Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Российский Университет Дружбы Народов
Экологический факультет
Реферат по дисциплине «учение о гидросфере»
на тему:
«Энергетические ресурсы Тихого океана»
Выполнил:
Горняков А.К., ОСБд-204
Проверила:
Алейникова А.М.
Москва 2013
Содержание.
2.1. Энергия приливов………………..……..4-5
2.2. Гидротермальные источники……….….5-7
2.3 Энергия волн…………………………….7-8
3. Топливные ресурсы…………………………...9-10
3 .1 Нефтегазоносные месторождения...........9-10
3.2 Уголь…………………………………… ..10
4.Нетопливные ресурсы………………………….10-12
5. Заключение ………………………………….…13
6. Список использованной литературы……….…14
Топливно-энергетические ресурсы (син. Энергетические ресурсы) - запасы топлива и энергии в природе, которые при современном уровне техники могут быть практически использованы человеком для производства материальных благ;
К топливно-энергетическим ресурсам относятся:
- различные виды топлива: каменный и бурый уголь, нефть, горючие газы, горючие сланцы, торф, дрова;
- энергия падающей воды рек, морских приливов, ветра;
- солнечная и атомная энергия. [4]
В данной работе я уделяю особое внимание потенциальному использованию топливных, нетопливных и нетрадиционных источников энергии в Тихом океане.
Океаны являются огромной кладовой минеральных, энергетических, растительных и животных богатств. Опыт эксплуатации уже действующих систем океанской энергетики показывает, что они не приносят какого-либо ощутимого ущерба океанской среде. Океан способен решить одни из самых остро стоящих задач: необходимость обеспечения быстро растущего населения продуктами питания и сырьём для развивающейся промышленности, опасность энергетического кризиса, недостаток пресной воды.
Кроме всего этого, тихоокеанский бассейн – одна из самых богатых на нефть зон в мире, обширные месторождения находятся недалеко от берега Аляски, Калифорнии и Китая. Также Тихий океан является важным источником геотермической энергии, которая особенно важна для Новозеландской экономики. Энергия ветра также оказалась подходящей для накопления электричества на многих из Тихоокеанских островов. Рыболовство в Тихом океане – одна из самых развитых отраслей из-за того, что этот океан содержит самую богатую флору и фауну в мире, особенно питаемые холодными потоками воды вдоль побережья Южной Америки. Птицы, которые охотятся на рыб, производят один из самых важных ресурсов области – их экскременты, накапливаясь год за годом, создают гуано, одно из самых богатых удобрений в мире. У острова Науру были огромные запасы фосфата, созданного за тысячи лет морскими птицами, что сделало на непродолжительный период времени этот остров самым маленьким, и, вероятно, самым богатым государством, с самым высоким доходом на человека, в мире.
2.1 Энергия приливов
Ученые считают, что технически возможно и экономически выгодно использовать лишь очень небольшую часть приливного потенциала Мирового океана – по некоторым оценкам только 2%. При определении технических возможностей большую роль играют такие факторы, как характер береговой линии, форма и рельеф дна, глубина воды, морские течения и ветер. Опыт показывает, что для эффективной работы ПЭС высота приливной волны должна быть не менее 5 м. Чаще всего такие условия возникают в мелких и узких заливах или устьях рек, впадающих в моря и океаны. Но подобных мест на всём земном шаре не так уж много: по разным источникам 25, 30 или 40.
При оценке экономических выгод строительства ПЭС также нужно учитывать, что наибольшие амплитуды приливов-отливов характерны для окраинных морей умеренного пояса. Многие из этих побережий расположены в необжитых местах, на большом удалении от главных районов расселения и экономической активности, следовательно, и потребления электроэнергии. Нужно учитывать также и то, что рентабельность ПЭС резко возрастает по мере увеличения их мощности до 3-5 и тем более 10-15 млн. кВт. Но сооружение таких станций-гигантов, к тому же в отдаленных районах, требует особенно больших затрат, не говоря уже и о сложнейших технических проблемах.[2]
В северо-западной части Тихого океана особенно выделяется Охотское море, где в Тугурском и Пенжинском заливах высота приливной волны составляет 9-13 м. Значительные приливы наблюдаются и у побережий Китая и Корейского полуострова. На восточном побережье Тихого океана благоприятные условия для использования приливной энергии имеются у берегов Канады, Чилийского архипелага на юге Чили, в узком и длинном Калифорнийском заливе Мексики.
Схема устройства приливной электростанции показана на рис. 1
На рис. 1, h - максимальная разность уровней для избранного места расположения станции. Сооружается плотина, образующая необходимый бассейн. В теле плотины устанавливается гидротурбогенератор, который (в целях большей эффективности работы электростанции) должен быть «обратимым», т. е. действовать по своему прямому назначению при протекании через него воды в обе стороны: как справа налево, так и слева направо.
(Рис. 1) Схема ПЭС.
2.2 Гидротермальные источники
1977 году ученые на дне Тихого океана нашли... «дымящие фабрики». Они выглядели как небольшие башни высотой до 25 метров, выбрасывавшие в океанскую воду под высоким давлением черный «дым» (рис 2)
Оказалось, что они образованы благодаря контакту океанской воды с магмой. Оказалось, что они образованы благодаря контакту океанской воды с магмой. Морская вода проникает по ним вглубь Земли, где затем нагревается теплом магмы и вступает в химическую реакцию с горными породами. Потом, разогретая и обогащенная различными веществами, она вырывается к поверхности дна.
Температура «дыма» черных курильщиков достигает 350-400 °С![6]
(рис 2) «Черный курильщик» [6].
Именно после открытия абиссогидротермалей (научное название гидротермальных источников), ряд стран начал проектировать ОТЭС (опытные океанские тепловые электростанции)
Работа ОТЭС основана на принципе, используемом в паровой машине. Котел, заполненный фреоном или аммиаком - жидкостями с низкими температурами кипения, омывается теплыми поверхностными водами. Образующийся пар вращает турбину, связанную с электрогенератором. Отработанный пар охлаждается водой из нижележащих холодных слоев и, конденсируясь в жидкость, насосами вновь подается в котел.
2.3 Энергия волн
Помимо тепловой энергии на поверхности морей и океанов можно вырабатывать энергию, накапливаемую морскими волнами практически на всей акватории Мирового Океана. Сегодня морские волны в основном носят разрушительный характер, размывая береговую линию и находящиеся там постройки. Кинетическая энергия волн огромна. При ударе о берег волны высотой 1 м с периодом 10 сек на 1 милю побережья приходится мощность более 35 тыс. л. с (период волны – время между прохождением двух последовательных гребней через фиксированную точку)
Энергия морских волн значительно выше энергии приливов. Приливное рассеяние (трение, вызванное Луной) составляет порядка 2,5 ТВт. Энергия волн значительно выше и может быть использована значительно шире, чем приливная.
Основная задача получения электроэнергии из морских волн — преобразование движения вверх-вниз во вращательное для передачи непосредственно на вал электрогенератора с минимальным количеством промежуточных преобразований, при этом желательно, чтобы большая часть оборудования находилась на суше для простоты обслуживания.
Выходной вал устройства вращается как от движения поплавка вниз, так и вверх. Механизм, находящийся на берегу, соединяется с поплавком штангой. Кроме того, механизмы можно секционировать на общий вал для получения большей суммарной мощности.
В штате Орегон специалистами Ocean Power Technologies был запущен первый коммерческий проект, в результате которого была создана волновая ферма.
Согласно проекту, после его завершения более трех сотен жилых домов будут на постоянной основе обеспечиваться электричеством, которое вырабатывается из энергии волн (рис 3).
(Рис 3) Проект волновой фермы возле штата Орегон
Сама установка ВлЭС своим принципом работы напоминает буй, который колеблется на волнах. Движения волн приводят в действие поршень с гидравлическими насосами. Эти насосы своим движением заставляют действовать электрогенератор, от которого выработанная энергия передается на берег посредством проведенных по дну кабелей.
Стоимость такой приливной электростанции составляет в целом 60 миллионов долларов. Несмотря на то, что разработка очень перспективна, у нее нашлись свои противники, которые уверены в ее неэффективности. По мнению скептиков, ветрогенераторы по своему экономическому эффекту гораздо дешевле и поэтому они прибыльнее как альтернативные источники энергии для котельных, которые работают автономно на электричестве, освещения.
3. Топливные ресурсы.
3.1 Нефтегазоносные месторождения.
Тихоокеанский бассейн – одна из самых богатых на нефть зон в мире, самые обширные месторождения находятся недалеко от берега Аляски, Калифорнии и Китая.
Перспективными осадочными бассейнами, расположенными по периферии Тихого океана, считают: Тасманов, Арафурский, Индо-Синийско-Яванский, Северо-Гвинейский, Восточно-Китайский, Восточно-Японский, Татарско-Япономорский, Охотоморский, Командорский, Беринговоморский, Центрально- и Восточно-Камчатский, Южно-Аляскинский, Прибрежно-Тихоокеанский, Калифорнийский, Гуаякильский, Центральной долины и др. Приведем некоторые сведения по тем бассейнам, нефтегазоносность которых уже доказана. [1].
В Тасмановом бассейне с мощностью осадков до 9 км выявлено три крупных месторождения: Барракута (более 42 млрд. м3 газа, Марлин (более 43 млрд. м3 газа, 74 млн. т нефти) и месторождение Кингфиш. Уже в 1971 г. добыча нефти составила более 14 млн. т.
В Арафурском бассейне продуктивны осадки в заливе Папуа (о. Новая Гвинея) одна из скважин дала фонтан с дебитом 22,4 млн. м3. В Новозеландском бассейе на берегу о. Северного разведано газовое месторождение Капуни (запасы 15 млрд. м3). В сложном Индо-Синийско- Яванском мегабассейне выделяется ряд нефтеносных бассейнов суши, продолжающихся на шельфах и островах. Известны месторождение у о. Калимантан, морское месторождение Ампа.
В Желтом и Восточно-Китайском морях газоносны породы кайнозоя. В Татарско-Япономорском бассейне добыча у берегов Японии уже в 1966 г. составляла 2 тыс. т нефти и 1,3 млн. м3 газа в сутки. На шельфе Сахалина выявлено несколько перспективных структур, из ряда скважин добываются нефть и газ. В Южно- Аляскинском бассейне, который прослеживается на суше и на шельфе, мощность континентально-морских отложений эоцена- плиоцена достигает 8 — 10 км. Нефтеносны низы этой формации, газ обнаруживается по всему разрезу. Запасы на 1968 г. составляли 203 млн. т нефти и 141,6 млрд. м3 газа. Основные месторождения сосредоточены в заливе Кука, еще в 1971 г. суточная добыча в них составляла 30 375 т. Ряд небольших месторождений выявлен вдоль западного побережья Северной Америки (у о. Ванкувер и др.). Мощность осадочного чехла в Калифорнийском бассейне — 4 — 18 км, открыты десятки месторождений. В проливе Санта-Варбара на глубине 600 м пробурена промышленная скважина. За 10 лет добыча составила 25,2 млн. т нефти и 14 млрд. м3 газа. В Гуаякильском бассейне у Южной Америки продуктивны породы эоцена. [3]
3.2 Уголь.
Добыча угля из недр морского дна ведется уже более 300 лет. Стволы шахт закладываются на суше, а горизонтальные выработки уходят под морское дно. В настоящее время считается рентабельной добыча до расстояния 25 км от берега, в 1980 г. предполагается рентабельной добыча до расстояния 50 км, возможна и закладка шахт прямо в море.
Крупные угольные месторождения в бассейне Тихого океана располагаются в недрах шельфа у берегов Китая, о. Тайвань, юго-восточной Австралии, Японии.
Под морским дном у берегов Японии запасы составляют на 1965 г. 417 млн. т, вероятные — 3 783 млн. т, добывается не менее 30 — 40% японского угля. На п-ове Хидзен (о. Кюсю) разрабатывается 9 олигоценовых угольных пластов мощностью до 1,8 м. На островах юго-западнее г. Нагасаки под дном моря разрабатывается несколько нижнемиоценовых пластов угля, а на о-вах Сакито, Какинура и Митоко — эоценовых. У северо-восточных берегов о-ва Хонсю добываются неогеновые угли, а у южного берега — мезозойские. Известны угольные пласты, уходящие под дно моря, также на о. Хоккайдо. [3]
4. Нетопливные ресурсы
У многих побережий океана широко распространены россыпи тяжелых минералов, высокие концентрации которых возникли в результате выветривания осадочных и магматических пород, их размыва, сортирующей и транспортирующей деятельности ветрового волнения и течений. Часть россыпей располагается на поверхности дна в виде полос между линиями прилива и отлива, другие — на больших глубинах или в толще шельфовых осадков. Обычно тяжелые минералы встречаются в виде определенных ассоциаций, которые являются комплексными рудами на несколько полезных компонентов. Из ильменита и рутила получают титан, из циркона — цирконий, из монацита — торий и другие редкие элементы, из магнетита — железо, из титаномагнетнта — титан и железо, из касситерита — олово. [3]
Ежегодная мировая добыча россыпных минералов в море составляет около 7% добычи на суше. Циркон, ильменит, рутил и монацит широко разрабатываются у берегов Австралии и Тасмании. У восточного побережья Австралии ширина продуктивной толщи прибрежных песков составляет обычно до 800 м, местами до 5 км, мощность россыпей — 0,3 — 1,8 м, россыпи тянутся цепочкой на расстояние 1225 км от о. Фрезер до г. Сиднея. Только запасы TiO2 на восточном побережье оценивались на 1965 г. в 4,1 млн. т.
Огромные россыпи прибрежно-морских магнетитовых песков обнаружены вдоль западных берегов Северной Америки. Много магнетита содержится в разрабатываемых на золото россыпных месторождениях у г. Ном на Аляске, в США у устья р. Колумбия, к северу от г. Ньюпорт (штат Орегон), у южного побережья штата Вашингтон. Запасы свыше 800 тыс. т магнетита и титано- магнетита выявлены на шельфе у берегов о. Северного в Новой Зеландии.
Особенно активно разрабатываются магнетитовые пески Японии, запасы которых оцениваются в 160 млн. т. Из них добывается около 1/6 потребляемых Японией железных руд. Пески разрабатываются на о. Хонсю в районе городов Сендая, Саппоро, Токио, на о. Кюсю в районе г. Фукуока и зал. Ариаке. В зал. Ариаке рудоносные пески залегают на глубинах до 25 — 30 м, объем добычи в 1961 — 1965 гг. составлял 7,1 млн. т.
Наиболее крупные морские оловорудные (касситеритовые) россыпи обнаружены в Юго-Восточной Азии (Индонезия, Малайзия, Таиланд). В Индонезии они сосредоточены на так называемых оловянных островах — Банка, Биллитон, Синкеп, Большой Карилун, Кундур и др. Кроме современных россыпей большое значение здесь имеют россыпи древних морских террас, в том числе подводных, и погребенных речных долин, прослеживаемых в море до 15 км на глубинах до 30 — 40 м. Полосы повышенных концентраций касситерита в зоне пляжа на глубинах 5 — 7 и 15 — 17 м известны у западного побережья Японского моря.
Россыпи золота распространены у берегов северной части Тихого океана. Здесь выделяются современные и древние прибрежно-морские россыпи и погребенные речные наносы. Наиболее известны месторождения у г. Ном на Аляске, где полоса рудоносных песков достигает 90 м при мощности 0,3 — 0,9 м, а россыпи морской террасы подняты на высоту 11 и 24 м над уровнем моря.
Промышленная прибрежно-морская россыпь платины известна на берегу Берингова моря, на Аляске, южнее р. Кускеван. Платина в составе пляжевых отложений вместе с хромитом и золотом встречена у берегов юго-западного Орегона (США).
Янтарь обнаружен у берегов Татарского пролива, на Алеутских о-вах, у Новой Зеландии.
Из полезных ископаемых ложа океана наибольший интерес вызывают железо-марганцевые конкреции, что связано с возрастающей потребностью в меди, никеле, кобальте, марганце. Среднее содержание марганца в конкрециях Тихого океана составляет 17,8%, железа — 11,83, кобальта — 0,33, никеля — 0,59, меди — 0,38, титана — 0,81, ванадия — 0,56%. Концентрации ряда компонентов соответствуют или близки концентрациям месторождений на суше. Американские и японские фирмы начали экспериментальную добычу железо-марганцевых конкреций в Атлантическом и Тихом океанах в 1970 г. Многие страны ведут интенсивную подготовку к промышленной их добыче и переработке; возможно, она уже началась. Запасы конкреций Тихого океана оцениваются разными исследователями от 90 до 1650 млрд. т. [3]
При проектировании добычи учитываются не только обилие конкреций в том или ином районе дна океана, но и местные отличия их химического состава, так как за средними значениями концентрации металлов скрываются довольно большие колебания. Ежегодный естественный прирост запасов железо-марганцевых конкреций Тихого океана оценивается в 6 млн. т.
Общие запасы фосфоритов на морском дне, по данным Д. Меро, составляют 3x1011 т. Это в основном труднодоступные для освоения фосфатные пески. Промышленная их эксплуатация пока считается нерентабельной. Закономерности размещения фосфоритов на дне Тихого океана уже рассматривались. Наиболее перспективны фосфориты шельфа Калифорнии, запасы которых оцениваются в несколько миллиардов тонн.
5. Заключение.
Человечество с каждым днем все ближе к энергетическому кризису, необходима срочная смена энергоносителя. Океан обладает огромным потенциалом энергии, который, пока что, практически не реализуется.
Океан способен с лихвой удовлетворить потребности быстро растущего населения планеты в электроэнергии. К тому же, ни ВлЭС, ни ПЭС не влияют на экологическую ситуацию, которая, в свою очередь, в ближайшее время будет представлять глобальную проблему человечества. А ОТЭС играет для экологии даже положительную роль, ведь ее работа сопровождается охлаждением воды, что замедлит глобальное потепление.
В последние годы резко увеличился интерес к минеральным ресурсам дна океана в связи с быстрым совершенствованием технических средств их добычи и разведки под водой. На ложе Тихого океана уже в настоящее время выявлены впечатляющие концентрации полезных ископаемых, что по мере истощения ресурсов на суше ведет нас в эру глубоководной добычи полезных ископаемых. На поверхности и в недрах морского дна обнаружены крупнейшие запасы нефти и горючих газов, запасы серы, угля, железных и марганцевых руд, фосфоритов, олова, никеля, меди, золота и других минеральных ресурсов.
6. Список использованной литературы.