عاجلاً أم آجلاً ، ستتفوق مشكلة الطاقة على كل دولة على هذا الكوكب. احتياطيات باطن الأرض ليست لانهائية ، لذا فإن التخطيط للمستقبل هو المهمة الرئيسية لمنظمات البحث. في الوقت الحالي ، لم تتوصل البشرية إلى بديل للموارد الأساسية اللازمة لتسيير الحياة.

هم الإنسان الرئيسي

تؤثر مشكلة الطاقة على كل خلية في المجتمع. الأغراض الرئيسية لاستخدام الموارد الطبيعية هي:

• تسخين المساكن
• نقل البضائع
• استخدامها في الصناعة.

لا يمكن لمصادر الطاقة الطبيعية أن تغطي بالكامل الكفاءة الناتجة من الفحم والنفط والغاز. القضية الملحة لاستدامة معالجة الأحفوري إلى طاقة هي أيضا مصدر قلق لجميع المجتمعات البحثية.

تغيرت الظروف

تشكلت مشكلة الطاقة منذ عقود بعد الزيادة الحادة في استهلاك الموارد المرتبطة بتطور صناعة النقل بالسيارات.

كانت الأزمة تتفاقم ، وخلص إلى أن احتياطيات النفط لن تدوم أكثر من 35 عامًا. لكن هذا الرأي تغير بعد اكتشاف رواسب جديدة. أدى تطور صناعة الوقود إلى تدهور البيئة في العالم ، مما أدى إلى ظهور مشكلة جديدة: كيفية الحفاظ على النباتات والحيوانات.

لا يُنظر إلى مشكلة الطاقة على أنها مجرد مسألة استخراج واحتياطيات من الموارد ، ولكن أيضًا كأثر جانبي لإنتاج الوقود الملوث. بسبب الرغبة في امتلاك ودائع بين الدول ، تنشأ صراعات تتطور إلى حرب طويلة الأمد. تعتمد المناطق على طريقة إنتاج الطاقة ، والوصول إليها ، ومكان التطوير وملء قواعد تخزين الموارد.

سيساعد حل مشكلة الطاقة في تحسين الوضع في عدة قطاعات في وقت واحد ، وهو أمر مهم لجميع شرائح السكان. توفر ملكية الجزء الأكبر من الموارد القدرة على حكم البلدان ؛ إنه يمس اهتمام الحركة بعولمة الاقتصاد.

خيارات إنهاء أزمة الوقود

لقد سبق أن درس الاقتصاديون الطرق الرئيسية لحل المشكلات. حتى الآن ، لا توجد إجابة حقيقية على هذا السؤال. جميع الخيارات للتغلب على أزمة الوقود طويلة الأمد ومصممة لمئات السنين. لكن البشرية تدرك تدريجيًا الحاجة إلى اتخاذ إجراءات جذرية نحو استبدال الأساليب التقليدية لإنتاج الطاقة بأخرى صديقة للبيئة وأكثر فائدة.

ستنمو مشاكل تطوير الطاقة مع نمو قابلية التصنيع للإنتاج والنقل. في بعض المناطق ، هناك بالفعل نقص في الموارد في قطاع الطاقة. الصين ، على سبيل المثال ، وصلت إلى الحد الأقصى في تطوير صناعة الطاقة ، وتسعى المملكة المتحدة لتقليص هذه المنطقة لاستعادة الوضع البيئي.

الاتجاه الرئيسي في تطوير الطاقة في العالم يتجه نحو زيادة حجم إمدادات الطاقة ، الأمر الذي يؤدي حتما إلى أزمة. ومع ذلك ، فإن البلدان المتضررة من أزمة الوقود في السبعينيات قد طورت بالفعل آلية لحماية نفسها من الطفرات في الاقتصاد. لقد تم اتخاذ تدابير عالمية لتوفير الطاقة ، والتي بدأت بالفعل تؤتي ثمارها الإيجابية.

توفير استهلاك الوقود

تتم معالجة أزمة الطاقة جزئيًا من خلال تدابير الحفظ. يُحسب اقتصاديًا أن وحدة الوقود الموفر أرخص بثلث تلك المستخرجة من أحشاء الأرض. لذلك ، في كل مؤسسة على كوكبنا ، تم تقديم طريقة مبررة لتوفير الطاقة. نتيجة لذلك ، يؤدي هذا النهج إلى تحسين الأداء.

تتطلب مشكلة الطاقة العالمية توحيد معاهد البحث حول العالم. نتيجة لتوفير الطاقة في المملكة المتحدة ، تضاعفت المؤشرات الاقتصادية ، وفي الولايات المتحدة - بمقدار 2.5. وكبديل لذلك ، تتخذ البلدان النامية إجراءات لبناء صناعات كثيفة الاستهلاك للطاقة.

تعتبر مشكلة الطاقة والمواد الخام أكثر حدة في البلدان النامية ، حيث يزداد استهلاك الطاقة مع ارتفاع مستويات المعيشة. لقد تكيفت البلدان المتقدمة بالفعل مع الظروف المتغيرة ووضعت آلية للحماية من الزيادات المفاجئة في طلب المستهلكين. لذلك ، فإن مؤشرات استهلاك مواردها مثالية وتتغير بشكل ضئيل.

صعوبات في الحفاظ على الموارد

عند تقييم تكاليف الطاقة ، يتم أخذ مجموعة كاملة من مشاكل الطاقة في الاعتبار. أحد العوامل الرئيسية هو رخص النفط والغاز ، مما يمنع إدخال محولات صديقة للبيئة للطاقة الطبيعية (الشمس ، وحركة المياه ، ورياح المحيط) إلى كهرباء. تساهم التكنولوجيا بشكل كبير في الحفاظ على الطاقة. يبحث العلماء باستمرار عن طرق أكثر بأسعار معقولة وفعالة من حيث التكلفة لتوليد الطاقة. وتشمل هذه المركبات الكهربائية والألواح الشمسية والبطاريات المصنوعة من النفايات.

لقد تلقت الأفكار والاختراعات الأكثر إثارة للاهتمام للاقتصاد بالفعل موافقة من سكان دول ألمانيا وسويسرا وفرنسا وبريطانيا العظمى. من خلال استبدال المعالجة الأحفورية بمحولات الطاقة النظيفة ، كان هناك نقص في الموارد. لم يعد من الضروري الحديث عن أزمة عالمية بسبب الاحتياطيات المحدودة من المعادن.

خيارات استبدال الطاقة

تتمثل مهمة المعاهد البحثية في طريق حل مشكلة نقص الطاقة في مناطق معينة في إيجاد خيارات لتطوير التقنيات اللازمة لتنظيم اختلال توازن الموارد. لذلك ، في الصحراء من الأفضل تطوير إنتاج الكهرباء من أشعة الشمس ، وفي المناطق المدارية الممطرة يحاولون استخدام محطات الطاقة الكهرومائية.

للحفاظ على المؤشرات الاقتصادية والبيئية عند المستوى المناسب ، يحاولون في المقام الأول استبدال استخدام الموارد الأولية: النفط والفحم. بالنسبة للمجتمع ، يعتبر الغاز الطبيعي ومصادر الطاقة البديلة الأخرى أكثر فائدة.

تتطلب معظم محولات الطاقة النظيفة تكاليف مادية هائلة لتنفيذها في الحياة اليومية. البلدان النامية ليست مستعدة بعد لذلك. جزئيًا ، يتم حل مشكلة نقص الطاقة من خلال الاستيطان المتساوي لسكان المدن الكبرى في الأراضي الحرة. يجب أن تكون هذه العملية مصحوبة بإنشاء محطات جديدة صديقة للبيئة لمعالجة الطاقة الطبيعية إلى كهرباء وحرارة.

ضرر من الموارد الأولية

التهديدات الرئيسية للطبيعة والبشر هي إنتاج النفط على الرفوف ، وانبعاثات منتجات الاحتراق في الغلاف الجوي ، ونتائج التفاعلات الكيميائية والذرية ، والتعدين المكشوف. يجب إيقاف هذه العمليات تمامًا ؛ قد يكون الحل هو تطوير الصناعة العلمية في المناطق المتأخرة. ينمو استهلاك الموارد مع تطور المجتمع ، والاكتظاظ السكاني للمنطقة وفتح الصناعات القوية.

يخطط

1 المقدمة

2) مشكلة الطاقة في العالم

3) طرق حل مشكلة المواد الخام والطاقة

4) مصادر الطاقة البديلة

5. الخلاصة

6) الأدب

مقدمة

في الوقت الحاضر ، أصبحت مشاكل البيئة الطبيعية وتكاثرها ، والاحتياطيات المحدودة من الموارد العضوية والمعدنية ، ذات أهمية متزايدة. ترتبط هذه المشكلة العالمية ، أولاً وقبل كل شيء ، بالتوافر المحدود لأهم الموارد العضوية والمعدنية على كوكب الأرض. يحذر العلماء من احتمال نضوب احتياطيات النفط والغاز المعروفة والمتاحة للاستخدام ، فضلاً عن نضوب موارد مهمة أخرى: الحديد وخام النحاس والنيكل والمنغنيز والألمنيوم والكروم ، إلخ.

هناك بالفعل عدد من القيود الطبيعية في العالم. لذلك ، إذا أخذنا تقديرًا لكمية الوقود في ثلاث فئات: مستكشفة ، محتملة ، محتملة ، فإن الفحم سوف يستمر لمدة 600 عام ، والنفط - مقابل 90 ، والغاز الطبيعي - مقابل 50 يورانيوم - لمدة 27 عامًا. بمعنى آخر ، سيتم حرق جميع أنواع الوقود في جميع الفئات خلال 800 عام. من المفترض أنه بحلول عام 2010 سيزداد الطلب على المواد الخام المعدنية في العالم بمقدار 3 مرات مقارنة بالمستوى الحالي. بالفعل ، في عدد من البلدان تم وضع الودائع الغنية حتى النهاية أو على وشك النضوب. لوحظ وضع مماثل بالنسبة للمعادن الأخرى. إذا استمر إنتاج الطاقة في النمو بمعدل متزايد ، فسيتم استخدام جميع أنواع الوقود المستخدم الآن خلال 130 عامًا ، أي في بداية القرن الثاني والعشرين.

مشكلة الطاقة في العالم

* إيجاد نظام من الأدوات التي تضمن الاستثمار المناسب والتغييرات الهيكلية داخل البلدان ؛

* إيجاد طرق مقبولة سياسيًا لموافقة ودعم ناخبيهم ، الذين سيتعين عليهم أيضًا دفع تكاليف التحولات من خلال الضرائب ونمط الحياة ، على الرغم من حقيقة أن بعض الحلول قد تواجه مقاومة (على سبيل المثال ، الطاقة النووية) ؛

* لتكوين أساس مقبول للتفاعل مع اللاعبين الرئيسيين الآخرين في سوق الطاقة العالمي.

مشاكل الطاقة البيئية العالمية

الاحتباس الحراري. تؤدي زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى ما يسمى بتأثير الاحتباس الحراري ، والذي سمي على اسم ارتفاع درجة حرارة النباتات في الدفيئة. يلعب ثاني أكسيد الكربون دور فيلم في الغلاف الجوي. في السنوات الأخيرة ، أصبح دور مماثل لبعض الغازات الأخرى (الميثان وأكسيد النيتروز) معروفًا. تزداد كمية الميثان سنويًا بنسبة 1٪ ، وثاني أكسيد الكربون - بنسبة 0.4٪ ، وأكسيد النيتروز - بنسبة 0.2٪. يُعتقد أن ثاني أكسيد الكربون مسؤول عن نصف تأثير الاحتباس الحراري.

تلوث الهواء. ينعكس التأثير السلبي للطاقة على الغلاف الجوي في شكل الجسيمات ، والهباء الجوي والتلوث الكيميائي. التلوث الكيميائي له أهمية خاصة. يعتبر الغاز الرئيسي هو الغاز الكبريتى ، والذي يتم إطلاقه أثناء احتراق الفحم ، والصخر الزيتي ، والزيت ، والتي تحتوي على شوائب الكبريت. تنتج بعض أنواع الفحم التي تحتوي على نسبة عالية من الكبريت ما يصل إلى طن واحد من ثاني أكسيد الكبريت لكل 10 طن من الفحم المحترق. الآن الغلاف الجوي للكرة الأرضية بأكمله ملوث بثاني أكسيد الكبريت. تحدث أكسدة أنهيدريد الكبريتيك ، وهذا الأخير ، مع المطر ، يسقط على الأرض على شكل حامض الكبريتيك. يسمى هذا الترسيب بالمطر الحمضي. يحدث الشيء نفسه بعد أن يمتص المطر ثاني أكسيد النيتروجين - يتشكل حمض النيتريك.

الأوزون "ثقوب". لأول مرة ، تم الكشف عن انخفاض في سمك طبقة الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية. هذا التأثير هو نتيجة التأثير البشري. تم الآن اكتشاف ثقوب الأوزون الأخرى. في الوقت الحاضر ، هناك انخفاض ملحوظ في كمية الأوزون في الغلاف الجوي على الكوكب بأكمله. هو 5-6٪ لكل عقد في الشتاء و 2-3٪ في الصيف. يعتقد بعض العلماء أن هذا مظهر من مظاهر عمل الفريونات (كلورو فلورو ميثان) ، لكن الأوزون يتدمر أيضًا بواسطة أكسيد النيتروجين ، الذي ينبعث من مؤسسات الطاقة.

طرق حل مشكلة المواد الخام والطاقة:

1. انخفاض حجم الإنتاج.

2. زيادة كفاءة التعدين والإنتاج.

3. استخدام مصادر الطاقة البديلة.

إن تقليل حجم الإنتاج يمثل مشكلة كبيرة لأن يحتاج العالم الحديث إلى المزيد والمزيد من المواد الخام والطاقة ، ومن المؤكد أن تقليصها سيتحول إلى أزمة عالمية. كما أن الزيادة في الكفاءة ليست واعدة جدًا منذ ذلك الحين لتنفيذه ، مطلوب استثمارات كبيرة ، والمواد الخام ليست غير محدودة. لذلك ، تعطى الأولوية لمصادر الطاقة البديلة.

مشكلة المواد الخاميتضمن البناء على مستويين - وطني ودولي (عالمي) - آلية تنظم الإنتاج الرشيد للمواد الخام وتوزيعها واستخدامها ، وكذلك تطوير أساس تكنولوجي لتحقيق هذه الأهداف. مشكلة الطاقةيحمل الحاجة إلى تطوير متوازن لهيكل ميزان الطاقة مع مراعاة حدود إنتاج الطاقة ، وكذلك آلية توزيع موارد الطاقة. لعبت موارد الطاقة عبر تاريخ الحضارة دورًا مهمًا في تطورها. استند ظهور الحضارات القديمة إلى موارد الطاقة لكتلة العبيد (يُعتقد أن 1 كيلو واط / ساعة من الكهرباء تعادل عمل الشخص لمدة 8 ساعات).

كمجال اقتصادي ، تشمل الطاقة موارد الطاقة وتوليد أنواع مختلفة من الطاقة وتحويلها ونقلها واستخدامها. إنها إحدى الوسائل الرئيسية لدعم الحياة للبشرية وفي نفس الوقت تحدد استنفاد الموارد الطبيعية غير المتجددة وحوالي 50٪ من التلوث البيئي. إن القيود المفروضة على موارد كوكبنا تجعل أمن الطاقة مشكلة حادة. في الواقع ، إذا كانت الآفاق البيئية للحضارة تعتمد على عامل آخر غير "الفوائد البيئية العالمية" ، فسيكون هذا العامل هو موارد الطاقة. استخدم الجنس البشري باستمرار جميع مصادر الطاقة الجديدة: في البداية الفحم ، ثم النفط ، ثم الغاز الطبيعي والطاقة الذرية. على مدى قرن ونصف القرن الماضي ، سمح استخدام هذه المصادر للبشرية بتطوير اقتصاد ذي إنجازات عالية مع زيادة عدد سكان الأرض في نفس الوقت بمقدار أربعة أضعاف.

تشغيل نفطمن بين مجموعة متنوعة من مصادر الطاقة (الفحم والنفط والغاز والطاقة النووية ومحطات الطاقة الكهرومائية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الحيوية) ، تم حساب 40 ٪ من الطاقة المستخدمة في القرن الماضي. ثاني أهم مصدر للطاقة - استحوذ الغاز على 25٪. من المتوقع أن يظل النفط مصدر الطاقة الرئيسي بحلول عام 2030.

في قطاع الطاقة ، يتم التمييز بين المكونات التقليدية والبديلة. تعتمد الطاقة التقليدية على الحصول على الطاقة من مصادر الطاقة الهيدروكربونية (الفحم والنفط والغاز الطبيعي) ، وكذلك الطاقة النووية والطاقة المائية. إمكانيات هذا النوع من الطاقة محدودة بسبب استنفاد ناقلات الطاقة والتلوث البيئي الكبير. الاستثناء هو الطاقة الكهرومائية ، والتي يكون استخدامها مصحوبًا بغمر مساحات كبيرة (خاصة أثناء إنشاء محطات الطاقة الكهرومائية في ظروف مسطحة). من أجل تجنب الكوارث النووية العالمية في المستقبل ومن أجل بقاء البشرية ، من الضروري الحد بشكل شامل من الخطر النووي ليس فقط من خلال وقف التجارب النووية وعدم انتشار الأسلحة النووية والتقنيات النووية العالية ، ولكن أيضًا عن طريق (ربما في المستقبل) التخلي التدريجي عن محطات الطاقة النووية.

في الأدبيات العلمية ، تم تسجيل ثلاثة مناهج لاستخدام الطاقة الذرية للأغراض السلمية: 1) في بعض البلدان (السويد والنرويج ، إلخ) يجري تنفيذ برنامج لحفظ وتفكيك محطات الطاقة النووية القائمة ؛ 2) في بلدان أخرى (النمسا ، بلجيكا ، إلخ) تخلوا تمامًا عن بناء محطات الطاقة النووية ، حيث لم تعد تعتبر واعدة ؛ 3) في البلدان الثالثة (الصين وروسيا) ، لا يزال التركيز على تطوير الطاقة النووية (مع إيلاء الاهتمام الرئيسي لتطوير تدابير لضمان السلامة النووية). وفقًا للرابطة الذرية العالمية ، يوجد اليوم 443 مفاعلًا نوويًا في العالم ، و 62 وحدة طاقة قيد الإنشاء ، ومن المقرر إنشاء مائة ونصف المفاعل. الرائد في صناعة الطاقة النووية هو الولايات المتحدة ، ويعمل هنا أكثر من مائة مفاعل. أسرع ذرة سلمية نموًا هي الصين. تقوم بكين ببناء 27 مفاعلا ، ومن المقرر إنشاء 50 وحدة طاقة نووية.

عند اختيار تفضيلات الطاقة ، ينبغي ألا يغيب عن البال أن الدورة الكاملة لبناء وتشغيل وتفكيك محطة للطاقة النووية ، بما في ذلك النفايات المشعة ، تشكل تهديدًا معينًا للسلامة النووية [Globalistics، p. 1290-12941.

أولاً ، يرتبط خطر تقويض الأمان النووي (ليس محليًا فحسب ، بل عالميًا أيضًا) بعملية الحصول على الطاقة ذاتها. على الرغم من حقيقة أن الإنتاج النووي يتم مراقبته باستمرار في جميع مراحله ، إلا أن تسربًا معينًا للتلوث الإشعاعي في البيئة لا يزال يحدث ، ونتيجة لذلك يتعرض السكان للتعرض المستمر لجرعات منخفضة ، مما يؤدي إلى زيادة في الأورام و أمراض وراثية.

ثانيًا ، من المهم مراعاة العمر التشغيلي المحدود لأي محطة طاقة نووية. من المفترض أنه في بداية القرن الحادي والعشرين. بسبب التقادم ، سيتم إغلاق أولى محطات الطاقة النووية الكبيرة (تكلفة هذه العمليات تساوي 50-100 ٪ من تكلفة بنائها).

ثالثًا ، يبدو أن مشكلة ضمان التخزين الآمن بيئيًا للنفايات المشعة ليست أقل صعوبة.

رابعًا ، يتمثل أكبر تهديد للسلامة النووية في احتمال وقوع حادث في محطة للطاقة النووية. بحلول بداية القرن الحادي والعشرين. تم بالفعل تسجيل أكثر من 150 حادثة في محطات الطاقة النووية مع تسرب إشعاعي. أدى الحادث الذي وقع في محطة فوكوشيما للطاقة النووية في اليابان (2011) مرة أخرى إلى وضع مسألة سلامة الذرة السلمية على جدول الأعمال ، وقد يكون له تأثير سلبي على صناعة الطاقة النووية بأكملها في العالم ، على الرغم من أن الوقت مبكر جدًا. للحكم على العواقب طويلة المدى. يحتاج العالم إلى طاقة بديلة للذرة المسالمة. بالطبع ، سيتم تطوير معايير أمان إضافية ، والتي بدورها ستزيد من تكلفة بناء المنشآت النووية.

يعتقد الخبراء أنه إذا كان لدى المجتمع الدولي أكثر من 1000 مفاعل ، فمن المحتمل أن يحدث حادث خطير كل 10 سنوات. لضمان الأمان النووي ، يلزم وجود رقابة دولية فعالة (دور الوكالة الدولية للطاقة الذرية آخذ في الازدياد) ، لا سيما في سياق الخصخصة المكثفة لقطاع الطاقة النووية في العالم ، عندما تضعف سيطرة الدولة عليه بشكل كبير. في ظل هذه الظروف ، من الضروري مراجعة الأساليب السابقة للتقنيات التقليدية وإتقان التقنيات الجديدة للحصول على الطاقة من مصادر بديلة ، والتي من المحتمل أن تبدأ في الظهور في القرن الحادي والعشرين. دور مهم.

وهكذا ، تزيد الصين من استهلاكها لمصادرها الرئيسية للوقود. وفقًا للخطة الخمسية الجديدة لتنمية الصين ، بحلول عام 2015 ، سينمو استهلاك الغاز في هذا البلد من 100 مليار إلى 250 مليار متر مكعب سنويًا. لقد حان "العصر الذهبي" للغاز في سوق الطاقة العالمية ، وكذلك لمنتجيها. يتزايد الاستهلاك في جميع مناطق العالم ، وخاصة في جنوب شرق آسيا. ومع ذلك ، يتم تطوير مشاريع جديدة لإنتاجه هناك. في منطقة آسيا والمحيط الهادئ ، ستظهر قريبًا طاقات إنتاج تصل إلى 90 مليار متر مكعب من الغاز سنويًا ؛ وقدرات إنتاج 60 مليار متر مكعب قيد الإنشاء بالفعل. لا يتم استبعاد المظهر في المستقبل وغير المعتاد لهذا اليوم من مصادر الغاز. يتم بالفعل إنتاج الغاز الصخري في الولايات المتحدة الأمريكية وكندا. تحتوي الصين وإندونيسيا وأستراليا على كميات كبيرة من ميثان طبقة الفحم. لا يزال الطلب على النفط باعتباره المادة الخام الرئيسية للطاقة مرتفعا. في عام 2010 ، تلقت روسيا حوالي 230 مليار دولار من بيع موارد الطاقة في الخارج. أوتكين].

تتعارض مصادر الطاقة البديلة مع الطاقة التقليدية باعتبارها أكثر صداقة للبيئة وتمثل مفهومًا جماعيًا يغطي مصادر الطاقة المتجددة (مضخات الحرارة وطاقة الرياح والطاقة الشمسية وطاقة المد والجزر وعمليات التكنولوجيا الحيوية). لقد أصبحت أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية حيث انخفضت تكلفة الألواح الشمسية على مدى العقود الماضية ومن المتوقع أن يستمر هذا الاتجاه. يتم تحفيز تطوير الطاقة البديلة في اليابان (الطاقة الشمسية) ، البرازيل (أتاح البرنامج المعتمد للدعم المالي لإنتاج الكحول الإيثيلي من قصب السكر استبدال نصف البنزين الذي تستهلكه سيارات الدولة بهذا الوقود) و بلدان اخرى.

جعلت التجربة التاريخية من الممكن تحديد عدد من العقدة الرئيسية التي تربط الطاقة والسياسة العالمية. في البدايه،الاعتماد المفرط لقطاع الطاقة في العديد من البلدان على مصدر واحد أو اثنين من مصادر الطاقة. يمكن أن تتفاقم التناقضات السياسية بين الدول بسبب النقص المادي في مصادر الطاقة ، والتقلبات الحادة في أسعارها ، وكذلك بسبب العواقب البيئية لشركات الطاقة المستخدمة. ثانيا،خطر الحجم المادي الكبير للتجارة العالمية في موارد الطاقة. يكمن الخطر في ضعف البنية التحتية العملاقة للنقل الدولي. يتم توفير حوالي ثلث الموارد الأولية ، بما في ذلك 50٪ من إجمالي إنتاج النفط الخام ، ومئات الملايين من الأطنان من الفحم ، وعشرات المليارات من الأمتار المكعبة من الغاز الطبيعي ، من خلال قنوات التجارة العالمية. بشكل عام ، يبلغ طول خطوط أنابيب النفط الرئيسية لـ 27 دولة (التي تغطيها إحصاءات الأمم المتحدة) 436 ألف كيلومتر. يتم ضخ أكثر من ملياري طن من النفط والمنتجات البترولية عبر شبكة خطوط الأنابيب هذه سنويًا. إن توسع وهشاشة النقل الدولي والبنية التحتية للطاقة يعني أن الحفاظ على جميع البلدان وحمايتها يعتبران أولوية قصوى من قبل حكومات العديد من البلدان.

ثالثا،تم تسليط الضوء على مجموعة أخرى من المشاكل ، والتي ترتبط بالتناقضات بين مورد ومتلقي موارد الطاقة ، والصراعات الإقليمية. إن حالة عدم اليقين الناتجة عن موثوقية اتصالات النقل الحالية أصبحت بشكل متزايد الأساس المنطقي للبرامج الجوية البحرية والعسكرية الجديدة ، والأعمال العسكرية السياسية التي يتم تنفيذها على المستوى الدولي.

الرابعة ،الحاجة المتزايدة للطاقة والصعوبة المتزامنة في تلبية هذه الحاجة تجعل الطاقة موضوع صراع سياسي حاد. في المستقبل ، قد يصبح إرهاب الطاقة وسيلة لتهديد الإصلاحات الديمقراطية والحقوق الفردية والسلام والأمن العالميين.

الإدخال الواسع لتقنيات توفير الطاقة والتطوير النشط لمصادر الطاقة البديلة منذ السبعينيات. أبدا تخليص العالم من الدور المهيمن للهيدروكربونات. علاوة على ذلك ، فإن مشكلة عجز النفط والغاز تكتسب سمات تهديدية ، مما يؤدي بشكل دوري إلى ظهور محادثات حول نهج نقطة حرجة.

ستصبح الطاقات المتجددة مثل الطاقة الشمسية ، والاندماج النووي ، والطاقة الحيوية وطاقة الرياح حاسمة في المستقبل. ومع ذلك ، سيتطلب ابتكار الطاقة استثمارًا بملايين الدولارات ، وإذا لم يتم تنفيذ حلول الطاقة الجديدة بالسرعة الكافية ، فسوف تنخفض إنتاجية العمالة والنمو الاقتصادي المرتبط بها.

يجب أن تشمل الطاقة الآمنة للعالم والبشرية ثلاثة مجالات رئيسية: 1) قفزة نوعية إلى الأمام في تقليل الخسائر أثناء استخراج موارد الطاقة وإنتاجها ونقلها وتحويلها واستهلاكها ؛ 2) الإنشاء والتنفيذ الحاسم للتقنيات والآلات والسلع الاستهلاكية الموفرة للطاقة ؛ 3) التطوير والتنفيذ النشط لمصادر الطاقة المتجددة وناقلات الطاقة (الشمس ، الكتلة الحيوية ، الأنهار ، الرياح ، مصادر الطاقة الحرارية الأرضية ، موارد الطاقة في البحار والمحيطات).

ومع ذلك ، منذ عام 1973 ، ظلت النسبة بين مصادر الطاقة الرئيسية وغير الرئيسية دون تغيير عمليًا. وفقًا لحسابات وكالة الطاقة الدولية (IEL) ، ستتغير قليلاً بحلول عام 2030. وفقًا لتقديرات مختلفة ، ستشكل الطاقة المتجددة والبديلة وغيرها من الطاقة غير التقليدية من 11.4 إلى 13.5 ٪ من إمدادات الطاقة في العالم ، مع النفط والغاز بحلول عام 2030 سيوفر أكثر من نصف احتياجات الطاقة [سياسة العالم الحديث؛ أوتكين]. منذ استنفاد قاعدة المواد الخام للبلدان المتقدمة للغاية وشركاتها العابرة للحدود الوطنية ، يزداد وزن بلدان المواد الخام ، التي تعد في أيديها موردًا استراتيجيًا مهمًا للغاية للسياسة العالمية. يؤدي هذا الوضع إلى زيادة احتمالات التناقضات والصراعات. يتطلب الحد منه حرية التصرف والمرونة من قبل المشاركين في السياسة. يمكن أن يتفاقم الصراع السياسي على الموارد بشكل كبير بسبب الاستعداد المتزايد لعدد من البلدان في العالم للاعتماد على القوة لحل مشاكل الطاقة. في هذه الحالة ، قد يتم تقويض الأمن البيئي والموارد والأمن العالمي بشكل عام ، مما سيؤثر بشكل سلبي لبعض الوقت على فعالية الجهود الدولية لتنفيذ استراتيجية التنمية المستدامة وقد يعيقها.

لا يمكن أن توجد اليوم الحضارة الإنسانية إلا من خلال إنتاج واستهلاك كمية هائلة من الطاقة المتزايدة باستمرار. قبل بداية الثورة الصناعية في مطلع القرنين الثامن عشر والتاسع عشر. استخدم الناس مصادر الطاقة المتجددة فقط تقريبًا - طاقة الماء والرياح والوقود النباتي.

تطلب التطور التكنولوجي الصناعي في الغالب موارد طاقة غير متجددة - أولاً الفحم ، ثم النفط والغاز. والفحم والنفط والغاز وقود هيدروكربوني يستخدم في الإنتاج الصناعي والزراعي وفي النقل وفي الحياة اليومية. لذلك ، كانت الطاقة العالمية في القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين وما زالت إلى حد كبير هيدروكربونات.

توجد جميع أنواع المواد الخام الهيدروكربونية في باطن الأرض ، وإن كانت بكميات ضخمة ، لكنها لا تزال محدودة ، ويمكن استنفادها. أعضاء نادي روما يعودون إلى الستينيات من القرن العشرين. طرح السؤال: ماذا سيحدث للبشرية بعد ظهور هذا الاحتمال الافتراضي؟

اليوم ، جوهر مشكلة الطاقة العالمية هو كما يلي. استمر استهلاك الطاقة في العالم في النمو خلال العقود الماضية ، على سبيل المثال ، في 1980-2005. فقد نما بنسبة 60٪ ، ووفقًا للحسابات الأولية ، فإنه بحلول عام 2030 سينمو بنسبة 50٪ أخرى. حتى الآن ، تسود مصادر الطاقة الهيدروكربونية في ميزان الطاقة العالمي ، على الرغم من وجود زيادة في استهلاك المصادر الأخرى أيضًا. بالمقارنة مع السبعينيات من القرن العشرين. في منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. زادت حصة الطاقة النووية 6 مرات ، والطاقة الكهرومائية - 1.5 مرة. وانخفضت حصة الطاقة المتحصل عليها من استخدام النفط خلال نفس الفترة من 46.1٪ إلى 34.4٪. ومع ذلك ، في ميزان الطاقة لمختلف البلدان والمناطق في العالم ، فإن دور النفط كمصدر للطاقة ليس هو نفسه. إذا كانت في أمريكا الشمالية والجنوبية وأفريقيا وخاصة في الشرق الأوسط أعلى من المتوسط ​​العالمي ، فعندئذ في أوروبا ومنطقة ما بعد الاتحاد السوفيتي ومنطقة آسيا والمحيط الهادئ ، لا تتجاوز حصة النفط 30٪ من جميع الاستخدامات. مصادر الطاقة.

ارتبط ظهور مشكلة الطاقة العالمية باستنفاد احتياطيات النفط المؤكدة في العالم. ولكن في الواقع ، بالتوازي مع نمو استهلاك وإنتاج النفط ، نمت أيضًا أحجام احتياطياتها المؤكدة. وفقًا لبيانات عام 1989 ، كان ينبغي أن تكون هذه الاحتياطيات المؤكدة كافية لمدة 42 عامًا. ولكن حتى في عام 2007 ، عندما زاد إنتاج النفط بشكل كبير ، وفقًا للخبراء ، كان من المفترض أن تكون الاحتياطيات المكتشفة كافية لنفس 42 عامًا. كان هذا بسبب تحسين أساليب وتقنيات التنقيب عن النفط وإنتاجه ، وتطوير مناطق جديدة محملة بالنفط. واليوم لا يزال ما يسمى بـ "النفط الرخيص" ينتج ويستهلك ، والذي يكمن في خزانات يمكن الوصول إليها من قبل التكنولوجيا الحديثة. يُطلق على هذا الزيت اسم "تقليدي" على عكس "غير تقليدي" ، ويتواجد في أعماق كبيرة ، محتواة في الرمال الزيتية ، الصخر القاري. مع التقنيات الحديثة ، فإن إنتاج النفط غير التقليدي غير مربح ولا يتم تنفيذه بكميات كبيرة. تطوير مثل هذه الحقول النفطية هو مسألة مستقبلية ، وربما ليس بعيد المنال. بينما يتم توفير احتياجات البشرية عن طريق النفط التقليدي. لكن يختلف أيضًا توافر مصادره في مختلف البلدان. في أكثر دول العالم تقدمًا اقتصاديًا ، يتناقص توافر احتياطيات النفط الرخيص ، ويزداد اعتماد هذه الدول على وارداتها حتى مع انخفاض استهلاك هذا الناقل للطاقة.

يتزايد استهلاك النفط باستمرار في أكثر دولتين من حيث عدد السكان في العالم - الصين والهند. علاوة على ذلك ، كلا البلدين ليس لديهما احتياطيات نفطية كبيرة مؤكدة ، وقد أصبحا من كبار المستوردين له. خلال العقد الأول من هذا القرن ، تضاعف استهلاك النفط في الصين ، وفي الهند بمقدار مرة ونصف. حتى الآن ، حصة النفط في ميزان الطاقة للصين والهند صغيرة ، لكنها ستنمو باطراد ، على الأقل بسبب نمو أسطول المركبات في هذه البلدان. حتى وقت قريب ، لم تكن جمهورية الصين الشعبية تنتج سيارات الركاب الخاصة بها ، ولكن اليوم ، في إنتاجها ، تتخلف الصين عن الولايات المتحدة فقط ، وعلى الأرجح ستتفوق عليها قريبًا.

يتم بيع المزيد والمزيد من السيارات المنتجة في البلاد في السوق المحلية. بوتيرة أبطأ ، ولكن أيضًا زيادة مطردة في مستوى المكننة في الهند. ستؤثر العوامل الصينية والهندية على أسعار النفط العالمية ، وستظهر هذه الدول اهتمامًا متزايدًا بالمصادر المحتملة لهذه الشركة الحاملة للطاقة في مختلف المناطق.

في سوق النفط العالمية ، وبالتالي في السياسة العالمية ، بالإضافة إلى دول الشرق الأوسط ، سينمو دور العديد من البلدان في إفريقيا وأمريكا اللاتينية ومنطقة ما بعد الاتحاد السوفيتي. مع استنفاد مصادر النفط التقليدي على الأرض ، ستزداد الفائدة الجيوسياسية والاقتصادية من الجرف البحري ، وكذلك حوض القطب الشمالي ، حيث تتركز في أعماق احتياطيات كبيرة من الهيدروكربونات ، وليس فقط النفط ، ولكن أيضًا غاز.

حتى الآن ، كان للغاز أهمية كبيرة للاقتصاد والطاقة في بعض البلدان في العالم. إذا كان الغاز في دول الشرق الأوسط يمثل 45 ٪ من استهلاك الطاقة ، في أوروبا وفي منطقة ما بعد الاتحاد السوفيتي - 30 ٪ ، فعندئذٍ في منطقة آسيا والمحيط الهادئ 10 ٪ فقط. وفي الوقت نفسه ، يتمتع الغاز بميزة على الهيدروكربونات الأخرى لأنه أكثر صداقة للبيئة من النفط وخاصة الفحم.

أكبر حقل للغاز الطبيعي ينتمي إلى روسيا ، والتي تمثل 25 ٪ من احتياطياتها العالمية المستكشفة. ومن بين "القوى الغازية" الرئيسية الأخرى إيران وقطر. بالإضافة إلى ذلك ، تلعب الجزائر وليبيا وأذربيجان وكازاخستان وعمان وعدد من الدول الأخرى دورًا مهمًا في سوق الغاز العالمية.

بالمقارنة مع النفط ، فإن نقل الغاز أكثر تعقيدًا. يتم تسليم معظم النفط إلى المستهلكين عبر خطوط الأنابيب ، بينما تكون طرق نقل الغاز أكثر تنوعًا. قد يتغير الوضع أكثر في حالة الاستخدام الواسع لتقنيات تسييل الغاز ، والتي لا تزال باهظة الثمن وغير مستخدمة على نطاق واسع. ومع ذلك ، وفقًا للخبراء ، يجب أن تدوم احتياطيات الغاز لفترة أطول بكثير من احتياطيات النفط.

بل إن الاحتياطيات المؤكدة من الفحم في العالم أكثر اتساعًا. لا يزال الفحم هو النوع الرئيسي لموارد الطاقة المستخدمة في أبريل. هناك حصة في ميزان الطاقة 50٪. وفي الصين تصل هذه النسبة إلى 70٪. المشكلة الرئيسية هي أنه عندما يتم حرق الفحم ، تنبعث كمية كبيرة من المواد الضارة في الغلاف الجوي. حتى الآن ، يعتبر الفحم "أقذر" أنواع الوقود الهيدروكربوني. على الرغم من أن الوضع يتغير تدريجيًا ، إلا أن التقنيات الأكثر ملاءمة للبيئة والأكثر جاذبية من الناحية الاقتصادية لاستخدامها آخذة في الظهور ، لا سيما في قطاع الطاقة. وفقًا لتوقعات الخبراء ، سيتضاعف حجم الكهرباء المولدة من استخدام الفحم خلال عشرين عامًا. ومع ذلك ، نحن لا نتحدث عن استبدال المحروقات الأخرى بالفحم - النفط والغاز.

على عكس التوقعات المقلقة لنادي روما ، فإن النظرة الحديثة المتوازنة لآفاق حل مشكلة الطاقة العالمية أكثر تفاؤلاً. الاهتمام بالطاقة النووية آخذ في الازدياد مرة أخرى. إذا تم تطوير تقنيات مجدية اقتصاديًا للحصول على كميات صناعية من الطاقة من خلال الاندماج النووي الحراري ، فستتلقى البشرية مصدرًا لا ينضب تقريبًا من الكهرباء. يمكن استكمال الطاقة الحرارية النووية بطاقة الهيدروجين ، والتي من المتوقع أن يكون لها مستقبل عظيم. بطريقة أو بأخرى ، سيتم العثور على مصادر الطاقة الحالية في بضعة عقود من الاستبدال الفعال. ولكن طوال النصف الأول من القرن الحادي والعشرين. سوف توجد مشكلة الطاقة على المستويين العالمي والإقليمي للسياسة العالمية. تتصاعد النقاشات حول طرق ضمان أمن الطاقة اليوم. على الرغم من حقيقة أن الحاجة إلى مثل هذا الحكم أمر لا شك فيه. الخبراء ومستهلكو الطاقة لديهم أفكار مختلفة حول طرق ووسائل تحقيق هذا الهدف.

وزارة الزراعة والغذاء في الاتحاد الروسي

أكاديمية ولاية أورال الزراعية FGOU VPO

قسم البيئة و Zohygiene

ملخص علم البيئة:

مشاكل الطاقة البشرية

الفنان: ANTONiO

طالب FTZH 212T

الرأس: لوبايفا

ناديجدا ليونيدوفنا

يكاترينبرج 2007

مقدمة. 3

الطاقة: التنبؤ من وجهة نظر التنمية المستدامة للبشرية. 5

مصادر الطاقة غير التقليدية. أحد عشر

طاقة الشمس. 12

طاقة الرياح. 15

الطاقة الحرارية للأرض. الثامنة عشر

طاقة المياه الداخلية. 19

طاقة الكتلة الحيوية .. 20

استنتاج. 21

المؤلفات. 23

مقدمة

الآن ، كما لم يحدث من قبل ، ظهر السؤال حول مستقبل الكوكب من حيث الطاقة. ما الذي ينتظر البشرية - الجوع في الطاقة أم وفرة الطاقة؟ تنتشر المقالات حول أزمة الطاقة بشكل متزايد في الصحف والمجلات المختلفة. بسبب النفط ، تنشأ الحروب ، تزدهر الدول وتزداد فقرًا ، وتتغير الحكومات. بدأت تقارير إطلاق منشآت جديدة أو اختراعات جديدة في مجال الطاقة تصنف على أنها أحاسيس صحفية. يجري تطوير برامج طاقة عملاقة ، وسيتطلب تنفيذها جهودًا هائلة وتكاليف مادية هائلة.

إذا لعبت الطاقة في نهاية القرن التاسع عشر ، بشكل عام ، دورًا مساعدًا وغير مهم في التوازن العالمي ، فقد أنتج العالم بالفعل في عام 1930 حوالي 300 مليار كيلوواط / ساعة من الكهرباء. بمرور الوقت - أرقام هائلة ، ومعدلات نمو هائلة! ومع ذلك ، سيكون هناك القليل من الطاقة - الطلب عليها ينمو بشكل أسرع. يتناسب مستوى الثقافة المادية والروحية للناس بشكل مباشر مع كمية الطاقة المتاحة لهم.

لاستخراج الخام ، وصهر المعدن منه ، وبناء منزل ، والقيام بأي شيء ، تحتاج إلى استهلاك الطاقة. واحتياجات الإنسان تتزايد طوال الوقت ، والناس يزدادون أكثر فأكثر. إذن ما هي المحطة؟ لقد طور العلماء والمخترعون منذ فترة طويلة طرقًا عديدة لإنتاج الطاقة ، في المقام الأول الكهربائية. ثم دعونا نبني المزيد والمزيد من محطات الطاقة ، وسيكون هناك الكثير من الطاقة حسب الحاجة! اتضح أن مثل هذا الحل الواضح لمشكلة معقدة محفوف بالعديد من المزالق. تؤكد قوانين الطبيعة الصارمة أنه يمكنك الحصول على الطاقة المناسبة للاستخدام فقط من خلال تحولاتها من الأشكال الأخرى.

آلات الحركة الدائمة ، التي يُفترض أنها تنتج الطاقة ولا تأخذها من أي مكان ، للأسف ، مستحيلة. وقد تطور هيكل اقتصاد الطاقة العالمي حتى الآن بحيث يتم الحصول على أربعة من كل خمسة كيلووات يتم إنتاجها ، من حيث المبدأ ، بنفس الطريقة التي استخدمها الإنسان البدائي للاحترار ، أي عند حرق الوقود ، أو عند استخدام الطاقة الكيميائية المخزنة فيه ، يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية في محطات الطاقة الحرارية.

صحيح أن طرق احتراق الوقود أصبحت أكثر تطوراً وتحسناً. تطلبت الطلبات المتزايدة على حماية البيئة اتباع نهج جديد للطاقة. شارك علماء بارزون ومتخصصون في مختلف المجالات في تطوير برنامج الطاقة. بمساعدة أحدث النماذج الرياضية ، قامت أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية بحساب عدة مئات من المتغيرات لهيكل ميزان الطاقة المستقبلي. تم العثور على قرارات أساسية حددت استراتيجية تطوير الطاقة للعقود القادمة. على الرغم من أن قطاع الطاقة في المستقبل القريب سيظل قائمًا على الطاقة والحرارة غير المتجددة ، إلا أن هيكله سيتغير. يجب تقليل استخدام الزيت. سيزداد إنتاج الكهرباء في محطات الطاقة النووية بشكل كبير.

الطاقة: التنبؤ من منظور التنمية المستدامة للبشرية

ما هي القوانين التي سيطورها قطاع الطاقة في العالم في المستقبل ، بناءً على مفهوم الأمم المتحدة للتنمية المستدامة للبشرية؟ جعلت نتائج أبحاث علماء إيركوتسك ، ومقارنتها مع أعمال المؤلفين الآخرين ، من الممكن إنشاء عدد من الأنماط والميزات العامة.

إن مفهوم التنمية البشرية المستدامة ، الذي تمت صياغته في مؤتمر الأمم المتحدة لعام 1992 في ريو دي جانيرو ، يؤثر بلا شك على الطاقة. وأظهر المؤتمر أنه لا يمكن للبشرية أن تستمر في التطور بالطريقة التقليدية التي تتميز بالاستخدام غير الرشيد للموارد الطبيعية وبتأثير سلبي تدريجي على البيئة. إذا اتبعت البلدان النامية نفس المسار الذي حققته البلدان المتقدمة في ازدهارها ، فإن وقوع كارثة بيئية عالمية أمر لا مفر منه.

يعتمد مفهوم التنمية المستدامة على الضرورة الموضوعية (وكذلك حق وحتمية) التنمية الاجتماعية والاقتصادية لبلدان العالم الثالث. يمكن للبلدان المتقدمة ، على ما يبدو ، أن "تتصالح" (على الأقل لفترة من الوقت) مع المستوى الذي تم تحقيقه من الرفاهية والاستهلاك لموارد الكوكب. ومع ذلك ، فإن الأمر لا يتعلق فقط بالحفاظ على البيئة وشروط وجود الجنس البشري ، بل يتعلق أيضًا بزيادة متزامنة في المستوى الاجتماعي - الاقتصادي للبلدان النامية ("الجنوب") ونهجها تجاه مستوى البلدان المتقدمة (" شمال").

ستكون متطلبات طاقة التنمية المستدامة ، بالطبع ، أوسع من متطلبات الطاقة النظيفة. تلبي متطلبات موارد الطاقة التي لا تنضب والنظافة البيئية ، المنصوص عليها في مفهوم نظام الطاقة النظيفة بيئيًا ، اثنين من أهم مبادئ التنمية المستدامة - احترام مصالح الأجيال القادمة والحفاظ على البيئة. بتحليل باقي مبادئ وخصائص مفهوم التنمية المستدامة ، يمكننا أن نستنتج أنه في هذه الحالة ، يجب تقديم متطلبين إضافيين على الأقل لقطاع الطاقة:

ضمان ألا يقل استهلاك الطاقة (بما في ذلك خدمات الطاقة للسكان) عن حد أدنى اجتماعي معين ؛

يجب أن يتم تنسيق تنمية قطاع الطاقة الوطني (وكذلك الاقتصاد) بشكل متبادل مع تنميته على المستويين الإقليمي والعالمي.

الأول ينطلق من مبادئ أولوية العوامل الاجتماعية وتوفير العدالة الاجتماعية: من أجل إعمال حق الناس في حياة صحية ومثمرة ، وتقليص الفجوة في مستوى معيشة شعوب العالم ، للقضاء على الفقر والفقر ، من الضروري ضمان حد أدنى معين من الكفاف ، بما في ذلك تلبية الحد الأدنى من الاحتياجات الضرورية للطاقة للسكان والاقتصاد.

الشرط الثاني يرتبط بالطبيعة العالمية للكارثة البيئية الوشيكة والحاجة إلى إجراءات منسقة من قبل المجتمع العالمي بأسره للقضاء على هذا التهديد. حتى البلدان التي لديها موارد طاقة خاصة كافية ، مثل روسيا ، لا يمكنها التخطيط لتطوير طاقتها بمعزل عن غيرها بسبب الحاجة إلى مراعاة القيود البيئية والاقتصادية العالمية والإقليمية.

في 1998-2000. أجرى ISEM SB RAS بحثًا حول آفاق تطوير الطاقة في العالم ومناطقه في القرن الحادي والعشرين ، حيث ، جنبًا إلى جنب مع الأهداف المحددة عادة ، لتحديد الاتجاهات طويلة الأجل في تطوير الطاقة ، والتوجهات العقلانية التقدم العلمي والتكنولوجي ، إلخ. جرت محاولة لاختبار الخيارات الناتجة لتطوير قطاع الطاقة "من أجل الاستدامة" ، أي للامتثال لشروط ومتطلبات التنمية المستدامة. في الوقت نفسه ، على عكس خيارات التطوير التي تم تطويرها مسبقًا وفقًا لمبدأ "ماذا سيحدث إذا ..." ، حاول المؤلفون تقديم أكثر التوقعات منطقية لتطور قطاع الطاقة في العالم و مناطقها في القرن الحادي والعشرين. بالنسبة لجميع اتفاقياتها ، يتم تقديم فكرة أكثر واقعية عن مستقبل الطاقة ، وتأثيرها المحتمل على البيئة ، والتكاليف الاقتصادية اللازمة ، وما إلى ذلك.

يعد المخطط العام لهذه الدراسات تقليديًا إلى حد كبير: استخدام النماذج الرياضية ، حيث يتم إعداد معلومات حول احتياجات الطاقة والموارد والتقنيات والقيود. لمراعاة عدم اليقين من المعلومات ، في المقام الأول حول احتياجات الطاقة والقيود ، يتم تشكيل مجموعة من السيناريوهات للظروف المستقبلية لتطوير الطاقة. ثم يتم تحليل نتائج الحسابات على النماذج مع الاستنتاجات والتوصيات المناسبة.

كانت أداة البحث الرئيسية هي نموذج الطاقة العالمي GEM-10R. هذا النموذج هو الأمثل ، خطي ، ثابت ، متعدد المناطق. كقاعدة عامة ، تم تقسيم العالم إلى 10 مناطق: أمريكا الشمالية ، وأوروبا ، وبلدان الاتحاد السوفيتي السابق ، وأمريكا اللاتينية ، والصين ، وما إلى ذلك. الوقود والطاقة على فترات 25 عامًا - 2025 و 2050 و 2075 و 2100 يتم تحسين السلسلة التكنولوجية بأكملها ، بدءًا من استخراج (أو إنتاج) موارد الطاقة الأولية ، وانتهاءً بتقنيات إنتاج أربعة أنواع من الطاقة النهائية (الكهربائية والحرارية والميكانيكية والكيميائية). يقدم النموذج عدة مئات من التقنيات لإنتاج ومعالجة ونقل واستهلاك موارد الطاقة الأولية وموارد الطاقة الثانوية. يوفر قيودًا بيئية إقليمية وعالمية (على انبعاثات CО 2 و SO 2 والجسيمات) ، والقيود المفروضة على تطوير التكنولوجيا ، وحساب تكاليف تطوير وتشغيل الطاقة الإقليمية ، وتحديد التقييمات المزدوجة ، وما إلى ذلك. موارد الطاقة الأولية (بما في ذلك الطاقة المتجددة ) في المناطق مع تقسيم إلى 4-9 فئات تكلفة.

أظهر تحليل النتائج أن الخيارات التي تم الحصول عليها لتطوير الطاقة في العالم والمناطق لا تزال صعبة التنفيذ ولا تلبي بالكامل متطلبات وشروط التنمية المستدامة للعالم في الجوانب الاجتماعية والاقتصادية. وعلى وجه الخصوص ، يبدو أن المستوى المدروس لاستهلاك الطاقة يصعب تحقيقه ، من ناحية ، ومن ناحية أخرى ، عدم ضمان النهج المرغوب للبلدان النامية تجاه البلدان المتقدمة فيما يتعلق بنصيب الفرد من استهلاك الطاقة والتنمية الاقتصادية. (الناتج المحلي الإجمالي المحدد). وفي هذا الصدد ، تم تنفيذ تنبؤ جديد لاستهلاك الطاقة (مخفض) بافتراض ارتفاع معدل الانخفاض في كثافة استخدام الطاقة في الناتج المحلي الإجمالي وتقديم المساعدة الاقتصادية من البلدان المتقدمة إلى البلدان النامية.

يتم تحديد المستوى المرتفع لاستهلاك الطاقة على أساس الناتج المحلي الإجمالي المحدد ، والذي يتوافق بشكل أساسي مع توقعات البنك الدولي. في الوقت نفسه ، في نهاية القرن الحادي والعشرين ، لن تصل البلدان النامية إلا إلى المستوى الحالي للناتج المحلي الإجمالي للبلدان المتقدمة ، أي سيكون الفارق حوالي 100 عام. في حالة انخفاض استهلاك الطاقة ، تم اعتماد مقدار المساعدة من الدول المتقدمة للدول النامية بناءً على المؤشرات التي تمت مناقشتها في ريو دي جانيرو: حوالي 0.7٪ من الناتج المحلي الإجمالي للدول المتقدمة ، أو 100-125 مليار دولار. في العام. في الوقت نفسه ، ينخفض ​​نمو الناتج المحلي الإجمالي في البلدان المتقدمة انخفاضًا طفيفًا ، بينما يزداد في البلدان النامية. في المتوسط ​​، يزداد نصيب الفرد من الناتج المحلي الإجمالي العالمي في هذا المتغير ، مما يشير إلى استصواب تقديم هذه المساعدة من وجهة نظر البشرية جمعاء.

سيستقر نصيب الفرد من استهلاك الطاقة في المتغير المنخفض في البلدان الصناعية ، وسيزداد في البلدان النامية بحلول نهاية القرن بنحو 2.5 مرة ، وفي المتوسط ​​حول العالم - بمقدار 1.5 مرة مقارنة بعام 1990. الاستهلاك العالمي المطلق الطاقة النهائية (مع الأخذ في الاعتبار النمو السكاني) ستزداد بحلول نهاية القرن الذي بدأ ، وفقًا للتنبؤات العالية ، حوالي 3.5 مرات ، وفقًا للأدنى - 2.5 مرة.

يتميز استخدام أنواع معينة من موارد الطاقة الأولية بالميزات التالية. في جميع السيناريوهات ، يتم استهلاك النفط تقريبًا بنفس الطريقة - في عام 2050 ، تم الوصول إلى ذروة إنتاجه ، وبحلول عام 2100 ، استنفدت الموارد الرخيصة (فئات التكلفة الخمس الأولى) بالكامل أو تقريبًا بالكامل. يرجع هذا الاتجاه الثابت إلى الكفاءة العالية للزيت في إنتاج الطاقة الميكانيكية والكيميائية ، فضلاً عن الحرارة وقوة الكهرباء. في نهاية القرن ، تم استبدال النفط بالوقود الاصطناعي (من الفحم بشكل أساسي).

شهد إنتاج الغاز الطبيعي زيادة مستمرة على مدار القرن ، ووصل إلى الحد الأقصى في نهاية القرن. تبين أن أغلى فئتين (الميثان وهيدرات الميثان غير التقليدية) غير قادرة على المنافسة. يستخدم الغاز لإنتاج جميع أنواع الطاقة النهائية ، ولكن الأهم من ذلك كله هو إنتاج الحرارة.

يخضع الفحم والطاقة النووية لأكبر التغييرات حسب القيود المفروضة. كونها اقتصادية على قدم المساواة تقريبًا ، فإنها تحل محل بعضها البعض ، خاصة في السيناريوهات "المتطرفة". يتم استخدامها في الغالب في محطات الطاقة. في النصف الثاني من القرن ، تمت معالجة جزء كبير من الفحم وتحويله إلى وقود محركات اصطناعي ، وتستخدم الطاقة النووية على نطاق واسع لإنتاج الهيدروجين في سيناريوهات ذات حدود شديدة لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

يختلف استخدام مصادر الطاقة المتجددة بشكل كبير في سيناريوهات مختلفة. يتم استخدام الطاقة المائية والكتلة الحيوية التقليدية فقط على نحو مستدام ، فضلاً عن موارد الرياح الرخيصة. الأنواع الأخرى من مصادر الطاقة المتجددة هي أغلى الموارد ، وتغلق ميزان الطاقة وتطور حسب الحاجة.

من المثير للاهتمام تحليل تكاليف الطاقة العالمية في سيناريوهات مختلفة. هم الأقل من ذلك كله ، بطبيعة الحال ، في السيناريوهين الأخيرين مع انخفاض استهلاك الطاقة والقيود المعتدلة. بحلول نهاية القرن ، زادت بنحو 4 مرات مقارنة بعام 1990. تم الحصول على أعلى التكاليف في السيناريو مع زيادة استهلاك الطاقة والقيود الشديدة. في نهاية القرن ، كانت أعلى بعشر مرات من تكاليف عام 1990 و 2.5 ضعف التكاليف في أحدث السيناريوهات.

وتجدر الإشارة إلى أن تطبيق الوقف الاختياري للطاقة النووية في حالة عدم وجود قيود على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون يزيد من التكاليف بنسبة 2٪ فقط ، وهو ما يفسره الكفاءة المتساوية التقريبية لمحطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة التي تعمل بالفحم. ومع ذلك ، إذا تم فرض قيود صارمة على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، مع فرض حظر على الطاقة النووية ، فإن تكلفة توليد الطاقة سوف تتضاعف تقريبًا.

وبالتالي ، فإن "تكاليف" الوقف الاختياري النووي والقيود المفروضة على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون مرتفعة للغاية. أظهر التحليل أن تكلفة خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون يمكن أن تصل إلى 1-2٪ من الناتج المحلي الإجمالي العالمي ، أي اتضح أنها قابلة للمقارنة مع الأضرار المتوقعة من تغير مناخ الكوكب (مع ارتفاع درجات الحرارة بعدة درجات). وهذا يعطي أسبابًا للحديث عن مقبولية (أو حتى ضرورة) تخفيف القيود المفروضة على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. في الواقع ، من الضروري تقليل تكلفة تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والأضرار الناجمة عن تغير المناخ (والتي ، بالطبع ، مهمة صعبة للغاية).

من المهم جدًا أن تتحمل البلدان النامية بشكل أساسي التكاليف الإضافية لخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. وفي الوقت نفسه ، فإن هذه البلدان ، من ناحية ، ليست مذنبة بالوضع مع ظاهرة الاحتباس الحراري ، ومن ناحية أخرى ، فهي ببساطة لا تملك مثل هذه الأموال. إن الحصول على هذه الأموال من الدول المتقدمة سوف يسبب بلا شك صعوبات كبيرة وهذه واحدة من أخطر المشاكل في تحقيق التنمية المستدامة.

في القرن الحادي والعشرين ، ندرك جيدًا حقائق الألفية الثالثة. لسوء الحظ ، احتياطيات النفط والغاز والفحم لا تنتهي بأي حال من الأحوال. لقد استغرقت الطبيعة ملايين السنين لإنشاء هذه المحميات ، وسيتم استهلاكها بالمئات. اليوم ، بدأ العالم يفكر بجدية حول كيفية منع نهب الثروة الأرضية. في الواقع ، فقط في ظل هذه الحالة يمكن أن يستمر احتياطي الوقود لعدة قرون. لسوء الحظ ، تعيش العديد من الدول المنتجة للنفط اليوم. إنهم ينفقون بلا رحمة احتياطيات النفط التي تبرعت بها لهم الطبيعة. ماذا سيحدث بعد ذلك وسيحدث عاجلاً أم آجلاً عندما ينفد حقلا النفط والغاز؟ إن احتمال النضوب الوشيك لاحتياطيات الوقود العالمية ، فضلاً عن تدهور الوضع البيئي في العالم (تكرير النفط والحوادث المتكررة جدًا أثناء نقله تشكل تهديدًا حقيقيًا للبيئة) جعلت الناس يفكرون في أنواع أخرى من الوقود يمكن أن يحل محل النفط والغاز.

الآن في العالم يبحث المزيد والمزيد من العلماء والمهندسين عن مصادر جديدة غير تقليدية يمكن أن تتعامل على الأقل مع بعض المخاوف المتعلقة بتزويد البشرية بالطاقة. تشمل مصادر الطاقة المتجددة غير التقليدية الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الحرارية الأرضية والكتلة الحيوية وطاقة المحيطات.

طاقة الشمس

في الآونة الأخيرة ، ازداد الاهتمام بمشكلة استخدام الطاقة الشمسية بشكل كبير ، وعلى الرغم من أن هذا المصدر هو أيضًا مصدر متجدد ، إلا أن الاهتمام الذي نوليه حول العالم يجبرنا على النظر في إمكانياته بشكل منفصل. الاحتمالات المحتملة للطاقة القائمة على استخدام الإشعاع الشمسي المباشر كبيرة للغاية. لاحظ أن استخدام 0.0125٪ فقط من هذه الكمية من الطاقة الشمسية يمكن أن يوفر جميع الاحتياجات الحالية للطاقة العالمية ، واستخدام 0.5٪ يمكن أن يغطي احتياجات المستقبل بالكامل. لسوء الحظ ، من غير المحتمل أن تتحقق هذه الموارد المحتملة الهائلة على نطاق واسع. واحدة من أخطر العقبات التي تعترض هذا التنفيذ هي انخفاض كثافة الإشعاع الشمسي.

حتى في ظل أفضل الظروف الجوية (خطوط العرض الجنوبية ، سماء صافية) ، لا يزيد تدفق الإشعاع الشمسي عن 250 وات / م 2. لذلك ، لكي "يجمع" جامعو الإشعاع الشمسي الطاقة اللازمة لتلبية جميع احتياجات البشرية في عام واحد ، يجب أن يتم وضعهم على مساحة 130.000 كم 2! بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحاجة إلى استخدام مجمعات ضخمة تستلزم تكاليف مادية كبيرة. أبسط جامع للإشعاع الشمسي هو لوح معدني أسود ، يوجد بداخله أنابيب بها سائل متداول. يتم تسخينه بواسطة الطاقة الشمسية التي يمتصها المجمع ، ويتم توفير السائل للاستخدام المباشر. وفقًا للحسابات ، فإن تصنيع مجمعات الطاقة الشمسية بمساحة 1 كم 2 يتطلب حوالي 10 4 أطنان من الألومنيوم. تقدر الاحتياطيات العالمية المؤكدة من هذا المعدن بـ 1.17 * 10 9 طن.

من الواضح أن هناك عوامل مختلفة تحد من قوة الطاقة الشمسية. افترض أنه في المستقبل سيكون من الممكن استخدام ليس فقط الألومنيوم ، ولكن أيضًا مواد أخرى لتصنيع المجمعات. هل سيتغير الوضع في هذه الحالة؟ سوف ننطلق من حقيقة أنه في مرحلة منفصلة من تطوير الطاقة (بعد عام 2100) سيتم تلبية جميع احتياجات الطاقة في العالم من خلال الطاقة الشمسية. في إطار هذا النموذج ، يمكن تقدير أنه في هذه الحالة سيكون من الضروري "تجميع" الطاقة الشمسية على مساحة من 1 * 10 6 إلى 3 * 10 6 كم 2. في الوقت نفسه ، تبلغ المساحة الإجمالية للأراضي الصالحة للزراعة في العالم اليوم 13 * 10 6 كم 2. الطاقة الشمسية هي واحدة من أكثر أنواع إنتاج الطاقة كثافة في استخدام المواد. يستلزم الاستخدام الواسع النطاق للطاقة الشمسية زيادة هائلة في الحاجة إلى المواد ، وبالتالي ، موارد العمالة لاستخراج المواد الخام ، وإثرائها ، وإنتاج المواد ، وتصنيع المروحيات ، والمجمعات ، وغيرها من المعدات ، و وسائل النقل الخاصة بهم. تظهر الحسابات أن الأمر سيستغرق ما بين 10،000 و 40،000 ساعة عمل لتوليد 1 ميجاوات من الكهرباء سنويًا باستخدام الطاقة الشمسية.

في الطاقة التقليدية التي تعمل بالوقود الأحفوري ، يكون هذا الرقم 200-500 ساعة عمل. في الوقت الحالي ، تعد الطاقة الكهربائية الناتجة عن أشعة الشمس أغلى بكثير من تلك التي يتم الحصول عليها بالطرق التقليدية. يأمل العلماء أن تساعد التجارب التي سيجرونها على المنشآت والمحطات التجريبية ليس فقط في حل المشكلات الفنية ، ولكن أيضًا المشكلات الاقتصادية.

تعود المحاولات الأولى لاستخدام الطاقة الشمسية على أساس تجاري إلى ثمانينيات القرن الماضي. تم تحقيق أكبر نجاح في هذا المجال من قبل شركة الصناعات الحرة (الولايات المتحدة الأمريكية). في ديسمبر 1989 ، قامت بتشغيل محطة تعمل بالطاقة الشمسية والغاز بسعة 80 ميغاواط. هنا ، في ولاية كاليفورنيا ، في عام 1994 ، تم إدخال 480 ميجاوات أخرى من الطاقة الكهربائية ، علاوة على ذلك ، فإن تكلفة 1 كيلو واط / ساعة من الطاقة هي 7-8 سنتات. هذا أقل من المحطات التقليدية. في الليل وفي الشتاء ، يتم توفير الطاقة بشكل أساسي عن طريق الغاز ، وفي الصيف والنهار ، يتم توفير الطاقة عن طريق الشمس. أثبتت إحدى محطات الطاقة في كاليفورنيا أن الغاز والشمس ، باعتبارهما المصادر الرئيسية للطاقة في المستقبل القريب ، يمكن أن يكمل كل منهما الآخر بشكل فعال. لذلك ، ليس من قبيل الصدفة استنتاج أن أنواعًا مختلفة من الوقود السائل أو الغازي يجب أن تعمل كشريك للطاقة الشمسية. إن "المرشح" الأكثر احتمالاً هو الهيدروجين.

يمكن أن يكون إنتاجه باستخدام الطاقة الشمسية ، على سبيل المثال ، عن طريق التحليل الكهربائي للماء ، رخيصًا جدًا ، كما أن الغاز نفسه ، الذي يحتوي على قيمة حرارية عالية ، يسهل نقله وتخزينه لفترة طويلة. ومن هنا الاستنتاج: الاحتمال الأكثر اقتصادا لاستخدام الطاقة الشمسية ، والذي نراه اليوم ، هو توجيهها للحصول على أنواع ثانوية من الطاقة في المناطق الشمسية من الكرة الأرضية. يمكن ضخ الوقود السائل أو الغازي الناتج عبر خطوط الأنابيب أو نقله بواسطة الصهاريج إلى مناطق أخرى. أصبح التطور السريع للطاقة الشمسية ممكنًا بسبب انخفاض تكلفة المحولات الكهروضوئية لكل 1 وات من الطاقة المركبة من 1000 دولار في عام 1970 إلى 3-5 دولارات في عام 1997 وزيادة في كفاءتها من 5 إلى 18 ٪. سيسمح خفض تكلفة الواط الشمسي إلى 50 سنتًا لمحطات الطاقة الشمسية بالتنافس مع مصادر الطاقة المستقلة الأخرى ، على سبيل المثال ، مع محطات توليد الطاقة التي تعمل بالديزل.

طاقة الرياح

طاقة الكتل الهوائية المتحركة هائلة. تزيد احتياطيات طاقة الرياح بأكثر من مائة مرة عن احتياطيات الطاقة الكهرومائية لجميع الأنهار على هذا الكوكب. يمكن للرياح التي تهب عبر مساحة بلادنا أن تلبي بسهولة جميع احتياجاتها من الكهرباء! تتيح الظروف المناخية تطوير طاقة الرياح على مساحة شاسعة من حدودنا الغربية إلى ضفاف نهر ينيسي. المناطق الشمالية من البلاد على طول ساحل المحيط المتجمد الشمالي غنية بطاقة الرياح ، حيث يحتاجها بشكل خاص الأشخاص الشجعان الذين يعيشون في هذه الأراضي الأكثر ثراءً. لماذا يتم استخدام مثل هذا المصدر الوفير للطاقة ، وبأسعار معقولة ونظيفة بيئيًا ، بشكل سيئ للغاية؟ اليوم ، لا تغطي محركات الرياح سوى جزء من الألف من احتياجات الطاقة في العالم. فتحت تكنولوجيا القرن العشرين فرصًا جديدة تمامًا لطاقة الرياح ، والتي أصبحت مهمتها مختلفة - لتوليد الكهرباء. في بداية القرن م. طور جوكوفسكي نظرية عن توربينات الرياح ، والتي يمكن على أساسها إنشاء منشآت عالية الأداء ، قادرة على استقبال الطاقة من أضعف نسيم. ظهرت العديد من مشاريع توربينات الرياح التي تعد أكثر تقدمًا بما لا يقاس من طواحين الهواء القديمة. في المشاريع الجديدة ، يتم استخدام إنجازات العديد من فروع المعرفة. في الوقت الحاضر ، يشارك بناة الطائرات القادرون على اختيار ملف الشفرة الأنسب ودراستها في نفق الرياح في إنشاء تصميمات لعجلة الرياح - وهي قلب أي محطة لتوليد الطاقة من الرياح. من خلال جهود العلماء والمهندسين ، تم إنشاء مجموعة متنوعة من تصميمات توربينات الرياح الحديثة.

كانت أول آلة ذات شفرة تستخدم طاقة الرياح هي الشراع. يشترك الشراع وتوربينات الرياح ، بصرف النظر عن نفس مصدر الطاقة ، في نفس المبدأ المستخدم. أظهرت الدراسات التي أجراها Yu. S. Kryuchkov أنه يمكن تمثيل الشراع على أنه توربينات رياح ذات قطر عجلة لانهائي. الشراع هو أكثر آلات الريشة تقدمًا ، بأعلى كفاءة ، حيث يستخدم طاقة الرياح بشكل مباشر للدفع.

يتم الآن إحياء طاقة الرياح ، باستخدام عجلات الرياح وعربات الرياح ، بشكل أساسي في المنشآت الأرضية. تم بالفعل بناء المنشآت التجارية وهي قيد التشغيل في الولايات المتحدة. يتم تمويل نصف المشاريع من ميزانية الدولة. النصف الثاني مستثمر من قبل مستهلكي الطاقة النظيفة في المستقبل.

يعود تاريخ التطورات الأولى في نظرية توربينات الرياح إلى عام 1918. أصبح في. زالفسكي مهتمًا بتوربينات الرياح والطيران في نفس الوقت. بدأ في إنشاء نظرية كاملة لطاحونة الهواء واستنتج العديد من المواقف النظرية التي يجب أن تلتقي بها توربينات الرياح.

في بداية القرن العشرين ، لم يكن الاهتمام بالمراوح وتوربينات الرياح معزولًا عن الاتجاهات العامة في ذلك الوقت - لاستخدام الرياح حيثما أمكن ذلك. في البداية ، كانت توربينات الرياح تستخدم على نطاق واسع في الزراعة. تم استخدام المروحة لقيادة آلات السفن. على الإطار المشهور عالمياً قام بتدوير الدينامو. على المراكب الشراعية ، تعمل طواحين الهواء على تشغيل مضخات الحركة وآليات التثبيت.

بحلول بداية القرن الماضي ، كان يتم تدوير حوالي 2500 ألف توربينات رياح بسعة إجمالية مليون كيلووات في روسيا. بعد عام 1917 ، تُركت المطاحن بدون مالكين وانهارت تدريجياً. صحيح ، جرت محاولات لاستخدام طاقة الرياح على أساس علمي وحكومي. في عام 1931 ، بالقرب من يالطا ، تم بناء أكبر محطة لطاقة الرياح بسعة 100 كيلو وات في ذلك الوقت ، وبعد ذلك تم تطوير مشروع وحدة 5000 كيلوواط. لكن لم يكن من الممكن تنفيذه ، حيث تم إغلاق معهد طاقة الرياح الذي تعامل مع هذه المشكلة.

في الولايات المتحدة الأمريكية بحلول عام 1940 ، تم بناء توربينات الرياح بسعة 1250 كيلو وات. مع نهاية الحرب ، تضررت إحدى نصالها. لم يبدأوا حتى في إصلاحه - فقد قدر الاقتصاديون أنه من المربح استخدام محطة تقليدية لتوليد الطاقة بالديزل. تم إنهاء المزيد من التحقيقات في هذا المرفق.

لم تكن المحاولات الفاشلة لاستخدام طاقة الرياح في توليد الطاقة على نطاق واسع في الأربعينيات من القرن الماضي مصادفة. ظل النفط رخيصًا نسبيًا ، وانخفضت الاستثمارات الرأسمالية المحددة في محطات الطاقة الحرارية الكبيرة بشكل حاد ، كما أن تطوير الطاقة الكهرومائية ، كما بدا في ذلك الوقت ، يضمن كلاً من الأسعار المنخفضة والملاءمة البيئية المرضية.

من العيوب المهمة لطاقة الرياح تقلبها بمرور الوقت ، ولكن يمكن تعويضها من خلال موقع توربينات الرياح. إذا تم الجمع بين عدة عشرات من توربينات الرياح الكبيرة ، في ظل ظروف الاستقلالية الكاملة ، فسيكون متوسط ​​قوتها ثابتًا. إذا كانت هناك مصادر أخرى للطاقة ، يمكن لمولد الرياح أن يكمل المصادر الموجودة. وأخيرًا ، يمكن الحصول على الطاقة الميكانيكية مباشرة من توربينات الرياح.

الطاقة الحرارية للأرض

لفترة طويلة ، عرف الناس عن المظاهر العفوية للطاقة العملاقة الكامنة في أحشاء الكرة الأرضية. قوة الانفجار البركاني أكبر بعدة مرات من قوة أكبر محطات توليد الطاقة التي أنشأتها أيدي البشر. صحيح ، ليست هناك حاجة للحديث عن الاستخدام المباشر لطاقة الانفجارات البركانية - حتى الآن لا تتاح للناس الفرصة لكبح هذا العنصر المتمرّد ، ولحسن الحظ ، تعتبر الانفجارات أحداثًا نادرة جدًا. لكن هذه مظاهر للطاقة الكامنة في أحشاء الأرض ، عندما يجد جزء ضئيل فقط من هذه الطاقة التي لا تنضب مخرجًا عبر فتحات تنفث النار في البراكين. أيسلندا ، وهي دولة أوروبية صغيرة ، تتمتع بالاكتفاء الذاتي تمامًا من الطماطم والتفاح وحتى الموز! تحصل العديد من البيوت الزجاجية الآيسلندية على طاقتها من حرارة الأرض - لا يوجد عمليًا أي مصادر محلية أخرى للطاقة في أيسلندا. لكن هذا البلد غني جدًا بالينابيع الساخنة وينابيع المياه الساخنة الشهيرة ، بدقة الكرونومتر التي تنفجر من الأرض. وعلى الرغم من أن غير الآيسلنديين لديهم الأولوية في استخدام الحرارة من مصادر تحت الأرض ، فإن سكان هذا البلد الشمالي الصغير يشغلون بيت المرجل تحت الأرض بشكل مكثف للغاية.

ريكيافيك ، موطن نصف سكان البلاد ، يتم تسخينها فقط من خلال مصادر تحت الأرض. ولكن ليس فقط للتدفئة ، يستمد الناس الطاقة من أعماق الأرض. محطات توليد الكهرباء التي تستخدم الينابيع الجوفية الساخنة تعمل منذ فترة طويلة. تم بناء أول محطة للطاقة من هذا النوع ، ولا تزال منخفضة الطاقة ، في عام 1904 في بلدة Larderello الإيطالية الصغيرة. تدريجيًا ، زادت سعة محطة الطاقة ، وتم تشغيل المزيد والمزيد من الوحدات ، واستخدمت مصادر جديدة للمياه الساخنة ، واليوم وصلت طاقة المحطة بالفعل إلى قيمة رائعة - 360 ألف كيلوواط. في نيوزيلندا توجد محطة طاقة كهذه في منطقة Wairakei ، بسعة 160 ألف كيلوواط. على بعد 120 كيلومترًا من سان فرانسيسكو في الولايات المتحدة ، تنتج محطة للطاقة الحرارية الأرضية بقدرة 500 ألف كيلووات الكهرباء.

طاقة المياه الداخلية

بادئ ذي بدء ، تعلم الناس استخدام طاقة الأنهار. لكن في العصر الذهبي للكهرباء ، كان هناك إحياء لعجلة المياه على شكل توربينات مائية. كان لابد من تدوير المولدات الكهربائية التي تنتج الطاقة ، ويمكن أن يتم ذلك بنجاح كبير بواسطة الماء. يمكن الافتراض أن الطاقة الكهرومائية الحديثة قد ولدت في عام 1891. مزايا محطات الطاقة الكهرومائية واضحة - احتياطي للطاقة تتجدد باستمرار بطبيعتها ، وسهولة التشغيل ، وغياب التلوث البيئي. ويمكن أن تساعد الخبرة في بناء وتشغيل عجلات المياه بشكل كبير في الطاقة الكهرومائية.

ومع ذلك ، من أجل تحويل التوربينات المائية القوية إلى دوران ، من الضروري تجميع كميات هائلة من المياه خلف السد. يتطلب بناء السد تكديس الكثير من المواد بحيث يبدو حجم الأهرامات المصرية العملاقة بالمقارنة معها ضئيلاً. في عام 1926 ، تم تشغيل محطة فولكوفسكايا لتوليد الطاقة الكهرومائية ، وبدأت المحطة التالية في بناء نهر دنيبر الشهير. أدت سياسة الطاقة في بلدنا إلى حقيقة أن لدينا نظامًا متطورًا من المحطات الكهرومائية القوية. لا يمكن لأية دولة أن تتباهى بعمالقة الطاقة مثل فولغا وكراسنويارسك وبراتسك وسايانو شوشينسكايا HPPs. تعتبر محطة توليد الكهرباء في رانس ، التي تضم 24 مولدًا توربينيًا قابلاً للعكس وبقدرة 240 ميجاوات ، واحدة من أقوى محطات الطاقة الكهرومائية في فرنسا. محطات الطاقة الكهرومائية هي أكثر مصادر الطاقة فعالية من حيث التكلفة. لكن لها عيوب - عند نقل الكهرباء عبر خطوط الكهرباء ، تحدث خسائر تصل إلى 30٪ وينتج إشعاع كهرومغناطيسي خطير بيئيًا. حتى الآن ، لا يخدم الناس سوى جزء صغير من إمكانات الطاقة الكهرومائية للأرض. كل عام ، تتدفق تيارات ضخمة من المياه من الأمطار وذوبان الثلوج إلى البحار دون استخدام. إذا كان من الممكن إيقافهم بمساعدة السدود ، فستحصل البشرية على كمية هائلة إضافية من الطاقة.

طاقة الكتلة الحيوية

في الولايات المتحدة ، في منتصف السبعينيات من القرن الماضي ، أنشأ فريق من علماء المحيطات والمهندسين البحريين والغواصين أول مزرعة طاقة في العالم تعمل في المحيطات على عمق 12 مترًا تحت المحيط الهادئ المشمس بالقرب من مدينة سان كليمنت. نمت المزرعة الطحالب البنية العملاقة في كاليفورنيا. وفقًا لمدير المشروع الدكتور هوارد أ.ويلكوكس ، في مركز أبحاث النظم البحرية والمحيطات في سان دييغو ، كاليفورنيا ، "يمكن تحويل ما يصل إلى 50٪ من الطاقة من هذه الطحالب إلى وقود - غاز الميثان الطبيعي. مزارع المحيط في في المستقبل ، ستتمكن الطحالب البنية التي تنمو على مساحة تقارب 100،000 فدان (40،000 هكتار) من توفير طاقة كافية لتلبية احتياجات مدينة أمريكية يبلغ عدد سكانها 50000 نسمة بشكل كامل ".

يمكن أن تشمل الكتلة الحيوية ، بالإضافة إلى الطحالب ، نفايات الحيوانات الأليفة. لذلك ، في 16 يناير 1998 في جريدة "سانت بطرسبرغ فيدوموستي" نشرت مقال بعنوان "الكهرباء ... من روث الدجاج" ، والذي جاء فيه أن فرع بناء السفن النرويجي الدولي يهتم بكفايرنر ، ويقع في مدينة فنلندا الفنلندية. تامبيري ، تسعى للحصول على دعم الاتحاد الأوروبي لبناء محطة كهرباء في نورثهامبتون البريطانية تعمل ... على روث الدجاج. المشروع جزء من برنامج EU Thermie ، الذي يتصور تطوير مصادر طاقة جديدة وغير تقليدية وطرق لتوفير موارد الطاقة. خصصت مفوضية الاتحاد الأوروبي 140 مليون وحدة نقدية أوروبية في 13 يناير من بين 134 مشروعًا.

ستحرق محطة الطاقة التي صممتها الشركة الفنلندية 120 ألف طن من روث الدجاج سنويًا في الأفران ، وتولد 75 مليون كيلو وات / ساعة من الطاقة.

استنتاج

يمكن التمييز بين عدد من الاتجاهات والخصائص العامة في تطوير قطاع الطاقة في العالم في بداية القرن.

1. في القرن الحادي والعشرين. زيادة كبيرة في استهلاك الطاقة العالمي أمر لا مفر منه ، في المقام الأول في البلدان النامية. في البلدان الصناعية ، قد يستقر استهلاك الطاقة عند المستويات الحالية تقريبًا أو حتى ينخفض ​​بحلول نهاية القرن. وفقًا للتوقعات المنخفضة التي قدمها المؤلفون ، قد يصل الاستهلاك العالمي للطاقة النهائية إلى 350 مليون تيرا جول / سنة في عام 2050 ، و 450 مليون تيرا جول / سنة في عام 2100 (مع الاستهلاك الحالي لحوالي 200 مليون تيرا جول / سنة).

2. يتم تزويد البشرية بما يكفي من موارد الطاقة للقرن الحادي والعشرين ، ولكن ارتفاع أسعار الطاقة أمر لا مفر منه. ستزيد التكاليف السنوية للطاقة العالمية بمقدار 2.5 - 3 مرات بحلول منتصف القرن ومن 4 إلى 6 مرات بحلول نهاية القرن مقارنة بعام 1990. وسيزداد متوسط ​​تكلفة وحدة من الطاقة النهائية خلال هذه الفترات ، على التوالي ، بمقدار 20-30 و40-80٪ (يمكن أن تكون الزيادات في أسعار الوقود والطاقة أكبر).

3. إن فرض قيود عالمية على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (أهم غازات الاحتباس الحراري) سيؤثر بشكل كبير على هيكل الطاقة في المناطق والعالم ككل. يجب الاعتراف بمحاولات الحفاظ على الانبعاثات العالمية عند المستوى الحالي على أنها غير واقعية بسبب التناقض الذي يصعب حله: التكاليف الإضافية للحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (حوالي 2 تريليون دولار / سنويًا في منتصف القرن وأكثر من 5 تريليون دولار / في نهاية القرن) يجب أن تكون في الغالب من البلدان النامية ، والتي ، في الوقت نفسه ، ليست "مذنبة" بالمشكلة ولا تملك الأموال اللازمة ؛ من غير المحتمل أن تكون البلدان المتقدمة مستعدة وقادرة على دفع هذه التكاليف. من الواقعي من وجهة نظر ضمان هياكل طاقة مرضية في مناطق العالم (وتكاليف تطويرها) أنه في النصف الثاني من القرن ، اقتصرت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية على 12-14 جيجا طن سنويًا ، بمعنى آخر إلى مستوى يقارب ضعف ما كان عليه في عام 1990. وفي الوقت نفسه ، لا تزال مشكلة تخصيص الحصص والتكاليف الإضافية للحد من الانبعاثات بين البلدان والمناطق قائمة.

4. تطوير الطاقة النووية هو أكثر الوسائل فعالية للحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. في السيناريوهات التي تم فيها فرض قيود صارمة أو معتدلة على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ولم تكن هناك قيود على الطاقة النووية ، تبين أن النطاق الأمثل لتطورها كبير للغاية. مؤشر آخر لفعاليتها كان "سعر" الوقف النووي ، والذي ، في ظل القيود الصارمة على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، يُترجم إلى زيادة بنسبة 80٪ في تكلفة الطاقة العالمية (أكثر من 8 تريليون دولار / سنويًا في نهاية القرن الحادي والعشرين. مئة عام). وفي هذا الصدد ، تم النظر في سيناريوهات ذات قيود "معتدلة" على تطوير الطاقة النووية للبحث عن بدائل مجدية.

5 - من الشروط التي لا غنى عنها للانتقال إلى التنمية المستدامة المساعدة (المالية والتقنية) للبلدان الأكثر تخلفا من البلدان المتقدمة. للحصول على نتائج حقيقية ، يجب تقديم هذه المساعدة في العقود القادمة ، من ناحية ، لتسريع عملية رفع مستويات المعيشة في البلدان النامية إلى مستوى البلدان المتقدمة ، ومن ناحية أخرى ، حتى تظل هذه المساعدة ممكنة. تشكل حصة ملحوظة في الناتج المحلي الإجمالي المتزايد بسرعة للبلدان النامية.

المؤلفات

1 - صحيفة أسبوعية لفرع سيبيريا للأكاديمية الروسية للعلوم رقم 3 (2289) في 19 كانون الثاني (يناير) 2001

2. أنتروبوف ب. الوقود والطاقة المحتملة للأرض. م ، 1994

3. Odum G. ، Odum E. أساس الطاقة للإنسان والطبيعة. م ، 1998