Кліматичні та космічні ресурси ресурси майбутнього. Ресурси світового океану, космічні та рекреаційні ресурси

Нині досить багато уваги приділяється використанню альтернативних джерел різноманітних ресурсів. Наприклад, людство вже давно займається розробками отримання енергії з відновлюваних речовин та матеріалів, таких як тепло ядра планети, припливи, сонячне світло тощо. У наведеній нижче статті будуть розглянуті кліматичні та космічні ресурси світу. Їхня основна перевага полягає в тому, що вони є відновлюваними. Отже, їх багаторазове використання достатньо ефективно, а запаси можна вважати безмежними.

Перша категорія

Під кліматичними ресурсами зазвичай розуміється енергія сонця, вітру тощо. Цей термін визначає різні невичерпні природні джерела. А свою назву подібна категорія отримала внаслідок того, що ресурси, що входять до її складу, характеризуються тими чи іншими особливостями клімату регіону. Крім цього, у цій групі виділяють також підкатегорію. Вона має назву Основними визначальними факторами, що впливають на можливість розвитку подібних джерел, є повітря, тепло, волога, світло та інші поживні речовини.

У свою чергу, друга з представлених раніше категорій поєднує невичерпні джерела, які знаходяться поза межами нашої планети. До таких можна віднести всім відому енергію Сонця. Її і розглянемо докладніше.

Способи використання

Спочатку охарактеризуємо основні напрями розвитку сонячної енергетики як складову групи " Космічні ресурси світу " . Нині виділяють дві основні ідеї. Перша полягає у запуску на навколоземну орбіту спеціального супутника, оснащеного значною кількістю сонячних батарей. За допомогою фотоелементів світло, що потрапляє на їх поверхню, буде перетворюватися в електричну енергію, а після передаватися на спеціальні станції-приймачі на Землі. Друга ідея заснована на такому принципі. Відмінність полягає в тому, що космічні ресурси будуть збиратися за допомогою яких будуть встановлені на екваторі природного. У такому випадку система утворюватиме так званий "місячний пояс".

Передача енергії

Звичайно, космічні, як і будь-які інші, вважаються малоефективними без відповідного розвитку даної галузі. А для цього необхідне ефективне вироблення, яке неможливе без високоякісного транспортування. Отже, значну увагу необхідно приділити способам передачі енергії від сонячних батарей Землю. В даний час розроблено два основні способи: за допомогою радіохвиль та світлового променя. Однак на цьому етапі виникла проблема. на Землю має безпечно доставляти космічний ресурс. Апарат, який у свою чергу здійснюватиме подібні дії, не повинен надавати руйнівного впливу на навколишнє середовище та організми, що живуть у ньому. На жаль, передача перетвореної електричної енергії у певному діапазоні частот здатна іонізувати атоми речовин. Таким чином, недолік системи полягає в тому, що космічні ресурси можна буде передати лише на досить обмеженій кількості частот.

Плюси і мінуси

Як і в будь-якої іншої технології, у представленої раніше існують свої особливості, переваги та недоліки. До переваг можна віднести те, що космічні ресурси за межами навколоземного простору будуть у значно більшому доступі для використання. Наприклад, сонячна енергія. На поверхню планети потрапляє лише 20-30% від усього світла, яке випускає наша зірка. Водночас, фотоелемент, який буде розташований на орбіті, отримає понад 90%. Крім цього, серед переваг, які мають космічні ресурси світу, можна виділити довговічність використовуваних конструкцій. Подібна обставина можлива у зв'язку з тим, що за межами планети немає ні атмосфери, ні дії руйнівної дії кисню та інших її елементів. Проте космічні мають значну кількість недоліків. Одним із перших коштує висока вартість установок з видобутку та транспортування. Другим можна вважати важкодоступність та складність експлуатації. Крім цього знадобиться ще й значна кількість спеціально навченого персоналу. Третім недоліком подібних систем вважатимуться значні втрати під час передачі енергії від космічної станції Землю. За підрахунками фахівців вищеописане транспортування забиратиме до 50 відсотків від усієї виробленої електрики.

Важливі особливості

Як уже говорилося раніше, розглянута технологія має деякі відмітні характеристики. Однак саме вони визначають доступність Перерахуємо найбільш важливі з них. Насамперед слід зазначити проблематику перебування станції-супутника на одному місці. Як і в усіх інших законах природи, тут працюватиме правило дії та протидії. Отже, з одного боку впливатиме тиск потоків сонячної радіації, а з іншого - електромагнітне випромінювання планети. Задане початкове положення супутника повинні будуть підтримувати Повідомлення між станцією та приймачами на поверхні планети слід підтримувати на високому рівні та забезпечувати необхідний ступінь безпеки та точності. Це друга особливість, якою характеризується використання космічних ресурсів. До третього традиційно відносять ефективну працездатність фотоелементів та електронних компонентів навіть у складних умовах, наприклад при високих значеннях температур. Четверта особливість, яка нині дозволяє забезпечити загальнодоступність вищеописаних технологій, полягає у досить високої вартості як ракет-носіїв, і безпосередньо самих космічних електростанцій.

Інші можливості

У зв'язку з тим, що ресурси, які в даний час є на Землі, здебільшого є невідновлюваними, а їх споживання людством з часом, навпаки, збільшується, з наближенням моменту повного зникнення найважливіших ресурсів люди все більше замислюються про використання альтернативних джерел енергії. До них відносять і космічні запаси речовин і матеріалів. Однак, крім можливості ефективного видобутку з енергії Сонця, людство розглядає й інші не менш цікаві можливості. Наприклад, розробка родовищ цінних для землян речовин може проводитись на космічних тілах, розташованих у нашій Сонячній системі. Розглянемо деякі з них докладніше.

Місяць

Польоти на неї вже давно перестали бути аспектами наукової фантастики. В даний час супутник нашої планети борознять дослідницькі зонди. Саме завдяки їм людство дізналося, що місячна поверхня має склад, схожий із земною корою. Отже, можлива розробка родовищ таких цінних речовин, як титан і гелій.

Марс

На так званій "червоній" планеті також багато цікавого. Згідно з дослідженнями, кора Марса значно більшою мірою багата на чисті металеві руди. Таким чином, на ньому в майбутньому може розпочатися розробка родовищ міді, олова, нікелю, свинцю, заліза, кобальту та інших цінних речовин. Крім того, можливо, саме Марс вважатиметься головним постачальником рідкісних металевих руд. Наприклад, таких як рутеній, скандій або торій.

Планети-гіганти

Навіть далекі сусіди нашої планети можуть забезпечити нас багатьма необхідними для нормального існування та подальшого розвитку людства речовинами. Таким чином, колонії на далеких рубежах нашої Сонячної системи постачатимуть на Землю цінну хімічну сировину.

Астероїди

В даний час вчені ухвалили, що саме вищеописані космічні тіла, що бороздять простори Всесвіту, можуть стати найважливішими станціями забезпечення безліччю необхідних ресурсів. Наприклад, на деяких астероїдах за допомогою спеціалізованої техніки та ретельного аналізу отриманих даних були виявлені такі цінні метали, як рубідій та іридій, а також залізо. Крім іншого, вищеописані є відмінними постачальниками складного з'єднання, яке зветься дейтерій. Надалі планується використання саме цієї речовини як основна паливна сировина для електричних станцій майбутнього. Окремо слід зазначити ще одне життєво важливе питання. В даний час певний відсоток населення Землі страждає від постійної нестачі води. У майбутньому подібна проблема може поширитись на більшій частині території планети. У такому разі саме астероїди можуть стати постачальниками такого життєво необхідного ресурсу. Оскільки на багатьох міститься прісна вода у вигляді льоду.

Дослідження UNSW показало, що для окремо взятого, багатого на залізо астероїда, враховуючи існування ринку та інших припущень, інвестиції будуть відбиті за 85 років, якщо руда вирушатиме на Землю, і всього 5 років, якщо використовуватиметься в космосі.

Не так вже й дорого

Незважаючи на всю цю діяльність, скептики сумніваються в перспективах космічної гірничо-промисловості з погляду грошових та тимчасових витрат. Очевидно, видобуток ресурсів у космосі буде дорогою справою. Загальний бюджет проекту, в рамках якого «Комсомольська правда» відправили на Марс і утримували протягом 14 років, склав 2,5 мільярда доларів.

Але видобувати ресурси Землі теж недешево. Витрати на розробку та видобуток обчислюються сотнями мільйонів доларів. Ці гроші компанії витрачають, намагаючись знайти нові земні родовища. Видобуток копалин ресурсів розтягується на десятки років. Тимчасові та витратні рамки будуть зіставні з космічними. Чому б просто не починати виходити в космос і добувати там ресурси? Цьому бути. З чого починати? Почнемо з дослідження, яке підказує, що використовувати залізняк в космосі набагато простіше, ніж повертати її на Землю (якщо вважати, що в космосі є ринок).

Для дорогих товарів на кшталт рідкісноземельних мінералів або металів платинової групи можна розглянути можливість відправки на Землю, але «звичайні» ресурси, які можна видобувати в космосі, краще використовувати там.

Поширений аргумент зводиться до того, що запуск вантажу із Землі в космос обходиться в 20 000 доларів за кілограм, тому якщо зробити цей кілограм у космосі дешевше, ніж за 20 000 доларів, можна заощадити і вийти в плюс.

SpaceX, наприклад, публікує витрати на запуск на сайті. В даний час для Falcon 9 ця цифра складає 12 600 доларів. Але поки що ринку як такого немає і, можливо, знадобиться його штучно підштовхнути (наприклад, NASA може укласти договір на доставку води на орбіті). Без такого поштовху початковий попит на воду може з'явитися у сфері космічного туризму, але ймовірніше, що активніше розвиватиметься сфера дозаправки супутників. Воду можна розщеплювати на кисень і водень, використовуючи їх як паливо для супутників.

Світ у всьому світі чи «дикий захід»?

Якщо говорити про мир у всьому світі, є низка проблем із Законом США про космос, оскільки він не узгоджується з існуючими договорами і, швидше за все, ігноруватиметься в інших країнах, не маючи відповідно законної сили. Але з часом повільні процеси нарешті поставлять у законні рамки. І все ж, перш ніж у космосі настане світ, не виключено, що розвиватиметься, наприклад, космічне піратство.

У листопаді в Сіднеї відбудеться зустріч світових лідерів та представників космічних гірничодобувних компаній, які обговорюватимуть проблеми майбутнього видобутку ресурсів за межами Землі. Щоб досягти максимальної взаємодії між космічними експертами та експертами у гірничодобувній галузі, вирішено поєднати цю подію з третьою Future Mining Conference. Можливо, після її проходження ми дізнаємося багато нового і перспективного про цю, безумовно, цікаву віху нашого майбутнього.

Ще недавно видобуток корисних копалин на астероїдах вважався одним із стереотипних прогнозів письменників-фантастів. Вважалося, що космічні гірники, які витягують цінні метали з цих небесних тіл - породження тієї ж фантазії, що й зелені чоловічки на Марсі чи джунглі із динозаврами на Венері. Однак наразі дедалі більше експертів схиляється до думки, що йдеться про діючі технології, які можуть бути реалізовані в недалекому майбутньому та дати людству нове джерело корисних копалин. У США створено компанію Planetary Resources, яка планує створити та впровадити технології розробки астероїдів, а в Японії побудовано зонд «Хаябуса-2», місія якого – не лише наукові дослідження астероїдного ґрунту, а й космічна геологорозвідка. Епоха металів із космосу наближається, і в даний час можна сміливо застосовувати до цих технологій аналітичні та прогностичні підходи.

Природничо сторона питання

Перш ніж ми перейдемо до опису розроблюваних технологій, варто приділити увагу тому, що являють собою астероїди, які корисні копалини можуть там залягати і з якими умовами можуть зіткнутися космічні апарати, перш ніж досягнуть їх.

Астероїди є невеликими кам'янистими тілами, які, подібно до планет, обертаються по орбітах навколо Сонця. Астероїд відрізняється від карликової планети розмірами: він дуже малий, щоб мати значне гравітаційне поле або навіть просто стектися в кулясту форму від власної ваги. Від справжніх планет астероїди (як і карликові планети) відрізняються тим, що можуть зустрічатися групами, серед подібних тіл, на близьких орбітах: справжня планета завжди займає свою орбіту наодинці або з супутниками, що обертаються навколо неї, і поблизу від неї нічого іншого звертатися не може.

Походження в астероїдів і планет одне й те саме: вони сформувалися з пилового диска на зорі існування Сонячної системи. Отже, астероїди складаються з тих же елементів, що і планети, і на них можна знайти багато тих же речовин, що зустрічаються і в земній корі, мантії або ядрі. Але ключовими відмінностями астероїдів є їх малі розміри і недиференційованість: якщо на Землі та подібних до неї планетах існують величезні, недоступні, заховані під товщею кори мантія і ядро, то в астероїдах ті ж метали, що входять до складу земного ядра і недоступні для знайти прямо на поверхні.

Нагадаємо, що земне ядро ​​складається з металевого сплаву, до якого входять залізо, нікель, кобальт та інші так звані сидерофільні елементи. І якщо в залізі земна гірська справа не бракує, то нікель і кобальт вже є досить цінними та дорогими у виділенні металами. Оскільки в астероїдах вони доступні в тих же кількостях, що й залізо, то лише вони здатні окупити дорогу програму з освоєння астероїдів. А якщо врахувати, що серед сидерофільних елементів є і дорогоцінні метали платинової групи, то це робить технологію ще більш перспективною.

Чи всі астероїди містять метали? Не всі. Астероїди поділяються на чотири класи. Три з них позначаються літерами: С, S та M. Клас M – ті самі металеві астероїди, з високим вмістом заліза, металів групи заліза та платинових металів. Крім них, в М-астероїдах можна виявити золото та інші рідкісні метали. Це відомо завдяки їхнім фрагментам, які падали на Землю у вигляді метеоритів.

Клас S – металосилікатні астероїди. Вони складаються з гірських порід, головним чином із силікатів заліза та магнію. У них можна зустріти вкраплення чистих металів, у всьому подібні до М-астероїдів, але меншого розміру.

Клас С - вуглецевмісні астероїди. Ці вельми поширені астероїди складаються із суміші вуглецевих хондритів та водяного льоду. Цінність мінеральних матеріалів, що входять до їх складу, невисока, а от водяний лід представляє інтерес як джерело води та кисню для підтримки життя людини в космосі. І нарешті, четвертий клас букви не має: астероїди четвертого типу є неактивними кометами і складаються з водяного, аміачного та інших льодів.

Маси астероїдів всіх перерахованих видів варіюють від тисяч до мільярдів тонн, а найбільші астероїди за масою наближаються до карликових планет. Доступність усієї маси будь-якого астероїда для розробки робить їх дуже перспективними джерелами корисних копалин.

Технології видобутку

Основними та необхідними технологіями для будь-якого видобутку корисних копалин на астероїдах є космічні апарати, здатні досягати їх, та роботизовані пристрої, призначені для безпосереднього проведення робіт. Навіть якщо керування видобутком бере на себе космонавт-людина, самою роботою по дробленню астероїдного ґрунту повинні займатися машини.

Що стосується досягнення астероїдів, то деякі з них цілком доступні сучасним космічним апаратам, і автоматичні зонди, подібні до японського «Хаябуса-1», вже досягали їх і поверталися з пробами ґрунтів. Йдеться про так звані навколоземні астероїди, які знаходяться на орбітах навколо Сонця, близьких до орбіти Землі. Вони належать до найбільш доступних об'єктів Сонячної системи, що лежать за межами місячної орбіти. Тому відправка на такі астероїди гірничодобувних апаратів, автоматичних чи керованих людьми, вже не є чимось фундаментально проривним, і заважає їй лише велика маса гіпотетичного апарату, що відправляється, і відповідна їй висока вартість такої космічної місії.

Ось які вимоги передбачаються для апаратів, що проектуються, призначених для видобутку корисних копалин на астероїдах:

• По можливості невелика маса. Все обладнання повинно бути виготовлене з легких матеріалів, щоб звести до мінімуму вартість доставки його на небесне тіло, що розробляється;
• Електроживлення, що базується на технології сонячних батарей. Навколоземні астероїди перебувають у зоні досить високого сонячного випромінювання, тому сонячні батареї, перебуваючи ними, розвиватимуть велику потужність;
• Високий рівень автоматизації. Навіть за умови, що на астероїді, що розробляється, буде присутній постійний контингент людей, їх завдання повинні зводитися до дистанційного управління обладнанням;
• Безпосередній видобуток повинен вироблятися технологіями, схожими із земними. Для пухких астероїдів підходить відкритий кар'єрний видобуток мінералів; у щільніших можуть прориватися шахти;
• Оскільки астероїди не мають високої гравітації, всі роботи на них повинні бути сплановані з урахуванням умов майже повної невагомості. Ці умови відрізняються від земних як у позитивну сторону (полегшене транспортування великих обсягів породи та мінералів), так і в негативну (небезпека відриву мінералів, обладнання або людей від поверхні).

Досягнення рентабельності

Всі ці вимоги можуть бути задоволені за допомогою існуючих нині технологій, але їх недостатньо, щоби зробити промислове освоєння астероїдів рентабельним. Вартість сучасного космічного апарату, призначеного для досягнення навколоземного астероїда та повернення з 50-грамовою пробою ґрунту, становить близько 1 мільярда доларів США. Збільшення апарату в розмірах призведе до скорочення розриву між вартістю апарату та вартістю доставлених на Землю мінералів, але подолання цього розриву буде досягнуто лише за дуже високої вартості місії.

Тим не менш, існують технології, здатні суттєво знизити вартість подібної місії та в перспективі зробити промислову розробку астероїдів рентабельною. До них входять:

• Впровадження технологій використання ресурсів прямо на місці видобутку. З астероїдів можна одержувати як мінерали; якщо вони містять водяний лід, то він за допомогою електрики від сонячних батарей може бути перетворений на водень та кисень - ракетне паливо для зворотного шляху. Це дозволить не включати до масового бюджету місії велику кількість ракетного палива, призначені для доставки апарату, завантаженого рудою, на навколоземну орбіту;
• Також, якщо апарат планується як пілотований, з того ж льоду можна одержувати воду та кисень, призначені для вживання членами екіпажу;
• Використання роботів, що самовідтворюються, здатних виробляти подібні собі механізми з матеріалів, доступних на астероїді, дозволить ще суттєво скоротити масовий бюджет місії;
• Навіть у тому випадку, якщо доставка здобутих на астероїдах мінералів, металів та води на Землю обійдеться у більш високу вартість, ніж отримання тих самих речовин із земних джерел, ці матеріали можуть бути використані на навколоземній орбіті. Оскільки доставка масивних вантажів із Землі на навколоземну орбіту вкрай дорога, отримати розробки астероїдів показники собівартості, вигідніші, ніж, легше, ніж зрівняти собівартість розробки астероїдів з собівартістю розробки земних родовищ.

Останній пункт має особливу важливість для космічної індустрії, що розвивається. В даний час, коли будь-які споруди на орбіті повинні будуватися тільки з матеріалів, що видобуваються на Землі, і забезпечуватись ними ж, це дуже серйозно обмежує можливі розміри космічних станцій та їх кількість, доступна для утримання навіть найрозвиненішими країнами. Поява альтернативного, вигіднішого джерела будівельних матеріалів, палива, кисню та води, в ролі якого виступлять астероїди, зробить вміст космічних станцій набагато менш витратним. Тому багато експертів у космічній галузі вважають, що освоєння технологій розробки астероїдів є необхідним кроком для подальшого розвитку космічної індустрії взагалі.

Також значно здешевити розробку астероїдів здатне створення нових, економічніших ракетних двигунів і способів виведення вантажів на орбіту. Розвиток таких технологій взагалі вкрай благотворний і стимулюючий позначиться на космічній галузі: оскільки в цій галузі кожен грам, виведений на орбіту, коштує великих грошей, будь-яке здешевлення виступить як потужний стимул до розвитку. Серед технологій, від яких очікують такого ефекту, такі, як, наприклад, одноступінчасті орбітальні космічні апарати (Single Stage to Orbit), «космічний ліфт», ротоватори, «космічні катапульти» та інші перспективні розробки.

Звичайно, на показник ресурсозабезпеченості насамперед впливає багатство або бідність території природними ресурсами. Але оскільки ресурсозабезпеченість залежить і від масштабів їх вилучення (споживання), це поняття є не природним, а соціально-економічним.

приклад. Світові загальногеологічні запаси мінерального палива оцінюються 5,5 трлн т умовного палива. Це означає, що при сучасному рівні видобутку їх може вистачити приблизно на 350 400 років! Однак, якщо враховувати запаси, доступні для вилучення (у тому числі з урахуванням їх розміщення), а також постійне зростання споживання, така забезпеченість скоротиться багато разів.

Зрозуміло, що у довгостроковій перспективі рівень забезпеченості залежить від того, якого класу природних ресурсів належить той чи інший вид до вичерпним (невідновлюваним і відновлюваним) чи невичерпним ресурсам. (Творче завдання 1.)

2. Мінеральні ресурси: чи достатньо їх?

Люди ще в давнину навчилися використовувати деякі з цих ресурсів, що знайшло своє вираження в назвах історичних періодів розвитку людської цивілізації, наприклад кам'яний вік. В наші дні використовується понад 200 різних видів мінеральних ресурсів. За образним висловом академіка А. Є. Ферсмана (1883-1945), нині до ніг людства складена вся періодична система Менделєєва. .

Які присутні у необмеженій кількості на Землі та не можуть бути виснажені чи вичерпані у зв'язку з діяльністю людства. Прикладами таких ресурсів є сонячна, вітрова енергія тощо.

Кліматичні та космічні ресурси прямо чи опосередковано впливають життя на Землі. До того ж, останнім часом вони набирають популярності як альтернативні джерела енергії. Альтернативна енергетика передбачає використання безпечних для довкілля джерел теплової, механічної чи електричної енергії.

Енергія сонця

Сонячна енергія у тій чи іншій формі є джерелом майже всієї енергії Землі, що вважатимуться невичерпним природним ресурсом.

Роль сонячної енергії

Сонячне світло допомагає рослинам виробляти поживні речовини, а також виробляти кисень, яким ми дихаємо. Завдяки сонячній енергії вода в річках, озерах, морях і океанах випаровується, потім формуються хмари і випадають атмосферні опади.

Люди, як і всі інші живі організми, залежать від Сонця, для отримання тепла та їжі. Тим не менш, людство також використовує сонячну енергію і в багатьох інших формах. Наприклад, з копалин палива отримують тепло та/або електроенергію і, по суті, ці накопичували сонячну енергію протягом мільйонів років.

Отримання та переваги сонячної енергії

Фотоелементи є простим способом отримання сонячної енергії. Вони є невід'ємною частиною сонячних батарей. Їх унікальність полягає в тому, що вони перетворюють сонячне випромінювання в електрику, без шуму, забруднення навколишнього середовища або частин, що рухаються, що робить їх надійними, безпечними і довговічними.

Вітрова енергія

Вітер використовується протягом сотень років для отримання механічної, теплової та електричної енергії. Вітрова енергія, на сьогоднішній день є стійким та невичерпним джерелом.

Вітром називається рух повітря з області з високим тиском область з низьким тиском. Насправді вітер існує тому, що сонячна енергія нерівномірно розподілена поверхнею Землі. Гаряче повітря прагне вгору, а холодне заповнює порожнечу, тому поки буде сонячне світло, існуватиме і вітер.

За останнє десятиліття використання енергії вітру збільшилося більш ніж на 25%. Проте вітряна енергія займає лише невелику частку енергетичного ринку світу.

Переваги вітрової енергії

Енергія вітру є безпечною для атмосфери та води. І оскільки вітер доступний повсюдно, експлуатаційні витрати після встановлення обладнання наближаються до нуля. Масове виробництво та технологічні досягнення роблять необхідні агрегати набагато доступнішими, а багато країн заохочують розвиток вітряної енергії, та пропонують населенню низку пільг.

Недоліки вітрової енергії

Недоліками використання вітрової енергії є: скарги від місцевих жителів, що обладнання не має естетичної привабливості та шумить. Лопасті, що повільно обертаються, також можуть вбивати птахів і кажанів, але не так часто, як це роблять автомобілі, лінії електропередач і висотні будівлі. Вітер - змінне явище, якщо він відсутній, то немає енергії.

Проте спостерігається значне зростання вітрової енергетики. З 2000 по 2015 рік, сукупна потужність енергії вітру у всьому світі збільшилася з 17000 МВт до більш ніж 430 000 МВт. У 2015 році Китай випередив ЄС за кількістю встановленого обладнання.

Експерти прогнозують, що при збереженні таких темпів використання цього ресурсу, до 2050 року, потреби миру в електричній енергії будуть задоволені за рахунок вітрової енергії.

Гідроенергія

Навіть гідроенергетика є похідною від сонячної енергії. Це практично невичерпний ресурс, зосереджений у водних потоках. Сонце випаровує воду, яка надалі, як опадів, випадає на височини, унаслідок чого, наповнюються річки, утворюючи рух води.

Гідроенергетика як галузь перетворення енергії водних потоків в електричну енергію є сучасним і конкурентним джерелом отримання енергії. Вона виробляє 16% електрики світу та реалізовує його за конкурентними цінами. Гідроенергетика домінує в ряді як розвинених, так і країн, що розвиваються.

Енергія припливів та відливів

Приливна енергія є однією з форм гідроенергії, яка перетворює енергію припливів та відливів на електрику або інші корисні форми. Приплив створюється завдяки гравітаційному впливу Сонця та Місяця на Землю, викликаючи рух морів. Тому приливна енергія є формою отримання енергії з невичерпних джерел і може використовуватися у двох формах:

Величина припливу

Величина припливу характеризується різницею вертикального коливання між рівнем води під час припливу та наступного відливу.

Для захоплення припливу можуть бути сконструйовані спеціальні греблі чи відстійники. Гідроагрегати виробляють електроенергію в греблях, а також за допомогою насосів перекачують воду у водосховища, щоб знову виробляти енергію, коли припливи та відливи будуть відсутні.

Припливна течія

Приливна течія є потік води під час припливів і відливів. Пристрої припливної течії прагнуть отримувати енергію з цього кінетичного руху води.

Морські течії, створювані рухом припливів, часто посилюються, коли вода змушена проходити через вузькі канали або навколо мисів. Є ряд місць, де приливна течія є високою, і саме в цих областях можна отримувати найбільшу кількість приливної енергії.

Енергія морських та океанічних хвиль

Енергія морських та океанічних хвиль відрізняється від енергії припливів та відливів, оскільки залежить від сонячної та вітрової енергії.

Коли вітер проходить над поверхнею води, частина енергії передає хвиль. Вихідна енергія залежить від швидкості, висоти та довжини хвилі, а також густини води.

Довгі та стійкі хвилі, ймовірно, утворюються від штормів та екстремальних погодних умов далеко від берега. Сила бур та їх вплив на поверхні води настільки сильна, що може викликати хвилі на березі іншої півкулі. Наприклад, коли Японія була вражена масивним цунамі у 2011 році, потужні хвилі досягли узбережжя Гавайських островів та навіть пляжів штату Вашингтон.

Для того, щоб перетворити хвилі на необхідну енергію для людства, необхідно вирушити туди, де найбільші хвилі. Успішне використання енергії хвиль у великих масштабах відбувається лише в кількох регіонах планети, включаючи штати Вашингтон, Орегон та Каліфорнія та інші райони, розташовані вздовж західного узбережжя Північної Америки, а також береги Шотландії, Африки та Австралії. У цих місцях хвилі досить сильні та енергію можна отримувати регулярно.

Отримана енергія хвиль може забезпечити потреби регіонів, а в деяких випадках цілих країн. Постійна потужність хвиль означає, що вихідна енергія ніколи не припиняється. Устаткування, яке переробляє енергію хвиль, також може зберігати надмірну енергію, коли це необхідно. Ця накопичена енергія використовується при перебоях у подачі електроенергії та її вимкнення.

Проблеми кліматичних та космічних ресурсів

Незважаючи на те, що кліматичні та космічні ресурси є невичерпними, їхня якість може погіршитися. Головною проблемою цих ресурсів вважається глобальне потепління, яке спричиняє низку негативних наслідків.

Середня глобальна температура може збільшитись на 1.4-5.8º C до кінця 21-го століття. Хоча цифри здаються невеликими, вони можуть спричинити значні зміни клімату. (Різниця між глобальними температурами під час льодовикового періоду та періоду відсутності льодів становить лише близько 5°С.) До того ж, підвищення температури може призвести до зміни кількості опадів та погодних умов. Потепління води в океанах стане причиною більш інтенсивних та частих тропічних штормів та ураганів. Також очікується, що у наступному столітті рівень моря збільшиться на 0,09 – 0,88 м, головним чином, внаслідок танення льодовиків та розширення морської води.

І, нарешті, здоров'я людини також поставлено на карту, оскільки глобальна зміна клімату може призвести до поширення деяких захворювань (таких як малярія), затоплення великих міст, високого ризику теплового удару, а також поганої якості повітря.