Природные ресурсы. Лекция 6

1.

ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ
ЛЕКЦИЯ 6

2.

ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ И ИХ
КЛАССИФИКАЦИЯ
Природные ресурсы –
совокупность компонентов
неживой и живой природы, которые
используются или могут быть
использованы для удовлетворения
материальных и культурных
потребностей общества

3.

Природные ресурсы (ПР) являются главным
объектом природопользования, в процессе
которого подвергаются эксплуатации и
последующей переработке
ПР, лишенные природных связей в результате добычи,
переходят в разряд природного сырья, которое можно
использовать в технических, экономических и
социальных целях

4.

ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ ВЫСТУПАЮТ КАК:
1
Предметы потребления (растительные и
животные ресурсы, питьевая вода, кислород воздуха)
2
Источники энергии (энергия ветра, гидро-, гелио-,
геотермальная энергия, горючие ископаемые)
3
4
Средства и предметы труда (с их помощью
осуществляется общественное производство и производятся все
изделия (минералы, древесина)
Рекреационные ресурсы (средства обеспечения отдыха и
восстановления здоровья и трудоспособности человека)

5.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
ПО КРИТЕРИЮ ЗАМЕНИМОСТИ
Природные
ресурсы
заменимые
незаменимые
топливные,
энергетические,
ресурсы
растительного и
животного мира
воздух
вода
почва
солнечная энергия

6.

ПО КРИТЕРИЮ ИСЧЕРПАЕМОСТИ
(экологическая классификация)
природные
ресурсы
исчерпаемые
количество и качество их
существенно изменяется
в процессе длительного
использования
возобновимые
вода, почва, лес,
животный мир
неисчерпаемые
количество и качество их
практически не меняется в
процессе длительного
использования
энергия солнца, ветра,
морей и океанов
невозобновимые
полезные
ископаемые

7.

ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ
1
возобновимые (скорость их восстановления
сопоставима со скоростью их расходования)
2
невозобновимые (образовались в недрах земли
3
относительно возобновимые (способные к
за миллионы лет)
воспроизводству в темпах, отстающих от темпов
потребления – чернозем, спелая древесина)

8.

За последние 100 лет:
население Земли увеличилось менее чем в 4 раза
совокупный продукт, вырабатываемый человечеством – в 17 раз
суммарное потребление минерального сырья – в 30 раз

9.

10.

11.

ПОСЛЕДСТВИЯ ИНТЕНСИВНОЙ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ:
- истощение месторождений
- увеличение объема добычи породы
- увеличение количества отходов (пустой породы)
- увеличение энергозатрат и стоимости
- увеличение нагрузки на природные экосистемы

12.

13.

Масштаб воздействия на планету горнодобывающей
промышленности
Самые большие алмазные карьеры (шахты открытого типа по добыче
алмазов) –«Мир» и «Удачная» (Якутия)

14.

Гора магнитная на Курской магнитной аномалии
(начало XX века)

15.

Карьер Михайловский на Курской магнитной аномалии

16.

Интернет потребляет 15% мировой
электроэнергии. В 2025 году - до 25%
Despacito
После получения 6 000 000 000
просмотров клип был занесён в
«Книгу рекордов Гиннесса» как
самый популярный клип в
истории YouTube
8 (!!!) миллиардов прослушиваний на Youtube музыкального хита
2017 года - песни Despacito – привели к трате электроэнергии,
равной годовым энергозатратам Чада, Гвинеи-Бисау, Сомали,
Сьерра-Леоне и Центрально-африканской республики вместе
взятых. Песня Despacito пока стоила нашей планете 300 000 тонн
эмитированного углекислого газа
Потоковое аудио/видео – YouTube, Netflix, Spotify – тратит энергии
больше, чем Испания

17.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
запасы ископаемого топлива
ограничены
их добыча наносит серьезный
вред окружающей среде
требуется все больше усилий
для введения новых источников
необходимо
переходить на
нетрадиционные
возобновляемые
источники
энергии

18.

АЛЬТЕРНАТИВНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ЭНЕРГИИ
ЯВЛЯЮТСЯ:
• солнечная энергия
• энергия ветра
• геотермальная энергия
Возобновляемые - источники на
основе постоянно существующих или
• энергия биомассы
периодически возникающих в
• энергия приливов
окружающей среде потоков энергии
• энергия волн
• энергия течений

19.

ИНВЕСТИЦИИ В РЕАЛИЗАЦИЮ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ
ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ (2010 г., в $ млрд)

20.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
основана на непосредственном использовании солнечного
излучения для получения энергии в каком-либо виде
Использование
солнечной энергии
фотовольтаика –
гелиотермальная
энергетика -
получение электроэнергии с
помощью
фотоэлектрических панелей
нагревание поверхности,
поглощающей солнечные лучи,
и последующее распределение
и использование тепла

21.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА. ФОТОВОЛЬТАИКА
Фотовольтаический эффект открыл в 1839 году Эдмонд Беккерель,
который заметил, что в результате воздействия солнечного излучения
можно получать электрическую энергию.
Первые фотоэлектростанции появились в 1954 году.
За это время сменились три поколения фотоэнергетических пластин:
- кристаллические (первое поколение):
- поликристаллические кремниевые
- монокристаллические кремниевые
- тонкоплёночные (второе поколение):
- кремниевые: аморфные, микрокристаллические
- на основе теллурида кадмия (CdTe)
- на основе селенида меди-индия-(галлия)
- третьего поколения:
- фотосенсибилизованные краситилем (dye-sensitized solar cell, DSC)
- органические (полимерные) (OPV)
- неорганические (CTZSS)

22.

Крупнейшие фотоэлектростанции мира
В штате Гуджарат (Индия)
– 857 МВт
Solar star
(Калифорния, США)
– 580 МВт

23.

Фотоэлектростанции Республики Алтай
в п. Усть-Кокса – 40 МВт
в п. Майма – 25 МВт
в п. Яйлю – 100 кВт
Всего на территории республики действует семь солнечных электростанций

24.

КОНЦЕНТРАТОРЫ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
фокусируют солнечные лучи на емкости с теплоносителем, который в
дальнейшем передает энергию тепловым генераторам

25.

Крупнейшие фотоконцентраторы
Айванпа, Калифорния, США – 400 МВт

26.

Крупнейшие фотоконцентраторы
Sanlucar la Mayor, провинция Севилья, Испания – 300 МВт

27.

НЕДОСТАТКИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ:
1. Зависимость от погоды и времени суток. Как
следствие, необходимость аккумуляции энергии.
2. Высокая стоимость конструкции, связанная с
применением редких элементов (индий, галлий и
теллур)
3. Необходимость периодической очистки
отражающей поверхности от пыли
4. Нагрев атмосферы над электростанцией
5. Большая занимаемая площадь

28.

ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГЕТИКА
основана на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в
атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в другую
форму энергии
Первая конструкция ветряной мельницы
с вертикальными осями была
разработана в VII веке в Персии

29.

ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Суммарная мощность ветряных энергетических
установок (на 2014 год), МВт
120000
100000
80000
60000
40000
20000
0
Самая крупная ветроэлектростанция России
(5,1 МВт) расположена в Зеленоградском
районе Калининградской области.
Состоит из 21 установки датской компании
SЕАS Energi Service A.S (до этого, установки
8 лет проработали в Дании). Мощность
каждого ветрогенератора 225 кВт.
Доля ветрогенераторов в
производстве электроэнергии в:
- Дании - 39 %
- Португалии - 23 %
- Ирландии - 14 %
- Испании - 16 %
- Германии - 8 %
Недостатки ветроэнергоустановок:
• непостоянный режим работы
• размещение должно быть приурочено к
ветренным районам
• высокое шумовое загрязнение

30.

ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГЕТИКА
В 2018 году в Якутии запущены в эксплуатацию ветряные установки
мощностью по 300 кВт, произведенных японской компанией Komaihaltec Inc.
Ветроустановки способны работать при температуре до –50 ºC и при
скорости ветра до 70 м/с.
Высота каждой из ветроустановок – 41,5 м, диаметр лопастей – 33 м.

31.

ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Валовой мировой потенциал
геотермальной энергии в земной
коре на глубине до 10 км
оценивается в 18 000 триллионов
тонн условного топлива, что в
1700 раз больше мировых
геологических запасов
органического топлива
В России ресурсы геотермальной
энергии только в верхнем слое коры
глубиной 3 км составляют 180 трлн. т
условного топлива. Использование
только около 0,2 % этого потенциала
могло бы покрыть потребности
страны в энергии

32.

ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Выработка электроэнергии на
геотермальных станциях, МВт
3500
3000
2500
2000
1500
Преимущества ГеоЭС:
• высокая экономичность
• возможность работы без обслуживающего
персонала в автоматическом режиме
• при работе не происходит выброс вредных
выбросов
• геотермальные электростанции не портят пейзаж и
не требуют значительного землеотвода
1000
500
0
Недостатки:
• станции территориально привязаны к
источникам, которые могут находится в
труднодоступных, малоосвоенных
преимущественно горных районах
• высокая химическая агрессивность
термальных вод и газов
в России разведано 56 месторождений термальных
вод, преимущественно на Камчатке
Мутновская
ГеоЭС
Мощность
50 МВт

33.

БИОЭНЕРГЕТИКА. БИОТОПЛИВО
отрасль электроэнергетики, основанная на
использовании биотоплива
Различают жидкое биотопливо (для
двигателей внутреннего сгорания,
например, этанол, метанол, биодизель,),
твёрдое биотопливо (дрова, брикеты,
топливные гранулы – пеллеты) и
газообразное (биогаз, водород).
Основой компонент жидкого
биотоплива – биоэтанол.
Его источники: кукуруза (зерно и
стебли), солома злаковых культур,
отходы очистки хлопка, древесные
опилки, макулатура
Биотопливо - топливо из
растительного или животного
сырья, в том числе органических
промышленных отходов

34.

ГАЗООБРАЗНОЕ БИОТОПЛИВО
Биогаз - газ, получаемый водородным
или метановым брожением биомассы
состав биогаза
Сырье для его получения: навоз, птичий помёт,
зерновая послеспиртовая барда, свекольный жом,
отходы рыбного и забойного цеха, трава, отходы
молокозаводов (молочная сыворотка), отходы
производства биодизеля, жом фруктовый, ягодный,
овощной, водоросли, отходы производства
крахмала, переработки картофеля, гнилые клубни.
Крупнейшие производители биотоплива
В настоящее время в России действует
одна биогазовая установка мощностью
около 100 кВт в деревне Доршино
Калужской области

35.

ЭНЕРГИЯ ПРИЛИВОВ
Периодические колебания уровня воды
мирового океана, происходящие под
влиянием силы притяжения Луны и
Солнца, называются приливами и
отливами
Работа приливных электростанций
основана на вращении турбин при
перемещении воды во время прилива и
отлива. При выравнивании уровней
электростанция прекращает работу

36.

ЭНЕРГИЯ ПРИЛИВОВ
Первая приливная электростанция
была построена во Франции в 1966 году на
реке Ранс. Мощность - 240 МВт, высота
прилива 13,5 м, длина дамбы 0,8 км
Первая отечественная приливная
электростанция была построена в
Кислой губе на берегу Кольского
залива (400 кВт)

37.

Крупнейшая в мире приливная электростанция в
Сеуле
Мощность 254 МВт, высота прилива 7,5 м, длина дамбы 12,7 км
Расход морской воды: приблизительно 160 миллионов м³/день (соответствует
приблизительно 50 % объёмов водохранилища)

38.

ПРИЛИВНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Преимущества:
Недостатки:
• выработка энергии практически
постоянна
• суточная неравномерность
производства электроэнергии
• не приводит к затоплению земель в
отличие от гидроэлектростанций, т.к.
отсутствует необходимость создания
водохранилищ;
• возможное нанесение ущерба
морской флоре и фауне при
строительстве и функционировании
электростанции
• низкая стоимость производимой
электроэнергии

39.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВОЛН
На поверхности моря всегда существуют
ветровые волны, очень разнообразные
по размерам (длиной до 400 м, высотой
12-13 м и скоростью распространения
14-15 м/сек)
В основе работы волновых установок
лежит использование или скорости
жидкости, или изменений угла наклона
волновой поверхности, или изменения
гидростатического давления волн

40.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВОЛН
Поплавковые энергетические установки
Электроэнергия вырабатывается за счет
преобразования поршневой системой и
электрогенератором вертикальных перемещений
буя на волнах. На берег электричество подается
по подводному кабелю

41.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВОЛН
Турбинные энергетические установки
Принцип действия заключается
в нагнетании и выталкивании
воздуха через турбину при
колебаниях волн

42.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВОЛН
Гидравлические энергетические установки
Принцип работы заключается в
закачивании морской воды насосными
установками в расположенный на берегу
бассейн электростанции

43.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВОЛН
Преимущества:
• волновые электростанции могут выполнять роль волногасителей, защищая порты, гавани
и берега от разрушения и уменьшая ударное воздействие волн на них
• высокая удельная мощность волн, в связи с чем волновая энергетика может быть более
выгодной, чем ветровая
Недостатки:
• большое число преобразователей волн способно оказать влияние на газообмен океана и
атмосферы и на очищение поверхности воды от загрязнений
• определенные виды генераторов могут нанести вред судоходству. Массовое применение
установок негативно влияет на рыбный промысел.

44.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВОЛН

45.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ МОРСКИХ ТЕЧЕНИЙ
Основано на использовании кинетической энергии морских
течений, которую преобразуют в механическую и затем в
электрическую энергию с помощью турбин, погруженных в
воду (подобно ветряным мельницам)
Недостатки:
• сложность установки огромных конструкций в морской воде
• подверженность этих конструкций обрастанию и коррозии
• трудности передачи энергии
• угроза судоходству