Мускульная сила человека как альтернативный источник энергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

МУСКУЛЬНАЯ СИЛА ЧЕЛОВЕКА КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. КЛАССИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

1.1 ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ

2. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

2.1 РАЗВИТИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

3. МУСКУЛЬНАЯ СИЛА ЧЕЛОВЕКА

3.1 МУСКУЛЬНАЯ СИЛА ЧЕЛОВЕКА ИЛИ КАК ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ

ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Как показывают многие исследования, органические источник. Они истощаются с каждым годом в больших количествах в соответствии с их потреблением. В связи с этим возникает множество вопросов и не менее приятных прогнозов для будущего нашей планеты. В результате все запасы существующего топлива разделились на два основных типа:

- возобновляемые;

- не возобновляемые.

В связи с этим поиск новых месторождений и новых видов топлива в настоящее время играет главенствующую роль в обеспечении энергией жизненно необходимые объекты. Однако новые месторождения также истощаются, а альтернативные источники энергии такие, как энергия ветра и солнца эксплуатируются лишь при благоприятных условиях и требуют немалых затрат в оснащении и эксплуатации. Это связано с их более высокой нестабильностью и изменением показателей эффективности в процессе работы.

Огромное преимущество альтернативной энергетики заключается в ее “чистоте”. Ведь она добывается из природных источников: волн, приливов/отливов, толщи Земли. Все природные явления и процессы насыщены энергией. Задача человечества заключается в ее изъятии и превращении в электрическую.

Самое главное, чтобы альтернативная энергетика не переросла в категорию массового использования, иначе совсем не совсем скоро печальные прогнозы возникнут вновь.

1. КЛАССИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Добыча ресурсов Земли подходит к завершению. Ведь практически все органические источники топлива воспроизводятся очень медленно или совсем нет. При этом человечество привыкло лишь брать, но не восполнять затраченные ресурсы. Поэтому вопрос энергетического истощения Земли не особо взволновал мир, кроме общественности и разных зеленых организаций, которые лишь грозят пальцем, если бросил бумажку на улице или не потушил костер. Поэтому к настоящему времени энергетические корпорации решают задачу лишь в поиске новых месторождений. Однако, как известно, новые разрабатываемые месторождения ничего не меняют, а точнее ухудшают экологическую обстановку еще больше.

Можно сказать, что поиски новых источников идут размеренным шагом: выращиваются энергетические элементы, добываются новые ресурсы для производства энергии. Ведь они также просуществуют относительно недолго.

Энергетика находится на первом месте в употреблении и преобразовании. От нее в решающей мере зависит экономический потенциал государств и благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на окружающую среду, истощение ресурсов планеты и экономику государств. Очевидно, что темпы потребления энергии в будущем не прекратятся и даже увеличатся. В результате этого возникают следующие вопросы:

- какое влияние на биосферу и отдельные ее элементы оказывают основные виды современной (тепловой, водной, атомной) энергетики и как будет изменяться соотношение этих видов в энергетическом балансе в ближайшей и отдаленной перспективе;

- можно ли уменьшить отрицательное воздействие на среду современных (традиционных) методов получения и использования энергии;

- каковы возможности производства энергии за счет альтернативных (нетрадиционных) ресурсов, таких как энергия солнца, ветре, термальных вод и других источников, которые относятся к неисчерпаемым и экологически чистым.

Такой набор вопросов охватывает все сферы человеческой деятельности.

1.1 ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ

мускульный сила альтернативный энергия

Развитие индустриального общества опирается на постоянно растущий уровень производства и потребления различных видов энергии.

Как известно, в основе производства тепловой и электрической энергии лежит, как было сказано выше, процесс сжигания ископаемых энергоресурсов - угля, нефти или газа, а в атомной энергетике - деление ядер атомов урана и плутония при поглощении нейтронов.

Добыча, обработка и потребление энергоресурсов, металлов, воды и воздуха растет с большими требованиями человечества, при этом их запасы стремительно сокращаются. Особенно остро стоит проблема не возобновляемых органических ресурсов планеты.

Не составляет никакого труда догадаться, что органические ископаемые ресурсы, даже при вероятном замедлении темпов роста энергопотребления, будут в значительной мере израсходованы в самом ближайшем будущем.

Отметим также, что при сжигании ископаемых углей и нефти, обладающих сернистостью около 2,5%, ежегодно образуется до 400 млн. тонн сернистого газа и окислов азота, что составляет 70 кг вредных веществ на каждого жителя Земли в год.

Таким образом, даже сокращение потребления и экономичность полезных ископаемых не сможет помочь избежать энергетической катастрофы. Если в ближайшем будущем планета не станет непригодна для жизни, то критическая нужда в энергоресурсах обеспечена.

Выход остается в поиске и внедрении нескончаемых или возобновляемых источников энергии. Огромную важность играет борьба с отходами и выбросами в атмосферу тонн вредных и смертельно опасных в больших количествах веществ и тяжелых металлов.

2. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Альтернативные источники энергии (АИЭ) - это энергия ветра, Солнца, приливов и т.д. Еще их называют “чистой” энергией, так как они являются экологически чистыми видами топлива. Основные причины, указывающие на важность скорейшего перехода к альтернативным источникам энергии:

- Глобально-экологический: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т. ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI веке.

- Экономический: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, на традиционную - постоянно растут;

- Социальный: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, - всё это увеличивает социальную напряженность.

Несмотря на это переход на АИЭ происходит постепенно, так как является новым видом получения энергии, который все забыли. Многие источники энергии устанавливают на определенной территории, и их эффективность зависит от благоприятных условий, времени и собранных данных. Новинка всегда стоит гораздно дороже, чем устаревший продукт. Поэтому установка и эксплуатация стоит больших затрат. Однако во всем мире уже довольно часто можно встретить ветряки или солнечные панели на крыше жилого здания или в поле, то есть АИЭ достигают массового применения, что может снизить затраты на комплектующие.

Не стоит забывать про мегакорпорации и небольшие компании, которые до сих пор существуют за счет добычи полезных ископаемых: нефти, газа, угля, и вряд ли они самостоятельно прекратят их добычу в силу спасения экологии планеты.

2.1 РАЗВИТИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

Основное достоинство АИЭ - это производство экологически чистой энергии. Значит, переход на АИЭ может изменить энергетическую и экологическую обстановку в мире. Энергия, получаемая с помощью АИЭ - бесплатна.

Наиболее явными из недостатков - это медленное внедрение данной категории производства энергии. Среди них можно выделить: недостаточное финансирование и перебои в работе. Многие производители предпочитают вредные и опасные для здоровья и окружающей среды электростанции в силу их надежности и готовности к полноценной работе, вместо дорогостоящих и “капризных” систем производства энергии на возобновляемых источниках.

Перебои энергии являются существенным недостатком. Например, производство солнечной энергии возможно лишь в дневное время суток. Поэтому чаще всего вместе с альтернативными источниками энергии устанавливаются все те же вредные производства для компенсации энергоресурсов. При этом лишняя приобретенная энергия накапливается в аккумуляторных батареях.

АИЭ находятся на стадии значительного развития и внедрения. Многие страны уже перешли на них и добывают энергию в огромных количествах. Многие государства благодаря своему территориальному расположению активно используют АИЭ. Суммарная установленная мощность ветрогенераторов в Китае на 2014 год составила 114763 МВт. Что же заставило правительство так активно развивать ветроэнергетику? Китай является лидером по выбросам в атмосферу СО2Планируется использовать в первую очередь геотермальную, ветряную, солнечную энергию. Согласно государственному плану, к 2020 г. в 7 районах страны будут построены огромные ветряные ЭС с общей выработкой в 120 гигаватт. В США активно развивают альтернативную энергетику. Например, суммарная мощность американских ветрогенераторов США в 2014 г. составила 65879 МВт. США является мировым лидером по развитию геотермальной энергетики - направлению, использующему для получения энергии разницу температур между ядром Земли и ее корой. Один из методов использования горячих геотермальных ресурсов - УГС (усовершенствованные геотермальные системы), в которые вкладывает средства Министерство энергетики США. Их поддерживают также научные центры и венчурные компании (в частности, Google), но пока УГС остаются коммерчески неконкурентоспособными. Можно также выделить такие страны по огромную влиянию АИЭ, как Германия, Япония, Индия и другие.

3. МУСКУЛЬНАЯ СИЛА ЧЕЛОВЕКА

Интересный парадокс - общество возвращается к тем источникам энергии, которые когда-то эксплуатировало. Это лишь подтверждает фразу: новое - это хорошо забытое старое. Ведь люди испокон веков строили ветряные мельницы, жгли лучину и переработанные остатки древесины. При этом экология столетие назад была гораздо лучше по соображениям ученых. И правда, ведь не существовало тысяч вредных заводов, не вырубались сотни гектаров лесов в год и так далее. Однако и потребностей в энергии таких не было. Ведь практически каждый человек планеты имеет при себе мобильный телефон, пейджер или ноутбук, не говоря уже о тех, у кого их по несколько штук. Каждое солидное предприятие автоматизировано и насыщено электроприборами. А если взять еще и бытовые приборы, электромобили и другие устройства, то невозможно представить, какое невероятное количество энергии необходимо для питания всего этого многообразия гаджетов и устройств.

Среди всех известных источников механической энергии всегда была сила человека или его мускульная сила. В природе работает закон эволюции - выживает сильнейший. Суда и некоторые механизмы работали за счет мускульной силы людей. Огромные глыбы из глины поднимались на пирамиды именно людьми, причем большинство египетских устройств также работали за счет человеческих возможностей. Даже в наше время ни культурист, ни велосипедист, ни любой обычный человек не может существовать без приложения усилий. Вспомним старый, но всем известный афоризм: движение - это жизнь.

Вот и сейчас ни для кого не секрет, что человеческая сила может быть еще более полезна людям.

3.1 МУСКУЛЬНАЯ СИЛА ЧЕЛОВЕКА ИЛИ КАК ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ

Силу мышц определяют с помощью динамометров и по максимальному весу поднимаемой тяжести, например, штанги. Средний показатель силы мышц кисти, измеренный с помощью динамометра, у женщин равен 30-35 кг, у мужчин - 40-45 кг. У спортсменов этот показатель в 1,5-2,0 раза больше.

В основном выделяют два вида силы мышц человека:

· абсолютную;

· относительную.

Для мышц человека характерны два режима работы:

· динамический;

· статический.

В динамическом, в свою очередь, выделяют уступающий режим, когда при мышечном напряжении длина мышцы увеличивается, и преодолевающий, когда при работе мышца укорачивается.

В процессе силовой подготовки применяются упражнения с внешним отягощением (сопротивлением), упражнения с отягощением собственного тела. Для внешнего отягощения используют: вес предметов; противодействие партнера; сопротивление упругих предметов; сопротивление внешней среды (бег по снегу, в гору и т.п.).

Понятие силы весьма широко, что определить, какая из видов сил способна, например, максимально эффективно вырабатывать энергию. Среди самых распространенных категорий силы можно выделить:

Максимальная сила - максимальная возможность, которую может проявить спортсмен при максимальном произвольном мышечном сокращении.

Скоростная сила - это способность проявления наибольшей силы за самое короткое время.

Силовая выносливость - способность мышцы или группы мышц противостоять утомлению во время многократных мышечных сокращений.

Максимальные статическая и динамическая силы - максимальное изометрическое и произвольное скоращение мышц.

Тренировочные занятия силовой направленности стимулируют гипертрофию (увеличение обхвата мышц) саркоплазматическую и миофибрилярную.

Саркоплазматическая гипертрофия обусловлена увеличением объема саркоплазмы, содержания в ней митохондриальных белков, метаболических резервов, миоглобина, количества капилляров. К таким превращениям наиболее склонны медленные мышечные волокна и быстрые -- окисляемые. Такой тип гипертрофии мало влияет на прирост силы, но повышает способность к продолжительной работе (выносливость).

Миофибриллярная гипертрофия обусловлена увеличением объема миофибрил за счет актомиозина. При этом значительно повышается сила. Большую роль в активизации синтеза белка и нуклеиновых кислот играют андрогены и гормоны коры надпочечников, а также средства с анаболическим действием. Во всех случаях развиваются эти два типа гипертрофии с преобладающим развитием одного из них.

Среди устройств, работающих на мускульной силе можно выделить тренажерные залы, получающие электроэнергию благодаря тренировкам посетителей. Часть тренажеров подключено к генераторам, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. К ним относятся велотренажеры и беговые дорожки.

Идея экологически чистого тренажерного зала принадлежит изобретателю Люсьену Гамбароту. Считается, что один человек, занимаясь на средней скорости, способен производить 50 Вт электричества в час. Чтобы не допустить попадания в атмосферу 12 л углекислого газа, один человек должен произвести такой же объем электричества. Этого можно добиться, занимаясь на специально оборудованном тренажере в течение часа. Если человек проводит один час в день, бегая на таком тренажере, в год он может производить 18,2 КВт/ч электричества. Данные тренажерные залы уже существуют в Гонконге, Австралии и США. В ближайшем будущем такие залы будут оборудованы в Европе и других частях мира.

Помимо тренажерных залов источников энергии можно сделать любое педальное устройство (рис. 3.1), которое подключено е преобразователю энергии. Вращением педалей или ручек вырабатывается механическая энергия, которая генератором преобразуется в электрическую и накапливается в аккумуляторных батареях, либо сразу поступает на другие потребители.

Рис. 3.1. Педальное устройство и аккумулятор

Для этих целей может подойти например вот такой готовый вариант. Военные ручные генераторы, они как раз и созданы для выработки электроэнергии в любых условиях и в любом месте. Мощности таких генераторов от 3-х ватт и до 70 ватт. Есть множество моделей с различными характеристиками, так-же более современные аналоги имеют множество выходов адаптированных не только для зарядки больших аккумуляторов, но и для зарядки портативной техники( выходы USB, 12 В, 19 В).

Можно подключить дополнительные входы и выходы. Данный генератор вырабатывает до 100 Вт энергии, а маленькие генераторы всего 2-3 Вт. Значит можно зарядить большой аккумулятор и пользоваться большей энергией.

ВЫВОДЫ

В процессе работы выявились проблемы в классических источниках энергии. Приведены преимущества и вид альтернативных источников энергии.

Введен пример мускульной силы, как источника энергии. Приведены устройства получения электроэнергии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Конспект лекций “Альтернативные источники энергии”.

2. http://cnit.ssau.ru/kadis/ocnov_set/tema5/P7_3.htm.

3.http://sportwiki.to/%D0%A1%D0%B8%D0%BB%D0%B0_%D0%BC%D1%8B%D1%88%D1%86.

4. http://aenergy.ru/2735.

5. http://www.otchelniki.ru/ruhnoi_generator.html.

Размещено на Allbest.ru