Pojav svetovnega energetskega problema je povezan z. Poročilo na temo "Energijski problem sveta in načini za njegovo rešitev"

Težava s surovinami

Opomba 1

Problemi surovin in energije imajo skupne značilnosti, zato jih pogosto obravnavamo kot en problem goriva in surovin. Nanašajo se na oskrbo človeštva z gorivom in surovinami. Problem oskrbe držav s surovinami je bil že prej resen, vendar se je pojavil na regionalni ravni. Vendar pa je blagovna kriza v 70-ih letih pokazala svoj svetovni obseg.

Sam pojem "surovine" je zelo obsežen. To so lahko materiali in predmeti dela, ki so že bili podvrženi določeni spremembi in so predmet nadaljnje predelave, na primer nafta, ruda, lesni sekanci, volna, plastika, smole itd. Na splošno so vse surovine razdeljene na industrijski in kmetijski po izvoru, pogosteje pa Skupaj so surovine povezane z mineralnimi viri. Mineralne surovine oziroma minerali niso nič drugega kot osnova za obstoj človeške civilizacije. S hitrim razvojem industrije se potreba po mineralnih virih povečuje, stopnja njihovega pridobivanja se povečuje, sami viri v črevesju Zemlje pa so omejeni. Sčasoma bodo preprosto izčrpani.

Pojav problema s surovinami je povezan s številnimi razlogi:

1. Povečanje količine mineralnih surovin, pridobljenih iz črevesja Zemlje;
2. Izčrpavanje bazenov in nahajališč;
3. Izčrpanost številnih rud v koristnih snoveh;
4. omejene dokazane zaloge ogljikovodikov;
5. Poslabšanje rudarskih in geoloških razmer mineralnih nahajališč;
6. Teritorialni razkorak med območji proizvodnje surovin in območji njihove porabe;
7. Odkritje novih nahajališč na območjih s težkimi naravnimi razmerami.

Posledica teh razlogov je bilo splošno zmanjšanje ponudbe mineralnih surovin na svetovni ravni, pri čemer je treba upoštevati, da je za nekatere vrste surovin potrebno diferenciran pristop. Mnogi strokovnjaki delajo izračune razpoložljivosti virov, vendar so med njimi pogosto velika odstopanja. Vendar pa je v dobi znanstvene in tehnološke revolucije pomembno racionalno uporabljati mineralne surovine in bolj popolno pridobivanje mineralov iz zemeljskega nedra. Na primer obstoječe sodobne metode proizvodnja nafte ima faktor izkoristka 0,25$-0,45$, kar pomeni, da večina geoloških zalog ostane v tleh. Povečanje faktorja pridobivanja nafte za vsaj $1$% daje velik ekonomski učinek. »Potratnost virov« stoletja 2000 $ se je preselila v dobo racionalne porabe virov.

Ta prehod je povezan z dvema glavnima točkama:

1. Zahvaljujoč energetski krizi 70-ih let se je začel razvoj energetsko varčnih tehnologij in prehod svetovnega gospodarstva na intenzivno pot razvoja. Proizvodna in neproizvodna sfera sta znatno zmanjšali porabo energije, posledično prihranek pri ogljikovodikovih surovinah;
2. Od vseh surovin, izkopanih na planetu, se le 20% dolarjev porabi za proizvodnjo končnih izdelkov, preostala kamnina pa se kopiči na odlagališčih. V mnogih desetletjih se je nabralo na milijarde ton skale. Tukaj ležijo tudi milijarde ton odpadnega pepela iz elektrarn in žlindre iz metalurških podjetij. Velik del teh odpadkov se lahko uporabi za proizvodnjo novih snovi, na primer za proizvodnjo številnih kovin, kemičnih izdelkov, npr. gradbeni materiali kot so opeka, cement, apno itd. Zato je ta druga točka povezana z zmanjšanjem "neposredne" izgube virov.

Energetski problem

Bistvo problema je, da je treba zdaj in v prihodnosti človeštvu zagotoviti gorivo in energijo. Energetski problem na planetu je nastal, ker so najpomembnejši organski in mineralni viri omejeni, poraba goriv in energetskih virov pa hitro narašča.

Opomba 2

Manjše energetske krize so se pojavile tudi v predindustrijskih gospodarstvih. V 18. stoletju so bili na primer v Angliji gozdni viri izčrpani in država je morala preiti na premog. Ta problem je bila lokalna, z izbruhom svetovne energetske krize pa je postala globalna. To so bila sedemdeseta leta $XX$ stoletja. Cene nafte so se močno zvišale, svetovno gospodarstvo pa se je znašlo v hudih težavah.

Treba je reči, da so nastale težave premagane, sam problem oskrbe z gorivom in energijo pa je ohranil svoj pomen. V teku industrijske proizvodnje Vsak delavec danes porabi energijo, ki je enaka približno 100 $ konjskih moči. In eden od kazalcev kakovosti življenja prebivalcev planeta je količina proizvedene energije na osebo. Po splošno sprejetih standardih je treba proizvesti 10 $ kW na prebivalca, proizvedeno pa je le okoli 2 $ kW.

Nekatere visoko razvite države sveta so dosegle splošno sprejete standarde. Če upoštevamo, da po eni strani prebivalstvo planeta narašča, po drugi strani pa se energija in surovine uporabljajo neracionalno, goriva in energetski viri so neenakomerno razporejeni po svetu, sledi, da sta njihova proizvodnja in poraba. se bo še povečevalo. Na žalost energetski viri Zemlje niso neomejeni. S hitrostjo, kot je na primer načrtovana v jedrski energiji, bodo skupne zaloge uranovih rud izčrpane v prvi polovici 21. stoletja.

Če govorimo o materialni vsebini, potem je vzrok problema goriva in energije povezan z naraščajočim obsegom vključenosti naravnih virov v gospodarski obtok glede na njihovo omejeno razpoložljivost. Draga ekonomija nekdanjih socialističnih držav je bila povezana z velikimi izgubami energetskih virov. Tudi danes države CIS porabijo 2-krat več surovin za proizvodnjo enote proizvodnje kot države Zahodne Evrope. Povečanje proizvodnje goriv se nadaljuje. V Zahodni Sibiriji, na Aljaski in v Severnem morju so odkrili in izkoriščali ogromna območja z nafto in plinom, kar je posledično povzročilo poslabšanje okoljskih razmer.

Opomba 3

Strokovnjaki so izračunali, da dokazane zaloge premoga sodoben nivo njegova proizvodnja naj bi zadostovala za $325$ let, dokazane zaloge plina bodo zadostovale za $62$ let, nafte pa za $37$ let. Z odkritjem novih energetskih nahajališč so pesimistične napovedi iz 70. let prejšnjega stoletja zamenjali optimistični pogledi, ki so temeljili na aktualnejših informacijah.

Načini reševanja težav

Energetski problem lahko rešimo na dva načina - ekstenzivno in intenzivno.

Pri reševanju problema obsežno To zahteva nadaljnje povečanje proizvodnje energije in absolutno povečanje porabe energije. Za sodobno svetovno gospodarstvo je ta pot pomembna, saj se je v absolutnem smislu do leta 2003 svetovna poraba energije povečala z 12 na 15,2 milijarde dolarjev ton standardnega goriva. Države, kot je Kitajska, ki je že dosegla svoj limit lastna proizvodnja oskrbo z energijo ali Združeno kraljestvo, soočeno z možnostjo zmanjšanja te proizvodnje. Takšen razvoj sili države v iskanje načinov za racionalnejšo rabo energetskih virov.

Reševanje problema intenzivno Pot je povečanje proizvodnje na enoto vložene energije.

Energetska kriza je pospešila uvajanje energetsko varčnih tehnologij in prestrukturirala gospodarsko strukturo, kar je v veliki meri omililo posledice energetske krize. Trenutno ena tona prihranjene energije stane $3$-$4$-krat ceneje kot dodatna proizvedena tona. Do konca 20. stoletja se je energetska intenzivnost gospodarstev držav, kot sta ZDA in Nemčija, zmanjšala za 2$ oziroma 2,5$.

Na primer:

1. Energijska intenzivnost strojništvo$8$-$10$-krat nižje kot v metalurgiji in gorivnem in energetskem kompleksu;
2. Energetsko intenzivne industrije so se preselile v države v razvoju. Energetsko varčno prestrukturiranje gospodarstva je zagotovilo do 20$% prihrankov goriva in energetskih virov na enoto BDP;
3. Izboljšanje tehnološki procesi delovanje opreme je pomembna rezerva za povečanje energetske učinkovitosti. Smer do v tem primeru kapitalsko zelo intenziven, vendar so njegovi stroški 2- do 3-krat nižji od stroškov povečanja proizvodnje goriva in energije.

Opomba 4

Nenavadno je, da si države, kot so Rusija, Kitajska, Indija in Ukrajina, prizadevajo razviti energetsko intenzivne industrije - metalurgijo, kemično industrijo - z uporabo zastarelih tehnologij.

Povečanje porabe energije v teh državah je pričakovati tako zaradi dviga življenjskega standarda kot zaradi pomanjkanja zadostnih sredstev v nekaterih od njih za zmanjšanje energetske intenzivnosti gospodarstva. Rešitev globalnega energetskega problema bo še vrsto let odvisna od porabe energije na enoto proizvodnje. Danes globalni energetski problem v razumevanju pomanjkanja energetskih virov v svetu ne obstaja. Problem zagotavljanja energetskih virov v spremenjeni obliki ostaja.

Kakšni so načini reševanja globalnega problema surovin.

1. Izvaja geološko iskanje in geološka raziskovalna dela. Njihov cilj je povečati dokazane zaloge mineralov. Rešitev tega problema poteka precej uspešno. Na primer, dokazane zaloge boksita v povojnem obdobju so se povečale za 36-krat, proizvodnja pa le za 10-krat. V istem obdobju so se dokazane zaloge bakra povečale za 7$-krat, njegova proizvodnja pa za 3$-krat. Dokazane zaloge nekovinskih mineralov - fosforitov, kalijevih soli itd. - so se povečale Iskanje in raziskovanje surovin na epikontinentalnem pasu, celinskem pobočju in celo na globokem morskem dnu Svetovnega oceana postaja obetavno;
2. Popolna in integrirana uporaba mineralnih virov, pridobljenih iz črevesja planeta;
3. Zmanjšana poraba materiala proizvodnih procesov in izvajanje politik ohranjanja virov;
4. Pomemben element racionalnega ravnanja z okoljem bi morala biti široka raba sekundarnih surovin;
5. Zamenjava naravnih surovin z umetnimi materiali, katerih kakovost ni slabša od naravnih - to so plastika, keramika, steklena vlakna in drugi materiali.

Opomba 5

Ta prehod k ohranjanju virov potrebuje tudi Rusija, kljub dejstvu, da ima ogromen potencial naravnih virov. Gospodarstvo države, ki se je močno razvilo, v zadnjem času začeli doživljati krizne pojave. Depoziti naravne vire so izčrpani, stroški njihove proizvodnje se povečajo, napoved in dejanska oskrba države z viri se zmanjša.

Ministrstvo za kmetijstvo in prehrano Ruske federacije

Zvezna državna izobraževalna ustanova za visoko strokovno izobraževanje Uralska državna kmetijska akademija

Oddelek za ekologijo in zoohigieno

Povzetek o ekologiji:

Energetski problemi človeštva

Umetnik: ANTONiO

študent FTJ 212T

Vodja: Lopaeva

Nadežda Leonidovna

Ekaterinburg 2007

Uvod. 3

Energetika: napoved z vidika trajnostnega razvoja človeštva. 5

Netradicionalni viri energije. 11

Energija sonca. 12

Vetrna energija. 15

Toplotna energija zemlje. 18

Energija celinskih voda. 19

Energija iz biomase.. 20

Zaključek. 21

Literatura. 23

Uvod

Zdaj se bolj kot kdaj koli prej postavlja vprašanje, kakšna bo prihodnost planeta. energetski načrt. Kaj čaka človeštvo - energijska lakota ali energijsko obilje? V časopisih in raznih revijah so članki o energetski krizi vse pogostejši. Zaradi nafte nastajajo vojne, države cvetijo in siromašijo, vlade se menjajo. Časopisne senzacije so začele vključevati poročila o zagonu novih naprav ali novih izumih na področju energetike. Razvijajo se velikanski energetski programi, katerih izvedba bo zahtevala ogromne napore in ogromne materialne stroške.

Če je konec 19. stoletja imela energija na splošno pomožno in nepomembno vlogo v svetovnem ravnovesju, potem je že leta 1930 svet proizvedel približno 300 milijard kilovatnih ur električne energije. Sčasoma - velikanske številke, enormne stopnje rasti! In še vedno bo malo energije - potreba po njej narašča še hitreje. Raven materialne in navsezadnje duhovne kulture ljudi je neposredno odvisna od količine energije, s katero razpolagajo.

Če želite izkopati rudo, iz nje taliti kovino, zgraditi hišo, narediti kar koli, morate porabiti energijo. Toda človeške potrebe nenehno rastejo in ljudi je vse več. Zakaj torej nehati? Znanstveniki in izumitelji so že dolgo razvili številne načine za proizvodnjo energije, predvsem električne energije. Gradimo torej vedno več elektrarn, pa bo energije kolikor je treba! Ta na videz očitna rešitev kompleksnega problema se izkaže za polno pasti. Neizprosni naravni zakoni pravijo, da je mogoče pridobiti energijo, primerno za uporabo, le s pretvorbo iz drugih oblik.

Večnih gibalcev, ki domnevno proizvajajo energijo in je ne jemljejo od nikoder, je žal nemogoče. In struktura svetovnega energetskega gospodarstva se je danes razvila tako, da so štirje od vsakih pet proizvedenih kilovatov načeloma pridobljeni na enak način, kot se je prvinski človek ogreval, to je s kurjenjem goriva ali z uporabo v njem shranjena kemična energija, ki jo v termoelektrarnah pretvori v električno.

Res je, da so metode zgorevanja goriva postale veliko bolj zapletene in napredne. Povečane zahteve po varovanju okolja so zahtevale nov pristop k energiji. Pri razvoju energetskega programa so sodelovali ugledni znanstveniki in strokovnjaki različna področja. Z uporabo najnovejših matematičnih modelov so elektronski računalniki izračunali več sto možnosti za strukturo bodoče energetske bilance. Najdene so bile temeljne rešitve, ki so določile strategijo razvoja energetike za prihodnja desetletja. Čeprav bo energetika bližnje prihodnosti še vedno temeljila na proizvodnji toplotne energije iz neobnovljivih virov, se bo njena struktura spremenila. Porabo olja je treba zmanjšati. Proizvodnja električne energije v jedrskih elektrarnah se bo močno povečala.

Energetika: napoved z vidika trajnostnega razvoja človeštva

Po kakšnih zakonitostih se bo v prihodnosti razvijala svetovna energetika na podlagi Koncepta trajnostnega razvoja človeštva ZN? Rezultati raziskav znanstvenikov iz Irkutska in njihova primerjava z deli drugih avtorjev so omogočili ugotovitev številnih splošnih vzorcev in značilnosti.

Koncept trajnostnega razvoja človeštva, oblikovan leta 1992 na konferenci ZN v Riu de Janeiru, nedvomno vpliva na energijo. Konferenca je pokazala, da človeštvo ne more nadaljevati razvoja na tradicionalen način, za katerega je značilna neracionalna raba naravnih virov in progresivna negativen vpliv na okolje. Če bodo države v razvoju sledile isti poti, po kateri so razvite države dosegle svojo blaginjo, bo globalna okoljska katastrofa neizogibna.

Koncept trajnostnega razvoja temelji na objektivni nujnosti (pa tudi upravičenosti in neizogibnosti) družbeno-ekonomskega razvoja držav tretjega sveta. Razvite države bi se očitno lahko "sprijaznile" (vsaj za nekaj časa) z doseženo stopnjo blaginje in porabe virov planeta. Vendar govorimo o ne samo o ohranjanju okolja in pogojev človekovega obstoja, ampak tudi o hkratnem dvigovanju socialno-ekonomske ravni držav v razvoju (»Jug«) in približevanju ravni razvitih držav (»Sever«).

Zahteve za trajnostno energijo bodo seveda širše kot za čisto energijo. Zahtevi po neizčrpnosti porabljenih energetskih virov in čistosti okolja, vgrajeni v koncept okolju prijaznega energetskega sistema, zadovoljujeta dve najpomembnejša načela trajnostni razvoj - spoštovanje interesov prihodnjih generacij in ohranjanje okolja. Če analiziramo ostala načela in značilnosti koncepta trajnostnega razvoja, lahko ugotovimo, da je treba v tem primeru energetskemu sektorju postaviti vsaj dve dodatni zahtevi:

Zagotavljanje rabe energije (vključno z energetskimi storitvami za prebivalstvo) ni nižje od določenega socialnega minimuma;

Razvoj nacionalne energetike (pa tudi gospodarstva) mora biti medsebojno usklajen z njenim razvojem na regionalni in globalni ravni.

Prvo izhaja iz načel prioritete družbenih dejavnikov in zagotavljanja socialne pravičnosti: za uresničitev pravice ljudi do zdravega in plodnega življenja, zmanjšanje razlik v življenjskem standardu narodov sveta, izkoreninjenje revščine in bede. , je treba zagotoviti določeno življenjska plača, vključno z zadovoljevanjem minimalnih potreb po energiji prebivalstva in gospodarstva.

Druga zahteva je povezana z globalno naravo bližajoče se okoljske katastrofe in potrebo po usklajenem delovanju celotne svetovne skupnosti za odpravo te grožnje. Tudi države, ki imajo dovolj lastnih energetskih virov, kot je Rusija, ne morejo načrtovati svojega energetskega razvoja ločeno zaradi potrebe po upoštevanju globalnih in regionalnih okoljskih in gospodarskih omejitev.

V letih 1998-2000 ISEM SB RAS je izvedel raziskavo o možnostih razvoja energetike v svetu in njegovih regijah v 21. stoletju, v kateri so poleg običajno zastavljenih ciljev določanja dolgoročnih trendov razvoja energetike, racionalne smeri znanstvenega in tehničnega napredka. itd. Nastale možnosti razvoja energetike so poskušali preizkusiti »trajnostno«, tj. za izpolnjevanje pogojev in zahtev trajnostnega razvoja. Še več, v nasprotju z razvojnimi možnostmi, ki so bile prej razvite po načelu »kaj se bo zgodilo, če ...«, so avtorji poskušali ponuditi čim bolj verodostojno napoved razvoja energetskega sektorja sveta in njegovih regij v 21. stoletje. Kljub vsej svoji konvencionalnosti daje realnejšo predstavo o prihodnosti energije, njenem možnem vplivu na okolje, potrebnih ekonomskih stroških itd.

Splošna shema teh študij je večinoma tradicionalna: uporaba matematičnih modelov, za katere se pripravijo informacije o energetskih potrebah, virih, tehnologijah in omejitvah. Zaradi upoštevanja negotovosti informacij, predvsem glede energetskih potreb in omejitev, je izdelan nabor scenarijev za prihodnje pogoje energetskega razvoja. Rezultate modelskih izračunov nato analiziramo z ustreznimi zaključki in priporočili.

Glavno raziskovalno orodje je bil globalni energetski model GEM-10R. Ta model je optimizacijski, linearni, statičen, večregionalni. Praviloma je bil svet razdeljen na 10 regij: Severna Amerika, Evropa, države nekdanja ZSSR, Latinska Amerika, Kitajska itd. Model optimizira energetsko strukturo vseh regij hkrati, pri čemer upošteva izvoz-uvoz goriva in energije v 25-letnih intervalih - 2025, 2050, 2075 in 2100. Optimizirana je celotna tehnološka veriga, začenši s pridobivanjem (ali proizvodnjo) primarnih virov energije, konča s tehnologijami za proizvodnjo štirih vrst končne energije (električne, toplotne, mehanske in kemične). Model predstavlja nekaj sto tehnologij za proizvodnjo, predelavo, transport in porabo primarnih virov energije in sekundarnih nosilcev energije. Zagotovljene so okoljske regionalne in globalne omejitve (emisije CO 2, SO 2 in trdnih delcev), omejitve razvoja tehnologij, izračun stroškov za razvoj in obratovanje regionalne energetike, določitev dvojnih ocen ipd. Primarni viri energije (vključno z obnovljivimi) v regijah so razdeljeni v 4-9 kategorij stroškov.

Analiza rezultatov je pokazala, da so pridobljene možnosti razvoja svetovne in regionalne energetike še vedno težko izvedljive in ne izpolnjujejo v celoti zahtev in pogojev za trajnostni razvoj sveta v družbeno-ekonomskih vidikih. Zlasti obravnavana raven porabe energije se je zdela po eni strani težko dosegljiva, po drugi strani pa ne zagotavlja želenega približevanja držav v razvoju razvitim državam glede porabe energije na prebivalca in gospodarskega razvoja (posebno BDP). V zvezi s tem je bila izvedena nova napoved porabe energije (zmanjšana) ob predpostavki višje stopnje zmanjševanja energetske intenzivnosti BDP in zagotavljanja ekonomske pomoči razvitih držav državam v razvoju.

Visoka raven porabe energije je določena na podlagi specifičnega BDP, kar je v veliki meri skladno z napovedmi Svetovne banke. Hkrati bodo države v razvoju ob koncu 21. stoletja dosegale le sedanjo raven BDP razvitih držav, tj. zaostanek bo približno 100 let. V možnosti nizke porabe energije višina pomoči razvitih držav državam v razvoju temelji na kazalnikih, o katerih so razpravljali v Riu de Janeiru: približno 0,7 % BDP razvitih držav ali 100–125 milijard dolarjev. na leto. Pri tem se rast BDP razvitih držav nekoliko zmanjša, medtem ko se rast BDP poveča. V povprečju se svetovni BDP na prebivalca po tem scenariju poveča, kar kaže na izvedljivost zagotavljanja takšne pomoči z vidika vsega človeštva.

Poraba energije na prebivalca v nizki različici v industrializiranih državah se bo stabilizirala, v državah v razvoju se bo do konca stoletja povečala za približno 2,5-krat, v povprečju po svetu pa za 1,5-krat v primerjavi z letom 1990. Absolutna svetovna poraba končne energije energije (z upoštevanjem rasti prebivalstva) se bo do konca stoletja povečala po visoki napovedi za približno 3,5-krat, po nizki pa za 2,5-krat.

Za uporabo nekaterih vrst primarnih energetskih virov je značilno naslednje lastnosti. Nafta se v vseh scenarijih porabi približno enako - leta 2050 je dosežen vrh njene proizvodnje, do leta 2100 pa so poceni viri (prvih petih stroškovnih kategorij) popolnoma ali skoraj popolnoma izčrpani. Ta stalni trend je razložen z visoko učinkovitostjo nafte za proizvodnjo mehanske in kemične energije ter toplote in konične električne energije. Ob koncu stoletja nafto zamenjajo sintetična goriva (predvsem iz premoga).

Proizvodnja zemeljskega plina skozi stoletje nenehno narašča, vrhunec pa doseže ob koncu stoletja. Najdražji kategoriji (nekonvencionalni metan in metan hidrati) sta se izkazali za nekonkurenčni. Plin se uporablja za proizvodnjo vseh vrst končne energije, predvsem pa za proizvodnjo toplote.

Premog in jedrska energija sta glede na uvedene omejitve podvrženi največjim spremembam. Ker so približno enako varčni, se zamenjujejo, zlasti v »ekstremnih« scenarijih. Večinoma se uporabljajo v elektrarnah. Velik del premoga v drugi polovici stoletja se predela v sintetična motorna goriva, jedrska energija pa se v velikem obsegu uporablja za proizvodnjo vodika v scenarijih s strogimi omejitvami emisij CO 2 .

Uporaba obnovljive energije se med različnimi scenariji zelo razlikuje. Le tradicionalna hidroenergija in biomasa ter poceni vetrni viri se uporabljajo trajnostno. Preostale vrste obnovljivih virov energije so najdražji viri, zapiranje energijsko bilanco in po potrebi razvijati.

Zanimivo je analizirati globalne stroške energije v različnih scenarijih. Seveda jih je najmanj v zadnjih dveh scenarijih z zmanjšano porabo energije in zmernimi omejitvami. Do konca stoletja se bodo v primerjavi z letom 1990 povečali približno 4-krat. Največji stroški so nastali v scenariju s povečano porabo energije in strogimi omejitvami. Ob koncu stoletja so 10-krat višji od stroškov leta 1990 in 2,5-krat višji od stroškov v zadnjih scenarijih.

Treba je opozoriti, da uvedba moratorija na jedrsko energijo ob odsotnosti omejitev emisij CO 2 poveča stroške le za 2%, kar je razloženo s približno enako gospodarsko učinkovitostjo jedrskih elektrarn in elektrarn na premog. Če pa se med moratorijem na jedrsko energijo uvedejo stroge omejitve emisij CO 2, se bodo stroški energije skoraj podvojili.

Posledično so »cene« jedrskega moratorija in omejitve izpustov CO 2 zelo visoke. Analiza je pokazala, da bi stroški zmanjšanja emisij CO 2 lahko znašali 1-2 % svetovnega BDP, tj. se izkažejo za primerljive s pričakovano škodo zaradi podnebnih sprememb na planetu (ob segretvi za nekaj stopinj). To daje razloge za govorjenje o dopustnosti (ali celo potrebi) omilitve omejitev emisij CO 2 . Pravzaprav je treba minimizirati višino stroškov za zmanjševanje emisij CO 2 in škode zaradi podnebnih sprememb (kar je seveda izjemno težka naloga).

Zelo pomembno je, da dodatne stroške zmanjševanja emisij CO 2 nosijo predvsem države v razvoju. Medtem pa te države po eni strani niso krive za stanje, ki ga je ustvaril učinek tople grede, po drugi strani pa preprosto nimajo takšnih sredstev. Pridobivanje teh sredstev iz razvitih držav bo nedvomno povzročalo velike težave in je to eden najresnejših problemov pri doseganju trajnostnega razvoja.

V 21. stoletju se trezno zavedamo realnosti tretjega tisočletja. Na žalost zaloge nafte, plina in premoga nikakor niso neskončne. Narava je potrebovala milijone let, da je ustvarila te rezerve; porabili jih bodo v stotinah. Danes je svet začel resno razmišljati o tem, kako preprečiti grabežljivo ropanje zemeljskega bogastva. Navsezadnje lahko le pod tem pogojem zaloge goriva trajajo stoletja. Na žalost mnoge države proizvajalke nafte živijo za danes. Neusmiljeno porabljajo zaloge nafte, ki jim jih je dala narava. Kaj se bo zgodilo takrat, in to prej ali slej, ko bodo naftna in plinska polja izčrpana? Verjetnost hitrega izčrpanja svetovnih zalog goriva, pa tudi poslabšanje okoljskih razmer v svetu (rafiniranje nafte in dokaj pogoste nesreče med njenim transportom predstavljajo resnično grožnjo okolju) so nas prisilili k razmišljanju o drugih vrstah gorivo, ki lahko nadomesti nafto in plin.

Dandanes vse več znanstvenih inženirjev v svetu išče nove, nekonvencionalne vire, ki bi lahko prevzeli vsaj del bremena oskrbe človeštva z energijo. Netradicionalni obnovljivi viri energije vključujejo sončno, vetrno, geotermalno, biomaso in oceansko energijo.

Sončna energija

V zadnjem času se je pojavilo zanimanje za problem uporabe sončna energija močno povečala, in čeprav je tudi ta vir obnovljiv vir, nas pozornost, ki mu jo namenjajo po svetu, sili, da njegove zmogljivosti obravnavamo ločeno. Potencialne priložnosti za energijo na podlagi neposredne rabe sončno sevanje, so izjemno velike. Upoštevajte, da bi uporaba samo 0,0125 % te količine sončne energije lahko zadostila vsem današnjim svetovnim potrebam po energiji, uporaba 0,5 % pa bi lahko popolnoma pokrila prihodnje potrebe. Na žalost je malo verjetno, da bodo ti ogromni potencialni viri kdaj realizirani v velikem obsegu. Ena najresnejših ovir za takšno izvedbo je nizka intenzivnost sončnega obsevanja.

Tudi v najboljših atmosferskih razmerah (južne zemljepisne širine, jasno nebo) gostota toka sončnega sevanja ne presega 250 W/m2. Zato, da bi zbiralniki sončnega sevanja v enem letu »zbrali« potrebno energijo za zadovoljevanje vseh potreb človeštva, morajo biti postavljeni na površini 130.000 km 2! Potreba po uporabi zbiralnikov velika velikost Poleg tega to pomeni znatne materialne stroške. Najenostavnejši zbiralnik sončnega sevanja je počrnjena kovinska pločevina, znotraj katere so cevi, po katerih kroži tekočina. Ogrevana s sončno energijo, ki jo absorbira kolektor, se tekočina dovaja za neposredno uporabo. Po izračunih je za izdelavo zbiralnikov sončnega sevanja s površino 1 km 2 potrebno približno 10 4 ton aluminija. Dokazane svetovne zaloge te kovine so danes ocenjene na 1,17 * 10 9 ton.

Jasno je, da obstajajo različni dejavniki, ki omejujejo moč sončne energije. Predpostavimo, da bo v prihodnosti za izdelavo kolektorjev mogoče uporabljati ne le aluminij, ampak tudi druge materiale. Se bodo v tem primeru razmere spremenile? Izhajali bomo iz dejstva, da bo v ločeni fazi razvoja energetike (po letu 2100) vse svetovne potrebe po energiji pokrivala sončna energija. V okviru tega modela je mogoče oceniti, da bo v tem primeru potrebno "zbrati" sončno energijo na območju od 1 * 10 6 do 3 * 10 6 km 2. Hkrati je skupna površina obdelovalne zemlje na svetu danes 13 * 10 6 km 2. Sončna energija je ena materialno najbolj intenzivnih vrst proizvodnje energije. Obsežna uporaba sončne energije pomeni ogromno povečanje potreb po materialih in posledično delovnih virih za pridobivanje surovin, njihovo bogatenje, pridobivanje materialov, izdelavo heliostatov, kolektorjev, druge opreme in njihov transport. Izračuni kažejo, da bo za proizvodnjo 1 MW električne energije na leto s sončno energijo potrebnih od 10.000 do 40.000 delovnih ur.

IN tradicionalno energijo na fosilna goriva je ta številka 200–500 delovnih ur. Doslej je električna energija, pridobljena s sončnimi žarki, veliko dražja od tiste, pridobljene s tradicionalnimi metodami. Znanstveniki upajo, da bodo poskusi, ki jih bodo izvedli na pilotnih napravah in postajah, pomagali rešiti ne le tehnične, ampak tudi ekonomske težave.

Prvi poskusi komercialne uporabe sončne energije segajo v 80. leta prejšnjega stoletja. Največje uspehe na tem področju je dosegla Loose Industries (ZDA). Decembra 1989 je predala v obratovanje sončno-plinsko postajo z močjo 80 MW. Tukaj, v Kaliforniji, so leta 1994 uvedli še 480 MW električne energije, strošek 1 kW/h energije pa je bil 7-8 centov. To je nižje kot na tradicionalnih postajah. Ponoči in pozimi energijo zagotavlja predvsem plin, poleti in dnevne ure- Sonce. Elektrarna v Kaliforniji je pokazala, da se plin in sonce kot glavna vira energije bližnje prihodnosti lahko učinkovito dopolnjujeta. Zato ni naključje, da je partner sončne energije različne vrste tekoče ali plinasto gorivo. Najverjetnejši kandidat je vodik.

Njegova proizvodnja z uporabo sončne energije, na primer z elektrolizo vode, je lahko precej poceni, sam plin, ki ima visoko kalorično vrednost, pa je mogoče enostavno prevažati in skladiščiti za dolgo časa. Od tod sklep: najbolj ekonomična možnost izrabe sončne energije, ki je vidna danes, je usmeriti le-to v pridobivanje sekundarnih vrst energije na sončnih območjih sveta. Nastalo tekoče ali plinasto gorivo je mogoče črpati po cevovodih ali prepeljati s cisternami na druga območja. Hiter razvoj sončne energije je omogočilo znižanje stroškov fotovoltaičnih pretvornikov na 1 W instalirane moči s 1000 USD leta 1970 na 3-5 USD leta 1997 in povečanje njihove učinkovitosti s 5 na 18 %. Znižanje cene sončnega vata na 50 centov bo sončnim elektrarnam omogočilo konkurenčnost drugim avtonomnim virom energije, kot so dizelske elektrarne.

Vetrna energija

Energija premikajočih se zračnih mas je ogromna. Zaloge vetrne energije so več kot stokrat večje od zalog hidroenergije vseh rek na planetu. Vetrovi, ki pihajo po prostranstvih naše dežele, bi zlahka zadovoljili vse njene potrebe po elektriki! Podnebne razmere omogočajo razvoj vetrne energije na velikem ozemlju od naših zahodnih meja do bregov Jeniseja. Severne regije države ob obali Arktičnega oceana so bogate z vetrno energijo, kjer jo še posebej potrebujejo pogumni ljudje, ki živijo v teh bogatih deželah. Zakaj se tako izdaten, dostopen in okolju prijazen vir energije tako malo uporablja? Danes vetrni motorji pokrivajo le eno tisočino svetovnih potreb po energiji. Tehnologija 20. stoletja je odprla popolnoma nove možnosti za vetrno energijo, katere naloga je postala drugačna - pridobivanje električne energije. Na začetku stoletja N.E. Žukovski je razvil teorijo vetrnega motorja, na podlagi katere bi lahko ustvarili visoko zmogljive naprave, ki bi lahko prejemale energijo iz najšibkejšega vetra. Pojavile so se številne izvedbe vetrnih turbin, ki so neprimerno naprednejše od starih vetrnic. Novi projekti uporabljajo dosežke številnih vej znanja. Dandanes so pri izdelavi vetrnih koles – srca vsake vetrne elektrarne – vključeni strokovnjaki za letala, ki znajo izbrati najprimernejši profil lopatic in ga preučiti v vetrovniku. S prizadevanji znanstvenikov in inženirjev je bilo ustvarjenih najrazličnejših modelov sodobnih vetrnih turbin.

Prvi stroj z lopaticami, ki je uporabljal moč vetra, je bilo jadro. Razen enega vira energije imata jadro in vetrna turbina isti princip. Raziskava Yu. S. Kryuchkova je pokazala, da je jadro mogoče predstaviti v obliki vetrnega motorja z neskončnim premerom kolesa. Jadro je najnaprednejši stroj z lopaticami, z najvišjo učinkovitostjo, ki za pogon neposredno uporablja energijo vetra.

Vetrna energija z uporabo vetrnih koles in vetrnih vrtiljakov se zdaj ponovno oživlja predvsem v zemeljskih napravah. Komercialne naprave so že bile zgrajene in delujejo v Združenih državah Amerike. Projekti so polovično financirani iz državnega proračuna. Drugo polovico vlagajo bodoči porabniki čiste energije.

Prvi razvoj teorije o vetrnem motorju sega v leto 1918. V. Zalewski se je začel zanimati za vetrne turbine in letalstvo istočasno. Začel je ustvarjati popolno teorijo o mlinu na veter in izpeljal več teoretičnih principov, ki naj bi jih vetrna turbina izpolnjevala.

Na začetku dvajsetega stoletja zanimanje za propelerje in vetrna kolesa ni bilo ločeno od splošnih trendov tistega časa – izkoriščati veter, kjer koli je to mogoče. Sprva so bile vetrne elektrarne najbolj razširjene v kmetijstvu. Propeler je služil za pogon ladijskih mehanizmov. Na svetovno znanem Framu je vrtel dinamo. Na jadrnicah so vetrnice poganjale črpalke in sidrne mehanizme.

V Rusiji se je do začetka prejšnjega stoletja vrtelo približno 2500 tisoč vetrnih turbin s skupno zmogljivostjo milijon kilovatov. Po letu 1917 so mlini ostali brez lastnikov in postopoma propadali. Res je, narejeni so bili poskusi uporabe vetrne energije na znanstveni in vladni osnovi. Leta 1931 je bila v bližini Jalte zgrajena takrat največja vetrna elektrarna z močjo 100 kW, kasneje pa je bila razvita zasnova za 5000 kW enoto. A tega ni bilo mogoče izvesti, saj je bil Inštitut za vetrno energijo, ki se je ukvarjal s tem problemom, zaprt.

V ZDA so do leta 1940 zgradili vetrno turbino z močjo 1250 kW. Proti koncu vojne je bilo eno njegovih rezil poškodovano. Sploh se niso potrudili, da bi ga popravili - ekonomisti so izračunali, da bi bilo bolj donosno uporabiti običajno dizelsko elektrarno. Nadaljnje raziskave te instalacije so bile ustavljene.

Neuspeli poskusi izkoriščanja vetrne energije v velikem obsegu proizvodnje energije v štiridesetih letih 20. stoletja niso bili naključni. Nafta je ostala razmeroma poceni, specifični kapitalski vložki v velike termoelektrarne so močno upadli, razvoj hidroenergije pa bo, kot je takrat kazalo, zagotovil tako nizke cene kot zadovoljivo čistočo okolja.

Bistvena pomanjkljivost vetrne energije je njena časovna spremenljivost, vendar se to lahko nadomesti z lokacijo vetrnih turbin. Če se v pogojih popolne avtonomije združi več deset velikih vetrnih turbin, bo njihova povprečna moč konstantna. Če so na voljo drugi viri energije, lahko vetrni generator dopolni obstoječe. In končno, mehansko energijo je mogoče pridobiti neposredno iz vetrne turbine.

Toplotna energija zemlje

Ljudje že dolgo poznajo spontane manifestacije velikanske energije, skrite v globinah sveta. Moč izbruha je večkrat večja od moči največjih elektrarn, ki so jih ustvarile človeške roke. Res je, da o neposredni uporabi energije vulkanskih izbruhov ni treba govoriti - ljudje še nimajo možnosti, da bi zajezili ta uporniški element, in na srečo so ti izbruhi precej redki dogodki. Toda to so manifestacije energije, skrite v zemeljskem drobovju, ko se le majhen del te neizčrpne energije sprosti skozi odprtine vulkanov, ki bruhajo ogenj. Majhna evropska država Islandija je popolnoma samooskrbna s paradižniki, jabolki in celo bananami! Številni islandski rastlinjaki pridobivajo energijo iz toplote zemlje – drugih lokalnih virov energije na Islandiji praktično ni. Toda ta država je zelo bogata z vročimi vrelci in slavnimi gejzirskimi fontanami topla voda, ki bruha iz tal z natančnostjo kronometra. In čeprav Islandci nimajo prednosti pri izrabi toplote iz podzemnih virov, prebivalci te majhne severna država Podzemna kotlovnica obratuje zelo intenzivno.

Reykjavik, kjer živi polovica prebivalcev države, se ogreva le s podzemnimi viri. Toda ljudje črpajo energijo iz globin zemlje ne le za ogrevanje. Elektrarne na vroče podzemne izvire delujejo že dolgo. Prvo takšno elektrarno, še vedno zelo nizko moč, so zgradili leta 1904 v majhnem italijanskem mestecu Larderello. Postopoma je moč elektrarne naraščala, začeli so delovati vedno več novih enot, uporabljali so se novi viri tople vode in danes je moč postaje že dosegla impresivno vrednost - 360 tisoč kilovatov. Na Novi Zelandiji je takšna elektrarna na območju Wairakei, njena zmogljivost je 160 tisoč kilovatov. 120 kilometrov od San Francisca v ZDA geotermalna postaja z zmogljivostjo 500 tisoč kilovatov proizvaja elektriko.

Energija celinske vode

Najprej so se ljudje naučili uporabljati energijo rek. Toda v zlati dobi elektrike se je vodno kolo ponovno rodilo v obliki vodne turbine. Električne generatorje, ki so proizvajali energijo, je bilo treba vrteti in voda je to lahko precej uspešno počela. Za sodobno hidroelektrarno lahko štejemo, da se je rodila leta 1891. Prednosti hidroelektrarn so očitne - zaloga energije, ki jo narava sama nenehno obnavlja, enostavnost delovanja in neobremenjenost okolja. In izkušnje z gradnjo in upravljanjem vodnih koles bi lahko bile v veliko pomoč hidroenergetikom.

Za vrtenje močnih hidravličnih turbin pa je treba za jezom zbrati ogromne zaloge vode. Za gradnjo jezu je potrebno odložiti toliko materiala, da se bo prostornina velikanskih egipčanskih piramid v primerjavi z njimi zdela nepomembna. Leta 1926 je začela obratovati hidroelektrarna Volkhov, naslednje leto pa se je začela gradnja znamenite hidroelektrarne Dnjeper. Energetska politika naše države je privedla do razvoja sistema močnih hidroelektrarn. Nobena država se ne more pohvaliti s takšnimi energetskimi velikani, kot so hidroelektrarne Volga, Krasnoyarsk in Bratsk, Sayano-Shushenskaya. Elektrarna na reki Rance, ki jo sestavlja 24 reverzibilnih turbinskih generatorjev in ima izhodno moč 240 megavatov, je ena najmočnejših hidroelektrarn v Franciji. Hidroelektrarne so stroškovno najučinkovitejši vir energije. Imajo pa slabosti - pri prenosu električne energije po daljnovodih nastanejo do 30% izgube in nastane okolju nevarno elektromagnetno sevanje. Zaenkrat le majhen del zemeljskega hidroelektričnega potenciala služi ljudem. Vsako leto ogromni potoki vode, ki nastanejo zaradi dežja in taljenja snega, neuporabljeni stečejo v morja. Če bi jih bilo mogoče odložiti s pomočjo jezov, bi človeštvo prejelo dodatno ogromno količino energije.

Energija biomase

V ZDA je sredi 70. let prejšnjega stoletja skupina strokovnjakov za raziskovanje oceanov, pomorskih inženirjev in potapljačev ustvarila prvo oceansko energetsko farmo na svetu na globini 12 metrov pod s soncem obsijano gladino Tihega oceana blizu mesta San Klemente. Kmetija je vzgajala velikanskega kalifornijca rjave alge. Po besedah ​​direktorja projekta dr. Howarda A. Wilcoxa iz Centra za raziskave morskih in oceanskih sistemov v San Diegu v Kaliforniji bi lahko "do 50 % energije iz teh alg pretvorili v gorivo – zemeljski plin metan. Oceanske farme v bodoče rastoče rjave alge "na površini približno 100.000 arov (40.000 hektarjev) bodo lahko zagotovile dovolj energije, da bodo popolnoma zadovoljile potrebe ameriškega mesta s 50.000 prebivalci."

Biomasa lahko poleg alg vključuje tudi odpadke domačih živali. Tako je 16. januarja 1998 časopis "Sankt Peterburg Vedomosti" objavil članek z naslovom "Elektrika ... iz piščančjih iztrebkov", v katerem je pisalo, da je podružnica mednarodnega norveškega ladjedelniškega koncerna Kvaerner, ki se nahaja v finskem mestu Tampere. , je iskal podporo EU za gradnjo elektrarne v britanskem Northamptonu, ki bi delovala ... na kokošje iztrebke. Projekt je del programa EU Thermie, ki skrbi za razvoj novih, netradicionalnih virov energije in načinov varčevanja z viri energije. Evropska komisija je 134. januarja razdelila 140 milijonov ekujev 134 projektom.

Elektrarna, ki jo je zasnovalo finsko podjetje, bo v pečeh zažgala 120 tisoč ton piščančjih gnojil na leto in tako proizvedla 75 milijonov kilovatnih ur energije.

Zaključek

V razvoju svetovne energetike v začetku stoletja lahko prepoznamo vrsto splošnih trendov in značilnosti.

1. V 21. stoletju. Znatno povečanje svetovne porabe energije je neizogibno, predvsem v državah v razvoju. V industrializiranih državah se lahko poraba energije ustali na trenutni ravni ali celo zmanjša do konca stoletja. Avtor: nizka prognoza Po mnenju avtorjev lahko svetovna poraba končne energije leta 2050 znaša 350 milijonov TJ/leto, leta 2100 pa 450 milijonov TJ/leto (pri trenutni porabi približno 200 milijonov TJ/leto).

2. Človeštvo je dovolj preskrbljeno z energetskimi viri za 21. stoletje, vendar so naraščajoče cene energije neizogibne. Letni stroški svetovne energije se bodo v primerjavi z letom 1990 do sredine stoletja povečali za 2,5-3-krat, do konca stoletja pa za 4-6-krat. Povprečni stroški enote končne energije se bodo v teh obdobjih povečale za 20-30 oziroma 40-80 % (zvišanje cen goriva in energije je lahko še občutnejše).

3. Uvedba globalnih omejitev emisij CO 2 (najpomembnejšega toplogrednega plina) bo močno vplivala na energetsko strukturo regij in sveta kot celote. Poskuse ohraniti globalne emisije na sedanji ravni je treba šteti za nerealistične zaradi težkega protislovja: dodatnih stroškov za omejevanje emisij CO 2 (približno 2 bilijona dolarjev/leto sredi stoletja in več kot 5 bilijonov dolarjev/leto ob koncu stoletja). stoletja) bodo morale nositi pretežno države v razvoju, ki pa »niso krive« za nastali problem in nimajo potrebnih sredstev; razvite države verjetno ne bodo pripravljene ali sposobne plačati takšnih stroškov. Z vidika zagotavljanja zadovoljivih energetskih struktur za regije po svetu (in stroškov njenega razvoja) se lahko šteje za realistično omejitev globalnih emisij CO 2 na 12-14 Gt C/leto v drugi polovici stoletja. , tj. na približno dvakrat višjo raven, kot je bila leta 1990. Hkrati ostaja problem razdelitve kvot in dodatnih stroškov za omejevanje emisij med državami in regijami.

4. Največ predstavlja razvoj jedrske energije učinkovito pravno sredstvo zmanjšanje emisij CO 2 . V scenarijih, kjer so bile uvedene stroge ali zmerne omejitve emisij CO 2 in ni bilo nobenih omejitev za jedrsko energijo, se je izkazalo, da je optimalen obseg njenega razvoja izjemno velik. Drug pokazatelj njegove učinkovitosti je bila »cena« jedrskega moratorija, ki ob strogih omejitvah emisij CO 2 povzroči 80-odstotno povečanje globalnih stroškov energije (več kot 8 trilijonov USD/leto ob koncu 21. stoletja) . Pri tem so bili obravnavani scenariji z »zmernimi« omejitvami razvoja jedrske energije za iskanje realno možnih alternativ.

5. Nepogrešljiv pogoj za prehod v trajnostni razvoj je pomoč (finančna, tehnična) najbolj zaostalim državam s strani razvitih držav. Za dejanske rezultate je treba takšno pomoč zagotoviti že v naslednjih desetletjih, da bi po eni strani pospešili proces približevanja življenjskega standarda držav v razvoju ravni razvitih držav, po drugi strani pa tako lahko še vedno predstavlja pomemben delež v hitro naraščajočem celotnem BDP držav v razvoju.

Literatura

1. Tedenski časopis sibirske podružnice Ruske akademije znanosti N 3 (2289) 19. januar 2001

2. Antropov P.Y. Gorivni in energetski potencial Zemlje. M., 1994

3. Odum G., Odum E. Energijska osnova človeka in narave. M., 1998

Globalni energetski problem je predvsem problem stalne in nemotene oskrbe človeštva z gorivom in energijo. Lokalne energetske krize so se pojavljale tudi v preteklih obdobjih (na primer v Angliji v 18. stoletju zaradi izčrpavanja gozdnih virov in prehoda na premog). Kot globalni problem pa se je v 70. letih pojavilo pomanjkanje energetskih virov. XX. stoletja, ko je izbruhnila energetska kriza, ki se je izrazila v močnem zvišanju cen nafte (14,5-krat v letih 1972–1981), kar je povzročilo resne težave svetovnemu gospodarstvu.

Čeprav so bile številne težave tistega časa premagane, ostaja globalni problem oskrbe z gorivom in energijo še danes pomemben.

Kot glavni razlog za svetovni energetski problem je treba šteti zelo hitro naraščanje porabe mineralnih goriv, ​​zlasti v 60. in 70. letih. XX stoletje Po podatkih ruskega geografa V. P. Maxa je bilo samo v obdobju od leta 1960 do 1980 iz črevesja pridobljenega 40% premoga, skoraj 75% nafte in približno 80% zemeljskega plina. Zemlje.

Dolgo obdobje precej potratnega izkoriščanja goriv in energije je povzročilo številne negativne posledice. Prvič, v mnogih primerih je prišlo do poslabšanja rudarskih in geoloških pogojev pojavljanja pridobljenega goriva, kar je povzročilo povečanje stroškov proizvodnje (povprečna globina proizvodnje premoga je zdaj 500-600 m, za nafto pa - 2000-4000 m). drugo negativna posledica je v vplivu rudarske industrije na poslabšanje okoljske situacije (razširitev odprtega rudarjenja, rudarjenje na morju itd.).

Glavni načini reševanja svetovnega energetskega problema vključujejo tako tradicionalne, ki so pretežno ekstenzivni, kot novejše - intenzivne.

Obsežen način reševanja energetskega problema vključuje nadaljnje povečanje proizvodnje energije in absolutno povečanje porabe energije. Ta pot ostaja pomembna za sodobno svetovno gospodarstvo. Svetovna poraba energije v absolutnem smislu se je od leta 1996 do 2003 povečala z 12 milijard na 15,2 milijarde ton ekvivalenta goriva. Hkrati se številne države soočajo z doseganjem meje lastne proizvodnje energije (Kitajska ali z možnostjo zmanjšanja te proizvodnje (Velika Britanija). Takšen razvoj dogodkov spodbuja iskanje načinov za večjo izrabo energetskih virov. racionalno.

Na tej podlagi se daje zagon intenzivnemu reševanju energetske problematike, ki je sestavljen predvsem iz povečevanja proizvodnje na enoto vložene energije. Energetska kriza 70. let. pospešila razvoj in implementacijo energetsko varčnih tehnologij ter dala zagon strukturnemu prestrukturiranju gospodarstva. Ti ukrepi, ki jih najbolj dosledno izvajajo razvite države, so omogočili bistveno omilitev posledic energetske krize.

Politika varčevanja z energijo se je začela izvajati v industriji, prometu in javnem sektorju. V vsakem trenutku tona energije, prihranjene zaradi varčevalnih ukrepov, stane 3-4 krat manj kot tona dodatno pridobljene energije. Ta okoliščina je bila za mnoge države močna spodbuda za povečanje učinkovitosti rabe energije. V zadnji četrtini 20. stol. Energetska intenzivnost ameriškega gospodarstva se je zmanjšala za polovico, nemške pa za 2,5-krat.

Pod vplivom energetske krize so razvite države v 70. in 80. letih 20. stoletja. izvedla obsežno strukturno prestrukturiranje gospodarstva v smeri zmanjševanja deleža energetsko intenzivnih panog. Tako je energetska intenzivnost strojništva in zlasti storitvenega sektorja 8-10-krat nižja kot v samem gorivnem in energetskem kompleksu ali v metalurgiji. Energetsko intenzivne industrije so bile okrnjene in prenesene v države v razvoju. Strukturno prestrukturiranje v smeri varčevanja z energijo prinaša do 20 % prihrankov goriva in energentov na enoto BDP.

Pomembna rezerva za povečanje učinkovitosti rabe energije je izboljšanje tehnoloških procesov za delovanje naprav in opreme. Kljub dejstvu, da je to področje zelo kapitalsko intenzivno, so ti stroški kljub temu 2-3 krat manjši od stroškov, potrebnih za enakovredno povečanje pridobivanja (proizvodnje) goriva in energije. Glavna prizadevanja na tem področju so usmerjena v izboljšanje motorjev in celotnega procesa porabe goriva. Hkrati pa kljub vsem dosežkom tehnologije in tehnologije povprečna svetovna raven koristno uporabo primarnih virov energije in začetek XXI V. je "/3 (pri kurjenju premoga - 20%, nafte - 24, zemeljskega plina - 48%). Razmeroma malo pozornosti se namenja varčevanju s toplotno energijo in predvsem toplotni izolaciji stavb.

Tako bo na sedanji stopnji in še vrsto let rešitev globalnega energetskega problema odvisna od stopnje zmanjšanja energetske intenzivnosti gospodarstva, tj. od porabe energije na enoto proizvedenega BDP.

Globalni energetski problem v njegovem prejšnjem razumevanju kot grožnja popolnega pomanjkanja virov v svetu ne obstaja. Kljub temu ostaja problem zagotavljanja energetskih virov v spremenjeni obliki.

Razvite države so največje uspehe dosegle na poti varčevanja z energijo in strukturnega prestrukturiranja gospodarstva. Vendar se je treba zavedati, da se je varčevanje z energijo v največji meri pokazalo v industriji, vendar pod vplivom poceni nafte v 90. letih. malo vpliva na transport.

Za razliko od razvitih držav ostaja gospodarstvo držav v tranziciji, vodilnih držav v razvoju in novo industrializiranih držav energetsko zelo intenzivno. Poleg tega se lahko pričakuje, da se bo v mnogih državah v razvoju poraba energije povečala, tako zaradi povečanja življenjski standard in spremembe v življenjskem slogu prebivalstva, pa tudi pomanjkanje sredstev v mnogih od teh držav za zmanjšanje energetske intenzivnosti gospodarstva.

Drugi razlog za krizo je lahko nedavno povečana potreba razvitih držav po uvozu energetskih virov (zlasti zaradi izčrpanosti ali nedonosnosti lastnih nahajališč), katerih dobavitelji so predvsem države v razvoju in nekatere države z gospodarstvom v tranziciji. K temu je lahko dodana vse večja konkurenca na svetovnem energetskem trgu med razvitimi državami in velikimi industrializiranimi državami (Kitajska, Indija, Brazilija). Vse te okoliščine, skupaj z vojaško in politično nestabilnostjo v nekaterih regijah, lahko povzročijo znatna nihanja ravni svetovnih cen energetskih virov in resno vplivajo na dinamiko ponudbe in povpraševanja, pa tudi na proizvodnjo in porabo energentov, kar včasih povzroči kriznih situacijah.

Uvod. Energija - problemi naraščajoče porabe

Energetska kriza - pojav, ki nastane, ko je povpraševanje po energetskih virih bistveno večje od njihove ponudbe. Njeni vzroki so lahko na področju logistike, politike ali fizičnega pomanjkanja.

Poraba energije je predpogoj obstoj človeštva. Razpoložljivost energije, ki je na voljo za porabo, je bila vedno potrebna za zadovoljevanje človeških potreb, podaljšanje pričakovane življenjske dobe in izboljšanje življenjskih pogojev.
Zgodovina civilizacije je zgodovina izumov vedno novih načinov pretvorbe energije, razvoja njenih novih virov in navsezadnje povečanja porabe energije.
Prvi skok v rasti porabe energije se je zgodil, ko so se ljudje naučili zakuriti ogenj in ga uporabljati za kuhanje in ogrevanje svojih domov. Viri energije v tem obdobju so bila drva in človeška mišična moč. Naprej pomembna faza povezana z izumom kolesa, ustvarjanjem različnih orodij in razvojem kovaštva. V 15. stoletju je srednjeveški človek z uporabo vprežne živali, vodne in vetrne energije, drv in manjše količine premoga porabil že približno 10-krat več kot pračlovek. Še posebej opazno povečanje svetovne porabe energije se je zgodilo v zadnjih 200 letih od začetka industrijske dobe - povečala se je 30-krat in leta 1998 dosegla 13,7 gigaton ekvivalenta goriva na leto. Človek v industrijski družbi porabi 100-krat več energije kot primitiven človek.
V sodobnem svetu je energetika osnova za razvoj osnovnih gospodarskih panog, ki določajo napredek družbene proizvodnje. V vseh industrializiranih državah je hitrost razvoja energetike prehitela hitrost razvoja drugih industrij.
Hkrati je energija eden od virov škodljivih vplivov na okolje in človeka. Vpliva na atmosfero (poraba kisika, emisije plinov, vlage in trdnih delcev), hidrosfero (poraba vode, ustvarjanje umetnih rezervoarjev, izpusti onesnaženih in segretih voda, tekoči odpadki) in litosfero (poraba fosilnih goriv, ​​spremembe pokrajine). , emisije strupenih snovi).
Kljub ugotovljenim dejavnikom negativnega vpliva energetike na okolje, povečanje porabe energije v širši javnosti ni povzročilo večjih zaskrbljenosti. To se je nadaljevalo vse do sredine 70. let, ko so strokovnjaki prišli do številnih podatkov, ki kažejo na močan antropogeni pritisk na podnebni sistem, ki predstavlja grožnjo globalne katastrofe z nenadzorovanim povečevanjem porabe energije. Od takrat noben drug znanstveni problem ni pritegnil tako velike pozornosti kot problem sedanjih, predvsem pa prihodnjih podnebnih sprememb.
Eden glavnih razlogov za to spremembo naj bi bila energija. Energija se razume kot vsako področje človekove dejavnosti, ki je povezano s proizvodnjo in porabo energije. Pomemben del energetskega sektorja je zagotovljen s porabo energije, ki nastane pri izgorevanju organskih fosilnih goriv (nafta, premog in plin), kar posledično vodi v izpust ogromnih količin onesnaževal v ozračje.
Tako poenostavljen pristop že povzroča resnično škodo svetovnemu gospodarstvu in lahko zada usoden udarec gospodarstvu tistih držav, ki še niso dosegle ravni porabe energije, potrebne za dokončanje industrijske stopnje razvoja, vključno z Rusijo. V resnici je vse veliko bolj zapleteno. Poleg učinka tople grede, za katerega je delno odgovoren energetski sektor, na podnebje planeta vplivajo številni naravni vzroki, med katerimi so najpomembnejši sončna aktivnost, vulkanska aktivnost, parametri Zemljine orbite in samonihanja. v sistemu atmosfera-ocean. Pravilna analiza problema je mogoča le ob upoštevanju vseh dejavnikov, seveda pa je treba razjasniti vprašanje, kako se bo v bližnji prihodnosti obnašala globalna poraba energije, ali bi človeštvo res moralo vzpostaviti stroge energetske samoomejevanja. porabi, da bi se izognili katastrofi globalnega segrevanja.

Sodobni trendi razvoja energetike

Tabela 5.7. Nekaj ​​nedavnih napovedi porabe energije za leto 2000
(v oklepaju je letnica izida) in njen dejanski pomen.

Zmanjšanje porabe energije glede na napoved je povezano predvsem s prehodom od ekstenzivnih načinov njenega razvoja, od energetske evforije k energetski politiki, ki temelji na povečanju učinkovitosti rabe energije in njenem celovitem varčevanju.
Razlog za te spremembe so bile energetske krize v letih 1973 in 1979, stabilizacija zalog fosilnih goriv in podražitev njihove proizvodnje ter želja po zmanjšanju odvisnosti gospodarstva od politične nestabilnosti v svetu zaradi izvoza. energetskih virov.

Kriza goriva

V zgodnjih 70. letih prejšnjega stoletja so bile strani časopisov polne naslovov: “Energetska kriza!”, “Kako dolgo bo še zdržala fosilna goriva?”, “Konec naftne dobe!”, “Energetski kaos.” Tej temi še vedno namenjajo veliko pozornosti vsi mediji - tisk, radio, televizija. Razlogi za takšno skrb so utemeljeni, saj je človeštvo vstopilo v kompleksno in precej dolgo obdobje močnega razvoja svoje energetske baze. Zato bi morali preprosto porabiti danes znane zaloge goriva, vendar s širitvijo obsega sodobne energije iskati nove vire energije in razviti nove načine njene pretvorbe.
Trenutno je veliko napovedi o razvoju energetike. Vendar pa kljub izboljšanim tehnikam napovedovanja napovedovalci niso imuni na napačne izračune in nimajo dovolj razlogov, da bi govorili o veliki natančnosti svojih napovedi za takšen časovni interval, kot je 40-50 let.
Človek si bo vedno prizadeval imeti čim več energije, da bi zagotovil gibanje naprej. Znanost in tehnologija mu ne bosta vedno dali možnosti pridobivanja energije v vedno večjih količinah. A kot kaže zgodovinski razvoj, se bodo zagotovo pojavila nova odkritja in izumi, ki bodo človeštvu pomagali narediti še en kvalitativni preskok in se s še hitrejšimi koraki premakniti novim dosežkom.
Še vedno pa ostaja problem izčrpavanja energetskih virov. Vire, ki so na voljo Zemlji, delimo na obnovljiva in neobnovljiva. Prvi vključujejo sončno energijo, toploto Zemlje, oceansko plimovanje in gozdove. Ne bodo prenehali obstajati, dokler obstajata Sonce in Zemlja. Neobnovljivih virov narava ne obnavlja ali pa se obnavljajo zelo počasi, veliko počasneje, kot jih porabljamo ljudje. Hitrost nastajanja novih fosilnih goriv v drobovju Zemlje je precej težko določiti. Pri tem se ocene strokovnjakov razlikujejo za več kot 50-krat. Tudi če sprejmemo največje število, je stopnja kopičenja goriva v črevesju Zemlje še vedno tisočkrat manjša od stopnje njegove porabe. Zato takšne vire imenujemo neobnovljivi. Ocena zalog in porabe glavnih je podana v tabeli 5.44. Tabela prikazuje potencialne vire. Zato je s trenutnimi metodami ekstrakcije mogoče iz njih izločiti le približno polovico. Druga polovica ostane v tleh. Zato se pogosto trdi, da bodo rezerve trajale 120-160 let. Zelo zaskrbljujoče je grozeče izčrpavanje nafte in plina, ki bo (po obstoječih ocenah) lahko trajalo le še 40–60 let.
Premog ima svoje težave. Prvič, njegov prevoz je zelo delovno intenzivna naloga. Tako so v Rusiji glavne zaloge premoga koncentrirane na vzhodu, glavna poraba pa v evropskem delu. Drugič, široka uporaba premoga je povezana z resnim onesnaženjem zraka, onesnaženjem zemeljske površine in propadanjem tal.
V različnih državah so vsi našteti problemi videti drugače, a rešitev zanje je bila skoraj povsod enaka - uvedba jedrske energije. Omejene so tudi zaloge uranovih surovin. Če pa govorimo o sodobnih toplotnih reaktorjih izboljšanega tipa, potem lahko za njih zaradi svoje dokaj visoke učinkovitosti zaloge urana štejemo za skoraj neomejene.
Zakaj torej ljudje govorijo o energetski krizi, če bodo samo zaloge fosilnih goriv zadostovale za stotine let, jedrsko gorivo pa je še vedno v rezervi?
Celotno vprašanje je, koliko to stane. In s te strani je zdaj treba obravnavati energetski problem. V globinah zemlje je še veliko, a njihovo pridobivanje nafte in plina stane vse dražje, saj je to energijo treba črpati iz revnejših in globljih plasti, iz slabih nahajališč, odkritih na nenaseljenih, nedostopnih območjih. Za zmanjšanje okoljskih posledic uporabe fosilnih goriv je potrebno in bo treba vložiti veliko več.
Jedrska energija se zdaj ne uvaja zato, ker je zagotovljena z gorivom za stoletja in tisočletja, temveč zaradi varčevanja in ohranjanja nafte in plina za prihodnost ter možnosti zmanjšanja okoljske obremenitve biosfere.
Splošno razširjeno je prepričanje, da so stroški električne energije iz jedrskih elektrarn bistveno nižji od stroškov energije, proizvedene v elektrarnah na premog in v prihodnosti plinskih elektrarnah. A če podrobneje razmislimo o celotnem ciklu jedrske energije (od pridobivanja surovin do odlaganja radioaktivnih odpadkov, vključno s stroški izgradnje same jedrske elektrarne), potem obratovanje jedrske elektrarne in zagotavljanje njenega varnega obratovanja dražji od gradnje in obratovanja postaje enake zmogljivosti z uporabo tradicionalnih virov energije (tabela 5.8 na primeru gospodarstva ZDA).
Zato je v zadnjem času vedno več poudarka na energetsko varčnih tehnologijah in obnovljivi viri- kot so sonce, veter, vodni element. Evropska unija si je na primer zadala cilj za obdobje 2010–2012. pridobiti 22 % električne energije iz novih virov. V Nemčiji je bila na primer že leta 2001 energija, proizvedena iz obnovljivih virov, enakovredna delovanju 8 jedrskih reaktorjev ali 3,5 % vse električne energije.
Mnogi verjamejo, da prihodnost pripada darom Sonca. Vendar se izkaže, da tudi tukaj ni vse tako preprosto. Dosedanji stroški proizvodnje električne energije s pomočjo sodobnih sončnih fotonapetostnih celic so 100-krat višji kot z uporabo klasičnih elektrarn. Strokovnjaki, ki se ukvarjajo s fotovoltaičnimi celicami, pa so optimistični in verjamejo, da jim bodo lahko bistveno znižali stroške.
Mnenja strokovnjakov o možnostih uporabe obnovljivih virov energije so zelo različna. Odbor za znanost in tehnologijo v Angliji je po analizi možnosti za razvoj tovrstnih virov energije ugotovil, da je njihova uporaba na podlagi sodobnih tehnologij še vedno vsaj dva do štirikrat dražja od gradnje jedrske elektrarne. elektrarna. Drugi strokovnjaki so podali različne napovedi o teh virih energije v bližnji prihodnosti. Očitno se bodo obnovljivi viri energije uporabljali na določenih območjih sveta, ki so ugodni za njihovo učinkovito in gospodarno rabo, vendar v izjemno omejenem obsegu. Glavnino človeških potreb po energiji bi morala pokriti premog in jedrska energija. Res je, tako poceni vira, ki bi nam omogočil tako hiter razvoj energetike, kot bi si želeli, še ni.
Zdaj in v prihodnjih desetletjih najbolj okolju prijazen vir energije Predstavljeni so jedrski in nato morda termonuklearni urejevalniki. Z njihovo pomočjo se bo človek premikal po stopnicah tehničnega napredka. Gibalo se bo, dokler ne bo odkrilo in obvladalo drugega, bolj priročnega vira energije.
Slika 5.38 prikazuje graf rasti jedrskih elektrarn v svetu in proizvodnje električne energije za obdobje 1971-2006 ter napovedi razvoja za obdobje 2020-30. Poleg zgoraj omenjenih je več držav v razvoju, kot so Indonezija, Egipt, Jordanija in Vietnam, napovedalo možnost izgradnje jedrskih elektrarn in naredilo prve korake v tej smeri.

Slika 5.38. ( zgoraj ) Rast zmogljivosti jedrske elektrarne in proizvodnje električne energije 1971-2006.)

po podatkih IAEA in napovedi zmogljivosti jedrskih elektrarn v svetu za 2020-2030.

(

1. navzdol
2. Ekološka energetska kriza
3. Glavne oblike vpliva energije na okolje so naslednje.
4. Človeštvo še vedno večino energije pridobiva z uporabo neobnovljivih virov.
5. Onesnaženost ozračja: toplotni učinek, sproščanje plinov in prahu v ozračje.
6. 3. Onesnaževanje hidrosfere: toplotno onesnaženje vodnih teles, emisije onesnaževal.
7. Onesnaževanje litosfere med transportom nosilcev energije in odlaganjem odpadkov med proizvodnjo energije.

Očitno obstajata dva načina za uskladitev nenehne rasti porabe energije z naraščajočimi negativnimi posledicami energije, glede na to, da bo človeštvo v bližnji prihodnosti občutilo omejitve fosilnih goriv

1. Varčevanje z energijo. Stopnjo vpliva napredka na varčevanje z energijo lahko pokažemo na primeru parnih strojev. Kot veste, je bila učinkovitost parnih strojev pred 100 leti 3-5%, zdaj pa dosega 40%. Tudi razvoj svetovnega gospodarstva po energetski krizi v 70. letih je pokazal, da ima človeštvo na tej poti znatne rezerve. Uporaba tehnologij za varčevanje z viri in energijo je zagotovila znatno zmanjšanje porabe goriva in materialov v razvitih državah.
2. Razvoj čistejših oblik pridobivanja energije. Problem je verjetno mogoče rešiti z razvojem alternativnih vrst energije, predvsem tistih, ki temeljijo na uporabi obnovljivih virov. Vendar načini za uresničitev te usmeritve še niso očitni. Zaenkrat obnovljivi viri ne zagotavljajo več kot 20 % svetovne porabe energije. K tem 20 % največ prispeva uporaba biomase in vodne energije.

Okoljski problemi tradicionalne energetike

Glavnino električne energije trenutno proizvedemo v termoelektrarnah (TE). Sledijo običajno hidroelektrarne (HE) in jedrske elektrarne (NEK).

Čas ne miruje. V pradavnini so ljudje kot vir energije uporabljali samo lastno moč ali, če se je le dalo, moč domačih živali. Potem je bil prvi zunanji vir energije, ki so se ga ljudje naučili uporabljati, ogenj. Vse, kar so sprva znali pridobiti iz ognja, je bilo kuhanje hrane in ogrevanje doma. Danes so v službi človeštva viri energije, ki presegajo človeška moč milijonkrat. Zdaj hrane ne kuhamo le s pomočjo ognja, s posebno opremo dvigujemo tone tovora, uporabljamo rakete, osvajamo vesolje, gledamo v globine Zemlje in gradimo milijonska mesta. V svetu pa se vse pogosteje pojavljajo lokalne energetske krize, povezane s pomanjkanjem energetskih virov.

Zakon energije

Energija nikoli ne izgine, lahko spremeni obliko in se kopiči. Na primer, rastline potrebujejo sončno svetlobo; pretvarjajo sončno energijo in jo shranjujejo. Hkrati nam jo dajejo v obliki užitnih izdelkov, ljudje in živali te rastline zaužijejo in to energijo, ki se v njih nabere, na primer pretvorijo v mišično delo. Po drugi strani pa se pri kurjenju lesa na ognju sprošča tudi energija, ki prihaja iz Sonca. Poleg tega so vsi fosilni viri planeta, predvsem premog, zemeljski plin in nafta, naprave za shranjevanje sončne energije. Vsi ti viri goriva in energije so nastali iz ostankov živali in rastlin, ki so obstajale pred milijoni let, pod vplivom pritiska in izjemno visoka temperatura v zemeljski skorji.

Srednjeveškemu človeku bi se zdelo kot čarovnija, če bi nekdo pred njegovimi očmi pridobival svetlobo iz premoga ali vozil avto z oljem. Toda ta čar je le v tem, da je mogoče kopičiti energijo in jo prenašati iz ene oblike v drugo. Dandanes je ta proces postal tako pogost za vse, da malokdo razmišlja o problemu energije in virih, ki jih za to potrebujemo. Od časa, ko je človeštvo začelo razkrivati ​​skrivnosti energije, si prizadeva pridobiti energijo po najnižji ceni. Idealna možnost Izumili bi časovni stroj, tako imenovani »perpertum mobile«, ki bi sam proizvajal energijo in jo prejemal iz nič. Toda na žalost je nemogoče ustvariti takšen večni stroj, ki bi rešil vse težave z energetskimi viri. Celotna količina energije ostane vedno nespremenjena, ne more se ustvariti, lahko le sprostite nakopičeno energijo in jo pretvorite v drugo: svetlobno, električno, toplotno, fizikalno, kemično itd.

Voda kot vir energije

Človek lahko uporabi močno moč vode, na nekaterih stopnjah poseže v naravno kroženje vode, da na ta način pridobi energijo. Danes hidroelektrarne proizvajajo električno energijo, ki jo lahko shranimo ali takoj porabimo za predvideni namen.

Neverjetno močni morski valovi se vsako sekundo razbijejo ob številne obale, njihova močna energija opravi svoje. A človeštvo še vedno ne zna izkoristiti moči morskih valov za proizvodnjo energije, čeprav obstaja nešteto teoretičnih modelov in idej za njihovo implementacijo za rešitev energetskega problema. V zadnjem času, namreč po nesreči v jedrski elektrarni v Černobilu, so se vlade številnih pomorskih držav resno začele zanimati za ta varen vir energije, pred tem pa so se izvajala predvsem testiranja na področju jedrske energije.

Premog

Vse vrste premoga so rezultat milijone let trajajočega procesa, med katerim so ostanki različne vegetacije razpadli in se pod visokim pritiskom spremenili v šoto, nato v premog. Te usedline so skozi milijone let prodirale vse globlje v zemeljsko skorjo in se na vrhu prekrile z novimi plastmi. Na primer, 50-metrsko plast šote so stisnili v 3-metrsko plast premoga. Rimljani so bili prvi, ki so že v 1. stoletju našega štetja ogrevali svoje domove s premogom. Raziskovalci menijo, da so šoto za ogrevanje uporabljali že v prazgodovini. Šele v 16. stoletju so v Evropi začeli uporabljati premog kot gorivo.

Premog in nafta spadata po izvoru in kemični sestavi v isto skupino. Pravzaprav lahko dobiš bencin iz premoga, tako kot iz nafte. To metodo so razvili v Nemčiji med drugo svetovno vojno, ko ni bilo dovolj nafte za proizvodnjo bencina. Ta metoda je sestavljena iz dejstva, da se med procesom izgorevanja premog zdrobi in je podvržen določenim kemičnim procesom, kar ima za posledico odlično gorivo.

Olje

Tako kot druge vrste fosilnih goriv, ​​ki jih človeštvo uporablja za proizvodnjo toplote in elektrike, je nafta izjemno stara. Najstarejša naftna polja so nastala pred 600 milijoni let. Nafta je zapolnila vse praznine in razpoke zemeljske skorje ter ustvarila ogromna nahajališča. Danes jih aktivno iščejo, vrtijo vrtine in izkopavajo ogromne zaloge teh nahajališč.

Vse več snovi, ki jih človeštvo uživa, je proizvedenih iz nafte. Bencin in dizelsko gorivo nista edina proizvoda, ki ju uživamo ljudje. Nafta je surovina za proizvodnjo zdravil, umetnih tkanin, strupov, mineralnih gnojil, kozmetike in plastike. Sploh ne sumimo, kako odvisno je človeštvo od teh virov goriva in energije. Ni zaman, da so najbogatejše države na svetu države proizvajalke nafte. Dandanes povsod prevladuje nafta. Nobena druga oblika energije še ne more nadomestiti nafte kot vira energije.

Zemeljski plin

Plin, ki se uporablja za ogrevanje, kuhanje ali proizvodnjo električne energije, je največkrat propan, butan ali zemeljski plin. Odkrili so ga med vrtanjem prvih naftnih vrtin skoraj po naključju. Danes zemeljski plin pokriva petino svetovnih potreb po energiji.

Zemeljski plin, ki zgoreva pri kuhanju, sprosti dvakrat več energije kot električni tok, ki ga proizvedejo termoelektrarne. Zemeljski plin je tako kot premog fosilno gorivo, vendar je po izvoru bližje nafti. Zato se pridobiva skupaj z nafto ali v obliki samostojnih plinskih formacij. Najlažji način pridobivanja zemeljskega plina je iz nahajališč, ki so pod zemljo, na primer na Bližnjem vzhodu ali v Sibiriji. Za varnost pri njegovi proizvodnji skrbi sistem povezovalnih cevi in ​​ventilov, s pomočjo katerih se uravnava tlak, saj so plinska polja nenehno pod ogromnim pritiskom.

Glavna evropska plinska polja so v Italiji, Franciji in na Nizozemskem ter v Severnem morju, ob obali Velike Britanije in Norveške. Poleg tega Rusija dobavlja sibirski plin po obsežnem sistemu plinovodov v države Srednje Evrope. Rusija je glavni dobavitelj plina; tretjina vseh zalog plina na svetu prihaja iz Sibirije.

Energija iz atomov

Človeštvo se je naučilo pridobivati ​​atomsko energijo v elektrarnah z razdelitvijo jedra atoma urana. Prav ta element ima nestabilno jedro in ga nevtroni najlažje razcepijo. Zaradi razpada jedra se sproščajo novi nevtroni, ki posledično razcepijo druga atomska jedra. Ta proces se spremeni v verižno reakcijo in sprosti ogromno energije, ki se porabi za pretvorbo vode v paro, ki poganja turbino in električni generator. Na žalost ta način reševanja energetskega problema ni varen, poleg energije atomskih jeder se pojavlja radioaktivno sevanje, ki je nevarno za vse žive organizme. Zato mora biti zaščita s posebnimi ohišji v takih elektrarnah maksimalna.

Mehke energije

Po mnenju znanstvenikov je rešitev energetskega problema v prihodnosti v mehkih alternativnih vrstah energije. Obstajajo oblike, kot so vetrna energija, bioenergija in sončna energija. Ne zapravljajo mineralov in ne škodujejo okolju. Imenujemo jih tudi obnovljivi viri energije. Dokler je na Zemlji življenje, so energija vetra, bioenergija in sončna energija neizčrpne, fosilni viri v obliki premoga, plina in nafte pa bodo nekega dne izginili.

Bioenergija

Bioenergija je energija, ki jo proizvajajo rastline. Za živali in ljudi so rastline najpomembnejši vir energije in hrane. Rastline dobijo energijo neposredno od Sonca, les pa je nosilec obnovljive bioenergije. Toda potrebe naše industrijske družbe so tako velike, da lahko ves les na planetu zadovolji le majhen del, ne da bi rešil energetski problem. V mnogih državah je les glavni vir energije. Nenadzorovana sečnja povzroča zmanjšanje števila dreves, saj pogosto ni dovolj denarja za njihovo sajenje. V tem primeru ta vir postopoma postane neobnovljiv, kar bo eden od vzrokov za energetski problem.

Alternativna in obetavna metoda pridobivanja energije je proizvodnja bioplina. Nastane iz uničenih snovi živalskega in rastlinskega sveta brez stika z zrakom. Kmetijske kmetije, kjer se kot odpadek zbere veliko biomase, lahko uporabljajo posebne bioplinarne za proizvodnjo metana. Delovanje takšnih naprav ne škoduje okolju, njihova uporaba pa ne zahteva nobenih stroškov. Rešitev problema energije in surovin je v tovrstnih alternativnih virih. Seveda pa jih je treba najprej zgraditi, prvi poskusi pa so vedno povezani z velikimi stroški. Zanimiv način porabijo manj bencina, na primer v Braziliji. Proizvajajo bioalkohol, tekočino, pridobljeno s fermentacijo sladkornega trsa in koruze. Ta alkohol se doda navadnemu bencinu. Tako postane država manj odvisna od uvoza bencina.

Drug primer uporabe bioenergije je kalifornijska obala. Morske farme proizvajajo različne morske alge, ki vsak dan zrastejo pol metra. Predelujejo jih tudi za proizvodnjo bencina, druge vrste alg pa uporabljajo kot surovine v termoelektrarnah, kar zmanjšuje težave z energijo in surovinami.

Vetrna energija

Veter je eden izmed tradicionalnih virov energije. Že v 7. stoletju pr. e. mline na veter so uporabljali v Perziji, leta 1920 pa so v ZDA prvič uporabili mlin na veter za pridobivanje električne energije. Še 10 let kasneje so v Avstriji in na Bavarskem zgradili vetrne elektrarne, ki so celotna območja oskrbovale z lastno elektriko.

Sodobne elektrarne proizvajajo električno energijo. S pomočjo vetrne energije se premikajo električni generatorji, ki napajajo električno omrežje oziroma v njem akumulirajo energijo baterije. Po mnenju strokovnjakov ima uporaba vetrne energije veliko prihodnost, če bo človeštvo dalo prednost razvoju tehnologije alternativna energija, namesto jedrske energije in uporabe nafte kot vira energije.

Sončna energija

Kar zadeva proizvodnjo energije, si lahko predstavljamo Sonce kot vrsto jedrskega reaktorja izjemne moči. Zemljo doseže le majhen delec, a tudi ta daje možnost življenja. Ali je mogoče sončno energijo neposredno pretvoriti v električno? Da, to je povsem mogoče z uporabo sončnih kolektorjev. Že danes tam, kjer sonce sije močno in so potrebe po električni energiji majhne, ​​prejemajo energijo neposredno od sonca. Sončne celice so rezine, ki imajo dve izjemno tanki plasti. Ena plast je sestavljena iz silicija, druga - iz silicija in bora. Skupaj s sončno svetlobo, ki zadene sončno baterijo, je njena zunanji sloj prodrejo fotoni – najmanjši delci svetlobe, ki jih oddaja Sonce. Premikajo elektrone, jih prenašajo v drugo plast in tako povzročijo električno napetost. Preneseni elektroni vstopijo v napravo za shranjevanje toka, nato pa v električne vodnike. Tako na primer sončne elektrarne že rešujejo energetski problem Daljnega vzhoda.

Solarni paneli se nenehno izboljšujejo. Še vedno so zelo dragi, vendar upamo, da bodo v bližnji prihodnosti postali precej učinkoviti in poceni ter bodo lahko rešili globalni energetski problem in zadovoljili znaten del potreb človeštva po električni energiji. Takšne sončne elektrarne so zdaj zaradi ekstremne vročine na nenaseljenih območjih. Obeti za uporabo sončne energije so ogromni; če se bo tehnologija za proizvodnjo vodika še naprej razvijala, bo mogoče sončno energijo, akumulirano v puščavskih območjih, dostaviti v države porabnice v obliki vodika.

Zakaj varčevati z zalogami energije?

Zaloge nafte, premoga in zemeljskega plina, ki jih je naš planet oblikoval v milijonih let, človeštvo porabi v nekaj letih. Ko te zaloge brezglavo porabljamo s povečano proizvodnjo energije, ropamo svoje zanamce.

S tem porušimo energijsko ravnovesje na Zemlji, saj mora biti razmerje med prejeto in vrnjeno energijo v vesolje uravnoteženo. Če človeštvo uničuje in sežiga zaloge energije, potem nastajajo plini, ki preprečujejo vračanje odvečne sončne energije v vesolje. Posledično se pojavi globalni energetski problem - naš planet postane toplejši, pojavi se pojav, imenovan učinek tople grede. Učinek tople grede lahko tako močno spremeni globalno podnebje, da se bodo razširile puščave, nastali uničujoči tornadi, stopil se bo led na polih, gladina morja se bo močno dvignila in številne obale bodo poplavljene.

Poleg tega je že prišel čas izčrpavanja energetskih virov. Znanstveniki oglašajo alarm in dokazujejo, da bodo zaloge fosilne energije trajale še nekaj desetletij, potem se bo poraba energije zmanjšala in s tem tudi blaginja človeštva. Rešitev problema je hiter prehod družbe na razumno porabo zalog energije in razvoj novih alternativnih in varnih načinov pridobivanja energije.