Lassen Sie uns ein wenig über Energie sprechen. Ich versichere Ihnen, dass es interessant sein wird - besonders wenn Sie verstehen wollen, woher alle Vorteile unserer Zivilisation kommen.
Fangen wir also an:
SONNENSTRAHLUNG ist die Hauptenergiequelle auf der Erde. Seine Leistung ist durch eine Sonnenkonstante gekennzeichnet - die Energiemenge, die durch eine Flächeneinheit senkrecht zu den Sonnenstrahlen fließt. In einer Entfernung von einer astronomischen Einheit (dh in der Erdumlaufbahn) beträgt diese Konstante ungefähr 1,37 kW / m². Durch die Erdatmosphäre verliert die Sonnenstrahlung etwa 370 W / m² Energie und nur 1000 W / m² erreichen die Erdoberfläche. Das ist immer noch eine riesige Menge an Energie!
Aber reden wir nicht über den Äquator, sondern sehen, was in Moskau passiert.
● Die durchschnittliche Sonnenenergie für Moskau (Sonneneinstrahlung) pro Jahr beträgt 297 MJ pro m². Das Maximum im Juni ist 615, das Minimum im Dezember ist 31 (20 mal weniger!)
● Mittlere quadratische Windgeschwindigkeit - 2,5 m / s (Wetterdaten)
● Die durchschnittliche quadratische Geschwindigkeit des Flusswassers beträgt 1 m / s (Daten zu den Wasserressourcen).
Mit bekannten Formeln werden wir diese Werte nun in Elektrizität umsetzen.
wo
- die durchschnittliche Energie der Quelle (Sonne, Wasser, Wind),
- Effizienz der Anlage (Solarpanel, gemittelter Windgenerator bzw. damless Wasserkraftwerk).
Dann bekommen wir:
● SONNE - 44,55 MJ / m. sq / Jahr (direkte Umwandlungseffizienz 15% *)
● WIND - 0,07 MJ / m2 / Jahr (Umwandlungseffizienz in der Größenordnung von 35% *)
● WASSER - 2,65 MJ / m2 / Jahr (Umwandlungseffizienz in der Größenordnung von 40% *)
* Die Effizienzdaten stammen aus verschiedenen Quellen, je nach den Merkmalen der auf dem Markt befindlichen Geräte.Die Werte scheinen durchaus würdig, aber dennoch schwer zu bewerten. Lass es uns anders versuchen.
Der durchschnittliche Stromverbrauch pro Erwachsenem für die Versorgung mit Lebensmitteln, Arbeit, Wohnraum, Komfort und allem, was darin enthalten ist, beträgt etwa 1940 kWh Strom pro Jahr (Daten aus Statistiken zum weltweiten Energieverbrauch). Es ist nicht schwer zu berechnen, dass wir Folgendes brauchen, um gut zu leben:
● 13,9 sq. M. SOLARPLATTEN (Wirkungsgrad - 15%, 2 kW - 160000r nur auf der Platte), aber wenn Sie sich daran erinnern, dass die Sonneneinstrahlung im Winter viel geringer ist, benötigen wir in Moskau 26,6 m². Sonnenkollektoren. Und wir dürfen das ebenfalls sehr akute Problem der Energiespeicherung nicht vergessen.
● Wenn wir über WASSER sprechen, entspricht dieser Wert 2800 m². Flussquerschnitte (ohne Dämme)
● Ich möchte nicht über WIND sprechen - 11,29 Hektar Windmühlenfläche!
Diese Berechnung ist ungefähr, natürlich gibt es etwas effektivere Lösungen und etwas weniger, aber im Durchschnitt geht der Kampf der Anlagenhersteller um Effizienzprozentsätze.
Es ist nicht schwer vorstellbar, wie schwierig es in Zentralrussland ist, nur alternative Energiequellen zu nutzen. Wenn Sie sich diese Zahlen ansehen, fragen Sie sich, ob überhaupt alternative Energie benötigt wird.
Auf jeden Fall gebraucht! Aber was genau? Dazu müssen Sie im Detail verstehen, wie sich Energie auf der Erdoberfläche verteilt, wie wir sie nutzen und wie sie sich ansammelt.
Betrachten wir nun die Energie der Sonne aus einer etwas anderen Perspektive.
Eine kolossale Energiemenge fällt auf die Erde. Es wird wie folgt verteilt:
1. Reflexion von Atmosphäre und Wolken
2. Erdheizung
2.1. Sushi erhitzen
2.2. Warmwasserbereitung
3. Energiedissipation in der oberen Atmosphäre.
Was können wir verwenden:
SOLARENERGIE ERSTER AUFTRAG - direkte Umwandlung von Licht in Elektrizität. Das wichtigste und offensichtliche Minus ist die große Fläche der Sonnenkollektoren. Aber kommen wir zu den Zahlen:
● Ein durchschnittlicher Kernreaktor erzeugt etwa 1 GW Strom. Wie viele Sonnenkollektoren benötigen Sie, um die gleiche Energiemenge zu erzeugen? Wir setzen Kraft in Energie um, damit es klar ist. 1 GW entspricht 86400 GJ Energie pro Tag oder 31536000 GJ pro Jahr.
● Wir werden Paneele im sonnigen Chita (der sonnigsten Stadt Russlands) installieren. Die gesamte Sonneneinstrahlung in Chita für das Jahr beträgt -4363 MJ. Es stellt sich heraus, dass Sie (mit einem Wirkungsgrad von 20%) 36 Quadratkilometer Paneele installieren müssen.
● Bis Russland die Atomkraft aufgibt, werden etwa 1152 km2 benötigt. Sonnenkollektoren oder etwa 11 Billionen Rubel (nur auf dem Panel). Stimmen Sie zu viel zu. Es gibt noch einen weiteren Punkt - was wird mit diesen 1.152 Quadratkilometern geschehen? Was ist der ökologische Fußabdruck einer ähnlichen Anzahl von Paneelen? Und vergessen Sie nicht, dass sie in 15 Jahren 30% ihrer Kapazität verlieren werden.
ZWEITEHAND-SOLARENERGIE - sie wird überall eingesetzt - ist ein Wasserkraftwerk. Das heißt, Die Sonne verdunstet Wasser - weiter der Fluss - weiter das Wasserkraftwerk. Hier ist alles klar: Um die Energie auf ein effektives Maximum zu konzentrieren, werden hohe Dämme gebaut, die den Wasserhaushalt stören, die Gebiete überfluten und die Ökosysteme stören.
SOLARENERGIE DER DRITTEN ORDNUNG - die Sonne erwärmt die Oberfläche des Planeten - die Oberfläche überträgt Wärme an Luft - Luft an Windkraftanlagen (Windkraftanlagen). Es ist nicht schwer zu erraten, dass eine solche Anzahl von Vermittlern die Energie der Sonne noch mehr verbreitet. Und nicht an vielen Orten auf der Erde ist es konzentriert genug, um gefangen zu werden. Und die Folgen des Einsatzes von Windkraftanlagen sind immer noch dieselben - Verletzung von Ökosystemen, Infraschall usw.
Das heißt, es stellt sich heraus, dass die Energie in der Natur sehr verteilt ist. Es scheint viel davon zu sein (wie Aluminium), aber es ist nicht einfach, es zu bekommen. Und sobald ein Mensch versucht, Energie zu konzentrieren, verletzt er den natürlichen Zustand der Natur, was zu Umweltkatastrophen führt.
Selbst die Nutzung alternativer Energiequellen wird somit zu einer Störung der lokalen Ökosysteme und infolgedessen zu einer Störung der globalen Ökosysteme führen. Selbst alternative Energie ist für die Natur unnatürlich, da sie dasselbe tut wie andere Energiearten, eine lokale Konzentration und damit eine erhöhte Belastung des Ökosystems erzeugt. Was tun? Zurück in die Steinzeit?
Versuchen wir herauszufinden, warum wir Energie brauchen.
Die Bedürfnisse aller Menschen sind unterschiedlich. Einige geben sich mit wenig zufrieden, andere sehnen sich nach Luxus. Aber der Mensch als biologische Spezies unterliegt im Allgemeinen allen Gesetzen der Ökologie. Der einzige Unterschied ist, dass unsere Überlebensleiste eine enorme Verbreitung hat. Diese Streuung ist darauf zurückzuführen, dass wir Energie produzieren und nutzen können. Wie definiert Energie unser Leben?
Nehmen wir an, dass das Niveau unseres Energiebedarfs leicht gemessen werden kann. Als Leitfaden nehmen wir den russischen Verbraucherkorb und übersetzen alles, was darin enthalten ist (Wärme, Strom, Lebensmittel, Transport), in Energie. Nennen wir es N. Wenn wir also plötzlich anfangen, ausschließlich pflanzliche Lebensmittel zu essen, die wir selbst angebaut haben, nirgendwo hingehen, keine moderne Technologie verwenden und im Allgemeinen das Leben eines russischen Dorfes des 16. Jahrhunderts führen, werden wir ungefähr 0,05 N ausgeben. Und wenn wir uns entscheiden, Hummer zu essen, in einem Flugzeug zu fliegen, in einem schicken Haus zu leben, kostet uns das 10-100N.
Alles Neue, was uns umgibt, alle Unterhaltung und ein 8-Stunden-Arbeitstag - all dies wurde nur durch die Fülle an Energie möglich. In der Natur gibt es ein universelles Gesetz: "Wenn einem geschlossenen System Energie zugeführt wird, wird die Struktur des Systems komplizierter und der Grad des Chaos (Entropie) sinkt." Die gesamte menschliche Zivilisation ist ein Beweis dafür.
Es stimmt, wir haben das Gesetz etwas pervertiert, indem wir das Äquivalent von Energie - Geld geschaffen haben. Und wer auch immer sagt, dass die Banknoten nicht bestätigt werden, tatsächlich werden sie durch Energie bestätigt. Das heißt, der Eckpfeiler des Lebensstandards (der Sicherheit) der Menschheit ist die Gewinnung und Verteilung von Energie. Die Regulierung der Energieflüsse erfolgt auf Kosten des Marktes - das Äquivalent des zivilisatorischen Energiesystems.
Deshalb sind einzelne Energiequellen aus politischer Sicht äußerst nachteilig. Aber es besteht Bedarf an ihnen. Wie kann man Energie für sich selbst gewinnen?
Basierend auf den Gesetzen der Ökologen und der Verteilung der Energie in Ökosystemen können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden:
1. Die Artenvielfalt und die Entwicklung des Ökosystems hängen direkt vom Energieeinsatz ab, sind jedoch nach dem Gesetz des Minimums möglicherweise kein begrenzender Faktor für die Entwicklung von Ökosystemen. Das heißt, Ein Ökosystem kann so viel Energie aufnehmen, wie es andere Bedingungen zulassen. Ein gutes Beispiel ist ein Feld - für ein Feld ist die Einschränkung das Vorhandensein von Spurenelementen im Boden, sodass Düngemittel oder die richtige Artenzusammensetzung die Biomasse erheblich erhöhen.
2. Eine Person kann dem Ökosystem einen Teil der Energie entziehen, ohne es zu schädigen.
3. Am schädlichsten für das Ökosystem ist eine Abnahme der Artenzusammensetzung, da dies zu einem Stabilitätsverlust führt.
Die Aufgabe des Menschen ist also eine - keinen Schaden anrichten. Das heißt, Sie können nur das verwenden, was die Energie-, Informations- und Materialbilanz von Ökosystemen nicht verletzt. Dies sind sehr allgemeine Schlussfolgerungen. Nun zurück zur Energie.
Die Russen verbrauchen etwa 5.000 kg Öläquivalent Energie. Wenn Sie auf Biomasse zählen (Durchschnittswert von 10 MJ gegenüber 41 MJ für Öl), erhalten Sie 20500 kg. Ist es viel oder wenig? Laut Statistik sammeln sie in der Mittelspur (wenn sie speziell angebaut werden, zum Beispiel Sträucher) etwa 5000-7000 kg / ha Biomasse. Somit benötigt eine Person 3-4 Hektar Fläche. Oder (vorausgesetzt wir sind 143 Millionen) Wir brauchen 572 Millionen Hektar oder 5720000 Quadratkilometer. Oder 33% Prozent des Territoriums. Es ist absolut klar, dass dies keine Option ist. Wenn Sie jedoch ein wenig nachdenken, ist nicht alles so traurig:
1. Energieverluste machen 11,5% aus
2,19% der Energie stammt aus Wasserkraftwerken
3. 15% der von Kernkraftwerken erzeugten Energie
4. 20% der Energie werden ineffizient verbraucht (zum Heizen von Gebäuden mit schlechtem Wärmeschutz, Beleuchtung usw.)
Das heißt, Dies sind bereits 15% der Fläche. Trotzdem werden wir nicht bis zum Äußersten gehen und nur das belassen, was eine Person ausgibt (Transport, Essen, Wohnen) - und das sind nur 20-25% des gesamten Energieverbrauchs. Das heißt, 10% des Territoriums reichen aus, um die Energie der Sonne in der grünen Masse zu speichern. Gleichzeitig ist es absolut klar, dass es dumm ist, ein Holzkraftwerk zu bauen. Aber was ist, wenn Sie eine Mini-Installation machen, die auf Holz läuft und Wärme und Licht gibt?
Warum das alles? Um in Harmonie mit dem Planeten zu leben, brauchen wir:
1. Verwenden Sie nur die Energie, die jedes Jahr in Biomasse gespeichert wird, und nicht die Energie, die seit Millionen von Jahren gespeichert ist (Öl, Gas, Kohle).
2. Verwenden Sie nur die Biomasse, die im Rahmen einer Steigerung der Ökosystemproduktivität eingesetzt werden kann (Tropfbewässerung in der Wüste, Verwendung von Flugaschedüngern - Aufrechterhaltung des Gleichgewichts der Spurenelemente usw.).
3. Förderung der Entwicklung von Ökosystemen zur Steigerung ihrer Produktivität.
4. Verwenden Sie alternative Energiequellen dort, wo sie am effektivsten sind, aber die Ökosysteme nicht schädigen.
5. Warten Sie, bis das Problem der Kernfusion behoben ist.
Und wenn es völlig praktisch ist: die durchschnittliche Produktivität von Weizen in der oberirdischen Biomasse: 13000 kg, d.h. Zwei Hektar reichen aus, um uns mit Wärme und Strom zu versorgen. Wir müssen nur hart arbeiten, um dieses Gut zu sammeln, und dann daran denken, die Asche wieder in die Natur zu bringen.
Dies ist natürlich keine Lösung für die Probleme der gesamten Energiewirtschaft insgesamt, aber die richtige Einstellung zu biologischer Materie als universeller Batterie und Energiequelle ermöglicht es einem Menschen, nicht nur das auszugeben, was seit Jahren gespeichert ist, sondern auch das zu kultivieren und zu stärken, was jetzt gegeben wird.