Номер 1, страница 46 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Подготовьте доклад по темам (на выбор):

1. «Влияние тепловых электростанций на окружающую среду».

2. «Перспективы использования неисчерпаемых энергетических ресурсов».

3. «Перспективы использования возобновляемых энергетических ресурсов».

1. «Влияние тепловых электростанций на окружающую среду»

Тепловые электростанции (ТЭС) являются основой мировой энергетики, вырабатывая электроэнергию путем сжигания органического топлива, такого как уголь, природный газ и мазут. Несмотря на их ключевую роль, работа ТЭС оказывает значительное и многогранное негативное воздей-ствие на окружающую среду.

Атмосферное загрязнение. Это наиболее серьезный вид воздействия. При сжигании топлива в атмосферу выбрасываются:

• Парниковые газы: В первую очередь, диоксид углерода ($CO_2$), который является главной причиной глобального потепления и изменения климата. Также в меньших количествах выделяются метан ($CH_4$) и оксид азота ($N_2O$).

• Кислотные оксиды: Диоксид серы ($SO_2$) и оксиды азота ($NO_x$) вступают в реакцию с атмосферной влагой, образуя серную и азотную кислоты. Эти кислоты выпадают на землю в виде кислотных дождей, которые наносят вред лесам, водоемам, почве, а также разрушают здания и памятники.

• Твердые частицы: Зола, сажа и другие мелкие частицы, попадая в воздух, образуют смог, ухудшают видимость и вызывают респираторные заболевания у людей и животных.

Загрязнение водных ресурсов. ТЭС используют огромные объемы воды для охлаждения паровых турбин.

• Тепловое загрязнение: Сбрасываемая обратно в реки и озера вода имеет более высокую температуру. Это приводит к снижению содержания растворенного в воде кислорода, что губительно для многих видов рыб и водных организмов.

• Химическое загрязнение: Вместе с водой в водоемы могут попадать вредные химические вещества, используемые на станции, а также тяжелые металлы (например, ртуть, свинец, мышьяк), содержащиеся в угле.

Воздействие на землю и образование отходов.

• Использование земель: Под сами станции, хранилища топлива (угольные склады) и золоотвалы требуются значительные земельные площади.

• Твердые отходы: После сжигания угля остается большое количество золы и шлака. Эти отходы токсичны, так как содержат тяжелые металлы, и их хранение в золоотвалах создает риск загрязнения почвы и грунтовых вод.

Пути снижения воздействия. Для уменьшения вреда от ТЭС применяются современные технологии: установка фильтров для улавливания твердых частиц (электрофильтры), систем сероочистки для удаления $SO_2$ и систем подавления оксидов азота. Перспективным направлением является переход на более чистое топливо (природный газ вместо угля) и внедрение технологий улавливания и хранения углерода (CCS).

Ответ: Тепловые электростанции оказывают комплексное негативное воздействие на окружающую среду, включая загрязнение атмосферы парниковыми газами и кислотными оксидами, тепловое и химическое загрязнение водоемов, а также образование больших объемов токсичных отходов. Снижение этого воздействия требует применения дорогостоящих очистных технологий и постепенного перехода к более чистым источникам энергии.

2. «Перспективы использования неисчерпаемых энергетических ресурсов»

Неисчерпаемые энергетические ресурсы – это источники энергии, которые практически бесконечны в масштабах человеческой цивилизации. Их использование не приводит к истощению запасов, в отличие от ископаемого топлива. Ключевые неисчерпаемые ресурсы – это энергия Солнца, ветра, Земли (геотермальная), океана и термоядерный синтез. Развитие технологий в этой области открывает перспективы для создания устойчивой и экологически чистой энергетики будущего.

• Солнечная энергетика. Перспективы огромны. Солнце ежечасно посылает на Землю больше энергии, чем все человечество потребляет за год. Технологии фотоэлектрических панелей (преобразуют свет в электричество) и концентрированных солнечных станций (используют зеркала для нагрева теплоносителя) постоянно совершенствуются. Стоимость солнечной энергии стремительно падает, делая ее конкурентоспособной. Главные вызовы – зависимость от погоды и времени суток, что требует развития систем накопления энергии (аккумуляторов).

• Ветроэнергетика. Это одна из наиболее быстрорастущих отраслей. Современные ветротурбины (как наземные, так и морские) обладают высокой эффективностью. Особенно перспективны морские (офшорные) ветропарки, где ветер сильнее и стабильнее. Проблемы схожи с солнечной энергетикой – непостоянство выработки, необходимость интеграции в общую энергосистему и решения для хранения энергии.

• Геотермальная энергетика. Использует тепло земных недр. В отличие от солнца и ветра, геотермальные станции могут работать круглосуточно и не зависят от погоды, обеспечивая стабильную выработку энергии. Их основной недостаток – географическая привязка к тектонически активным зонам с близким залеганием термальных вод. Развитие технологий "улучшенных геотермальных систем" (EGS) может в будущем расширить географию применения.

• Энергия океана. Включает энергию приливов, волн, течений и разницы температур. Приливные электростанции уже успешно работают в нескольких странах, их преимущество – абсолютная предсказуемость. Энергия волн обладает колоссальным потенциалом, но технологии ее улавливания пока находятся на стадии разработки и являются дорогостоящими.

• Термоядерный синтез. Это "святой Грааль" энергетики. Процесс, аналогичный тому, что происходит на Солнце, обещает практически неисчерпаемый источник чистой и безопасной энергии с использованием доступного топлива (изотопы водорода из воды). Однако достижение управляемого термоядерного синтеза с положительным выходом энергии – сложнейшая научная и инженерная задача. Международные проекты, такие как ИТЭР (ITER), работают над ее решением, но коммерческое использование этой технологии ожидается не ранее середины XXI века.

Ответ: Перспективы использования неисчерпаемых энергетических ресурсов связаны с их экологической чистотой, неиссякаемостью и повсеместной доступностью (особенно для Солнца и ветра). Основные направления развития – это удешевление и повышение эффективности солнечных панелей и ветротурбин, создание систем накопления энергии, а также долгосрочные исследования в области термоядерного синтеза. Переход на эти источники является ключом к решению проблемы изменения климата и обеспечению глобальной энергетической безопасности.

3. «Перспективы использования возобновляемых энергетических ресурсов»

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) – это ресурсы, которые пополняются естественным путем в течение короткого времени. К ним относятся солнечная, ветровая, гидравлическая, геотермальная энергия и энергия биомассы. Переход к ВИЭ является глобальным трендом, обусловленным необходимостью борьбы с изменением климата, стремлением к энергетической независимости и экономическими выгодами.

• Солнечная и ветровая энергетика. Это лидеры "зеленой" революции. Благодаря технологическому прогрессу и массовому производству, стоимость электроэнергии от солнечных и ветровых станций за последнее десятилетие упала в несколько раз, став ниже стоимости энергии от новых угольных или газовых ТЭС во многих регионах мира. Их перспективы связаны с дальнейшим повышением КПД, снижением стоимости и, что самое важное, с развитием технологий хранения энергии (аккумуляторы, производство водорода) для сглаживания неравномерности выработки.

• Гидроэнергетика. На сегодняшний день это крупнейший источник возобновляемой энергии в мире. Крупные ГЭС обеспечивают стабильную и дешевую электроэнергию. Однако их строительство сопряжено со значительным экологическим ущербом (затопление территорий, изменение экосистем рек) и социальными проблемами. Поэтому перспективы скорее связаны с модернизацией существующих ГЭС и строительством малых гидроэлектростанций, которые оказывают меньшее воздействие на окружающую среду.

• Энергия биомассы. Получается при сжигании органических материалов (древесина, сельхозотходы, торф) или их переработке в биотопливо (биогаз, биоэтанол). Преимущество биомассы в том, что она может обеспечивать стабильную выработку энергии, в отличие от ветра и солнца. Перспективы связаны с использованием отходов сельского хозяйства и промышленности, что решает проблему утилизации. Однако при сжигании биомассы также выделяются загрязняющие вещества, а ее крупномасштабное использование может создавать конкуренцию за землю с производством продуктов питания.

• Геотермальная энергетика. Использует внутреннее тепло Земли. Это стабильный и чистый источник энергии. Его перспективы ограничены географически, так как он доступен в основном в вулканических и сейсмически активных районах. Технологии, позволяющие "добывать" тепло с больших глубин в любой точке планеты, пока находятся на ранней стадии разработки, но в будущем могут сделать геотермальную энергию более доступной.

Главная перспектива ВИЭ заключается в создании комплексных, гибких энергосистем. Такие системы будут объединять различные виды возобновляемых источников (например, солнечные и ветровые станции), системы накопления энергии и "умные сети" (smart grids), которые могут эффективно управлять потоками энергии и адаптироваться к изменяющемуся производству и потреблению.

Ответ: Перспективы использования возобновляемых источников энергии огромны и связаны с их экологичностью и экономической эффективностью. Ведущую роль играют солнечная и ветровая энергетика, стоимость которых продолжает снижаться. Ключевыми задачами для их массового внедрения являются решение проблемы непостоянства выработки за счет систем накопления энергии и создание интеллектуальных энергосетей. Другие ВИЭ, такие как гидроэнергетика, биомасса и геотермальная энергия, играют важную роль в диверсификации и обеспечении стабильности энергосистемы будущего.