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
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
- Давай не видеть мелкого в зеркальном отражении!
- Вася, да не комплексуй ты! И, вообще, надень трусы!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru