Problem energetyczny prędzej czy później prześciga każdy stan na planecie. Rezerwy wnętrza Ziemi nie są nieskończone, więc planowanie przyszłości jest głównym zadaniem organizacji badawczych. W chwili obecnej ludzkość nie znalazła alternatywy dla podstawowych środków niezbędnych do prowadzenia życia.

Główny problem ludzkości

Problem energetyczny dotyczy każdej komórki społeczeństwa. Główne cele wykorzystywania zasobów naturalnych to:

• ogrzewanie mieszkania;
• transport towarów;
• zastosowanie w przemyśle.

Naturalne źródła energii nie są w stanie w pełni pokryć wynikającej z tego wydajności węgla, ropy, gazu. Paląca kwestia trwałości przetwarzania paliw kopalnych w energię jest również przedmiotem troski wszystkich społeczności badawczych.

Warunki uległy zmianie

Problem energetyczny powstał kilkadziesiąt lat temu po gwałtownym wzroście zużycia zasobów, związanym z rozwojem branży transportu samochodowego.

Kryzys narastał i uznano, że zasoby ropy wystarczą na nie więcej niż 35 lat. Ale ta opinia uległa zmianie po odkryciu nowych złóż. Rozwój przemysłu paliwowego doprowadził do pogorszenia stanu środowiska na świecie, co zrodziło nowy problem: jak chronić florę i faunę.

Problem energii jest postrzegany nie tylko jako kwestia wydobycia i rezerw zasobów, ale także jako efekt uboczny produkcji brudnego paliwa. Z powodu chęci posiadania złóż między krajami powstają konflikty, które przeradzają się w przedłużającą się wojnę. regiony zależą od sposobu wytwarzania energii, dostępu do niej, miejsca rozwoju i zapełnienia podstaw magazynowania surowców.

Rozwiązanie problemu energetycznego pomoże poprawić sytuację w kilku sektorach jednocześnie, co jest ważne dla wszystkich segmentów populacji. Własność większości zasobów zapewnia możliwość rządzenia krajami; dotyka zainteresowania ruchu globalizacją gospodarki.

Opcje zamknięcia kryzysu paliwowego

Główne sposoby rozwiązywania problemów zostały już zbadane przez ekonomistów. Jak dotąd nie ma prawdziwej odpowiedzi na to pytanie. Wszystkie opcje przezwyciężenia kryzysu paliwowego są długotrwałe i opracowywane na setki lat. Stopniowo jednak ludzkość zdaje sobie sprawę z konieczności podjęcia drastycznych działań w kierunku zastąpienia tradycyjnych metod produkcji energii bardziej przyjaznymi dla środowiska i bardziej użytecznymi.

Problemy rozwoju energetyki będą narastać wraz ze wzrostem produktywności produkcji i transportu. W niektórych regionach już brakuje zasobów w sektorze energetycznym. Na przykład Chiny osiągnęły granicę rozwoju energetyki, a Wielka Brytania stara się zredukować ten obszar, aby przywrócić sytuację ekologiczną.

Główny trend w rozwoju energetyki na świecie zmierza w kierunku zwiększania ilości dostaw energii, co nieuchronnie prowadzi do kryzysu. Jednak kraje dotknięte kryzysem paliwowym lat 70. opracowały już mechanizm ochrony przed gwałtownymi wzrostami koniunktury. Podjęto globalne środki oszczędności energii, które już przynoszą pozytywne rezultaty.

Oszczędność zużycia paliwa

Kryzys energetyczny jest częściowo rozwiązywany za pomocą środków ochronnych. Z ekonomicznego punktu widzenia oblicza się, że jednostka zaoszczędzonego paliwa jest tańsza o jedną trzecią tego wydobywanego z trzewi Ziemi. Dlatego w każdym przedsiębiorstwie na naszej planecie został wprowadzony sposób uzasadnionego oszczędzania energii. W rezultacie takie podejście prowadzi do poprawy wydajności.

Globalny problem energetyczny wymaga zjednoczenia instytucji badawczych na całym świecie. W wyniku oszczędności energii w Wielkiej Brytanii wskaźniki ekonomiczne podwoiły się, aw USA - o 2,5. Alternatywnie kraje rozwijające się podejmują działania na rzecz budowania energochłonnych gałęzi przemysłu.

Problem energii i surowców jest bardziej dotkliwy w krajach rozwijających się, gdzie zużycie energii wzrasta wraz ze wzrostem standardu życia. Kraje rozwinięte już dostosowały się do zmieniających się warunków i opracowały mechanizm ochrony przed nagłymi wzrostami popytu konsumenckiego. Dlatego ich wskaźniki zużycia zasobów są optymalne i zmieniają się nieznacznie.

Trudności w oszczędzaniu zasobów

Przy ocenie kosztów energii brany jest pod uwagę cały szereg problemów energetycznych. Jedną z głównych jest taniość ropy i gazu, która uniemożliwia wprowadzenie przyjaznych środowisku konwerterów energii naturalnej (słońca, ruchu wody, wiatru oceanicznego) na energię elektryczną. Technologia w znacznym stopniu przyczynia się do oszczędzania energii. Naukowcy nieustannie poszukują tańszych i opłacalnych sposobów wytwarzania energii. Należą do nich pojazdy elektryczne, panele słoneczne i baterie wykonane z odpadów.

Najciekawsze pomysły i wynalazki dla gospodarki uzyskały już aprobatę mieszkańców Niemiec, Szwajcarii, Francji, Wielkiej Brytanii. Zastąpienie przetwarzania paliw kopalnych konwerterami czystej energii spowodowało niedobór zasobów. Nie trzeba już mówić o globalnym kryzysie spowodowanym ograniczonymi rezerwami minerałów.

Opcje zastępowania energii

Zadaniem instytutów badawczych na drodze do rozwiązania problemu niedoboru energii w niektórych regionach jest znalezienie możliwości rozwoju technologii niezbędnych do uregulowania nierównowagi zasobów. Tak więc na pustyni lepiej jest rozwijać produkcję energii elektrycznej z promieni słonecznych, aw deszczowych tropikach próbują korzystać z elektrowni wodnych.

Aby utrzymać wskaźniki ekonomiczne i środowiskowe na odpowiednim poziomie, starają się przede wszystkim zastąpić wykorzystanie surowców pierwotnych: ropy i węgla. Dla społeczeństwa korzystniejszy jest gaz ziemny i inne alternatywne źródła energii.

Większość konwerterów czystej energii wymaga kolosalnych kosztów materiałowych do ich wdrożenia w życiu codziennym. Kraje rozwijające się nie są jeszcze na to gotowe. Po części problem niedoborów energii rozwiązuje równomierne zasiedlenie mieszkańców megalopoli na wolnych terytoriach. Procesowi temu powinna towarzyszyć budowa nowych, przyjaznych środowisku stacji przetwarzania energii naturalnej na energię elektryczną i ciepło.

Szkody spowodowane zasobami pierwotnymi

Główne zagrożenia dla przyrody i ludzi to wydobycie ropy naftowej na szelfie, emisje produktów spalania do atmosfery, skutki reakcji chemicznych i atomowych oraz górnictwo odkrywkowe. Konieczne jest całkowite zatrzymanie tych procesów, rozwiązaniem może być rozwój przemysłu naukowego w regionach zapóźnionych. Zużycie zasobów rośnie wraz z rozwojem społeczeństwa, przeludnieniem obszaru i otwieraniem potężnych gałęzi przemysłu.

Plan

1. Wstęp

2) Problem energetyczny świata

3) Sposoby rozwiązania problemu surowców i energii

4) Alternatywne źródła energii

5. Wniosek

6) Literatura

Wprowadzenie

Obecnie coraz większe znaczenie mają problemy środowiska naturalnego i jego reprodukcji, ograniczone zasoby surowców organicznych i mineralnych. Ten globalny problem wiąże się przede wszystkim z ograniczoną dostępnością najważniejszych zasobów organicznych i mineralnych planety. Naukowcy ostrzegają przed możliwym wyczerpaniem znanych i dostępnych do wykorzystania zasobów ropy i gazu, a także wyczerpaniem się innych ważnych zasobów: rudy żelaza i miedzi, niklu, manganu, aluminium, chromu itp.

Na świecie istnieje rzeczywiście wiele naturalnych ograniczeń. Jeśli więc oszacujemy ilość paliwa w trzech kategoriach: zbadane, możliwe, prawdopodobne, to węgiel wytrzyma 600 lat, ropa - 90 lat, gaz ziemny - 50 lat uranu - 27 lat. Innymi słowy, wszystkie paliwa wszystkich kategorii zostaną spalone za 800 lat. Zakłada się, że do 2010 r. Popyt na surowce mineralne na świecie wzrośnie 3-krotnie w porównaniu z obecnym poziomem. Już w wielu krajach bogate złoża zostały wyczerpane do końca lub są bliskie wyczerpania. Podobną sytuację obserwuje się w przypadku innych minerałów. Jeśli produkcja energii będzie rosła w coraz szybszym tempie, to wszystkie obecnie używane rodzaje paliw zostaną zużyte za 130 lat, czyli na początku XXII wieku.

Problem energetyczny świata

* znaleźć system instrumentów zapewniających odpowiednie inwestycje i zmiany strukturalne w krajach;

* znaleźć politycznie akceptowalne metody aprobaty i wsparcia dla swoich wyborców, którzy również będą musieli płacić za zmiany zarówno podatkami, jak i stylem życia, mimo że niektóre rozwiązania mogą napotkać opór (np. energetyka jądrowa);

* stworzenie akceptowalnej podstawy do interakcji z innymi głównymi graczami na światowym rynku energii.

Globalne problemy środowiskowe związane z energią

Efekt cieplarniany. Wzrost stężenia dwutlenku węgla w atmosferze wywołuje tzw. Efekt cieplarniany, którego nazwa pochodzi od przegrzania roślin w szklarni. Dwutlenek węgla w atmosferze pełni rolę filmu. W ostatnich latach stała się znana podobna rola niektórych innych gazów (CH4 i N2O). Ilość metanu wzrasta rocznie o 1%, dwutlenku węgla - o 0,4%, podtlenku azotu - o 0,2%. Uważa się, że za połowę efektu cieplarnianego odpowiada dwutlenek węgla.

Zanieczyszczenie powietrza. Negatywny wpływ energii na atmosferę odbija się w postaci cząstek stałych, aerozoli i zanieczyszczeń chemicznych. Szczególne znaczenie ma zanieczyszczenie chemiczne. Za główny uważa się gaz siarkowy uwalniany podczas spalania węgla, łupków, ropy naftowej, które zawierają zanieczyszczenia siarkowe. Niektóre rodzaje węgla o wysokiej zawartości siarki wytwarzają do 1 tony dwutlenku siarki na 10 ton spalonego węgla. Teraz cała atmosfera globu jest zanieczyszczona dwutlenkiem siarki. Utlenianie zachodzi do bezwodnika siarkowego, który wraz z deszczem opada na ziemię w postaci kwasu siarkowego. Opad ten nazywany jest kwaśnym deszczem. To samo dzieje się po pochłonięciu przez deszcz dwutlenku azotu - powstaje kwas azotowy.

„Dziury” ozonu. Po raz pierwszy nad Antarktydą wykryto zmniejszenie grubości warstwy ozonowej. Efekt ten jest wynikiem wpływu antropogenicznego. Obecnie odkryto inne dziury ozonowe. Obecnie zauważalny jest spadek ilości ozonu w atmosferze na całej planecie. Jest to 5-6% na dekadę zimą i 2-3% latem. Niektórzy naukowcy uważają, że jest to przejaw działania freonów (chlorofluorometanów), ale ozon jest również niszczony przez tlenek azotu, który jest emitowany przez przedsiębiorstwa energetyczne.

Sposoby rozwiązania problemu surowców i energii:

1. Spadek wielkości produkcji;

2. Zwiększenie efektywności wydobycia i produkcji;

3. Wykorzystanie alternatywnych źródeł energii;

Zmniejszenie wielkości produkcji jest bardzo problematyczne, ponieważ współczesny świat potrzebuje coraz więcej surowców i energii, a ich redukcja z pewnością przerodzi się w globalny kryzys. Od tego czasu wzrost wydajności również nie jest obiecujący do jego realizacji potrzebne są duże inwestycje, a surowce nie są nieograniczone. Dlatego priorytetem są alternatywne źródła energii.

Problem z surowcem obejmuje budowę na dwóch poziomach - krajowym i międzynarodowym (globalnym) - mechanizmu regulującego racjonalną produkcję, dystrybucję i wykorzystanie surowców, a także rozwój technologicznych podstaw do osiągnięcia tych celów. Problem energetyczny niesie potrzebę zrównoważonego rozwoju struktury bilansu energetycznego z uwzględnieniem ograniczeń wytwarzania energii, a także mechanizmu dystrybucji surowców energetycznych. Zasoby energetyczne na przestrzeni dziejów cywilizacji odgrywały ważną rolę w jej rozwoju. Powstanie starożytnych cywilizacji opierało się na zasobach energetycznych masy niewolników (uważa się, że 1 kW / h energii elektrycznej odpowiada pracy człowieka przez 8 godzin).

Energia jako dziedzina ekonomii obejmuje zasoby energetyczne, wytwarzanie, przekształcanie, przesył i wykorzystanie różnych rodzajów energii. Jest jednym z głównych środków podtrzymujących życie ludzkości, a jednocześnie powoduje wyczerpywanie się nieodnawialnych zasobów naturalnych i około 50% zanieczyszczenie środowiska. Ograniczone zasoby naszej planety sprawiają, że bezpieczeństwo energetyczne jest poważnym problemem. W istocie, jeśli środowiskowe perspektywy cywilizacji zostaną uzależnione od jednego czynnika innego niż „globalne korzyści dla środowiska”, czynnikiem tym będą zasoby energetyczne. Ludzkość stale korzystała ze wszystkich nowych źródeł energii: początkowo węgla, następnie ropy, później gazu ziemnego i energii atomowej. Przez ostatnie półtora wieku korzystanie z tych źródeł pozwoliło ludzkości rozwinąć gospodarkę o wielkich osiągnięciach, jednocześnie czterokrotnie zwiększając populację Ziemi.

Na olej Spośród różnych źródeł energii (węgiel, ropa, gaz, energia jądrowa, elektrownie wodne, energia wiatrowa i słoneczna, bioenergia) 40% zużytej energii przypada na ostatnie stulecie. Drugie co do ważności źródło energii - gaz stanowił 25%. Oczekuje się, że do 2030 r. Ropa pozostanie głównym źródłem energii.

W sektorze energetycznym rozróżnia się komponenty tradycyjne i alternatywne. Energetyka tradycyjna polega na pozyskiwaniu energii z węglowodorowych nośników energii (węgiel, ropa, gaz ziemny), a także energetyki jądrowej i wodnej. Możliwości tego rodzaju energii ogranicza wyczerpywanie się nośników energii i znaczne zanieczyszczenie środowiska. Wyjątkiem jest energia wodna, której eksploatacji towarzyszy zalewanie dużych obszarów (szczególnie podczas budowy elektrowni wodnych w warunkach płaskich). Aby uniknąć przyszłych globalnych katastrof nuklearnych oraz w trosce o przetrwanie ludzi, konieczne jest kompleksowe ograniczenie zagrożenia nuklearnego nie tylko poprzez zaprzestanie prób jądrowych, nierozprzestrzenianie broni jądrowej i zaawansowanych technologii jądrowych, ale także (być może w przyszłość) stopniowe porzucanie elektrowni jądrowych.

W literaturze naukowej odnotowuje się trzy podejścia do wykorzystania energii atomowej do celów pokojowych: 1) w niektórych krajach (Szwecja, Norwegia itp.) Realizowany jest program konserwacji i demontażu istniejących elektrowni jądrowych; 2) w innych (Austria, Belgia itp.) Całkowicie zrezygnowali z budowy elektrowni jądrowych, ponieważ nie są już uważane za obiecujące; 3) w krajach trzecich (Chiny, Rosja) utrzymuje się orientacja na rozwój energetyki jądrowej (ze szczególnym uwzględnieniem rozwoju środków zapewniających bezpieczeństwo jądrowe). Według Światowego Stowarzyszenia Atomowego, dziś na świecie są 443 reaktory jądrowe, 62 bloki energetyczne są w budowie, a planowana jest budowa kolejnej półtora. Liderem w branży energetyki jądrowej są Stany Zjednoczone, pracuje tu ponad sto reaktorów. Najszybciej rozwijającym się pokojowym atomem są Chiny. Pekin buduje 27 reaktorów, a planowanych jest 50 bloków jądrowych.

Wybierając preferencje energetyczne należy mieć na uwadze, że cały cykl budowy, eksploatacji i demontażu elektrowni jądrowych, w tym odpadów promieniotwórczych, stwarza pewne zagrożenie dla bezpieczeństwa jądrowego [Globalistics, s. 1290-12941.

Po pierwsze, ryzyko naruszenia bezpieczeństwa jądrowego (nie tylko lokalnego, ale i globalnego) wiąże się z samym procesem pozyskiwania energii. Pomimo tego, że produkcja jądrowa jest stale monitorowana na wszystkich jej etapach, nadal występuje pewien wyciek skażeń radioaktywnych do środowiska, w wyniku czego ludność narażona jest na ciągłe narażenie na niskie dawki, co prowadzi do wzrostu onkologicznego i choroby genetyczne.

Po drugie, ważne jest, aby wziąć pod uwagę ograniczoną żywotność każdej elektrowni jądrowej. Przyjmuje się, że na początku XXI wieku. z powodu przestarzałości pierwsze duże elektrownie jądrowe zostaną wyłączone (koszt tych operacji to 50-100% kosztów ich budowy).

Po trzecie, nie mniej trudny wydaje się problem zapewnienia długoterminowego bezpiecznego dla środowiska składowania odpadów promieniotwórczych.

Po czwarte, największym zagrożeniem dla bezpieczeństwa jądrowego jest możliwość wypadku w elektrowni jądrowej. Na początku XXI wieku. zarejestrowano już ponad 150 wypadków w elektrowniach jądrowych z wyciekami radioaktywności. Awaria w elektrowni jądrowej Fukushima w Japonii (2011 r.) Po raz kolejny przyniosła kwestię bezpieczeństwa pokojowego atomu i może mieć negatywny wpływ na całą energetykę jądrową na świecie, choć jest za wcześnie na to. oceniać długoterminowe konsekwencje. Świat potrzebuje alternatywy energetycznej dla pokojowego atomu. Oczywiście opracowane zostaną dodatkowe normy bezpieczeństwa, co z kolei podniesie koszt budowy obiektów jądrowych.

Eksperci uważają, że jeśli społeczność światowa ma ponad 1000 reaktorów, to co 10 lat można spodziewać się poważnego wypadku. Dla zapewnienia bezpieczeństwa jądrowego potrzebna jest skuteczna kontrola międzynarodowa (rośnie rola MAEA), zwłaszcza w kontekście masowej prywatyzacji energetyki jądrowej na świecie, gdy kontrola państwa nad nim jest znacznie osłabiona. W tych warunkach konieczne jest zrewidowanie dotychczasowych podejść do tradycyjnych i opanowanie nowych technologii pozyskiwania energii z alternatywnych źródeł, które być może zaczną grać w XXI wieku. znacząca rola.

W ten sposób Chiny zwiększają zużycie swoich głównych źródeł paliwa. Według nowego pięcioletniego planu rozwoju Chin do 2015 r. Zużycie gazu w tym kraju wzrośnie ze 100 mld do 250 mld m sześc. Rocznie. Nadeszły „złote czasy” dla gazu na światowym rynku energii, a także dla jego producentów. Konsumpcja rośnie we wszystkich regionach świata, zwłaszcza w Azji Południowo-Wschodniej. Tam też powstają nowe projekty do jego produkcji. W regionie Azji i Pacyfiku wkrótce pojawią się moce produkcyjne do 90 mld m sześc. Gazu rocznie, już w budowie są moce na 60 mld m sześc. Produkcji. Nie wyklucza się pojawienia się w przyszłości i nietypowych źródeł gazu. Gaz łupkowy jest już produkowany w USA i Kanadzie. Chiny, Indonezja i Australia zawierają duże ilości metanu z pokładów węgla. Popyt na ropę jako główny surowiec energetyczny pozostaje wysoki. W 2010 roku Rosja otrzymała około 230 miliardów dolarów ze sprzedaży surowców energetycznych za granicę [Współczesna polityka światowa; Utkin].

Alternatywne źródła energii są przeciwne tradycyjnej energii jako bardziej przyjaznej dla środowiska i reprezentują zbiorową koncepcję obejmującą odnawialne źródła energii (pompy ciepła, energia wiatrowa, energia słoneczna, energia pływów, procesy biotechnologiczne). Stają się bardziej opłacalne ekonomicznie, ponieważ koszt paneli słonecznych spadł w ciągu ostatnich dziesięcioleci i oczekuje się, że ten trend będzie się utrzymywał. Rozwój energetyki alternatywnej jest stymulowany w Japonii (energia słoneczna), Brazylii (przyjęty program wsparcia finansowego produkcji alkoholu etylowego z trzciny cukrowej pozwolił na zastąpienie tym paliwem połowy benzyny zużywanej przez auta tego kraju) oraz inne kraje.

Doświadczenie historyczne umożliwiło zidentyfikowanie kilku głównych węzłów, które łączą energię i politykę światową. Najpierw,przerośnięta zależność sektora energetycznego w wielu krajach od jednego lub dwóch nośników energii. Sprzeczności polityczne między państwami mogą się pogłębiać ze względu na fizyczny niedobór źródeł energii, gwałtowne wahania ich cen, a także konsekwencje środowiskowe stosowanych nośników energii. Po drugie, niebezpieczeństwo dużego fizycznego wolumenu światowego handlu surowcami energetycznymi. Niebezpieczeństwo polega na wrażliwości gigantycznej międzynarodowej infrastruktury transportowej. Około jednej trzeciej surowców pierwotnych, w tym 50% całej produkcji ropy naftowej, setki milionów ton węgla i dziesiątki miliardów metrów sześciennych gazu ziemnego, dostarczane jest kanałami światowego handlu. Ogółem długość głównych ropociągów 27 krajów (objętych statystyką ONZ) sięga 436 tys. Km. Przez tę sieć rurociągów przepompowuje się rocznie ponad 2 miliardy ton ropy i produktów naftowych. Rozległy rozwój i wrażliwość międzynarodowej infrastruktury transportu energii oznacza, że \u200b\u200butrzymanie i ochrona wszystkich krajów jest postrzegane jako najwyższy priorytet przez rządy kilku krajów.

Po trzecie, wyróżnia się kolejną grupę problemów, z którą wiążą się sprzeczności między dostawcą a odbiorcą surowców energetycznych, konflikty regionalne. Wynikająca z tego niepewność co do niezawodności istniejącej łączności transportowej w coraz większym stopniu staje się uzasadnieniem dla nowych morskich i wojskowych programów lotniczych, działań wojskowo-politycznych prowadzonych na poziomie międzynarodowym.

Czwarty, Rosnące zapotrzebowanie na energię i jednoczesne trudności w zaspokojeniu tej potrzeby sprawiają, że energia staje się przedmiotem ostrej walki politycznej. W przyszłości terror energetyczny może stać się zagrożeniem dla reform demokratycznych, praw jednostki, pokoju i bezpieczeństwa na świecie.

Powszechne wprowadzanie energooszczędnych technologii i aktywny rozwój alternatywnych źródeł energii od lat 70. nie uwolniły świata od dominującej roli węglowodorów. Co więcej, problem deficytu ropy i gazu nabiera groźnych cech, co powoduje okresowe rozmowy o zbliżaniu się do punktu krytycznego.

Energie odnawialne, takie jak energia słoneczna, synteza jądrowa, bioenergia i energia wiatrowa, staną się krytyczne w przyszłości. Jednak innowacje energetyczne będą wymagały wielomilionowych inwestycji, a jeśli nowe rozwiązania energetyczne nie zostaną wdrożone wystarczająco szybko, wydajność pracy i związany z tym wzrost gospodarczy spadną.

Energia bezpieczna dla świata i ludzkości powinna obejmować trzy główne obszary: 1) jakościowy krok naprzód w ograniczaniu strat w wydobyciu, produkcji, transporcie, przetwarzaniu i zużyciu surowców energetycznych; 2) tworzenie i zdecydowane wdrażanie energooszczędnych technologii, maszyn i dóbr konsumpcyjnych; 3) aktywne rozwijanie i wdrażanie odnawialnych źródeł energii i nośników energii (słońce, biomasa, rzeki, wiatr, źródła geotermalne, zasoby energetyczne mórz i oceanów).

Jednak od 1973 r. Stosunek pierwotnych i innych źródeł energii praktycznie się nie zmienił. Według wyliczeń Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEL) do 2030 r. Zmieni się on nieznacznie. Według różnych szacunków energia odnawialna, alternatywna i inna niekonwencjonalna będzie stanowić od 11,4 do 13,5% światowej podaży energii, z ropą i gazem. do 2030 r. pokryje ponad połowę zapotrzebowania na energię [Nowoczesna polityka światowa; Utkin]. W związku z wyczerpywaniem się bazy surowcowej krajów wysoko rozwiniętych i ich ponadnarodowych przedsiębiorstw rośnie waga krajów surowcowych, w których rękach znajduje się bardzo ważny zasób strategiczny polityki światowej. Taki stan rzeczy prowadzi do wzrostu potencjału sprzeczności i konfliktów. Zmniejszenie tego wymaga dyskrecji i elastyczności od osób zaangażowanych w politykę. Polityczna walka o zasoby może ulec znacznemu zaostrzeniu ze względu na rosnącą gotowość szeregu krajów na świecie do polegania na sile w celu rozwiązania ich problemów energetycznych. W takim przypadku bezpieczeństwo środowiskowe, surowcowe i globalne w ogóle może zostać osłabione, co przez pewien czas będzie negatywnie wpływać na skuteczność międzynarodowych wysiłków na rzecz realizacji strategii zrównoważonego rozwoju, a nawet może je blokować.

Dzisiejsza cywilizacja ludzka może istnieć tylko wtedy, gdy produkuje i zużywa ogromną, stale rosnącą ilość energii. Przed początkiem rewolucji przemysłowej na przełomie XVIII i XIX wieku. ludzie korzystali prawie wyłącznie z odnawialnych źródeł energii - energii wody, wiatru, paliw roślinnych.

Rozwój technologii przemysłowej wymagał przede wszystkim nieodnawialnych źródeł energii - najpierw węgla, a następnie ropy i gazu. Zarówno węgiel, jak i ropa naftowa oraz gaz to paliwa węglowodorowe wykorzystywane w produkcji przemysłowej i rolniczej, transporcie oraz w życiu codziennym. Dlatego światowa energia XX i początku XXI wieku była i pozostaje w dużej mierze węglowodorami.

Wszystkie rodzaje surowców węglowodorowych znajdują się we wnętrzu Ziemi, choć w ogromnych, ale wciąż ograniczonych ilościach i mogą zostać wyczerpane. Członkowie Klubu Rzymskiego w latach 60. XX wieku. postawił pytanie: co stanie się z ludzkością po pojawieniu się tej hipotetycznej możliwości?

Dzisiaj istota globalnego problemu energetycznego jest następująca. Zużycie energii na świecie stale rosło w ostatnich dziesięcioleciach, na przykład w latach 1980-2005. wzrósł o 60%, a według wstępnych obliczeń do 2030 r. wzrośnie o kolejne 50%. Jak dotąd w światowym bilansie energetycznym przeważają węglowodorowe źródła energii, choć obserwuje się wzrost zużycia innych źródeł. W porównaniu do lat 70-tych XX wieku. w połowie pierwszej dekady XXI wieku. udział energii jądrowej wzrósł 6-krotnie, a hydroenergetyki - 1,5-krotnie. Udział energii pozyskiwanej z ropy naftowej w tym samym okresie zmniejszył się z 46,1% do 34,4%. Jednak w bilansie energetycznym różnych krajów i regionów świata rola ropy jako źródła energii nie jest taka sama. Jeśli w Ameryce Północnej i Południowej, Afryce, a zwłaszcza na Bliskim Wschodzie jest wyższy od średniej światowej, to w Europie, przestrzeni poradzieckiej i regionie Azji i Pacyfiku udział ropy nie przekracza 30% całości zużytej ropy. źródła energii.

Pojawienie się globalnego problemu energetycznego wiązało się z wyczerpywaniem się sprawdzonych światowych zasobów ropy naftowej. Ale w rzeczywistości, równolegle ze wzrostem zużycia i wydobycia ropy naftowej, rosły też jej sprawdzone zasoby. Według danych za 1989 r. Takie udokumentowane zasoby powinny wystarczyć na 42 lata. Jednak nawet w 2007 roku, kiedy wydobycie ropy znacznie wzrosło, zdaniem ekspertów, zbadane złoża powinny wystarczyć na te same 42 lata. Było to spowodowane udoskonaleniem metod i technologii poszukiwania i wydobycia ropy naftowej, zagospodarowaniem nowych obszarów roponośnych. Dziś nadal produkuje się i konsumuje tak zwaną „tanią ropę”, która leży w zbiornikach dostępnych dla nowoczesnej technologii. Ropa taka nazywana jest „konwencjonalną” w przeciwieństwie do „niekonwencjonalnych”, występujących na dużych głębokościach, zawartych w piaskach roponośnych, łupkach bitumicznych. Dzięki nowoczesnym technologiom produkcja ropy niekonwencjonalnej jest nieopłacalna i nie jest prowadzona w dużych ilościach. Rozwój takich pól naftowych to kwestia przyszłości, być może niezbyt odległa. Podczas gdy potrzeby ludzkości są zaspokajane przez konwencjonalną ropę. Ale dostępność jego źródeł w różnych krajach również jest różna. W najbardziej rozwiniętych gospodarczo krajach świata dostępność tanich złóż ropy spada, a zależność tych krajów od jej importu rośnie nawet przy spadku zużycia tego nośnika energii.

Zużycie ropy stale rośnie w dwóch najbardziej zaludnionych krajach świata - Chinach i Indiach. Co więcej, oba kraje nie mają własnych dużych potwierdzonych zasobów ropy i stają się jej bardzo dużymi importerami. W ciągu pierwszej dekady bieżącego stulecia zużycie ropy w Chinach podwoiło się, aw Indiach półtora raza. Na razie udział ropy naftowej w bilansie energetycznym Chin i Indii jest niewielki, ale będzie on systematycznie rósł, choćby za sprawą wzrostu floty samochodowej tych krajów. Do niedawna ChRL nie produkowała własnych samochodów osobowych, dziś w swojej produkcji Chiny pozostają w tyle za Stanami Zjednoczonymi i całkiem prawdopodobne, że wkrótce je wyprzedzą.

Coraz więcej samochodów produkowanych w kraju trafia na rynek krajowy. W wolniejszym tempie, ale też systematycznie zwiększa poziom motoryzacji w Indiach. Czynniki chińskie i indyjskie będą wpływać na światowe ceny ropy, a kraje te będą wykazywać rosnące zainteresowanie potencjalnymi źródłami tego nośnika energii w różnych regionach.

Na światowym rynku ropy, a więc w polityce światowej, oprócz krajów Bliskiego Wschodu wzrośnie rola wielu krajów Afryki, Ameryki Łacińskiej i przestrzeni poradzieckiej. W miarę wyczerpywania się źródeł konwencjonalnej ropy naftowej na lądzie rosnące zainteresowanie geopolityczne i gospodarcze wzbudzi szelf morski, a także Basen Arktyczny, w głębi którego koncentrują się duże zasoby węglowodorów, nie tylko ropy, ale i gazu.

Do tej pory gaz miał ogromne znaczenie dla gospodarki i energetyki niektórych krajów świata. O ile w krajach Bliskiego Wschodu gaz stanowi 45% zużycia energii, to w Europie i przestrzeni poradzieckiej - 30%, to w regionie Azji i Pacyfiku tylko 10%. Tymczasem gaz ma przewagę nad innymi węglowodorami, ponieważ jest bardziej przyjazny dla środowiska niż ropa naftowa, a zwłaszcza węgiel.

Największe złoże gazu ziemnego należy do Rosji, która stanowi 25% jej światowych złóż zbadanych. Inne ważne „potęgi gazowe” to Iran i Katar. Oprócz nich Algieria, Libia, Azerbejdżan, Kazachstan, Oman i szereg innych krajów odgrywają znaczącą rolę na światowym rynku gazu.

W porównaniu z ropą transport gazu jest bardziej złożony. Większość ropy dostarczana jest do konsumentów rurociągami, podczas gdy trasy przesyłu gazu są bardziej zróżnicowane. Sytuacja może się jeszcze bardziej zmienić w przypadku powszechnego stosowania technologii skraplania gazów, które wciąż są drogie i mało stosowane. Jednak zdaniem ekspertów rezerwy gazu powinny wystarczyć na znacznie dłuższy okres niż rezerwy ropy naftowej.

Sprawdzone światowe zasoby węgla są jeszcze większe. To węgiel nadal pozostaje głównym rodzajem surowców energetycznych wykorzystywanych w RRSO. Tam jego udział w bilansie energetycznym wynosi 50%. A w Chinach liczba ta sięga 70%. Główny problem polega na tym, że podczas spalania węgla do atmosfery emitowana jest ogromna ilość szkodliwych substancji. Jak dotąd węgiel jest „najbrudniejszym” ze wszystkich rodzajów paliw węglowodorowych. Choć sytuacja stopniowo się zmienia, pojawiają się coraz bardziej przyjazne środowisku i ekonomicznie atrakcyjniejsze technologie jego wykorzystania, zwłaszcza w energetyce. Według prognoz ekspertów za dwadzieścia lat ilość energii elektrycznej wytwarzanej z węgla podwoi się. Nie mówimy jednak o zastępowaniu innych węglowodorów węglem - ropą i gazem.

W przeciwieństwie do alarmistycznych prognoz Klubu Rzymskiego, współczesne wyważone spojrzenie na perspektywy rozwiązania globalnego problemu energetycznego jest bardziej optymistyczne. Znowu rośnie zainteresowanie energetyką jądrową. Jeśli jednak opracowane zostaną ekonomicznie opłacalne technologie uzyskiwania przemysłowych ilości energii poprzez syntezę termojądrową, ludzkość otrzyma prawie niewyczerpane źródło energii elektrycznej. Energię termojądrową można uzupełnić energią wodorową, co do której przewiduje się, że ma wielką przyszłość. Tak czy inaczej, obecne źródła energii zostaną znalezione całkiem efektywnie za kilka dziesięcioleci. Ale w pierwszej połowie XXI wieku. problem energetyczny będzie istniał zarówno na poziomie globalnym, jak i regionalnym w polityce światowej. Kontrowersje wokół sposobów zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego nasilają się dzisiaj. Mimo że sama potrzeba takiego zabezpieczenia nie budzi wątpliwości. Eksperci i odbiorcy energii mają różne poglądy na temat sposobów i środków osiągnięcia tego celu.

Ministerstwo Rolnictwa i Żywności Federacji Rosyjskiej

FGOU VPO Ural Państwowa Akademia Rolnicza

Katedra Ekologii i Higieny

Streszczenie ekologii:

Problemy energetyczne ludzkości

Artysta: ANTONiO

student FTZH 212T

Głowa: Lopaeva

Nadieżda Leonidowna

Jekaterynburg 2007

Wprowadzenie. 3

Energia: prognoza z punktu widzenia zrównoważonego rozwoju ludzkości. pięć

Niekonwencjonalne źródła energii. jedenaście

Energia słońca. 12

Energia wiatrowa. 15

Energia cieplna ziemi. osiemnaście

Energia wód śródlądowych. 19

Energia biomasy .. 20

Wniosek. 21

Literatura. 23

Wprowadzenie

Teraz, jak nigdy wcześniej, pojawiło się pytanie, jaka będzie przyszłość planety pod względem energii. Co czeka ludzkość - głód energii czy jej obfitość? W gazetach i różnych magazynach coraz częściej pojawiają się artykuły o kryzysie energetycznym. Z powodu ropy powstają wojny, państwa rozkwitają i stają się biedniejsze, a rządy się zmieniają. Doniesienia o uruchomieniu nowych instalacji lub nowych wynalazkach w dziedzinie energetyki zaczęto klasyfikować jako sensacje prasowe. Powstają gigantyczne programy energetyczne, których realizacja będzie wymagała olbrzymich wysiłków i ogromnych kosztów materiałowych.

Jeśli pod koniec XIX wieku energia odgrywała na ogół pomocniczą i znikomą rolę w globalnym bilansie, to już w 1930 roku świat wyprodukował około 300 miliardów kilowatogodzin energii elektrycznej. Z biegiem czasu - gigantyczne liczby, ogromne tempo wzrostu! A mimo wszystko energii będzie mało - zapotrzebowanie na nią rośnie jeszcze szybciej. Poziom kultury materialnej i ostatecznie duchowej ludzi jest wprost proporcjonalny do ilości energii, jaką mają do dyspozycji.

Aby wydobywać rudę, wytapiać z niej metal, budować dom, robić cokolwiek, trzeba zużywać energię. A potrzeby ludzkie stale rosną, a ludzi jest coraz więcej. Więc po co jest ten przystanek? Naukowcy i wynalazcy od dawna opracowali wiele sposobów wytwarzania energii, głównie elektrycznej. W takim razie budujmy coraz więcej elektrowni, a energii będzie tyle, ile potrzeba! Okazuje się, że takie pozornie oczywiste rozwiązanie złożonego problemu jest obarczone wieloma pułapkami. Bezwzględne prawa natury twierdzą, że energię nadającą się do wykorzystania można uzyskać tylko poprzez jej przemiany z innych form.

Perpetuum mobile, rzekomo wytwarzające energię i nie pobierające jej skądkolwiek, są niestety niemożliwe. A dotychczasowa struktura światowej gospodarki energetycznej rozwinęła się w taki sposób, że cztery na pięć wyprodukowanych kilowatów uzyskuje się w zasadzie w taki sam sposób, jak prymitywny człowiek używany do ogrzewania, to znaczy podczas spalania paliwa, lub po zużyciu zmagazynowanej w nim energii chemicznej zamieniana jest na energię elektryczną w elektrociepłowniach.

To prawda, że \u200b\u200bmetody spalania paliwa stały się znacznie bardziej skomplikowane i doskonałe. Rosnące wymagania w zakresie ochrony środowiska wymagały nowego podejścia do energii. W tworzeniu Programu Energetycznego brali udział wybitni naukowcy i specjaliści z różnych dziedzin. Przy pomocy najnowszych modeli matematycznych komputery elektroniczne obliczyły kilkaset wariantów struktury przyszłego bilansu energetycznego. Podjęto fundamentalne decyzje, które określiły strategię rozwoju energetyki na najbliższe dziesięciolecia. Choć ciepłownictwo i energetyka oparta na zasobach nieodnawialnych pozostanie w najbliższej przyszłości sercem energetyki, zmieni się jej struktura. Należy ograniczyć zużycie oleju. Produkcja energii elektrycznej w elektrowniach jądrowych znacznie wzrośnie.

Energia: prognoza z perspektywy zrównoważonego rozwoju ludzkości

Według jakich przepisów w przyszłości rozwinie się światowa energetyka w oparciu o Koncepcję Zrównoważonego Rozwoju Ludzkości ONZ? Wyniki badań naukowców z Irkucka, ich porównanie z pracami innych autorów umożliwiły ustalenie szeregu ogólnych wzorców i cech.

Koncepcja zrównoważonego rozwoju człowieka, sformułowana na konferencji ONZ w Rio de Janeiro w 1992 roku, niewątpliwie wpływa na energetykę. Konferencja pokazała, że \u200b\u200bludzkość nie może dalej rozwijać się w tradycyjny sposób, który charakteryzuje się nieracjonalnym wykorzystaniem zasobów naturalnych i postępującym negatywnym wpływem na środowisko. Jeśli kraje rozwijające się podążą tą samą drogą, którą kraje rozwinięte osiągnęły swój dobrobyt, wówczas globalna katastrofa ekologiczna będzie nieunikniona.

Koncepcja zrównoważonego rozwoju opiera się na obiektywnej konieczności (a także słuszności i nieuchronności) rozwoju społeczno-gospodarczego krajów Trzeciego Świata. Pozornie kraje rozwinięte mogły „pogodzić się” (przynajmniej na chwilę) z osiągniętym poziomem dobrobytu i zużycia zasobów planety. Nie chodzi jednak tylko o zachowanie środowiska naturalnego i warunków bytu ludzkości, ale także o jednoczesny wzrost poziomu społeczno-gospodarczego krajów rozwijających się („Południe”) i ich podejście do poziomu krajów rozwiniętych („ Północ").

Wymogi dotyczące energii ze zrównoważonego rozwoju będą oczywiście szersze niż w przypadku czystej energii. Wymagania dotyczące niewyczerpanych zasobów energii i czystości ekologicznej, określone w koncepcji ekologicznie czystego systemu energetycznego, spełniają dwie najważniejsze zasady zrównoważonego rozwoju - poszanowanie interesów przyszłych pokoleń i ochronę środowiska. Analizując pozostałe zasady i cechy koncepcji zrównoważonego rozwoju, można stwierdzić, że w tym przypadku należy postawić sektorowi energetycznemu co najmniej dwa dodatkowe wymagania:

Zapewnienie zużycia energii (w tym usług energetycznych dla ludności) nie niższego niż określone minimum socjalne;

Rozwój krajowej energetyki (a także gospodarki) powinien być wzajemnie skoordynowany z jej rozwojem na poziomie regionalnym i globalnym.

Pierwsza wynika z zasad pierwszeństwa czynników społecznych i zapewnienia sprawiedliwości społecznej: aby urzeczywistnić prawo ludzi do zdrowego i owocnego życia, zmniejszyć różnice w poziomie życia narodów świata, wyeliminować ubóstwo i ubóstwo, konieczne jest zapewnienie pewnego minimum egzystencji, w tym zaspokojenia minimalnego niezbędnego zapotrzebowania na energię ludności i gospodarki.

Drugi wymóg związany jest z globalnym charakterem zbliżającej się katastrofy ekologicznej i potrzebą skoordynowanych działań całej społeczności światowej w celu wyeliminowania tego zagrożenia. Nawet kraje posiadające wystarczające własne zasoby energetyczne, takie jak Rosja, nie mogą samodzielnie planować rozwoju energetycznego ze względu na konieczność uwzględnienia globalnych i regionalnych ograniczeń środowiskowych i gospodarczych.

W latach 1998-2000. ISEM SB RAS prowadził badania nad perspektywami rozwoju energetyki na świecie i jego regionach w XXI wieku, w których wraz z zwykle stawianymi celami określania długookresowych trendów w rozwoju energetyki racjonalne kierunki rozwoju postęp technologiczny itp. podjęto próbę przetestowania uzyskanych opcji rozwoju energetyki „pod kątem zrównoważonego rozwoju”, tj. na zgodność z warunkami i wymogami zrównoważonego rozwoju. Jednocześnie, w przeciwieństwie do wcześniej opracowanych opcji rozwoju, zgodnie z zasadą „co się stanie, jeśli…”, autorzy starali się zaproponować, jak to możliwe, wiarygodną prognozę rozwoju energetyki w świat i jego regiony w XXI wieku. Przy wszystkich konwencjach podaje się bardziej realistyczny obraz przyszłości energii, jej możliwego wpływu na środowisko, niezbędnych kosztów ekonomicznych itp.

Ogólny schemat tych badań jest w dużej mierze tradycyjny: wykorzystanie modeli matematycznych, dla których przygotowywane są informacje o potrzebach energetycznych, zasobach, technologiach i ograniczeniach. Aby uwzględnić niepewność informacji, przede wszystkim o potrzebach i ograniczeniach energetycznych, tworzony jest zestaw scenariuszy przyszłych uwarunkowań rozwoju energetyki. Wyniki obliczeń na modelach są następnie analizowane z odpowiednimi wnioskami i zaleceniami.

Głównym narzędziem badawczym był Globalny Model Energetyczny GEM-10R. Ten model jest optymalizacyjny, liniowy, statyczny, multiregionalny. Z reguły świat podzielony był na 10 regionów: Amerykę Północną, Europę, kraje byłego ZSRR, Amerykę Łacińską, Chiny itp. Model optymalizuje strukturę energetyczną wszystkich regionów jednocześnie, uwzględniając eksport-import paliwo i energia w odstępach 25-letnich - 2025, 2050, 2075 i 2100 Optymalizowany jest cały łańcuch technologiczny, począwszy od wydobycia (lub wytworzenia) surowców energii pierwotnej, kończąc na technologiach wytwarzania czterech rodzajów energii finalnej (elektrycznej, cieplnej, mechanicznej i chemicznej). Model przedstawia kilkaset technologii wytwarzania, przetwarzania, transportu i zużycia pierwotnych i wtórnych zasobów energii. Zawiera regionalne i globalne ograniczenia środowiskowe (dotyczące emisji СО 2, SO 2 i pyłu zawieszonego), ograniczenia rozwoju technologii, obliczenia kosztów rozwoju i eksploatacji energii w regionach, określenie podwójnych ocen itp. Źródła energii pierwotnej ( w tym odnawialne) w regionach ustalono z podziałem na 4-9 kategorii kosztów.

Analiza wyników wykazała, że \u200b\u200buzyskane możliwości rozwoju energetyki na świecie i w regionach są nadal trudne do realizacji i nie w pełni spełniają wymogi i warunki zrównoważonego rozwoju świata w aspektach społeczno-ekonomicznych. W szczególności rozważany poziom zużycia energii okazał się z jednej strony trudny do osiągnięcia, az drugiej nie zapewnił pożądanego podejścia krajów rozwijających się do krajów rozwiniętych w zakresie zużycia energii na mieszkańca i rozwoju gospodarczego. (konkretny PKB). W tym zakresie nowa prognoza zużycia energii (obniżona) została przeprowadzona przy założeniu wyższego tempa spadku energochłonności PKB oraz pomocy gospodarczej krajów rozwiniętych dla krajów rozwijających się.

Wysoki poziom zużycia energii określany jest na podstawie konkretnego PKB, który w zasadzie odpowiada prognozom Banku Światowego. Jednocześnie pod koniec XXI wieku kraje rozwijające się osiągną jedynie obecny poziom PKB krajów rozwiniętych, tj. opóźnienie wyniesie około 100 lat. W przypadku niskiego zużycia energii wielkość pomocy krajów rozwiniętych dla krajów rozwijających się przyjęto w oparciu o wskaźniki omówione w Rio de Janeiro: około 0,7% PKB krajów rozwiniętych, czyli 100-125 mld dolarów. W roku. Jednocześnie dynamika PKB w krajach rozwiniętych nieznacznie spada, podczas gdy w krajach rozwijających się rośnie. Średnio światowy PKB per capita w tym wariancie rośnie, co wskazuje na celowość udzielania takiej pomocy z punktu widzenia całej ludzkości.

Zużycie energii na mieszkańca w wariancie niskim w krajach uprzemysłowionych ustabilizuje się, w krajach rozwijających się wzrośnie do końca stulecia ok. 2,5-krotnie, a średnio na świecie 1,5-krotnie w porównaniu z 1990 r. energia finalna (z uwzględnieniem przyrostu naturalnego) wzrośnie do końca początku wieku, według wysokiej prognozy, około 3,5-krotnie, według dołka - 2,5-krotnie.

Wykorzystanie niektórych rodzajów zasobów energii pierwotnej charakteryzuje się następującymi cechami. We wszystkich scenariuszach zużycie ropy jest mniej więcej takie samo - w 2050 r. Osiągnięty zostaje szczyt jej wydobycia, a do 2100 r. Tanie zasoby (pierwsze pięć kategorii kosztów) są całkowicie lub prawie całkowicie wyczerpane. Ten stały trend wynika z wysokiej wydajności oleju do produkcji energii mechanicznej i chemicznej, a także ciepła i szczytowej energii elektrycznej. Pod koniec wieku ropę zastępuje się paliwami syntetycznymi (głównie z węgla).

Produkcja gazu ziemnego stale wzrastała przez całe stulecie, osiągając maksimum pod koniec stulecia. Dwie najdroższe kategorie (metan niekonwencjonalny i hydraty metanu) okazały się niekonkurencyjne. Gaz wykorzystywany jest do produkcji wszystkich rodzajów energii końcowej, ale przede wszystkim do produkcji ciepła.

Największe zmiany w energetyce węglowej i jądrowej podlegają w zależności od nałożonych ograniczeń. Będąc w przybliżeniu równie ekonomicznymi, zastępują się nawzajem, szczególnie w „ekstremalnych” scenariuszach. Stosowane są głównie w elektrowniach. W drugiej połowie wieku znaczna część węgla jest przetwarzana na syntetyczne paliwo silnikowe, a energia jądrowa jest wykorzystywana na dużą skalę do produkcji wodoru w scenariuszach z surowymi limitami emisji CO 2.

Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii różni się znacznie w różnych scenariuszach. Tylko tradycyjna energia wodna i biomasa są wykorzystywane w sposób zrównoważony, a także tanie zasoby wiatrowe. Inne rodzaje odnawialnych źródeł energii są najdroższymi zasobami, zamykają bilans energetyczny i rozwijają się w miarę potrzeb.

Warto przeanalizować koszt globalnej energii w różnych scenariuszach. Są oczywiście najmniej ze wszystkich w dwóch ostatnich scenariuszach z niskim zużyciem energii i umiarkowanymi ograniczeniami. Do końca stulecia wzrosły one około 4-krotnie w porównaniu z 1990 r. Najwyższe koszty uzyskano w scenariuszu ze zwiększonym zużyciem energii i poważnymi ograniczeniami. Pod koniec stulecia są one 10-krotnie wyższe niż koszty z 1990 r. I 2,5-krotnie wyższe niż w najnowszych scenariuszach.

Należy zauważyć, że wprowadzenie moratorium na energetykę jądrową przy braku ograniczeń emisji CO2 podwyższa koszty tylko o 2%, co tłumaczy się mniej więcej równą sprawnością elektrowni jądrowych i węglowych. Jeśli jednak wraz z moratorium na energię jądrową zostaną wprowadzone surowe ograniczenia emisji CO 2, koszt wytwarzania energii prawie się podwoi.

W rezultacie „koszty” moratorium na energię jądrową i ograniczenia emisji CO 2 są bardzo wysokie. Analiza wykazała, że \u200b\u200bkoszt redukcji emisji CO2 może wynieść 1-2% światowego PKB, tj. okazują się porównywalne z przewidywanymi szkodami wynikającymi ze zmian klimatycznych planety (z ociepleniem o kilka stopni). Daje to podstawy do mówienia o dopuszczalności (a nawet potrzebie) złagodzenia ograniczeń emisji СО 2. W rzeczywistości konieczne jest zminimalizowanie kosztów redukcji emisji CO2 i szkód spowodowanych zmianami klimatycznymi (co jest oczywiście niezwykle trudnym zadaniem).

Bardzo ważne jest, aby dodatkowe koszty redukcji emisji CO2 poniosły głównie kraje rozwijające się. Tymczasem kraje te z jednej strony nie są winne sytuacji z efektem cieplarnianym, az drugiej po prostu takich funduszy nie mają. Pozyskanie tych środków od krajów rozwiniętych niewątpliwie spowoduje duże trudności i jest to jeden z najpoważniejszych problemów w osiąganiu zrównoważonego rozwoju.

W XXI wieku jesteśmy trzeźwo świadomi realiów trzeciego tysiąclecia. Niestety, zasoby ropy, gazu i węgla nie są nieskończone. Stworzenie tych rezerw zajęło naturze miliony lat i zostaną one zużyte w setkach. Dziś świat zaczął poważnie myśleć o tym, jak zapobiec grabieży ziemskich bogactw. Rzeczywiście, tylko pod takim warunkiem rezerwy paliwa wystarczą na stulecia. Niestety, żyje obecnie wiele krajów produkujących ropę naftową. Bezlitośnie wydają zasoby ropy przekazane im przez naturę. Co się wtedy stanie, a to prędzej czy później, kiedy wyczerpią się pola naftowe i gazowe? Prawdopodobieństwo rychłego wyczerpania światowych rezerw paliw, a także pogorszenie się sytuacji środowiskowej na świecie (rafinacja ropy i dość częste awarie podczas jej transportu stanowią realne zagrożenie dla środowiska) skłoniły do \u200b\u200bmyślenia o innych rodzajach paliw, które może zastąpić olej i gaz.

Obecnie na świecie coraz więcej naukowców i inżynierów poszukuje nowych, niekonwencjonalnych źródeł, które mogłyby zająć się przynajmniej niektórymi troskami o zaopatrzenie ludzkości w energię. Niekonwencjonalne odnawialne źródła energii obejmują energię słoneczną, wiatrową, geotermalną, biomasę i energię oceanu.

Energia słońca

W ostatnim czasie dramatycznie wzrosło zainteresowanie problemem wykorzystania energii słonecznej i choć to źródło jest również odnawialne, to uwaga, jaką poświęca się mu na całym świecie, zmusza do osobnego rozważenia jego możliwości. Potencjał energetyczny oparty na wykorzystaniu bezpośredniego promieniowania słonecznego jest niezwykle duży. Należy zwrócić uwagę, że wykorzystanie tylko 0,0125% tej ilości energii słonecznej mogłoby zaspokoić wszystkie obecne potrzeby energii na świecie, a wykorzystanie 0,5% mogłoby w pełni pokryć potrzeby na przyszłość. Niestety, jest mało prawdopodobne, aby te ogromne potencjalne zasoby kiedykolwiek zostały wykorzystane na dużą skalę. Jedną z najpoważniejszych przeszkód w tej realizacji jest niskie natężenie promieniowania słonecznego.

Nawet w najlepszych warunkach atmosferycznych (południowe szerokości geograficzne, czyste niebo) strumień promieniowania słonecznego nie przekracza 250 W / m2. Dlatego, aby kolektory promieniowania słonecznego „zebrały” energię niezbędną do zaspokojenia wszystkich potrzeb ludzkości w ciągu roku, muszą być zlokalizowane na obszarze 130 000 km 2! Konieczność zastosowania ogromnych kolektorów pociąga ponadto za sobą znaczne koszty materiałowe. Najprostszym kolektorem promieniowania słonecznego jest poczerniała blacha, wewnątrz której znajdują się rury z krążącą w niej cieczą. Podgrzewany energią słoneczną pochłoniętą przez kolektor, ciecz jest dostarczana do bezpośredniego wykorzystania. Według obliczeń do produkcji kolektorów słonecznych o powierzchni 1 km 2 potrzeba około 10 4 ton aluminium. Udowodnione światowe rezerwy tego metalu szacuje się na 1,17 * 10 9 ton.

Oczywiste jest, że istnieją różne czynniki ograniczające moc energii słonecznej. Załóżmy, że w przyszłości będzie można używać nie tylko aluminium, ale także innych materiałów do produkcji kolektorów. Czy sytuacja ulegnie zmianie w tym przypadku? Wychodzimy od tego, że w odrębnej fazie rozwoju energetyki (po 2100 r.) Wszystkie światowe potrzeby energetyczne będą pokrywane przez energię słoneczną. W ramach tego modelu można oszacować, że w tym przypadku konieczne będzie „zebranie” energii słonecznej na obszarze od 1 * 10 6 do 3 * 10 6 km 2. Jednocześnie całkowita powierzchnia gruntów ornych na świecie wynosi dziś 13 * 10 6 km 2. Energia słoneczna jest jednym z najbardziej materiałochłonnych rodzajów produkcji energii. Wykorzystanie energii słonecznej na dużą skalę wiąże się z gigantycznym wzrostem zapotrzebowania na materiały, a co za tym idzie, zasobów pracy przy wydobyciu surowców, ich wzbogacaniu, produkcji materiałów, produkcji heliostatów, kolektorów i innego sprzętu oraz ich transport. Obliczenia pokazują, że wytworzenie 1 MW energii elektrycznej rocznie przy użyciu energii słonecznej zajmie od 10 000 do 40 000 roboczogodzin.

W tradycyjnej energetyce opartej na paliwach kopalnych liczba ta wynosi 200-500 roboczogodzin. Na razie energia elektryczna wytwarzana przez promienie słoneczne jest znacznie droższa niż pozyskiwana tradycyjnymi metodami. Naukowcy mają nadzieję, że eksperymenty, które przeprowadzą na eksperymentalnych instalacjach i stacjach, pomogą rozwiązać nie tylko problemy techniczne, ale także ekonomiczne.

Pierwsze próby komercyjnego wykorzystania energii słonecznej sięgają lat 80. Największy sukces w tej dziedzinie odniósł Loose Industries (USA). W grudniu 1989 roku oddała do użytku stację solarno-gazową o mocy 80 MW. Tutaj w Kalifornii w 1994 roku wprowadzono kolejne 480 MW mocy elektrycznej, ponadto koszt 1 kW / h energii to 7-8 centów. To mniej niż tradycyjne stacje. Nocą i zimą energię dostarcza głównie gaz, a latem i dzień słońce. Elektrownia w Kalifornii dowiodła, że \u200b\u200bgaz i słońce, jako główne źródła energii w najbliższej przyszłości, mogą się skutecznie uzupełniać. Dlatego nie jest przypadkiem wniosek, że różne rodzaje paliw płynnych lub gazowych powinny być partnerem dla energii słonecznej. Najbardziej prawdopodobnym „kandydatem” jest wodór.

Jego produkcja z wykorzystaniem energii słonecznej, np. Przez elektrolizę wody, może być dość tania, a sam gaz, który ma wysoką kaloryczność, jest łatwy w transporcie i przechowywaniu przez długi czas. Stąd wniosek: najbardziej ekonomiczną możliwością wykorzystania energii słonecznej, jaka jest dziś widoczna, jest skierowanie jej na pozyskanie wtórnych rodzajów energii w słonecznych rejonach globu. Powstałe w ten sposób paliwo płynne lub gazowe może być pompowane rurociągami lub transportowane tankowcami do innych obszarów. Szybki rozwój energetyki słonecznej stał się możliwy dzięki spadkowi kosztu przetworników fotowoltaicznych przypadających na 1 W zainstalowanej mocy z 1000 USD w 1970 r. Do 3-5 USD w 1997 r. Oraz wzrostowi ich sprawności z 5 do 18%. Obniżenie kosztu wata słonecznego do 50 centów pozwoli elektrowniom słonecznym konkurować z innymi autonomicznymi źródłami energii, takimi jak elektrownie wysokoprężne.

Energia wiatrowa

Energia poruszających się mas powietrza jest ogromna. Zasoby energii wiatrowej są ponad sto razy większe niż rezerwy energii wodnej wszystkich rzek na naszej planecie. Wiatry wiejące po całym naszym kraju mogłyby z łatwością zaspokoić całe jego zapotrzebowanie na energię elektryczną! Warunki klimatyczne umożliwiają rozwój energetyki wiatrowej na rozległym terytorium od naszych zachodnich granic po brzegi Jeniseju. Północne regiony kraju wzdłuż wybrzeża Oceanu Arktycznego są bogate w energię wiatrową, gdzie jest ona szczególnie potrzebna odważnym ludziom zamieszkującym te najbogatsze ziemie. Dlaczego tak obfite, niedrogie i ekologicznie czyste źródło energii jest tak słabo wykorzystywane? Obecnie silniki wiatrowe pokrywają zaledwie jedną tysięczną światowego zapotrzebowania na energię. Technologia XX wieku otworzyła zupełnie nowe możliwości dla energetyki wiatrowej, której zadanie stało się inne - wytwarzanie energii elektrycznej. Na początku wieku N.E. Żukowski opracował teorię turbiny wiatrowej, na podstawie której można by stworzyć wysokowydajne instalacje, zdolne do odbioru energii z najsłabszego wiatru. Pojawiło się wiele projektów turbin wiatrowych, które są nieporównywalnie bardziej zaawansowane niż stare wiatraki. W nowych projektach wykorzystuje się osiągnięcia wielu dziedzin wiedzy. W dzisiejszych czasach konstruktorzy samolotów, którzy są w stanie wybrać najbardziej odpowiedni profil łopatek i zbadać go w tunelu aerodynamicznym, są zaangażowani w tworzenie projektów kół wiatrowych - serca każdej elektrowni wiatrowej. Dzięki staraniom naukowców i inżynierów powstała szeroka gama projektów nowoczesnych turbin wiatrowych.

Pierwszą maszyną o łopatkach wykorzystujących siłę wiatru był żagiel. Żagiel i turbina wiatrowa, poza tym samym źródłem energii, działają na tej samej zasadzie. Badania przeprowadzone przez Yu. S. Kryuchkova wykazały, że żagiel można przedstawić jako turbinę wiatrową o nieskończonej średnicy koła. Żagiel jest najbardziej zaawansowaną maszyną łopatkową o najwyższej sprawności, która bezpośrednio wykorzystuje energię wiatru do napędu.

Energia wiatrowa, wykorzystująca koła i wózki wiatrowe, jest obecnie odradzana, głównie w instalacjach lądowych. Instalacje komercyjne zostały już zbudowane i działają w Stanach Zjednoczonych. Projekty są w połowie finansowane z budżetu państwa. Druga połowa jest inwestowana przez przyszłych konsumentów czystej energii.

Pierwsze odkrycia teorii turbiny wiatrowej sięgają 1918 r. W. Zalevsky zainteresował się jednocześnie turbinami wiatrowymi i lotnictwem. Zaczął tworzyć kompletną teorię wiatraka i wydedukował kilka teoretycznych stanowisk, które powinna spełniać turbina wiatrowa.

Na początku XX wieku zainteresowanie śmigłami i turbinami wiatrowymi nie było oderwane od ogólnych trendów tamtych czasów - wykorzystywania wiatru wszędzie tam, gdzie było to możliwe. Początkowo najpowszechniej wykorzystywano turbiny wiatrowe w rolnictwie. Śmigło służyło do napędzania maszyn okrętowych. Na słynnym na całym świecie „Frame” obrócił dynamo. Na żaglówkach wiatraki uruchamiają pompy i mechanizmy kotwiczne.

Na początku ubiegłego wieku w Rosji obracało się około 2500 tysięcy turbin wiatrowych o łącznej mocy jednego miliona kilowatów. Po 1917 r. Młyny pozostawały bez właścicieli i stopniowo upadały. To prawda, że \u200b\u200bpodjęto próby wykorzystania energii wiatrowej na podstawie naukowej i rządowej. W 1931 r. Pod Jałtą wybudowano wówczas największą elektrownię wiatrową o mocy 100 kW, a później opracowano projekt bloku o mocy 5000 kW. Nie było to jednak możliwe, ponieważ zamknięty został Instytut Energetyki Wiatrowej, który zajmował się tym problemem.

W USA do 1940 roku zbudowano turbinę wiatrową o mocy 1250 kW. Pod koniec wojny jedno z jego ostrzy zostało uszkodzone. Nawet nie zaczęli go naprawiać - ekonomiści obliczyli, że bardziej opłaca się zastosować konwencjonalną elektrownię diesla. Dalsze dochodzenia w tej placówce zostały przerwane.

Nieudane próby wykorzystania energii wiatru w wielkoskalowej energetyce w latach czterdziestych XX wieku nie były przypadkowe. Ropa pozostała relatywnie tania, konkretne inwestycje kapitałowe w duże elektrociepłownie gwałtownie spadły, a rozwój energetyki wodnej, jak się wówczas wydawało, gwarantuje zarówno niskie ceny, jak i zadowalającą przyjazność dla środowiska.

Istotną wadą energii wiatrowej jest jej zmienność w czasie, ale można to skompensować lokalizacją turbin wiatrowych. Jeżeli w warunkach pełnej autonomii połączonych zostanie kilkadziesiąt dużych turbin wiatrowych, to ich średnia moc będzie stała. Jeśli istnieją inne źródła energii, generator wiatrowy może uzupełnić istniejące. Wreszcie energię mechaniczną można uzyskać bezpośrednio z turbiny wiatrowej.

Energia cieplna ziemi

Od dawna ludzie wiedzą o spontanicznych przejawach gigantycznej energii czającej się w trzewiach globu. Siła erupcji jest wielokrotnie większa niż moc największych elektrowni stworzonych przez ludzkie ręce. To prawda, że \u200b\u200bnie ma potrzeby mówić o bezpośrednim wykorzystaniu energii erupcji wulkanów - do tej pory ludzie nie mają okazji okiełznać tego buntowniczego pierwiastka, a na szczęście erupcje są zdarzeniami dość rzadkimi. Ale to są przejawy energii czającej się we wnętrznościach ziemi, kiedy tylko niewielka część tej niewyczerpanej energii znajduje ujście przez ziejące ogniem otwory wulkanów. Islandia, mały kraj europejski, jest całkowicie samowystarczalna pod względem pomidorów, jabłek, a nawet bananów! Liczne islandzkie szklarnie czerpią energię z ciepła ziemi - na Islandii praktycznie nie ma innych lokalnych źródeł energii. Ale ten kraj jest bardzo bogaty w gorące źródła i słynne gejzery - fontanny gorącej wody, tryskające z ziemi z precyzją chronometru. I choć nie Islandczycy mają pierwszeństwo w wykorzystaniu ciepła ze źródeł podziemnych, to mieszkańcy tego małego północnego kraju bardzo intensywnie eksploatują podziemną kotłownię.

Reykjavik, w którym mieszka połowa populacji kraju, jest ogrzewany tylko przez źródła podziemne. Ale nie tylko do ogrzewania ludzie czerpią energię z głębi ziemi. Elektrownie wykorzystujące gorące podziemne źródła działają od dawna. Pierwsza taka elektrownia, wciąż bardzo małej mocy, została zbudowana w 1904 roku w małym włoskim miasteczku Larderello. Stopniowo rosła moc elektrowni, uruchamiano coraz więcej bloków, wykorzystywano nowe źródła ciepłej wody, a dziś moc stacji osiągnęła już imponującą wartość - 360 tys. Kilowatów. W Nowej Zelandii taka elektrownia znajduje się w regionie Wairakei, o mocy 160 tys. Kilowatów. W odległości 120 kilometrów od San Francisco w Stanach Zjednoczonych stacja geotermalna o mocy 500 tysięcy kilowatów wytwarza energię elektryczną.

Energia wód śródlądowych

Przede wszystkim ludzie nauczyli się wykorzystywać energię rzek. Ale w złotym wieku elektryczności nastąpiło odrodzenie koła wodnego w postaci turbiny wodnej. Generatory elektryczne, które wytwarzały energię, musiały być obracane, a można to z powodzeniem zrobić wodą. Można przypuszczać, że nowoczesna energetyka wodna narodziła się w 1891 roku. Zalety elektrowni wodnych są oczywiste - rezerwa energii stale odnawiana przez samą naturę, łatwość obsługi i brak zanieczyszczenia środowiska. Doświadczenie w budowie i eksploatacji kół wodnych mogłoby być bardzo pomocne dla energetyki wodnej.

Aby jednak wprawić w ruch obrotowy potężne turbiny wodne, konieczne jest zgromadzenie za zaporą ogromnego zapasu wody. Budowa tamy wymaga tak dużej ilości materiału do ułożenia, że \u200b\u200bobjętość gigantycznych egipskich piramid wydaje się znikoma w porównaniu z nią. W 1926 roku oddano do użytku elektrownię wodną Volkhovskaya, następna rozpoczęła budowę słynnego Dniepru. Polityka energetyczna naszego kraju doprowadziła do tego, że opracowaliśmy system potężnych elektrowni wodnych. Żadne państwo nie może pochwalić się takimi gigantami energetycznymi jak HPP Wołga, Krasnojarsk i Brack, Sayano-Shushenskaya. Elektrownia na rzece Rance, składająca się z 24 turbogeneratorów rewersyjnych i mocy 240 megawatów, jest jedną z najpotężniejszych elektrowni wodnych we Francji. Elektrownie wodne są najbardziej opłacalnym źródłem energii. Mają jednak wady - podczas transportu energii elektrycznej liniami energetycznymi występują straty do 30% i powstaje niebezpieczne dla środowiska promieniowanie elektromagnetyczne. Jak dotąd tylko niewielka część potencjału hydroenergetycznego Ziemi służy ludziom. Co roku do mórz spływają niewykorzystane ogromne strumienie wody deszczowej i topniejącego śniegu. Gdyby udało się ich powstrzymać przy pomocy matek, ludzkość otrzymałaby dodatkową, kolosalną ilość energii.

Energia z biomasy

W Stanach Zjednoczonych w połowie lat siedemdziesiątych zespół naukowców zajmujących się oceanami, inżynierów morskich i nurków stworzył pierwszą na świecie oceaniczną farmę energetyczną na głębokości 12 metrów pod zalanym słońcem Pacyfikiem w pobliżu miasta San Clement. Na farmie rosły gigantyczne kalifornijskie brunatnice. Według dyrektora projektu, dr. Howarda A. Wilcoxa z Center for Marine and Ocean Systems Research w San Diego w Kalifornii, „Do 50% energii z tych alg można przekształcić w paliwo - metan z gazu ziemnego. przyszłe rosnące brunatnice na obszarze około 100 000 akrów (40 000 ha) będą w stanie zapewnić wystarczającą ilość energii, aby w pełni zaspokoić potrzeby 50-tysięcznego amerykańskiego miasta ”.

Biomasa, oprócz alg, może również obejmować produkty przemiany materii zwierząt domowych. Na przykład 16 stycznia 1998 r. Gazeta "St. Petersburg Vedomosti" opublikowała artykuł zatytułowany "Elektryczność ... z kurzego odchodów", w którym napisano, że filia międzynarodowego norweskiego koncernu stoczniowego Kvaerner, zlokalizowana w fińskim mieście Tampere szuka wsparcia UE na budowę w brytyjskim Northampton elektrowni pracującej ... na kurzych odchodach. Projekt jest częścią unijnego programu Thermie, który zakłada rozwój nowych, niekonwencjonalnych źródeł energii i metod oszczędzania surowców energetycznych. Komisja Europejska rozdzieliła 13 stycznia 140 mln ECU pomiędzy 134 projekty.

Zaprojektowana przez fińską firmę elektrownia będzie spalać w piecach 120 tys. Ton odchodów kurzych rocznie, generując 75 mln kilowatogodzin energii.

Wniosek

Można wyróżnić szereg ogólnych trendów i osobliwości rozwoju światowej energetyki w rozpoczętym stuleciu.

1. W XXI wieku. znaczny wzrost globalnego zużycia energii jest nieunikniony, przede wszystkim w krajach rozwijających się. W krajach uprzemysłowionych zużycie energii może ustabilizować się mniej więcej na obecnym poziomie lub nawet spaść do końca wieku. Według niskiej prognozy autorów, światowe zużycie energii finalnej może wynieść 350 mln TJ / rok w 2050 r. I 450 mln TJ / rok w 2100 r. (Przy obecnym zużyciu ok. 200 mln TJ / rok).

2. Ludzkość jest w wystarczającym stopniu zaopatrzona w zasoby energii na XXI wiek, ale wzrost cen energii jest nieunikniony. Roczne koszty światowej energii wzrosną 2,5-3-krotnie do połowy stulecia i 4-6-krotnie do końca stulecia w porównaniu z 1990 r. Średni koszt jednostki energii końcowej wzrośnie w tych okresach odpowiednio o 20-30 i 40-80% (wzrost cen paliw i energii mógłby być jeszcze większy).

3. Wprowadzenie globalnych ograniczeń emisji CO2 (najważniejszego gazu cieplarnianego) w znacznym stopniu wpłynie na strukturę energetyczną regionów i świata jako całości. Próby utrzymania globalnych emisji na obecnym poziomie należy uznać za nierealne ze względu na trudną do rozwiązania sprzeczność: dodatkowe koszty ograniczenia emisji CO2 (około 2 biliony dolarów rocznie w połowie stulecia i ponad 5 bilionów dolarów rocznie przy koniec stulecia) będą musiały być głównie kraje rozwijające się, które tymczasem nie są „winne” tego problemu i nie mają niezbędnych funduszy; kraje rozwinięte raczej nie będą skłonne i zdolne do poniesienia takich kosztów. Z punktu widzenia zapewnienia satysfakcjonujących struktur energetycznych w regionach świata (i kosztów jej rozwoju) realne jest to, że w drugiej połowie wieku globalna emisja CO2 ograniczona jest do 12-14 Gt C / rok, to znaczy do poziomu w przybliżeniu dwukrotnie wyższego niż w 1990 r. Jednocześnie pozostaje problem z alokacją kwot i dodatkowymi kosztami ograniczania emisji między krajami i regionami.

4. Rozwój energetyki jądrowej jest najskuteczniejszym sposobem redukcji emisji CO 2. W scenariuszach, w których wprowadzono restrykcyjne lub umiarkowane ograniczenia emisji CO2 i nie było ograniczeń dla energetyki jądrowej, optymalna skala jej rozwoju okazała się niezwykle duża. Innym wskaźnikiem jego skuteczności była „cena” moratorium jądrowego, która przy restrykcyjnych ograniczeniach emisji CO2 przekłada się na 80% wzrost kosztów światowej energii (ponad 8 bilionów dolarów rocznie na koniec XXI w. stulecie). W związku z tym rozważano scenariusze z „umiarkowanymi” ograniczeniami rozwoju energetyki jądrowej w celu poszukiwania wykonalnych alternatyw.

5. Niezbędnym warunkiem przejścia do zrównoważonego rozwoju jest pomoc (finansowa, techniczna) dla najbardziej zacofanych krajów z krajów rozwiniętych. Aby uzyskać realne efekty, pomoc taka powinna być udzielana w najbliższych kilkudziesięciu latach z jednej strony w celu przyspieszenia procesu wyrównywania poziomu życia krajów rozwijających się do poziomu krajów rozwiniętych, az drugiej strony, aby taka pomoc mogła nadal stanowią zauważalny udział w szybko rosnącym łącznym PKB krajów rozwijających się.

Literatura

1. Tygodnik syberyjskiego oddziału Rosyjskiej Akademii Nauk N 3 (2289) 19 stycznia 2001

2. Antropov P.Ya. Potencjał paliwowo-energetyczny Ziemi. M., 1994

3. Odum G., Odum E. Energetyczne podstawy człowieka i przyrody. M., 1998