iki 9 m, esant apie 25 km/h vėjo greičiui, gali generuoti iki 3 kW elektros energijos.

Judančių oro masių energija yra didžiulė. Mūsų šalies platybėse pučiantys vėjai nesunkiai patenkintų visus jos elektros poreikius. Klimato sąlygos leidžia plėtoti vėjo energiją didžiulėje teritorijoje.

Šiais laikais vėjo turbinos generuoja tik nedidelę pagaminamos energijos dalį. Dabar sukurti didelio našumo įrenginiai, leidžiantys gaminti elektrą net esant labai silpnam vėjui.

Kuriant vėjo ratą – bet kurios vėjo jėgainės širdį – pasitelkiami orlaivių specialistai, žinantys, kaip pasirinkti tinkamiausią mentės profilį.

Geoterminės energijos šaltiniai.

Elektrinės, naudojančios karštąsias požemines versmes, veikė jau seniai. Požeminis vanduo, kaip ir „gyvas planetos kraujas“, perduoda natūralią Žemės šilumą į paviršių. Turėdami didelį mobilumą ir didelę šilumos talpą, jie atlieka akumuliatoriaus ir aušinimo skysčio vaidmenį. Jie arba kaupiasi vandeninguose sluoksniuose, arba patenka į žemės paviršių šiltuose ar karštuose šaltiniuose, o kartais išbėga garų ir vandens mišinių pavidalu. Tai geizeriai ir fumaroliai. Geizeriai, pavyzdžiui, „Old Faithful“ kas 53–70 minučių išmeta vandens srovę (daugiau nei 90°C) į 30–45 aukštį.

Manoma, kad energetiniais tikslais naudoti vandenį, kurio temperatūra žemesnė nei 100°C, ekonomiškai nenaudinga, tačiau jis visai tinkamas centralizuotam šildymui.

Pagrindinis šilumos, gaunamos iš podirvio, privalumas yra jos aplinkos švarumas ir atsinaujinimas. Žinoma, nekontroliuojamas paėmimas gali sukelti šaltinių išeikvojimą tam tikslui, sukurta uždaros sistemos technika, kurioje atvėsintas arba įprastas šaltas vanduo grąžinamas į aukštos temperatūros formavimą. Per vieną šulinį pumpuojamas šaltas vanduo, per kitą gaunamas karštas vanduo. Sukuriama patikima, beveik „amžina“ uždara cirkuliacija.

Didžiulis mūsų šalies aplinkai nekenksmingos šiluminės energijos rezervas gali pakeisti iki šimto penkiasdešimt milijonų tonų iškastinio kuro.

Pasaulio vandenyno energija.

Pasaulio vandenyno energijos atsargos yra milžiniškos. Akivaizdžiausias vandenyno energijos panaudojimo būdas – potvynių ir atoslūgių jėgainių (kurių galia 240 tūkst. – 6 mln. kWh) statyba. Netikėta galimybė vandenynų energijai gauti buvo sparčiai augančių milžiniškų dumblių auginimas iš vandenyno plaustų, kurie gali būti lengvai paverčiami metanu, kad pakeistų gamtines dujas kaip energijos šaltinį. Norint pilnai aprūpinti kiekvieną žmogų energija, pakanka 1 hektaro tokių dumblių plantacijų. Daug dėmesio sulaukia „vandenynoterminės energijos versija“ (OTEC) – elektros generavimas dėl temperatūros skirtumo tarp paviršinio ir giluminio vandenyno vandenų, kuriuos siurbia siurblys, pavyzdžiui, naudojant lengvai garuojančius skysčius, tokius kaip propanas, freonas ar amonis. uždaras turbinos ciklas.

Daug inžinerinių įgūdžių buvo investuota į elektros generatorių modelius, veikiančius dėl jūros bangų. Manoma, kad kai kurie įrenginiai artimiausiu metu gali būti įdiegti ir pelningi. Tikėtina, kad ateinančiais dešimtmečiais įvyks didelių vandenynų energijos pokyčių.

Vandenynas pripildytas nežemiškos energijos, kuri į jį patenka iš kosmoso. Saulės energija šildo vandenyną, ji kaupia šiluminę energiją, įjungia sroves, kurios, veikiamos Žemės sukimosi, keičia savo kryptį. Saulės ir mėnulio traukos energija ateina iš kosmoso. Tai yra Žemės ir Mėnulio sistemos varomoji jėga, sukelianti potvynius ir atoslūgius.

9 skyrius. GAMTOS MOKSLINĖS ENERGETIKOS INŽINERIJOS PROBLEMOS

9.1. Šiuolaikinė energijos samprata

Natūraliai mokslinis energijos supratimas

Žodis „energija“ išvertus iš graikų kalbos reiškia veiksmą, veiklą. Pagal šiuolaikines idėjas energija yra bendras kiekybinis įvairių materijos judėjimo formų matas. Egzistuoja kokybiškai skirtingos fizinės materijos judėjimo formos, galinčios abipusiai transformuotis. XX amžiaus viduryje. buvo nustatyta svarbi materijos savybė: visos jos judėjimo formos transformuojasi viena į kitą griežtai apibrėžtais santykiais.

Būtent ši savybė leido įvesti energijos sąvoką kaip bendrą materijos judėjimo matą.

Energija apibūdina materialių objektų gebėjimą dirbti, o darbas atsiranda tada, kai objektą veikia fizinė jėga. Tai reiškia, kad darbas yra veikianti energija. Automobilis juda, rogės slysta kalno šlaitu, artėjanti banga kelia plaustą ir t.t. – visa tai atliekamo darbo pavyzdžiai, energija veikia.

Šiuolaikinės visuomenės išsivystymo lygį daugiausia lemia energijos gamyba ir vartojimas. Energijos suvartojimo dėka juda transportas, į kosmosą skrenda raketos, ruošiamas maistas, šildomi namai ir įjungiami kondicionieriai, apšviečiamos gatvės ir t.t. Galima sakyti: mus supantis pasaulis prisipildo energijos, kurią galima panaudoti atlikti įvairaus pobūdžio darbus.

Energiją turi žmonės ir gyvūnai, akmenys ir augalai, iškastinis kuras ir medžiai, upės ir ežerai, vandenynai ir kt.

Energija yra gerovės šaltinis

Pastaruoju metu kaip niekad diskutuojama apie klausimą: kas laukia žmonijos – energijos alkis ar energijos gausa? Laikraščių ir žurnalų puslapiuose vis dažniau pasirodo straipsnių apie energetikos krizę. Noras turėti energijos šaltinį (dažniausiai naftos) veda į karus.

Laikraščiuose pasirodė pranešimai apie naujų energetikos įrenginių paleidimą ir naujus išradimus energetikos srityje. Siūlomos milžiniškos energetikos programos, skirtos pritraukti didžiulius materialinius išteklius.

Natūralūs energijos ištekliai gali būti vienas iš pagrindinių gyvybės klestėjimo šaltinių. Pavyzdžiui, Jungtiniuose Arabų Emyratuose gaminama nafta. Naftos energijos ištekliai atvedė šią kadaise atsilikusią šalį į modernų išsivystymo lygį. Buvo pastatyti dideli miestai, kurie savo išvaizda ir infrastruktūra yra labai panašūs į daugelį išsivysčiusių šalių, tokių kaip JAV, miestų. Važiuojant, pavyzdžiui, per Abu Dabį – Jungtinių Arabų Emyratų sostinę, pasinėrusį į žalumos ir įvairiaspalvių gėlių kilimą – sunku patikėti, kad šis miestas, kaip ir daugelis kitų Emyratų miestų, išaugo. dykumos žemėje, pro kurios smėlėtą storį kupranugario pėda sunkiai skinasi kelią. Tokie miestai – Jungtinių Arabų Emyratų Edeno kampeliai – išaugo labai greitai, per kokius dvidešimt trisdešimt metų. Būtų klaidinga manyti, kad tik nafta, pagrindinis energijos šaltinis, gali pakeisti dykumos žemę. Apgalvotas viešasis administravimas kartu su gerai veikiančia švietimo sistema, įskaitant religinį švietimą, atlieka ne mažiau svarbų vaidmenį Jungtinių Arabų Emyratų raidoje.

Iš pagrindinio gamtos dėsnio išplaukia, kad panaudota energija gali būti gaunama iš kitų energijos formų juos transformuojant. Amžinieji varikliai, kurie neva gamina energiją ir jos iš niekur nesiima, deja, neįmanomi. O pasaulio energetikos ekonomikos struktūra šiandien susiklostė taip, kad keturi iš penkių pagamintos elektros kilovatų iš principo gaunami taip pat, kaip primityvus žmogus šildydavosi, t.y. degindamas kurą ar naudodamas chemikalus. jame sukaupta energija, transformuojant ją šiluminėse elektrinėse paverčiama elektros energija. Žinoma, kuro deginimo būdai tapo daug sudėtingesni ir pažangesni. Nauji veiksniai – išaugusios naftos kainos, sparti branduolinės energetikos plėtra, didėjantys aplinkosaugos reikalavimai – reikalavo naujo požiūrio į energetiką.

Netolimos ateities energetikos sektorius ir toliau bus pagrįstas šiluminės energijos gamyba iš neatsinaujinančių išteklių. Tačiau jo struktūra pasikeis. Sumažės alyvos sąnaudos. Elektros gamyba atominėse elektrinėse gerokai padidės. Vis dar nepaliestos milžiniškos pigios anglies atsargos bus pradėtos kurti, pavyzdžiui, Kuznecko, Kansko-Ačinsko, Ekibastuzo baseinuose. Bus plačiai naudojamos gamtinės dujos, kurių atsargos mūsų šalyje yra gana didelės.

Deja, naftos, dujų ir anglies atsargos jokiu būdu nėra neribotos. Natūraliomis sąlygomis jie susiformavo per milijonus metų, tačiau bus sunaudoti po šimtų metų. Šiandien pasaulis pradėjo rimtai galvoti, kaip užkirsti kelią grobuoniškam žemiškųjų turtų grobimui. Tik taupiai ir apdairiai naudojant gamtos išteklius jie gali tarnauti šimtmečius. Deja, daugelis šalių gyvena šia diena, išgaudamos didelius kiekius gamtos duotų turtų. Daugelis šių šalių, ypač Persijos įlankos regione, tiesiogine prasme plaukia auksu, negalvodamos apie tai, kad po kelių dešimtmečių žemės atsargos išdžius. Kas bus tada – ir anksčiau ar vėliau tai įvyks – kai naftos ir dujų telkiniai bus išnaudoti? Reikėtų nepamiršti, kad naftą ir dujas vartoja ne tik energetikos, bet ir transporto bei chemijos pramonė. Atsakymas akivaizdus – naujų energijos šaltinių paieška. Mokslininkai ir inžinieriai nuo senų senovės ieškojo naujų, netradicinių šaltinių, galinčių aprūpinti žmoniją energija. Yra įvairių būdų, kaip išspręsti šią problemą. Akivaizdžiausias būdas yra panaudoti amžinuosius, atsinaujinančius energijos šaltinius – tekančio vandens ir vėjo, vandenynų potvynių, žemės vidaus šilumos, Saulės energiją. Galima įvardinti dar vieną viliojantį būdą – valdoma termobranduolinė sintezė, kurią įvaldyti stengiasi daugelio šalių mokslininkai.

Tradiciškai sąvokos „ekonominis elgesys“ ir „ekonominis žmogus“ reiškia ekonomikos sritį. Santykinai naujas vidaus regionas psichologija – ekonominė – savo dalyku laiko „ekonominių santykių psichinės refleksijos modelius“ (A. V. Filippovas, S. V. Kovaliovas, 1989; A. I. Kitovas, 1987).

Psichologijos tikslas ekonominis elgesys kaip ekonomikos ir psichologijos sankirtoje iškilęs mokslas – studija holistinis žmogaus elgesys, veikiamas ekonominių veiksnių, atsispindinčių žmogaus psichikoje. Ekonominio elgesio psichologija išplečia savo apimtį ne tik įtraukdama vadinamąją negamybinę sferą, bet ir integruotas požiūris į žmogaus elgesį. Mūsų požiūriu, ypatingos ekonominės sąmonės, motyvų, mąstymo ir interesų identifikavimas yra laikina duoklė. diferencijuotas požiūris jauna buitinė ekonominė psichologija. Tai ne tik ekonominių santykių suvokimo sfera, bet ir laikinųjų įtraukimas bei tyrimas nesąmoningas: ne tik sąmonės struktūrų – individo nuostatų ir santykių, įmonės filosofijos ar ministerijų ir departamentų deklaracijų matavimas, bet ir didesniu mastu individo, šeimos, įmonės veiksmų ar veiklos rezultatas. , būsena veikiama ekonominių veiksnių.

Prekė ekonominio elgesio psichologija – žmogaus elgesys joje pasirinkimas tarp alternatyvų ekonominių ir psichologinių veiksnių įtakoje. Neįvertindami laikinai nesąmoningos srities, tyrimų lauke pasigendame, pavyzdžiui, pinigų ir valdžios padalijimo įtakos partnerystei šeimos versle. Nekreipdami dėmesio į asmeninį šališkumą, susijusį su valstybės vadovu, nesuprasime ekonominių sprendimų išlaikyti monopolijas bet kurioje pramonės šakoje ir atvirkštinės monopolijų įtakos politinei valdžiai.

Objektas studijuojant ekonominio elgesio psichologiją – pirmiausia individualus. Jei anksčiau ekonomistus daugiausia domino didelių žmonių grupių elgesys, tai dabar jie linkę tirti mikroryšius ekonomikoje.

Remiantis šiuolaikiniais tyrimais ekonominės elgsenos srityje, sunku nustatyti, kas yra autorius – psichologas ar ekonomistas, rinkodaros specialistas ar ekonomikos psichologas pagal išsilavinimą – abu sukūrė tokius. bendrieji metodai, Taigi jie abipusiai praturtino savo metodus ir tapo artimesni savo interesams. Būtent realus individo elgesys dabar susidomėjo visi šie specialistai. Tai, žinoma, buvo ne visada. Ekonomikos teorijų istorinė raida ir kryžminis apvaisinimas su psichologų kritika (ir

revoliucija) prasidėjo nuo G. Tardės laikų (1843-1904). Savo knygoje Ekonominė psichologija jis nustatė pagrindines temas naujas mokslas: paskirstymo ir vartojimo psichologija, pinigai ir reklama.

Sudėtingas ekonominės psichologijos ir elgesio ekonomikos produktas apima įvairių metodų ir požiūriai iš psichologijos, sociologijos, biologijos, antropologijos, politikos mokslų ir ekonomikos.

30.1. „Ekonomiškas žmogus“

Nepaisant to, kad ekonomistai savo koncepcijose naudojo psichologines teorijas - motyvacija Ir sprendimų priėmimas, - jie į žmogaus elgesį žiūrėjo supaprastintai. Atsekęs istorinė raida„ekonominio žmogaus“ samprata, galima matyti ekonomikos teorijų evoliuciją link psichologizavimo. Pavyzdžiui, mainų koncepcija buvo tokia plėtojama.

Ekonominio asmens elgesys. IN Ekonomistai padėjo pagrindą ekonominio žmogaus elgesiui į tikslą nukreiptas elgesys kuri aiškiai suskirstyta į tikslus, priemones ir rezultatus. Tokiam elgesiui būdingi bendri bruožai. Visų pirma, jis turi tikslą kaip tam tikrą paties žmogaus nuosavybę ar būseną. Remiantis tuo, daroma prielaida, kad ekonominis žmogus turi tam tikrą tvarkingą tikslų struktūrą, kurią galima pavaizduoti kaip „tikslų medis“.

Šie tikslai savo ruožtu yra diskretiški, todėl galima objektyviai užfiksuoti tikslų siekimo proceso etapų pabaigą ar ribas ir juos palyginti. Tikslas atrodo konkretus, pasiekiamas numatomos situacijos ribose ir todėl ribotas, baigtinis. Tikslo specifiškumą lemia gebėjimas išmatuoti, įvertinti judėjimo link jo sėkmę, fiksuoti jo pasiekimo laipsnį. Tikslo pasiekimo rezultatas suprantamas kaip socialinis atlygis (N.F. Naumova, 1988).

Būdingas ekonominis elgesys tikslo suvokimas. Be to sunku kalbėti apie subjektyvų naudingumą ir pirmenybių tvarką. Juk būtent tai siejama su galimybe susikurti tikslų hierarchiją, išdėstyti tikslus pagal pageidaujamumo laipsnį ir pirmenybių tvarką, pagal kurią visada galima pasakyti, kuris iš dviejų tikslų yra geresnis ir kad pasiektas tikslas turėtų būti pakeistas tikslu, kuris seka pirmenybių sąraše, o ne iš išorės (naujas).

Trečias ūkinio asmens elgesio bruožas yra instrumentinis priemonių pajungimas tikslams. Priemonių (metodų, veiksmų metodų) pasirinkimas atliekamas įvertinus jų efektyvumą siekiant tikslo. Tikslo siekimo priemonės ir procesas neapdovanojami. Tuo pačiu metu priemonės prasmingai nepriklauso nuo tikslų. Priemonių pobūdį lemia ne tiek tikslas, kiek sąlygos, aplinkybės ir galimybės.

Ketvirtas požymis yra susijęs su rezultatų, pasekmių skaičiavimu - elgesio efektyvumas. Veikla vertinama pagal jų efektyvumą, t.y. pagal rezultatus. Šia prasme veiklos tikslas yra jos rezultatas. Sprendimų priėmimas reiškia alternatyvų įvertinimą, pasekmių apskaičiavimą ir veiksmų krypties pasirinkimą, pagrįstą santykine laukiamo rezultato verte. Daroma prielaida, kad tokiu būdu pasirenkamos ir priemonės, ir patys tikslai. Jei norint pasiekti tikslą reikia

Jei yra per daug rizikos ir (arba) išlaidų, ekonomistai mano, kad „ekonominis žmogus“ atsisako tikslo. Todėl ekonominio elgesio racionalumas suprantamas kaip apskaičiavimas (tikslų, priemonių, rezultatų) ir šių žingsnių seka.

Žinoma, ši racionalaus ir kryptingo žmogaus elgesio idėja turi pakankamai pagrindo, nes ji gerai atkartoja pačios valdymo veiklos specifiką. Be to, toks elgesys yra lengviausiai stebimas, išmatuojamas, kiekybiškai įvertinamas ir todėl nuspėjamas. Ir galiausiai: jis yra labiausiai valdomas, nes pagrindiniai jo komponentai - tikslai, atlygio priemonės - tuo pat metu tarnauja kaip įtakos, stimuliavimo, švietimo ir valdymo sistemų komponentai.

Daugelis ekonomikos psichologų atkreipė dėmesį į šio ekonominio žmogaus modelio trūkumus (S.V. Malakhovas, 1990). Beveik visas netikslingas ir neracionalus žmonių elgesys ekonominėje sferoje netelpa į „tikslingą“ modelį. Tai impulsyvus ir emocinis elgesys, taip pat elgesys, kuris yra ryžtingas sąmonės srityje(F.V. Bassinas, V.E. Rožnovas, 1975). Vokiečių sociologas, ekonomistas ir istorikas M. Weberis nustatė racionalumo tipą, nesusijusį su tikslo veikla, ir pavadino jį esminis racionalumas.

Ekonominio žmogaus modelio ribotumai plačiausiai išanalizuoti filosofinėje literatūroje. Pirma,šio elgesio tikslo pagrindai slypi už tikslo siekiančio elgesio ribų, žmogaus idealų ir vertybių sferoje. Antra,Į tikslą orientuoto elgesio logika leidžia žmogui orientuotis tik jam gerai žinomoje situacijoje, kai jis aiškiai suvokia savo tikslus ir gali apskaičiuoti priemones. Trečia, Tikslinis-racionalus elgesys, suteikdamas priemonėms tam tikrą savarankišką statusą, vertina jas tik pagal efektyvumą, bet ne pagal turinį, taip leisdamas tikslus pakeisti priemonėmis ir prarasti tikslus bei gyvenimo gaires.

Į tikslą orientuotas elgesys skurdina veiklą, nes atima iš daugelio jos elementų ir laikotarpių prasmės. Viskas, kas laikoma priemone, savaime praranda savarankišką prasmę, ir ką tikslingesnis žmogus Kuo daugiau jėgų, motyvų, laiko, gyvenimo sferų jis pajungia tikslams – paverčia juos priemone, tuo prasmės sritis jo veikloje siaurėja. Egzistencija praranda tęstinumą ir tampa diskretiška. Tikslingas elgesys sulygina gyvenimo lauką į vieną liniją, atimdamas iš jos alternatyvas. Sprendimų priėmimas yra daugelio alternatyvų uždarymas vienos naudai. Remiantis šiuo modeliu, kuo daugiau sprendimų priimama, tuo daugiau alternatyvų uždaroma. Kiekvienas paskesnis sprendimas daro vis mažiau galimybę grįžti prie atmestų alternatyvų.

30.2. Keistis sąvokomis

„Mainų“ sąvoka šiuo metu plačiai naudojama Vakarų sociologijoje, analizuojant socialinį, ypač ekonominį, elgesį. Mainų sąvoka taip pat teigia paaiškinanti „ekonominio žmogaus“ elgesį. Tačiau tai tiesa tik nedideliu mastu. Vienašalis ekonominis aiškinimas mainai kelia rimtų prieštaravimų, kai bandoma pateikti universalų ekonominio ir socialinio elgesio paaiškinimą.

Mainų schema Iš tikrųjų tarp tikrų motyvų gali būti ne tik pinigai, daiktai ir kitos materialinės sąlygos, bet ir nematerialinės sąlygos prestižui ir valdžiai įgyti, taip pat dvasiniai motyvai. Teoriškai beveik bet koks individualių tikslų ar lūkesčių rinkinys gali būti įtrauktas į bet kokius mainus(pvz., poreikiai pagal hierarchiją A. Sviestas).

Asmens veiklos efektyvumą lemia tai, kiek naudingas jam atrodo jo indėlio ir atlygio už šį indėlį santykis. Kartais bandoma nustatyti, kas į ką keičiama: pinigai – už darbo laiką; socialinį pripažinimą ir saugumą – už darbą ir lojalumą organizacijai; kūrybiško ir nemokamo darbo galimybė – siekiant aukšto produktyvumo ir kokybės ir pan. Visų pirma buvo ištirta, kaip asmuo yra patenkintas jo apskaičiuotu pageidaujamu grynuoju atlygio ir nuostolių balansu, kuris gali apimti bet kokias asmenines vertybes, jausmus. vienatvė ir kt. Gersonas (1976), naudodamas mainų schemą gyvenimo kokybei įvertinti, pasiūlė ją laikyti individo ir visuomenės sandorio dėl keturių pagrindinių išteklių – pinigų, laiko, santykių ir įgūdžių – rezultatu.

Tačiau norint peržengti ekonominio asmens sąvoką, svarbu ne tiek supažindinti su neekonominėmis sąvokomis ir veiklos motyvais, kiek pastatyti kitą konstrukciją, konkrečių socialinių mainų mechanizmų nustatymas.

J. Homanso mainų samprata.Ši koncepcija remiasi prielaida, kad tiesioginis abipusis žmonių naudingumas ir mainai atlygiais yra visuomenės socialinės santvarkos šaltinis ir garantas. Mainų mechanizmai, anot J. Homanso, yra tokie. Pavyzdžiui, jei praeityje buvo situacija, kai už žmogaus elgesį buvo atlyginta, tai kuo dabartinė situacija panašesnė į praeitį, tuo didesnė tikimybė, kad žmogus elgsis taip pat ar panašiai. Arba: kuo dažniau per tam tikrą laikotarpį vieno žmogaus elgesys apdovanoja kito elgesį, tuo dažniau tas kitas žmogus elgsis taip pat. Apskritai savanoriška sąveika egzistuoja tik tol, kol partneriai tiki, kad jų indėlis į ją yra mažesnis nei už tai gautas atlygis. Šios schemos apribojimas yra čia praktiškai neatsižvelgiama į realų socialinį elgesio reguliavimo mechanizmą(pagrįstas vaidmeniu, institucinis, normatyvinis, galios).

T. Parsonso struktūrinė-funkcinė teorija. Kitą mainų sampratą – normatyvinę – galima rasti T. Parsonso struktūrinėje-funkcinėje teorijoje, kuri naudoja abipusio atlygio sampratą, garantuojančią socialinės sistemos stabilumą ir vadinama normatyvine. Skirtumas nuo J. Homanso sampratos yra tas, kad normatyvinėje schemoje atlyginama ne „nauda“ (grąža, įnašas ir pan.), o normos laikymasis, atitiktis, socialinių (kito žmogaus) lūkesčių laikymasis. , grupė, organizacija, visuomenė). Todėl J. Homansas pasiūlė kitas mainų taisykles.

1. Laikantis normos yra apdovanotas.

2. Kuo elgesys labiau atitinka normą (kitų lūkesčius), tuo daugiau už jį atlyginama; tuo pačiu metu tuo ilgiau atliekami konforminiai veiksmai, tuo mažiau jie vertinami ir apdovanojami.

Savo ruožtu tai turi dvi pasekmes:

<■ asmuo sumažina savo atitiktį ir negauna atlygio, sutrinka mainai;

♦ žmogus padidina savo atitiktį, kad atlygis nesumažėtų dėl atitikties infliacijos.

3. Atlyginimo lygis neturi įtakos socialinės sistemos stabilumui tol, kol dalyviai priimti aktualus normų. Tuo pačiu metu bendrųjų normų buvimas padidina tikimybę, kad atitikimas bus apdovanotas, tačiau sumažina atlygio dydį (atitikties paradoksas).

4. Kuo mainai tampa vienpusiškesni, tuo mažiau stabilus tapti santykiais.

Bandymai išbandyti mainų koncepcijas nuolat susiduria su tuo, kad žmonės, „nors gali būti motyvuoti savanaudiškumo, juos gali lemti ir kiti siekiai – altruizmas, teisingumo jausmas, atitikimas statusui, konkurencija, pavydas. “ Kai sąveikos dalyvį skatina išvardyti motyvai, jo elgesys, „ekonominio žmogaus“ sampratos požiūriu, negali būti vadinamas racionaliu. Tačiau nuorodos į neracionalumą nieko nepaaiškina, todėl buvo tiriamos trys socialinių mainų grupės, kurių negalima paaiškinti „abipusiais atlygiais“.

Pirmoji grupė apima situacijas, kai žmogus negauna išorinio atlygio, o „apdovanoja“ save. Aplinka negali nei tiesiogiai duoti, nei atimti šio atlygio. Pastarasis apima, pavyzdžiui, vadinamuosius psichologinis poveikis, kurį žmogus gauna iš paties darbo proceso (socialinio reikalingumo jausmas, sėkmės jausmas ir kt.). Akivaizdu, kad ši grupė gali apimti bet kokią teigiamą patirtį, psichologinę būseną, kurią sukelia bet koks atlygis. Skirtumas nuo tradicinių situacijų yra tas, kad čia pridedama nuoroda - vidinė atlygio patirtis. Taigi pirmoji iracionalaus elgesio motyvų grupė yra motyvai negarantuotų mainų sąlygomis, kai atlygį suteikia išorinių ir vidinių asmeninių prielaidų derinys.

Antroji grupė situacijos, susijusios su nelygūs mainai išskyrus netolygios informacijos ar galios situacijas. Neįmanoma arba sunku nustatyti įnašą dėl trijų priežasčių. Pirmoji priežastis išplaukia iš pačios žmogaus egzistencijos kokybės, kai asmeniniai parametrai turi savybių kiekybinis nepalyginamumas. Asmeninės reikšmės yra individualios ir unikalios, o poreikiai yra keičiami. Antrąją priežastį lemia sunkumai įvertinti sąveikos dalyvių indėlį tiek gamybos, tiek vartojimo ir reprodukcijos sferoje. Štai kodėl kai kurios organizacijos veiklos vertinimą pakeičia individualaus elgesio vertinimas organizacijoje – disciplina, darbštumas, lojalumas. Trečioji priežastis yra ta, kad kai kurie universalūs mainų atitikmenys neveikia tiksliai, pavyzdžiui, pinigai trūkumo sąlygomis.

Trečioji grupė išoriškai neapdovanotas elgesys yra grupė asimetrinis mainai. Klasikinis tokių mainų pavyzdys yra pareigos, moralės ir nesavanaudiškumo santykis. Tokio elgesio subjektas negali reikalauti

ir tikėtis iš kito to, ko jis iš savęs reikalauja (nesavanaudiškumo, nesavanaudiškumo, dėkingumo).

Taigi atsiranda ištisos neracionalaus elgesio sritys, kurios netelpa į mainų postulatus J. Homansas Ir T. Parsonsas- negarantuotų, nevienodų ir asimetrinių mainų sritys. Būtent atlygio atokumas socialiniuose santykiuose sutrinka visą mainų sąvokų taisyklių vaizdą.

Vaisinga abipusė psichologų ir ekonomistų kritika per pastaruosius šimtą metų paskatino išplėsti žmogaus elgesio supratimą. Ekonomistai pradėjo labiau atsižvelgti į psichologines žmogaus savybes, o psichologai – į ekonominius veiksnius. Šiuo metu priimtas toks ekonominio elgesio apibrėžimas:

Ekonominis elgesys – tai žmogaus sprendimai ir pasirinkimai dėl alternatyvaus ribotų išteklių panaudojimo, apimančio pinigus, laiką, erdvę, pastangas, energiją ir kitus materialinius išteklius individualiems poreikiams tenkinti.

Ekonominę elgseną įtakojantys veiksniai. Yra trys veiksnių, turinčių įtakos ekonominiam elgesiui, grupės:

♦ aplinkos ir bendrieji socialiniai situaciniai veiksniai;

♦ subjektyvūs veiksniai;

♦ ekonominis elgesys.

Pirmoji veiksnių grupė apima tris veiksnių pogrupius, kurie taip pat yra tarpusavyje susiję.

1. Situaciniai veiksniai, apimantys bendrą mokesčių sistemą, ekonomikos dėsnius, žiniasklaidą, infliacijos tempus, bendrus pajamų lygius.

2. Aplinkos veiksniai, subjektyvios sąlygos ir apribojimai, tiesiogiai apibūdinantys subjektą – pajamos, pajamų įvertinimas, skolos, statusas. Dalyko statusas apima demografines charakteristikas, kurios siejamos ir su kitomis ekonominėmis kategorijomis – amžius, lytis/lytis, išsilavinimas, civilinė padėtis, gyvenamoji vieta, vaikų skaičius, santuokinė padėtis.

3. Kitų subjektų socialinę įtaką lemiantys veiksniai. Antroji veiksnių grupė taip pat apima tris veiksnių pogrupius:

1. Suvokimo pogrupį atskirai išryškina van Raaij, norėdamas pabrėžti suvokimą kaip funkciją, jungiančią aplinką, situacinius veiksnius ir elgesį, kaip veiksnį, per kurį lūžta visos ekonominės kategorijos. “

2. Somatiniai veiksniai – apima fiziologines ir biologines tiriamojo savybes, kurios riboja arba prisideda prie bet kokių subjekto sprendimų.

3. Psichologiniai veiksniai – nuostatos, žinios, motyvai, emocijos, lūkesčiai, asmeninės savybės, įgūdžiai.

Fig. 30.1 paveiksle parodyta ekonominės elgsenos veiksnių sąveika.

Ryžiai. 30.1. Ekonominės elgsenos veiksniai (F. van Raaij, 1988)

Schema leidžia atsižvelgti į individualias tiriamųjų ekonominio elgesio ypatybes. Ekonominių veiksnių suvokimo proceso išskyrimas (1.1 faktorius) pabrėžia subjektyvumo ir žmonių elgsenos skirtumų svarbą veikiant aplinkai, leidžia numatyti žmogaus ar nedidelės grupės elgesį. Rodyklės rodo tarpusavio veiksnių ir subveiksnių įtaką. Taigi asmuo gali pasižymėti skirtingu elgesiu pirmosios veiksnių grupės atžvilgiu, pavyzdžiui, skirtingai prisitaikyti prie mokesčių sistemos ar keisti pačius mokesčių teisės aktus kaip vieną iš situacinių veiksnių.

Literatūra

Avtonomovas V.S.Žmogaus modelis ekonomikos moksle. Sankt Peterburgas, 1998 m. Deineka O.S. Ekonominė psichologija: socialinis-politinis aspektas. Sankt Peterburgas,

Kitovas A.I. Ekonominė psichologija. M., 1987 m.

Malakhovas S. V. Ekonominis žmogus ir ekonominės veiklos racionalumas // Psichologijos žurnalas. 1990. T. 11. Naumova P.F. Tikslingo sociologiniai ir psichologiniai aspektai

elgesį. M., 1988 m. Parsonsas T. Visuomenės samprata: komponentai ir jų santykiai // Teorija ir istorija

ekonominės ir socialinės institucijos bei sistemos. M., 1994 m. Filippovas A.V., Kovaliovas S.V. Psichologija ir ekonomika // Psichologijos žurnalas. 1989. T. 10. Heilbronas R. Ekonomikos teorija kaip universalus mokslas // TEISĖ. 1991 m.

t. 1. Taikomoji elgesio ekonomika: remiantis tarptautine ekonomikos konferencija

ir psichologija / Red. pateikė S. Maital. Wheatheat, 1988. Beyond Economic man/ Red. M. Farber, J. Nelson. Čikaga, 1993 m.