Результаты исследований обучающихся в проекте Альтернативные источники энергии

Авторы и участники проекта

Ирина Якушевская

Участники группы "Историки"

Тема исследования группы

История разных источников энергии

Проблемный вопрос (вопрос для исследования)

Зачем люди начали познавать энергию?

Гипотеза исследования

Мы считаем, что альтернативные источники энергии не могут полностью заменить традиционные, потому что природа изменчива.

Цели исследования

1. Изучить историю добычи энергии.

2. Изучить историю разных источников энергии.

Результаты проведённого исследования

История добычи энергии

Энергия играет основополагающую роль в формировании человеческих условий существования. Потребность людей в энергии – это необходимость для выживания, поэтому неудивительно, что производство и потребление энергии являются одними из важнейших направлений человеческой деятельности. Существует мнение, что энергетика – это ключ к развитию цивилизации. Эволюция человеческого общества зависит от преобразования энергии для её использования.

На протяжении десятков тысяч лет люди полагались исключительно на химическую энергию, полученную из пищи, которая производит механическую работу мышц. Но благодаря человеческому разуму люди научились экономить свои силы, используя инструменты и осваивая энергию за пределами их собственного тела.

Для систематизации истории была составлена Ментальная карта

Эпоха энергии воды

До современной эпохи люди полагались на силу своих мускулов, на силу домашних животных, например, лошадей и волов, и на силу воды и ветра. Люди использовали эти энергетические ресурсы, чтобы возделывать множество значимых территорий: от полей и пастбищ до горных выработок и лесных участков. Европа, которая обладала большими площадями водно-энергетического потенциала, в частности, получала выгоду от использования энергии производимой путем перемещения воды. Вертикальное водяное колесо, изобретённое, возможно, за два века до Рождества Христова, распространилось по всей Европе в течение нескольких сотен лет.

К концу римской эпохи водяные мельницы обеспечивали энергией помол зерна, производство ткани, выделку кожи, распиловку дерева, плавку и формовку железа и выполняли множество других ранних промышленных процессов. Производительность увеличивалась, зависимость от человеческой и животной мышечной силы постепенно снижались, и места с хорошими водно-энергетическими ресурсами стали центрами экономической и промышленной деятельности.

Эпоха электричества

Одна из основных технологических проблем в использовании энергии – это её передача. К концу XVIII века увлечение феноменом электричества захватывает множество людей. Производство электроэнергии с помощью первых батарей, затем на основе явления электромагнитной индукции, передача электроэнергии по медным проводам и развитие электродвигателей в конечном счете произвели революцию в транспортировке энергии.

К концу XIX века ограниченное и зависимое прямое подключение мануфактурных машин от водяных, ветряных мельниц и паровых двигателей через приводные валы и ремни уступило место электрическому приводу, получающему энергию по проводам, протянутым от удалённых гидроэлектростанций и паротурбинных установок.

Форма и характер заводов в ХХ веке изменилась кардинально. Машины с электроприводом можно установить где угодно. Кроме того, электроэнергия вытеснила конные и паровые повозки троллейбусами. Также электроэнергия заменила газ для наружного освещения, керосин для домашнего освещения, дрова и уголь в печах и обогревателях.

Томас Эдисон внёс важнейший вклад в развитие электричества. Как отмечается в исследованиях Института Франклина, инновационный подход Эдисона к изобретению и продвижению развития электрического освещения, развития производства и распределения, позволили системе заработать.

Система Эдисона, основанная на постоянном токе, стала начальным стандартом для систем производства и распределения электроэнергии, питания электрических железных дорог и промышленных двигателей, а также освещения.

К сожалению, она не могла быть легко применена для передачи электроэнергии на большие расстояния, что возможно при использовании переменного тока. Осуществляя конкуренцию с компанией Эдисона в области электроэнергетики, компания Вестингауза использовала переменный ток, что сделало возможным развитие крупных генерирующих электростанций, находящихся на больших расстояниях от потребителей.

Как и запоминающееся освоение Вестингаузом, так и передача электроэнергии на переменном токе от дальних энергетических объектов в Калифорнии гидроэнергетики установили стандарты по дальнейшей передачи электроэнергии на Ниагарском водопаде с применением многофазной системы Теслы.

К началу ХХ века электричество стало излюбленным методом для передачи энергии, но применение его человеком зависит от многих ученых и техников, работающих вместе.

Эпоха атомной энергетики

Так как в течение ХХ века электроэнергия стала повсеместным явлением, использование энергетических ресурсов возросло неимоверно. Гидроэнергетика продолжала играть важную роль в современной энергетической системе, но доступные участки для неё иссякали. Инженеры постоянно улучшали паротурбинные установки для наибольшей выработки электроэнергии из меньшего количества топлива. Так как размер и эффективность электростанций увеличились, стоимость электроэнергии резко снизилась, что стимулировало еще большее потребление электроэнергии. Ископаемые виды топлива(уголь, нефть) стали важнейшими ресурсами для производства электроэнергии. В 1960-х годах рост эффективности электростанций почти прекратился, стоимость электроэнергии стала расти. Кроме того, загрязнение, сопровождающееся кислотными дождями и другими негативными воздействиями на окружающую среду, было результатом активного использования ископаемого топлива. Поиски альтернативы ископаемым видам топлива для выработки электроэнергии привели многих людей к атомной энергии.

С началом Второй Мировой войны в 1940 году Ферми и другие физики в Европе и Америке поняли, что атом урана, расщепленный нейтроном, приводит к самовоспроизводящейся цепной реакции распада атомов, что позволяет высвободить огромную энергию. Этот процесс, называемый ядерной реакцией, предполагал возможное военное применение, и Ферми и его коллеги из Колумбийского университета вместе с Альбертом Эйнштейном, убедили правительство США изучить эту идею.

Благодаря одобрению ядерной энергии многими учеными вскоре она стала одним из решений энергетической проблемы. Промышленно развитые страны во всем мире строили электростанции для удовлетворения постоянно повышающегося спроса на электроэнергию, но и в ядерной энергетике не обошлось без недостатков.

Инциденты в сочетании с нерешенной проблемой захоронения радиоактивных ядерных отходов, а также с увеличением времени строительства эффективных и безопасных объектов положили конец дальнейшему развитию АЭС в Соединенных Штатах.В 1986 году авария на Чернобыльской АЭС в Украине и последующее распространение радиационного отравления направила Италию, Германию и другие страны на путь прекращения зависимости от ядерной энергетики.

Хотя атомная энергетика не исчезла и по-прежнему рассматривается многими людьми как одно из лучших решений для удовлетворения человеческих потребностей в энергии. Использование других ресурсов, таких как энергия солнца, ветра и биомассы, выглядит также достаточно многообещающе.

Вывод

Все эти открытия считались великими изобретениями, но какие-то из них слишком опасны для окружающей среды и человека. Из приведённых исторических источников самым экологичным является водяная мельница, а самым опасным - атомная электростанция.

Полезные ресурсы

Все о географии

Русское Географическое общество

Общество путешественников «География»

Другие документы

Учебный проект Альтернативные источники энергии