Реферат: Ограничения на энергетическую систему - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Ограничения на энергетическую систему

Банк рефератов / Технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 58 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Естественные ограничения на глобальную эн ергетическую систему. Рас смотрим какие существуют естествен ные ограничения на полное производство энерги и Мы не будем обсуждать природные ресурсы , а обратимся к экологическим последствиям , которые как теперь стало ясно , могут пр оявиться гораздо раньше , чем будут выработаны ископа е мые энергоресурсы Энергетический баланс Земли Очевидно , что вся произведенная энергия раньше или позже выделится в виде тепл а на поверхности Земли , которое в принципе может повлиять на климат Сравнение произ водимой человеком энергии с полной энергией Солне чного излучения , падающего на Зе млю , приведено в Таблице 3. Пока еще энергия , производимая человеком , меньше чем 10 -4 от Солнечной эне ргии , достигающей поверхности Земли , и составл яет всего лишь несколько процентов от ее периодических изменений , которые , как сч итают , могут быть ответственны за периодическ ие климатические изменения , происходившие в и стории Земли . Таким образом , антропогенное про изводство энергии , добавляющее лишь 0,01% к Солнеч ной энергии , слишком мало , чтобы оказать п рямое влияние на клим а т . Более опасным может оказаться изменение химического состава атмосферы , которое может привести к изменению углеродного цикла и , в част ности , к изменению глобального теплового бала нса за счет парникового эффекта. Таблица 3. Сравнение производимой человек ом энергии с Солнечной энергией [1,3] Полное производство энергии (1994) 1,2*10 13 Вт Солнечная постоянная 1370 Вт /м 2 Солнечная энергия , падающая на Землю 1,8*10 17 Вт Солнечная энергия , достигающая поверхности Земли 1,3*10 17 Вт Амплитуда изменения Солне ч ного излучения в 11 летнем цикле 0 1% Изменение инсоляции при период ических изменениях Земной орбиты (период 20-40 тыс яч лет ) Механизм Миланковича для объяснения ледниковых периодов [1, 10] 3% Как было показано выше , большая часть энергии (86%) произво дится человечеством за счет сжигания ископаемых топлив , или инач е говоря за счет использования химической реакции (С +О 2 = С O 2 +94 ккал /моль . Побочным продуктом , которой является углекислый газ , С O 2 , и , таким образом , практически весь углерод , сжигаемый при пр оизводстве энергии , выбрасывается в атм осферу в форме углекислого газа . Тем самым человек при производстве энергии напрямую вмешивается в один из фундаментальных цикл ов , на котором построена жизнь на Земле - углеродный цикл . Выбросы углекислого газа на ур о вне современной энергетики уже приводят к сдвигам в естественном угл еродном цикле и , начиная с некоторого уров ня , могут вызвать необратимые изменения в Биосфере . Парниковый эффект от углекислого га за производимого при производстве энергии был предсказан б о лее ста лет наз ад С . Аррениусом . В то время это были чисто теоретические предположения , и было не ясно , будет ли весь выброшенный угле кислый газ поглощаться мировым Океаном . Сто лет спустя мы знаем гораздо больше о балансе углекислого газа в атмосфере. Ба ланс углекислого газа в атмосфе ре. Количество углерода содержащегося в атмос фере в виде углекислого газа , его количест во в мировом Океане , и потоки производимые различными естественными и антропогенными ис точниками показаны на Рисунке 4. Каждый год зеленые растения поглощают из атмосферы примерно 100 Гигатонн (1 Гигатонна =10 9 тонн ) углерода в про цессе фотосинтеза и роста [II]. (Это соответствует средней продуктивности 20 ц /Га зеленой мас сы на 10% Земной поверхности ). Примерно такое же количество углерода вы брасывается каж дый год обратно в атмосферу при потреблен ии зеленых растений вторичными потребителями , их химическом разложении , лесными пожарами и другими естественными причинами . Полное коли чество углерода в биомассе , включая почвы , составляет по оценкам около 2200 Гт , ч то соответствует среднему времени жизни биома ссы около 20 лет (близко ко времени жизни дерева ). Пищевая цепь сообщества человек -свинья - зерно добавляет в сбалансированный круговорот углерода всего 1 Гт в год . Планктон и другие океанские р астения , живущие на глубине до ста метров , куда проникает солнечный свет и где возможна реакция фотосинтеза , обмениваются с атмосферой примерно тем же количеством углерода , 90 Гт в год , что и наземные растения [12]. Океан содержит огромное количество угле р ода , 40000 Г т , в виде углекислого газа , растворенного в воде на большой глубине , но обмен ме жду поверхностью и глубокими слоями очень медленный . Такой обмен имеет характерное вр емя 500-1000 лет [I] и при нынешней концентрации уг лекислого газа в атмосфере п о с овременным оценкам обеспечивает откачку около 2 Гт углерода в год. Рисунок 4. Углеродный цикл в Био сфере [1,12], Потоки отмеченные стрелками приведены в Гигатоннах углерода в го д . Около двух Гт из 5.5 Гт выброшенных при сжига нии полезных ископаемых поглощается мировым О кеаном . Дополнительная откачка в размере 0,2 Гт производится наземными растениями (включая э ффект от вырубки тропических лесов ). 3.3 Гт д обавляется каждый год в а т мосферу. Геологические источники углекислого газа не велики . Например , источник С O 2 от вулканической активн ости и эрозии геологических структур поставля ет в атмосферу только 0.1 Гт углерода в год , что гораздо меньше , чем биогенные пот оки. Рисунок 4 привод ит к интересным и неожиданным заключе ниям . Во первых , видно , что зеленые растени я суши и моря в состоянии "съесть " весь углекислый газ из атмосферы примерно за 4 года . Это означает , что атом углерода в форме молекулы С O 2 живет в атмосфере в среднем четыре года , до того момента , когда молекула будет поглощена зеленым растением при фотосинтезе. Следующие 20 лет углерод проведет в сос таве органической материи и при ее распад е снова вернется в атмосферу . Таким образо м , полный круговорот углерода происходит прим ерно за 25 лет . Например , углерод из дерева , которое умерло 100 лет назад , был исп ользован растениями и животными уже четыре раза . Во вторых , количество углерода в а тмосфере в несколько раз меньше , чем колич ество углерода в биомассе . Все это означае т , что атмосферный углекислый газ находится в состоянии настоящего динамического равновесия с живой природой и оценки в лияния человеческой активности на баланс угле рода должны это учитывать . Парниковый эффект это лишь часть возможного воздействия и вполне вероят н о , что существуют и другие аспекты , о которых мы еще не знаем. Влияние энергетической системы на углеродный цикл Из рисунка 4 видно , что количество угле рода , выбрасываемого в атмосферу при сжигании ископаемых топлив , 5.5 Гт , существенно превышает то , что д ают все естественные гео логические источники . Очевидно , что у биосферы , как у системы существующей миллиарды лет , должна быть естественная система управления , поддерживающая , в частности , и содержание углекислого газа в атмосфере на постоянном уровне . Дей с твительно , около 2 из 5.5 "дополнительных " к естественному циклу Гигатон н углерода поглощается океанами . Леса и др угие растения могли бы поглощать еще 1.8 Гт , но систематические вырубки тропических лесо в возвращают обратно 1.6 Гт , так что результ ирующий э ффект от наземной растител ьности остается на уровне 0.2 Гт в год . Т аким образом , индустриальные выбросы углекислого газа существенно превышают естественные спос обности биосферы регулировать содержание углекис лого газа в атмосфере , и его концентрация непре р ывно растет. Это видно на рисунке 5, на котором показаны результаты измерения содержания углекис лого газа в атмосфере в течение последних 1000 лет [1]. Регу лярные измерения в атмосфере ведутся на Г авайских островах , начиная с 1958 г . Более ран ние точки был и получены по содержанию углекислого газа в пузырьках воздуха во льдах Антарктиды . Видна четкая корреляция между началом регулярного использования полезн ых ископаемых в начале 18 века и содержание м углекислого газа в атмосфере . Нынешний р ост содержания уг л екислого газа в атмосфере хорошо согласуется с оценками источников и стоков , приведенными выше . Измере ния также показывают , что за последние 200 ле т концентрация углекислого газа возросла на 30% от естественного , прединдустриального уровня. Рисунок 5. Зависимость концентрации углекислого газа в Земной атмосфере от времени в течение последней 1000 лет [1]. Измерени я по пузырькам воздуха во льдах Антарктик и и прямые измерения на Гава йских островах . 1 ppm= 10- 6 объема. Таким образом , океаны и наземные расте ния могут поглотить лишь 40% выбросов углекислог о газа производимого при сжигании нефти , у гля и природного газа , а 60% выбросов накапли ваются в атмосфере Теперь можно попытаться оце нить , к аково будет содержание углекислого газа в атмосфере к 2050 г , предполагая , что , как и сейчас , ископаемые энергоресурсы останутся о сновным источником энергии , а ее производство удвоится по сравнению с нынешним уровнем . В этом случае мировая энергети ч еская система выбросит к 2050 году в атмосферу 400 Гт углерода и увеличит его сод ержание с 750 до 1000 Гт . Эта простая оценка хорошо совпадает с прогнозами , сделанными на основе гораздо более сложных моделей [1], ко торые также предсказывают почти удвоение концентрации С O 2 к 2050 г по сравнению с естествен ным , прединдустриальным уровнем в так называе мом случае "все по-прежнему " [1,12]. Если предположит ь , что нынешняя скорость поглощения углекисло го газа океанами - это ответ естественной системы управления на 30%-ное возрастание концентрации С O 2 в атмосфере , то максимальная скорость поглощения может быть не больше 6-7 Гт в год . Это сравнимо с нынешними выбросами С O 2 и м еньше , чем будущие выбросы . Поэтому , нет ни каких оснований считать , что естественная сис тема управления каким либо образом стаб илизирует содержание С O 2 . Мы производим слишком большое возмущение . В 1957 г . основоположники изучения угл еродного цикла , Р . Ревел и Г . Сюс , писал и . "Человечество сейчас проводит глобальный ге офизический эксперимент , равн ых которому не было в прошлом и никогда не будет в будущем . В течение всего нескольких столетий мы возвращаем в атмосферу и о кеаны углерод органического происхождения накопл енный в осадочных породах за сотни миллио нов лет " [ 12]. Какими же могут быть после дствия такого "эксперимента " для сообщества человек - свинья -зерно ? 5. Влияние роста концентрации С O 2 на климат и б иосферу Возможные последствия выбросов углекислого и других сопутствующих газов в атмосферу активно изучались в течении последних неск ольки х десятков лет . Основное беспокойств о вызывает парниковый эффект [I]. Парниковый эфф ект играет существенную роль в энергобалансе Земли : без парникового эффекта средняя те мпература на поверхности Земли была бы ни же точки замерзания воды . Углекислый газ , во д яные пары и некоторые другие газы , содержащиеся в атмосфере , поглощают ин фракрасное тепловое излучение с поверхности З емли , нагреваемой солнечным светом и поддержи вают среднюю температуру на уровне 10 °С . Че м больше концентрация парниковых газов , тем боль ш е эффект , который можно ха рактеризовать дополнительной мощностью излучения на единицу площади эквивалентной влиянию пар никового эффекта. Оценки показывают , что нынешнее увеличени е содержания углекислого газа на 30% эквивалентн о увеличению потока энергии на 2.45 Вт / м 2 [1], что соста вляет 0.7% Солнечной энергии , достигающей поверхности Земли . Это примерно в 70 раз больше , чем прямой нагрев поверхности от сжигания эн ергоносителей . Климатические модели предсказывают , что к 2050 г ., если "все по-прежнему ", парни ковый эффект возрастет до 5-6 Вт /м 2 , составит 1.5% от Солнечной энергии и , следовательно , будет срав ним с масштабом естественных изменений , приво дивших в геологическом прошлом к глобальным климатическим изменениям. Последние 5 млн . лет климатической истор ии характеризовались возрастающей изменчивос тью климата . Это видно из рисунка 6, на котором показаны временные зависимости средней температуры на разных временных шкалах . Пос тепенное охлаждение Земли , происходившее в те чении последних 60 млн лег , около 5 м лн лет назад сменилось режимом , характ еризующимся регулярными периодическими колебаниями температуры с периодом около 120 тысяч лет Амплитуда таких "пилообразных " колебаний 5-10 °С Каждый цикл начинался с относительно быстр ого потепления и последующего те п лого периода , длящегося 10-20 тысяч лет . Следующие 100 тысяч лет температура постепенно уменьшалас ь , достигала своего минимума и затем снова быстро возрастала. 100 тысячелетнее уменьшение температуры сопро вождалось осцилляциями с меньшей амплитудой и перио дом около 20 тысяч лет , которые приводили к периодическому росту и отступл ению ледников в северном полушарии - ледниковы м периодам . Последний и наиболее холодный ледниковый период был 20-30 тысяч лет назад . В это время граница ледника опускалась до широты северной Франции . На рисун ке 6 видна корреляция между поведением темпера туры в северном и южном полушариях , из чего можно заключить , что 20 -100 тысячелетние ко лебания температуры связаны с глобальными изм енениями климата. Рисунок 6. Палеоклиматические данны е для температуры поверхности Земли обратно во времени. Наверху : оценки средней температуры на шкале 60 млн . лет (из [3]). В середине : разница между относительным содержанием из отопа кислорода О 18 /О 16 в СаСОз в осадках ив морской воде , которая зависит от т емпературы [13]. Внизу : изменение температуры , оценённое по изменению изотопного состава льда в Грен ландии и Антарктиде , и оценённое по измене нию изотопного состава льда в Гренл ан дии и Антарктиде , и оценённое по органичес ким осадкам на Севере Атлантического океана [1]. Что же является причиной периодических изменений температуры ? Однозначного ответа пока нет . Есть лишь несколько гипотез : периоди ческое изменение светимости Солнца , прохожде ние Солнечной системы через пылевые облака , столкновения с астероидами , и , наконец , пери одические изменения орбиты Земли и наклона Земной оси . Последняя теория , которая называ ется механизмом Миланковича , считается наиболее достоверной - эллиптич н ость орбиты З емли и прецессия ее оси вращения имеют основные периоды - 100, 40 и 20 тысяч лет - хорошо коррелирующие с периодическими изменениями тем пературы [9,10]. Большее беспокойство у человека-индустриально го должны вызывать более частые колебания тем пературы , с периодом всего 1-2 тысячи лет , которые видны на более тонкой врем енной шкале на рисунке 6. Удивительное свойство этих осцилляций - наличие резких фронтов , напоминающих фазовые переходы . Если это не "шум " в измерениях , то некоторые изменения те м пературы с амплитудой 10°С пр оисходили менее , чем за сто лет . На рисунке 6 можно найти события , во время которых средняя те мпература в месте измерения падала на 10°С , оставалась на этом уровне около 2000 лет , и затем также быстро возвращалась обратно . Имею тся дополнительные данные [I], показыва ющие , что последнее потепление , которое происх одило около 11-12 тысяч лет назад , было очень быстрым . Тогда , средняя температура в цен тральной Гренландии выросла на 7° в течени и нескольких десятилетий , а изменения тем п ературы сопровождались еще более быстрой сменой распределения осадков и пер естройкой циркуляции атмосферы [I]. Возможно , что память поколений хранит воспоминания об э том событии как о всемирном потопе . Что же происходило с содержанием углекислого газа во время периодических колеб аний температуры , и каким образом это влия ло на зеленые растения ? Оказывается , что к онцентрация С O 2 тоже сильно менялась вслед за изме нением средней температуры и площадей леднико в . 20 тысяч лет назад , во время последнего л едникового минимума , концентрация углекисл ого газа была вдвое ниже , прединдустриального уровня , а затем , следуя быстрому увеличен ию температуры , также быстро возросла . Как выяснилось , низкое содержание углекислого газа само по себе существенно повлияло на растительный покров даже в тропик ах , где похолодание во время ледникового п ериода было не так велико , как в высок их широтах . Существует и точка зрения , что увеличение концентрации углекислого газа пос ле потепления привело к увеличению продуктивн ости зелен ы х растений и сделало возможным земледелие и , как следствие , нынеш нее развитие цивилизаций. Таким образом , в относительно недавнем прошлом на Земле происходили быстрые клима тические изменения с характерным масштабом вр емени , сравнимым со временем жизни одно го поколения . Такие климатические изменен ия должны рассматриваться как глобальные ката строфы , способные оказать серьезнейшие воздействи я на инфраструктуру современного общества. Судя по прошлым 120 тысячам лет климатич еской истории , мы находимся сейчас в к онце теплого периода и в дальнейшем температура должна начать постепенно уменьшать ся . Повторится ли этот естественный цикл и ли же влияние человека уже слишком велико и нас ожидает резкое потепление с по лным таянием полярных льдов и очередным "в семирным по т опом "? Даже в том с лучае , если климатические воздействия выбросов окажутся меньше , чем мы сейчас предполагаем , удвоение концентрации С O 2 должно вызвать существенные изменения в биосфере . Сколько точно времени потребуется для того , чтобы выбросы С O 2 привели к серьезным экологическим последствиям , мы пок а не знаем , но можем предположить , что в случае "все по-прежнему ", это обязательно произойдет. Загрязнение окружающей среды уже достигло глобальных масштабов и требует срочных м ер. Лучшее средство здесь - созд ание циклических , замкнутых производств (п о образцу природных процессов ), где бы отб росы полностью отсутствовали . Но подобные уст ановки требуют все того же - энергии ! Но энергия , которая в свою очередь не нано сит вред окружающей среде . Поэтому надо ка к мо ж но быстрее переходить на альтернативные источники энергии , т.к . они я вляются экологически чистыми . А значит , он будут вырабатывать энергию , которая так необх одима человеку индустриальному , без вреда для окружающей среды.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Игорь смотрел сериал по медленному Интернету, поэтому доктор Хаус не только хромал, но и заикался.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru