Проблема енергетична рано чи пізно наздоганяє кожна держава на планеті. Запаси надр Землі не безмежні, тому планування майбутнього є основним завданням дослідних організацій. На даний момент людство не придумало альтернативу основним ресурсів, необхідних для ведення життєдіяльності.

Основна турбота людства

Проблема енергетична зачіпає кожну осередок суспільства. Основні цілі використання природних ресурсів - це:

• обігрів житла;
• транспортування вантажів;
• використання в промисловості.

Природні джерела енергії не можуть в повному обсязі перекрити отримуваний коефіцієнт корисної дії від вугілля, нафти, газу. Нагальне питання екологічності переробки копалин в енергію також хвилює все дослідні спільноти.

умови змінилися

Проблема енергетична сформувалася десятки років назад після різкого зростання споживання ресурсів, пов'язаного з розвитком автотранспортної промисловості.

Криза розростався, і були зроблені висновки, що запасів нафти вистачить не більше ніж на 35 років. Але це думка змінилася після відкриття нових родовищ. Розвиток паливної промисловості призвело до погіршення екології в світі, що породило появу нової проблеми: як зберегти рослинність і тваринний світ.

Проблема енергетична розглядається не тільки як питання видобутку і запасів ресурсів, але і як побічні ефекти від брудного виробництва палива. Через бажання володіти родовищами між країнами виникають конфлікти, що переростають в затяжну війну. регіонів залежить від методу видобутку енергії, від доступу до неї, місцем розробки і наповнення баз під зберігання ресурсів.

Рішення енергетичної проблеми допоможе поліпшити ситуацію відразу в декількох галузях, що актуально для всіх верств населення. Володіння основною частиною ресурсів дає можливості для управління країнами; тут зачіпається інтерес руху до глобалізації економіки.

Варіанти закриття питання про паливній кризі

Основні шляхи вирішення проблем вже вивчені економістами. Поки що не існує реально діючого відповіді на це питання. Всі варіанти виходу з паливної кризи тривалі і розраховані на сотні років. Але поступово людство усвідомлює необхідність кардинальних дій в напрямку заміни традиційних методів видобутку енергії на екологічні і більш корисні.

Проблеми енергетичного розвитку будуть рости з ростом технологічності виробництв і транспорту. У деяких регіонах вже спостерігається нестача ресурсів в енергетичній галузі. Китай, наприклад, досяг межі в розвитку енергетичної промисловості, а Великобританія прагне скоротити цю область для відновлення екологічної обстановки.

Основна ж тенденція розвитку енергетики в світі рухається до нарощування обсягу поставок енергії, що неминуче веде до кризи. Однак у країн, порушених паливною кризою 70-х років, вже вироблений механізм захисту від стрибків в економіці. Вжито глобальні заходи з енергозбереження, що дають позитивні результати вже в даний час.

Економія витрати палива

Енергетична криза частково вирішується за рахунок заходів заощадження. Економічно підраховано, що одиниця зекономленого палива дешевше на одну третину видобутої з надр Землі. Тому на кожному підприємстві нашої планети введений режим виправданою економії енергії. В результаті такий підхід веде до поліпшення показників.

Глобальна енергетична проблема вимагає об'єднання дослідницьких інститутів усього світу. За результатами збільшення терміну служби в Великобританії економічні показники підвищилися в 2 рази, а в США - в 2,5. В якості альтернативних рішень країни, що розвиваються проводять дії, спрямовані на створення енергоємних виробництв.

Енергетична і сировинна проблема присутня в більш гострій формі в країнах, що розвиваються, де споживання енергії зростає з підвищенням рівня життя. Розвинені країни вже пристосувалися до мінливих умов і виробили механізм захисту від різких стрибків попиту споживачів. Тому у них показники витрат ресурсів оптимальні і змінюються незначно.

Труднощі на шляху заощадження ресурсів

При оцінці енерговитрат враховується цілий комплекс енергетичних проблем. Однією з головних є дешевизна нафти і газу, що заважає впровадженню екологічно чистих перетворювачів природної енергії (сонця, руху води, вітру океану) в електричну. Технології вносять істотний внесок в енергозбереження. Вчені постійно знаходяться в пошуку більш доступних і економічно вигідних способів вироблення енергії. До таких відносять електромобілі, сонячні батареї, акумулятори, виготовлені з відходів.

Найбільш цікаві для економіки ідеї і винаходи вже отримали схвалення з боку жителів країн Німеччини, Швейцарії, Франції, Великобританії. Шляхом заміщення переробки копалин екологічно чистими перетворювачами енергії була нестачі ресурсів. Говорити про світову кризу через обмежені запасів копалин в даний час вже не доводиться.

Варіанти заміщення енергій

Завданням дослідних інститутів на шляху вирішення енергетичної нестачі в певних регіонах є пошук варіанту розвитку технологій, необхідних для регулювання дисбалансу ресурсів. Так, в пустелі краще розвивати видобуток електрики з сонячного проміння, а в дощових тропіках намагаються використовувати гідроелектростанції.

Для збереження економічних та екологічних показників на належному рівні в першу чергу намагаються замінити використання первинних ресурсів: нафти і вугілля. Для суспільства більш вигідний природний газ та інші альтернативні джерела енергії.

Більшість перетворювачів чистих енергій вимагає колосальних матеріальних витрат на їх впровадження в повсякденне життя. До цього ще не готові країни, що розвиваються. Частково проблема нестачі енергії вирішується рівномірним розселенням мешканців мегаполісів за вільними територіями. Цей процес повинен супроводжуватися будівництвом нових екологічних станцій з переробки природних енергій в електрику, тепло.

Шкода від первинних ресурсів

Основними загрозами для природи і людини є видобуток нафти на шельфі, викиди продуктів згоряння в атмосферу, результати хімічних і атомних реакцій, відкритий видобуток вугілля. Ці процеси потрібно зовсім припинити, рішенням може стати розвиток наукової індустрії в відстаючих регіонах. Споживання ресурсів зростає з розвитком суспільства, перенаселенням місцевості і відкриттям потужних виробництв.

план

1. Введення

2) Енергетична проблема світу

3) Шляхи вирішення сировинної та енергетичної проблеми

4) Альтернативні джерела енергії

5) Висновок

6) Література

Вступ

В даний час, все більшого значення набувають проблеми природного середовища та її відтворення, обмеженість запасів органічних і мінеральних ресурсів. Ця глобальна проблема пов'язана, перш за все, з обмеженістю найважливіших органічних і мінерально-сировинних ресурсів планети. Вчені попереджають про можливе вичерпання відомих і доступних для використання запасів нафти і газу, а так само про виснаження інших найважливіших ресурсів: залізної і мідної руди, нікелю, марганцю, алюмінію, хрому і т.д.

У світі дійсно існує ряд природних обмежень. Так, якщо брати оцінку кількості палива за трьома категоріями: розвідані, можливі, ймовірні, то вугілля вистачить на 600 років, нафти - на 90, природного газу - на 50 урану - на 27 років. Іншими словами, всі види палива по всіх категоріях будуть спалені за 800 років. Передбачається, що до 2010 р попит на мінеральну сировину в світі збільшиться в 3 рази в порівнянні з сьогоднішнім рівнем. Уже зараз в ряді країн багаті родовища вироблені до кінця або близькі до виснаження. Аналогічне становище спостерігається і по інших корисних копалин. Якщо енерговиробництво зростатиме зростаючими темпами, то всі види використовуваного зараз палива будуть витрачені через 130 років, тобто на початку ХХІІ ст.

Енергетична проблема світу

* Знайти систему інструментів, що забезпечують відповідні капіталовкладення і структурні зрушення всередині країн;

* Знайти політично прийнятні методи схвалення і підтримки своїх виборців, які також змушені будуть платити за зрушення як через податки, так і спосіб життя при тому, що деякі з рішень можуть зустріти опір (наприклад, атомна енергетика);

* Сформувати прийнятну основу для взаємодії з іншими основними гравцями на світовому енергетичному ринку.

Глобальні екологічні проблеми енергетики

Парниковий ефект. Підвищення концентрації вуглекислого газу в атмосфері викликає так званий парниковий ефект, який отримав назву за аналогією з перегрівом рослин в парнику. Роль плівки в атмосфері виконує вуглекислий газ. В останні роки стала відома подібна роль і деяких інших газів (СН4 і N2О). Кількість метану збільшується щороку на 1%, вуглекислого газу - на 0,4%, закису азоту - на 0,2%. Вважається, що вуглекислий газ відповідальний за половину парникового ефекту.

Забруднення атмосфери. Негативний вплив енергетики на атмосферу позначається у вигляді твердих частинок, аерозолів і хімічних забруднень. Особливе значення мають хімічні забруднення. Головним з них вважається сірчистий газ, що виділяється при спалюванні вугілля, сланців, нафти, в яких містяться домішки сірки. Деякі види вугілля з високим вмістом сірки дають до 1 т сірчистого газу на 10 т згорілого вугілля. Зараз вся атмосфера земної кулі забруднена сірчистим газом. Йде окислення до сірчаного ангідриду, а останній разом з дощем випадає на землю у вигляді сірчаної кислоти. Ці опади називають - кислотними дощами. Те ж саме відбувається і після поглинання дощем діоксиду азоту - утворюється азотна кислота.

Озонові діри". Вперше зменшення товщини озонового шару було виявлено над Антарктидою. Цей ефект - результат антропогенного впливу. Зараз виявлені і інші озонові діри. В даний час помітно зменшення кількості озону в атмосфері над усією планетою. Воно становить 5-6% за десятиліття в зимову пору і 2-3% - в літній час. Деякі вчені вважають, що це прояв дії фреонів (хлорфторметанами), але озон руйнується також оксидом азоту, які викидаються підприємствами енергетики.

Шляхи вирішення сировинної та енергетичної проблеми:

1. Зниження обсягів видобутку;

2. Збільшення ККД добування і виробництва;

3. Використання альтернативних джерел енергії;

Зниження обсягів видобутку дуже проблематично, тому що сучасного світу потрібно все більше і більше сировини і енергії, а їх скорочення неодмінно обернеться світовою кризою. Збільшення ККД також малоперспективен тому для його здійснення потрібні великі капіталовкладення, та й сировинні запаси не безмежні. Тому пріоритет віддається альтернативним джерелам енергії.

сировинна проблемавключає в себе побудову на двох рівнях - національному та міжнародному (глобальному) - механізму, що регулює раціональне виробництво, розподіл і використання сировинних ресурсів, а також розвиток технологічної основи для досягнення цих цілей. енергетична проблеманесе в собі необхідність збалансованого розвитку структури енергобалансу і обліку меж виробництва енергії, а також механізму розподілу енергоресурсів. Енергетичні ресурси у всій історії цивілізації відігравали важливу роль для її розвитку. Зліт цивілізацій давнини грунтувався на енергетичних ресурсах маси рабів (вважається, що 1 кВт / год електроенергії еквівалентний роботі людини протягом 8 год).

Як галузь економіки, енергетика охоплює енергетичні ресурси, вироблення, перетворення, передачу і використання різних видів енергії. Вона є одним з основних засобів життєзабезпечення людства і в той же час обумовлює виснаження невідновних природних ресурсів і приблизно 50% забруднення навколишнього середовища. Ресурсна обмеженість нашої планети робить гострою проблемою енергосировинної безпеки. Дійсно, якщо екологічні перспективи цивілізації поставити в залежність від одного фактора, відмінного від «глобальних екологічних благ», цим фактором будуть енергетичні ресурси. Людство постійно використовувало все нові джерела енергії: спочатку вугілля, потім нафту, пізніше природний газ і атомну енергію. За останні півтора століття застосування цих джерел дозволило людству розвинути економіку високих досягнень при одночасному збільшенні населення Землі в чотири рази.

на нафтусеред різноманітних джерел енергії (вугілля, нафта, газ, ядерна енергія, гідроелектростанції, енергія вітру і сонця, біоенергія) в останнє сторіччя доводилося 40% використовуваної енергії. На другий за значимістю джерело енергії - газ припадало 25%. Імовірно нафту збереже значення провідного джерела енергії і до 2030 р

В енергетиці розрізняють традиційну та альтернативну складові. Традиційна енергетика заснована на отриманні енергії з вуглеводневих енергоносіїв (вугілля, нафта, природний газ), а також до неї відносяться атомна і гідроенергетика. Можливості цього виду енергетики обмежені вичерпністю енергоносіїв і значним забрудненням навколишнього середовища. Винятком при цьому є гідроенергія, використання якої супроводжується затопленням значних територій (особливо при будівництві гідростанцій в рівнинних умовах). Щоб уникнути прийдешніх глобальних ядерних катастроф і заради виживання людства необхідно загальне комплексне зниження ядерної небезпеки не тільки шляхом припинення ядерних випробувань, нерозповсюдження ядерної зброї і високих ядерних технологій, але і шляхом (може бути, в перспективі) поступової відмови від АЕС.

У науковій літературі фіксуються три підходи до використання атомної енергії в мирних цілях: 1) в одних країнах (Швеція, Норвегія та ін.) Реалізується програма консервації і демонтажу існуючих АЕС; 2) в інших (Австрія, Бельгія та ін.) Повністю відмовилися від будівництва АЕС, так як вони не розглядаються більш як перспективні; 3) в третіх країнах (Китай, Росія) зберігається орієнтація на розвиток атомної енергетики (при цьому основна увага приділяється розробці заходів щодо забезпечення ядерної безпеки). За даними Всесвітньої атомної асоціації, сьогодні в світі працює 443 атомні реактори, 62 енергоблоки будується і заплановано будівництво ще півтори сотні. Лідер в атомній енергетиці - США, тут працюють понад сотні реакторів. Швидше за всіх мирний атом розвиває Китай. Пекін будує 27 реакторів, заплановано зведення 50 ядерних енергоблоків.

При виборі енергетичних переваг слід враховувати, що весь цикл будівництва, функціонування та демонтажу АЕС, включаючи радіоактивні відходи, становить певну загрозу ядерної безпеки [Глобалістика, с. 1290-12941.

По-перше, ризик підриву ядерної безпеки (нс тільки локальної, а й глобальної) пов'язаний з самим процесом отримання енергії. Незважаючи на те що ядерне виробництво постійно контролюється на всіх його етапах, але певна витік радіоактивних забруднень в навколишнє середовище все ж відбувається, в результаті чого населення піддається безперервному опроміненню малими дозами, що веде до зростання онкологічних і генетичних захворювань.

По-друге, важливо враховувати, обмежений термін служби будь-якої АЕС. Передбачається, що на початку XXI ст. через старіння будуть зупинені перші великі АЕС (вартість цих операцій дорівнює 50-100% витрат на їх спорудження).

По-третє, не менше складною є проблема забезпечення тривалого екологічно безпечного зберігання радіоактивних відходів.

По-четверте, найбільшу загрозу ядерної безпеки представляє можливість аварії на АЕС. До початку XXI ст. зафіксовано вже понад 150 аварій на АЕС з витоком радіоактивності. Аварія на АЕС «Фукусіма» в Японії (2011) знову винесла на порядок денний питання безпеки мирного атома і може мати негативний вплив на всю атомну енергетику в світі, хоча про довготривалі наслідки судити ще рано. Світові потрібна енергетична альтернатива мирному атому. Безумовно, будуть розроблені додаткові нормативи з безпеки, що, в свою чергу, збільшить вартість будівництва ядерпих об'єктів.

Фахівці вважають, що якщо світова спільнота матиме понад 1000 реакторів, то кожні 10 років з великою ймовірністю слід очікувати важку аварію. Для забезпечення ядерної безпеки необхідний ефективний міжнародний контроль (підвищується роль МАГАТЕ), особливо в умовах масової приватизації ядерного енергетичного сектора в світі, коли значно послаблюється контроль держави над ним. У цих умовах потрібно перегляд колишніх підходів до традиційних і освоєння нових технологій отримання енергії з альтернативних джерел, які, можливо, почнуть грати в XXI ст. значну роль.

Так, Китай нарощує споживання основних джерел палива. Згідно новому п'ятирічному плану розвитку Китаю, до 2015 р споживання газу в цій країні зросте з 100 млрд до 250 млрд м 3 на рік. Для газу на світовому енергетичному ринку настали «золоті часи», як і для його виробників. Споживання зростає у всіх регіонах світу, особливо в Південно-Східній Азії. Втім, там же розробляються і нові проекти з його видобутку. В Азіатсько-Тихоокеанському регіоні скоро з'являться потужності з видобутку до 90 млрд м 3 газу в рік, вже будуються потужності на 60 млрд м 3 видобутку. Не виключається поява в перспективі і нетипових на сьогодні джерел газу. У США і Канаді вже видобувають сланцевий газ. У Китаї, Індонезії та Австралії знаходиться велика кількість вугільного метану. Попит на нафту як основне енергетичне сировину залишається високим. У 2010 р Росія отримала від продажу енергоносіїв за кордон близько 230 млрд дол. [Сучасна світова політика; Уткін].

Альтернативні джерела енергії протиставляються традиційній енергетиці як більш екологічні і являють собою збірне поняття, що охоплює поновлювані джерела енергії (теплові насоси, вітрова енергія, сонячна енергія, енергія припливів, біотехнологічні процеси). Вони стають економічно все більш вигідними, оскільки вартість сонячних батарей за останні десятиліття скоротилася і очікується продовження цієї тенденції. Розвиток альтернативної енергетики стимулюють в Японії (сонячна енергетика), Бразилії (прийнята програма фінансової підтримки виробництва етилового спирту з цукрової тростини дозволила замінити цим пальним половину бензину, споживаного автомобілями країни) і інших країнах.

Історичний досвід дозволив виділити ряд головних вузлів, які пов'язують енергетику і світову політику. По перше,гіпертрофована залежності енергетики багатьох країн від одного-двох енергоносіїв. Політичні суперечності між державами можуть загострюватися через фізичну брак джерел енергії, різких коливань цін на них, а також з-за екологічних наслідків використовуваних енергоносіїв. По-друге,небезпека великого фізичного обсягу світової торгівлі енергоресурсами. Небезпека полягає в уразливості гігантської міжнародної транспортної інфраструктури. По каналах світової торгівлі надходить близько третини первинних ресурсів, в тому числі 50% усього видобутку сирої нафти, сотні мільйонів тонн вугілля, десятки мільярдів кубометрів природного газу. В цілому протяжність магістральних нафтопроводів 27 країн (які охоплює статистика ООН) досягає 436 тис. Км. Щорічно з цієї трубопровідної мережі прокачується більше 2 млрд т нафти і нафтопродуктів. Розтягнутість і вразливість міжнародної транспортної енергетичної інфраструктури ведуть до того, що се підтримку і захист розглядаються урядами ряду країн як найважливіше завдання.

По-третє,виділяється ще одна група проблем, яка пов'язана з протиріччями між постачальником і одержувачем енергоресурсів, регіональними конфліктами. Виникає через це невпевненість у надійності існуючих транспортних комунікацій все частіше стає обгрунтуванням нових військово-морських і військово-повітряних програм, військово-політичних акцій, що проводяться на міжнародному рівні.

По-четверте,зростаюча потреба в енергії і одночасна труднощі задоволення цієї потреби роблять енергетику предметом гострої політичної боротьби. Енергетичний терор може стати в майбутньому засобом загрози демократичним реформам, прав особистості, глобального світу і безпеки.

Широке впровадження енергозберігаючих технологій та активний розвиток альтернативних джерел енергії з 1970-х рр. так і не врятували світ від домінуючої ролі вуглеводнів. Більш того, проблема нафтогазового дефіциту набуває загрозливих рис, періодично породжуючи розмови про наближення критичної точки.

Такі види відновлюваної енергії, як сонячна, енергія ядерного синтезу, біоенергія та енергія вітру, стануть вкрай важливими в майбутньому. Однак інновації в сфері енергетики зажадають багатомільйонних інвестицій, і якщо нові енергетичні рішення не будуть впроваджені досить швидко, продуктивність праці і пов'язаний з ним економічне зростання скоротяться.

Безпечна для світу і людства енергетика повинна включати в себе три головні напрями: 1) здійснення якісного стрибка в справі зниження втрат при видобутку, виробництві, транспортуванні, перетворенні і споживанні енергоносіїв; 2) створення та рішуче впровадження енергозберігаючих технологій, машин і споживчих товарів; 3) активна розробка і впровадження відновлюваних джерел енергії та енергоносіїв (сонце, біомаса, ріки, вітер, геотермальні джерела, енергоресурси морів і океанів).

Однак з 1973 р співвідношення між основними і неосновними джерелами енергії практично не змінилося. Згідно з розрахунками Міжнародного енергетичного агентства (МЕЛ), незначно воно зміниться і до 2030 р На поновлювану, альтернативну та іншу нетрадиційну енергію за різними оцінками припадатиме від 11,4 до 13,5% світового енергопостачання, при цьому нафта і газ до 2030 р . забезпечуватимуть більше половини енергетичних потреб [Сучасна світова політика; Уткін]. Оскільки сировинна база високорозвинених країн, їх транснаціональних компаній виснажується, то зростає вага сировинних країн, в руках яких знаходиться вельми важливий стратегічний ресурс світової політики. Такий стан справ призводить до зростання потенціалу протиріч і конфліктів. Його зниження вимагає обачності і гнучкості від беруть участь в політиці. Політична боротьба за ресурси може значно загостритися через зростаючу готовність ряду країн світу для вирішення своїх енергетичних завдань покладатися на силу. В цьому випадку екологічна, ресурсна і в цілому глобальна безпека можуть бути підірвані, що на якийсь час негативно позначиться на ефективності міжнародних зусиль по реалізації стратегії сталого розвитку та навіть може блокувати їх.

Сьогодні людська цивілізація може існувати, тільки виробляючи і споживаючи величезний, постійно зростаючий обсяг енергії. До початку промислової революції на рубежі XVIII-XIX ст. люди користувалися майже виключно поновлюваними джерелами енергії - енергією води, вітру, рослинного палива.

Індустріальне технологічний розвиток зажадало переважно невідновлюваних енергоресурсів - спочатку вугілля, а потім нафти і газу. І вугілля, і нафта, і газ є вуглеводневе паливо, що використовується в промисловому і сільськогосподарському виробництві, на транспорті, в побуті. Тому світова енергетика XX і початку XXI століття була і залишається в значній мірі вуглеводневої.

Всі види вуглеводневої сировини містяться в земних надрах нехай і в величезних, але все ж обмежених кількостях, і можуть бути вичерпані. Члени Римського клубу ще в 60-х роках XX ст. поставили питання: що ж буде з людством після настання цієї гіпотетичної можливості?

Сьогодні суть глобальної енергетичної проблеми полягає в наступному. Споживання енергії в світі продовжувала зростати всі останні десятиліття, наприклад, за 1980-2005 рр. воно виросло на 60%, а, за попередніми розрахунками, до 2030 р виросте ще на 50%. Поки в світовому енергетичному балансі вуглеводневі джерела енергії переважають, хоча відзначається зростання споживання та інших джерел. У порівнянні з 70-ми роками XX ст. в середині першого десятиліття XXI ст. частка ядерної енергетики збільшилася в 6 разів, а гідроенергетики - в 1,5 рази. Частка енергії, одержуваної за рахунок використання нафти, за цей же період знизилася з 46,1% до 34,4%. Однак в енергобалансі різних країн і регіонів світу роль нафти як джерела енергії неоднакова. Якщо в Північній і Південній Америці, Африці і особливо на Близькому Сході вона вище середньосвітового значення, то в Європі, на пострадянському просторі і в Азіатсько-Тихоокеанському регіоні частка нафти не перевищує 30% від усіх використовуваних джерел енергії.

Виникнення глобальної енергетичної проблеми пов'язували з фактором виснаження світових розвіданих запасів нафти. Але в реальності паралельно з ростом обсягів споживання і видобутку нафти росли і обсяги її розвіданих запасів. За даними за 1989 р таких розвіданих запасів повинно було вистачити на 42 роки. Але і в 2007 р, коли видобуток нафти суттєво збільшилася, за оцінками фахівців, розвіданих запасів повинно було вистачити на ті ж 42 року. Це було пов'язано з удосконаленням методів і технологій розвідки та видобутку нафти, освоєнням нових нафтоносних районів. Сьогодні, як і раніше видобувається і споживається так звана «дешева нафта», що залягає в доступних для сучасної техніки пластах. Таку нафту називають «конвенциальной» на противагу «неконвенціальной», що залягає на великих глибинах, що міститься в нафтових пісках, бітумних сланцях. При сучасних технологіях видобуток неконвенціальной нафти нерентабельна і в великих обсягах не ведеться. Розробка родовищ такої нафти справа майбутнього, можливо, не дуже далекого. Поки потреби людства забезпечує Конвенциальная нафту. Але доступність її джерел в різних країнах також неоднакова. В економічно найбільш розвинених країнах світу доступність запасів дешевої нафти зменшується, і залежність таких країн від її імпорту зростає навіть при скороченні обсягів споживання даного енергоносія.

Постійно зростає споживання нафти в двох найбільш населених країнах світу - Китаї та Індії. Причому обидві країни не володіють власними великими розвіданими запасами нафти і стають досить великими її імпортерами. За перше десятиліття нинішнього століття споживання нафти в Китаї виросло в два, а в Індії в півтора рази. Поки частка нафти в енергобалансі Китаю і Індії невелика, але вона буде неухильно зростати хоча б внаслідок зростання автопарку цих країн. Ще недавно КНР не виробляла власних легкових автомобілів, сьогодні ж по їх виробництву Китай відстає тільки від США і, цілком ймовірно, незабаром їх обжене.

Все більше вироблених в країні автомобілів продається на внутрішньому ринку. Меншими темпами, але також неухильно зростає рівень автомобілізації Індії. Китайський та індійський фактори будуть впливати на світові ціни на нафту, і ці країни будуть проявляти все більший інтерес до потенційних джерел цього енергоносія в самих різних регіонах.

На світовому нафтовому ринку, а отже, в світовій політиці, крім країн Близького Сходу, буде рости роль багатьох країн Африки, Латинської Америки та пострадянського простору. У міру виснаження джерел конвенциальной нафти на суші зростаючий геополітичний і економічний інтерес буде викликати морський шельф, а також Арктичний басейн, в надрах якого зосереджені великі запаси вуглеводнів, причому не тільки нафти, але і газу.

До сих пір газ мав підвищене значення для економіки і енергетики окремих країн світу. Якщо в країнах Близького Сходу на частку газу припадає 45% енергоспоживання, в країнах Європи і на пострадянському просторі - 30%, то в АТР тільки 10%. Тим часом газ має перевагу перед іншими вуглеводнями, оскільки він більш екологічний, ніж нафта і особливо вугілля.

Найбільшим родовищем природного газу має Росія, на частку якої припадає 25% його світових розвіданих запасів. Іншими великими «газовими державами» є Іран і Катар. Крім них, на світовому газовому ринку помітну роль грають Алжир, Лівія, Азербайджан, Казахстан, Оман і ряд інших країн.

У порівнянні з нафтою транспортування газу є більш складною. Велика частина нафти доставляється споживачам по трубопроводах, в той час як шляху транспортування газу більш диверсифіковані. Положення може змінитися ще більше у випадку широкого використання технологій зі зрідження газу, які поки залишаються дорогими і мало поширеними. Однак, за оцінками фахівців, запасів газу повинно вистачити на набагато більший термін, ніж запасів нафти.

Ще більш великі розвідані світові запаси вугілля. Саме вугілля поки залишається основним видом енергоресурсів, що використовуються в АТР. Там його частка в енергобалансі становить 50%. А в КНР даний показник досягає 70%. Головна проблема полягає в тому, що при спалюванні вугілля в атмосферу викидається величезна кількість шкідливих речовин. Поки вугілля - найбільш «брудний» з усіх видів вуглеводневого палива. Хоча ситуація поступово змінюється, з'являються більш екологічні і економічно більш привабливі технології його використання, особливо в енергетиці. За прогнозами фахівців, через двадцять років обсяг вироблюваної за рахунок використання вугілля електроенергії виросте в два рази. Однак мова не йде про те, щоб вугіллям замінити інші вуглеводні - нафта і газ.

На відміну від алармістських прогнозів Римського клубу, сучасний зважений погляд на перспективи вирішення глобальної енергетичної проблеми більш оптимістичний. Знову підвищується інтерес до атомної енергетики. Якщо ж будуть розроблені економічно рентабельні технології отримання промислових обсягів енергії за рахунок термоядерного синтезу, то людство отримає практично невичерпне джерело електроенергії. Термоядерна енергетика може бути доповнена водневої енергетикою, якій пророкують велике майбутнє. Так чи інакше, нинішнім джерел енергії через кілька десятиліть буде знайдена цілком ефективна заміна. Але протягом першої половини XXI ст. енергетична проблема буде існувати як на глобальному, так і на регіональному рівні світової політики. Сьогодні загострюються суперечки навколо шляхів забезпечення енергетичної безпеки. При тому, що сама необхідність такого забезпечення ні у кого не викликає сумніву. Уявлення ж про способи і шляхи досягнення цієї мети у експертів і споживачів енергоресурсів різні.

Міністерство сільського господарства і продовольства Російської Федерації

ФГТУ ВПО Уральська державна сільськогосподарська академія

Кафедра екології та зоогігієни

Реферат по екології:

Енергетичні проблеми людства

Виконавець: ANTONiO

студент ФТЖ 212Т

Керівник: Лопаева

Надія Леонідівна

Єкатеринбург 2007

Вступ. 3

Енергетика: прогноз з позиції сталого розвитку людства. 5

Нетрадиційні джерела енергії. 11

Енергія сонця. 12

Вітрова енергія. 15

Термальна енергія землі. 18

Енергія внутрішніх вод. 19

Енергія біомаси .. 20

Висновок. 21

Література. 23

Вступ

Зараз, як ніколи гостро постало питання, про те, яким буде майбутнє планети в енергетичному плані. Що чекає людство - енергетичний голод або енергетичний достаток? У газетах і різних журналах все частіше і частіше зустрічаються статті про енергетичну кризу. Через нафти виникають війни, розцвітають і бідніють держави, змінялися уряди. До розряду газетних сенсацій стали відносити повідомлення про запуск нових установок або про нові винаходи в області енергетики. Розробляються гігантські енергетичні програми, здійснення яких зажадає величезних зусиль і величезних матеріальних витрат.

Якщо в кінці XIX століття енергія грала, загалом, допоміжну і незначну в світовому балансі роль, то вже в 1930 році в світі було вироблено близько 300 мільярдів кіловат-годин електроенергії. З плином часу - гігантські цифри, величезні темпи зростання! І все одно енергії буде мало - потреби в ній ростуть ще швидше. Рівень матеріальної, а, в кінцевому рахунку, і духовної культури людей знаходиться в прямій залежності від кількості енергії, наявної в їх розпорядженні.

Щоб добути руду, виплавити з неї метал, побудувати будинок, зробити будь-яку річ, потрібно витратити енергію. А потреби людини весь час ростуть, та й людей стає все більше. Так за що ж зупинка? Вчені та винахідники вже давно розробили численні способи виробництва енергії, в першу чергу електричної. Давайте тоді будувати все більше і більше електростанцій, і енергії буде стільки, скільки знадобиться! Таке, здавалося б, очевидне рішення складної задачі, виявляється, таїть в собі чимало підводних каменів. Невблаганні закони природи стверджують, що отримати енергію, придатну для використання, можна тільки за рахунок її перетворень з інших форм.

Вічні двигуни, нібито що проводять енергію і що нізвідки не її беруть, на жаль, неможливі. А структура світового енергогосподарства до сьогоднішнього дня склалася таким чином, що чотири з кожних п'яти проведених кіловат виходять в принципі тим же способом, яким користувалася первісна людина для зігрівання, тобто при спалюванні палива, або при використанні запасеної в ньому хімічної енергії, перетворенні її в електричну на теплових електростанціях.

Правда, способи спалювання палива стали набагато складнішими і досконало. Зрослі вимоги до захисту навколишнього середовища зажадали нового підходу до енергетики. У розробці енергетичної програми взяли участь видні учені і фахівці різних сфер. За допомогою новітніх математичних моделей електронно-обчислювальні машини розрахували декілька сотень варіантів структури майбутнього енергетичного балансу. Були знайдені принципові рішення, що визначили стратегію розвитку енергетики на прийдешні десятиліття. Хоча в основі енергетики найближчого майбутнього як і раніше залишиться теплоенергетика на невідновлюваних ресурсах, структура її зміниться. Має скоротитися використання нафти. Істотно зросте виробництво електроенергії на атомних електростанціях.

Енергетика: прогноз з позиції сталого розвитку людства

Згідно якими законами розвиватиметься енергетика світу в майбутньому, виходячи з ООНівській Концепції сталого розвитку людства? Результати досліджень іркутських вчених, зіставлення їх з роботами інших авторів дозволили встановити ряд загальних закономірностей і особливостей.

Концепція сталого розвитку людства, сформульована на Конференції ООН 1992 року в Ріо-де-Жанейро, безсумнівно, зачіпає і енергетику. На Конференції показано, що людство не може продовжувати розвиватися традиційним шляхом, який характеризується нераціональним використанням природних ресурсів і прогресуючим негативним впливом на навколишнє середовище. Якщо країни, що розвиваються підуть тим же шляхом, яким розвинені країни досягли свого благополуччя, то глобальна екологічна катастрофа буде неминучою.

В основі концепції сталого розвитку лежить об'єктивна необхідність (а також право і неминучість) соціально-економічного розвитку країн третього світу. Розвинені країни могли б, мабуть, "змиритися" (по крайней мере, на якийсь час) з досягнутим рівнем добробуту і споживання ресурсів планети. Однак мова йде не просто про збереження навколишнього середовища і умов існування людства, але і про одночасне підвищення соціально-економічного рівня країн, що розвиваються ( "Півдня") і наближенні його до рівня розвинених країн ( "Півночі").

Вимоги до енергетики сталого розвитку будуть, звичайно, ширше, ніж до екологічно чистої енергетики. Вимоги невичерпності використовуваних енергетичних ресурсів та екологічної чистоти, закладені в концепції екологічно чистої енергетичної системи, задовольняють двом найважливішим принципам сталого розвитку - дотримання інтересів майбутніх поколінь і збереження навколишнього середовища. Аналізуючи інші принципи і особливості концепції сталого розвитку, можна зробити висновок, що до енергетики в даному випадку слід пред'явити, як мінімум, дві додаткові вимоги:

Забезпечення енергоспоживання (в тому числі, енергетичних послуг населенню) не нижче певного соціального мінімуму;

Розвиток національної енергетики (так само, як і економіки) повинно бути взаємно скоординовано з розвитком її на регіональному і глобальному рівнях.

Перше випливає з принципів пріоритету соціальних факторів і забезпечення соціальної справедливості: для реалізації права людей на здорове і плідне життя, зменшення розриву в рівні життя народів світу, викорінення бідності та злиднів, необхідно забезпечити певний прожитковий мінімум, в тому числі, задоволення мінімально необхідних потреб в енергії населення і економіки.

Друга вимога пов'язано з глобальним характером що насувається екологічної катастрофи і необхідністю скоординованих дій усього світового співтовариства щодо усунення цієї загрози. Навіть країни, які мають достатні власні енергетичні ресурси, як, наприклад, Росія, не можуть ізольовано планувати розвиток своєї енергетики через необхідність враховувати глобальні і регіональні екологічні та економічні обмеження.

У 1998--2000 рр. в ІСЕМ СО РАН проведені дослідження перспектив розвитку енергетики світу і його регіонів в XXI столітті, в яких поряд з зазвичай яка ставить цілями визначення довгострокових тенденцій у розвитку енергетики, раціональних напрямів НТП і т.п. зроблена спроба перевірки одержуваних варіантів розвитку енергетики "на стійкість", тобто на відповідність умовам і вимогам сталого розвитку. При цьому на відміну від варіантів розвитку, що розроблялися раніше за принципом "що буде, якщо ...", автори спробували запропонувати по можливості правдоподібний прогноз розвитку енергетики світу і його регіонів в XXI столітті. При всій його умовності дається більш реалістичне уявлення про майбутнє енергетики, її можливий вплив на навколишнє середовище, необхідних економічних витратах і ін.

Загальна схема цих досліджень значною мірою традиційна: використання математичних моделей, для яких готується інформація по енергетичним потребам, ресурсів, технологій, обмеженням. Для обліку невизначеності інформації, в першу чергу за потребами в енергії і обмеженням, формується набір сценаріїв майбутніх умов розвитку енергетики. Результати розрахунків на моделях потім аналізуються з відповідними висновками і рекомендаціями.

Основним інструментом досліджень була Глобальна енергетична модель GEM-10R. Ця модель - оптимізаційна, лінійна, статична, багаторегіональної. Як правило, світ ділився на 10 регіонів: Північна Америка, Європа, країни колишнього СРСР, Латинська Америка, Китай і ін. Модель оптимізує структуру енергетики одночасно всіх регіонів з урахуванням експорту-імпорту палива і енергії по 25-річним інтервалах - 2025, 2050, 2075 і 2100 рр. Оптимізується весь технологічний ланцюжок, починаючи з видобутку (або виробництва) первинних енергоресурсів, закінчуючи технологіями виробництва чотирьох видів кінцевої енергії (електричної, теплової, механічної і хімічної). У моделі представлено кілька сот технологій виробництва, переробки, транспорту і споживання первинних енергоресурсів і вторинних енергоносіїв. Передбачені екологічні регіональні і глобальні обмеження (на викиди СО 2, SO 2 та твердих частинок), обмеження на розвиток технологій, розрахунок витрат на розвиток і функціонування енергетики регіонів, визначення двоїстих оцінок і ін. Первинні енергетичні ресурси (в тому числі, поновлювані) в регіонах задаються з поділом на 4-9 вартісних категорій.

Аналіз результатів показав, що отримані варіанти розвитку енергетики світу і регіонів як і раніше важко реалізувати і не цілком відповідають вимогам і умовам стійкого розвитку світу в соціально-економічних аспектах. Зокрема, питання, що розглядалося рівень енергоспоживання представився, з одного боку, важко досяжним, а з іншого боку - що не забезпечує бажаного наближення країн, що розвиваються до розвинених за рівнем душового енергоспоживання і економічного розвитку (питомій ВВП). У зв'язку з цим був виконаний новий прогноз енергоспоживання (зниженого) в припущенні більш високих темпів зниження енергоємності ВВП та надання економічної допомоги розвинених країн, що розвиваються.

Високий рівень енергоспоживання визначений виходячи з питомих ВВП, в основному відповідних прогнозами Світового банку. При цьому в кінці XXI століття країни, що розвиваються досягнутий лише сучасного рівня ВВП розвинених країн, тобто відставання складе близько 100 років. У варіанті низького енергоспоживання розмір допомоги розвинених країн, що розвиваються прийнятий виходячи з обговорюваних в Ріо-де-Жанейро показників: близько 0,7% ВВП розвинених країн, або 100-125 млрд дол. на рік. Зростання ВВП розвинених країн при цьому дещо зменшується, а що розвиваються - збільшується. В середньому ж по світу ВВП на душу населення в цьому варіанті збільшується, що свідчить про доцільність надання такої допомоги з точки зору всього людства.

Споживання на душу населення енергії в низькому варіанті в промислово розвинених країнах стабілізується, в країнах, що розвиваються - зросте до кінця століття приблизно в 2,5 рази, а в середньому по світу - в 1,5 рази в порівнянні з 1990 р Абсолютна світове споживання кінцевої енергії (з урахуванням зростання населення) збільшиться до кінця розпочатого століття по високому прогнозом приблизно в 3,5 рази, по низькому - в 2,5 рази.

Використання окремих видів первинних енергоресурсів характеризується наступними особливостями. Нафта у всіх сценаріях витрачається приблизно однаково - в 2050 р досягається пік її видобутку, а до 2100 р дешеві ресурси (перших п'яти вартісних категорій) вичерпуються повністю або майже повністю. Така стійка тенденція пояснюється великою ефективністю нафти для виробництва механічної і хімічної енергії, а також тепла і пікової електроенергії. В кінці століття нафту заміщається синтетичним паливом (в першу чергу, з вугілля).

Видобуток природного газу безперервно збільшується протягом всього століття, досягаючи максимуму в його кінці. Дві найбільш дорогі категорії (нетрадиційний метан і метаногідрати) виявилися неконкурентоспроможними. Газ використовується для виробництва всіх видів кінцевої енергії, але найбільшою мірою - для виробництва тепла.

Вугілля і ядерна енергія схильні до найбільших змін в залежності від обмежень, що вводяться. Будучи приблизно равноекономічнимі, вони заміщають один одного, особливо в "крайніх" сценаріях. У найбільшій мірі вони використовуються на електростанціях. Значна частина вугілля в другій половині століття переробляється в синтетичне моторне паливо, а ядерна енергія в сценаріях з жорсткими обмеженнями на викиди СО 2 в великих масштабах використовується для отримання водню.

Використання відновлюваних джерел енергії істотно розрізняється в різних сценаріях. Стійко використовуються лише традиційні гідроенергія і біомаса, а також дешеві ресурси вітру. Решта видів ВДЕ є найбільш дорогими ресурсами, замикають енергетичний баланс і розвиваються в міру необхідності.

Цікаво проаналізувати витрати на світову енергетику в різних сценаріях. Найменше вони, природно, в двох останніх сценаріях зі зниженим енергоспоживанням і помірними обмеженнями. До кінця століття вони зростають приблизно в 4 рази в порівнянні з 1990 р Найбільші витрати вийшли в сценарії з підвищеним енергоспоживанням і жорсткими обмеженнями. В кінці століття вони в 10 разів перевищують витрати 1990 року та в 2,5 рази - витрати в останніх сценаріях.

Слід зазначити, що введення мораторію на ядерну енергетику при відсутності обмежень на викиди СО 2 збільшує витрати всього на 2%, що пояснюється приблизною равноекономічностью АЕС і електростанцій на вугіллі. Однак, якщо при мораторій на ядерну енергетику ввести жорсткі обмеження на викиди СО 2, то витрати на енергетику зростають майже в 2 рази.

Отже, "ціни" ядерного мораторію і обмежень на викиди СО 2 дуже великі. Аналіз показав, що витрати на зниження викидів СО 2 можуть скласти 1-2% від світового ВВП, тобто вони виявляються порівнянними з очікуваним збитком від зміни клімату планети (при потеплінні на кілька градусів). Це дає підстави говорити про допустимість (або навіть необхідності) пом'якшення обмежень на викиди СО 2. Фактично потрібно мінімізувати суму витрат на зниження викидів СО 2 та збитків від зміни клімату (що, звичайно, представляє виключно складне завдання).

Дуже важливо, що додаткові витрати на зменшення викидів СО 2 повинні нести, головним чином, країни, що розвиваються. Тим часом, ці країни, з одного боку, не винні в становищі, з тепличним ефектом положенні, а з іншого - просто не мають таких коштів. Отримання ж цих коштів від розвинених країн, безсумнівно, викличе великі труднощі і це - одна з найсерйозніших проблем досягнення стійкого розвитку.

У XXI столітті ми тверезо усвідомлюємо реальностях третього тисячоліття. На жаль, запаси нафти, газу, вугілля зовсім не нескінченні. Природі, щоб створити ці запаси, знадобилися мільйони, витрачені вони будуть за сотні. Сьогодні в світі стали всерйоз замислюватися над тим, як не допустити хижацького розграбування земних багатств. Адже лише за цієї умови запасів палива може вистачити на століття. На жаль, багато нафтовидобувних країн живуть сьогоднішнім днем. Вони нещадно витрачають подаровані їм природою нафтові запаси. Що ж станеться тоді, а це рано чи пізно станеться, коли родовища нафти і газу будуть вичерпані? Імовірність швидкого виснаження світових запасів палива, а також погіршення екологічної ситуації в світі, (переробка нафти і досить часті аварії під час її транспортування становлять реальну загрозу для навколишнього середовища) змусили задуматися про інші види палива, здатних замінити нафту і газ.

Зараз в світі все більше вчених інженерів займаються пошуками нових, нетрадиційних джерел які могли б взяти на себе хоча б частину турбот по постачанню людства енергією. Нетрадиційні поновлювані джерела енергії включають сонячну, вітрову, геотермальну енергію, біомасу і енергію Світового океану.

Енергія сонця

Останнім часом інтерес до проблеми використання сонячної енергії різко зріс, і хоча це джерело також відноситься до поновлюваних, увагу, що приділяється йому в усьому світі, змушує нас розглянути його можливості окремо. Потенційні можливості енергетики, заснованої на використанні безпосередньо сонячного випромінювання, надзвичайно великі. Зауважимо, що використання всього лише 0,0125% цієї кількості енергії Сонця могло б забезпечити всі сьогоднішні потреби світової енергетики, а використання 0.5% - повністю покрити потреби на перспективу. На жаль, навряд чи коли-небудь ці величезні потенційні ресурси вдасться реалізувати у великих масштабах. Одним з найбільш серйозних перешкод такої реалізації є низька інтенсивність сонячного випромінювання.

Навіть при найкращих атмосферних умовах (південні широти, чисте небо) щільність потоку сонячного випромінювання складає не більше 250 Вт / м2. Тому, щоб колектори сонячного випромінювання "збирали" за рік енергію, необхідну для задоволення всіх потреб людства потрібно розмістити їх на території 130 000 км 2! Необхідність використовувати колектори величезних розмірів, крім того, тягне за собою значні матеріальні витрати. Найпростіший колектор сонячного випромінювання являє собою темна металевий лист, усередині якого розташовуються труби з циркулюючої в ній рідиною. Нагріта за рахунок сонячної енергії, поглиненої колектором, рідина надходить для безпосереднього використання. Згідно з розрахунками виготовлення колекторів сонячного випромінювання площею 1 км 2, вимагає приблизно 10 4 тонн алюмінію. Доведені ж на сьогодні світові запаси цього металу оцінюються в 1.17 * 10 9 тонн.

Ясно, що існують різні фактори, що обмежують потужність сонячної енергетики. Припустимо, що в майбутньому для виготовлення колекторів стане можливим застосовувати не тільки алюміній, але і інші матеріали. Чи зміниться ситуація в цьому випадку? Будемо виходити з того, що на окремій фазі розвитку енергетики (після 2100 роки) всі світові потреби в енергії будуть задовольнятися за рахунок сонячної енергії. В рамках цієї моделі можна оцінити, що в цьому випадку буде потрібно "збирати" сонячну енергію на площі від 1 * 10 6 до 3 * 10 6 км 2. У той же час загальна площа орних земель в світі складає сьогодні 13 * 10 6 км 2. Сонячна енергетика відноситься до найбільш матеріаломістким видів виробництва енергії. Великомасштабне використання сонячної енергії спричиняє гігантське збільшення потреби в матеріалах, а отже, і в трудових ресурсах для видобутку сировини, її збагачення, отримання матеріалів, виготовлення геліостатів, колекторів, іншої апаратури, їх перевезення. Підрахунки показують, що для виробництва 1 МВт в рік електричної енергії за допомогою сонячної енергетики буде потрібно затратити від 10 000 до 40 000 людино-годин.

У традиційній енергетиці на органічному паливі цей показник становить 200-500 людино-годин. Поки що електрична енергія, породжена сонячними променями, обходиться набагато дорожче, ніж одержувана традиційними способами. Вчені сподіваються, що експерименти, які вони проведуть на досвідчених установках і станціях, допоможуть вирішити не тільки технічні, але й економічні проблеми.

Перші спроби використання сонячної енергії на комерційній основі відносяться до 80-х років минулого століття. Найбільших успіхів у цій області домоглася фірма Loose Industries (США). Нею в грудні 1989 року введена в експлуатацію сонячно-газова станція потужністю 80 МВт. Тут же, в Каліфорнії, в 1994 році було введено ще 480 МВт електричної потужності, причому, вартість 1 кВт / год енергії - 7-8 центів. Це нижче, ніж на традиційних станціях. У нічні години і взимку енергію дає, в основному, газ, а влітку і в денні години - сонце. Електростанція в Каліфорнії продемонструвала, що газ і сонце, як основні джерела енергії найближчого майбутнього, здатні ефективно доповнювати один одного. Тому не випадковий висновок, що в якості партнера сонячної енергії повинні виступати різні види рідкого або газоподібного палива. Найбільш імовірною "кандидатурою" є водень.

Його отримання з використанням сонячної енергії, наприклад, шляхом електролізу води може бути досить дешевим, а сам газ, що володіє високою теплотворною здатністю, легко транспортувати і довгостроково зберігати. Звідси висновок: найбільш економічна можливість використання сонячної енергії, яка проглядається сьогодні - направляти її для отримання вторинних видів енергії в сонячних районах земної кулі. Отримане рідке або газоподібне паливо можна буде перекачувати по трубопроводах або перевозити танкерами в інші райони. Швидкий розвиток геліоенергетики стало можливим завдяки зниженню вартості фотоелектричних перетворювачів у розрахунку на 1 Вт встановленої потужності з 1000 доларів в 1970 році до 3-5 доларів в 1997 році і підвищенню їх ККД з 5 до 18%. Зменшення вартості сонячного вати до 50 центів дозволить геліоустановки конкурувати з іншими автономними джерелами енергії, наприклад, з Дізельелектростанціі.

вітрова енергія

Величезна енергія рухомих повітряних мас. Запаси енергії вітру більш ніж в сто разів перевищують запаси гідроенергії всіх річок планети. Вітри, що дмуть на просторах нашої країни, могли б легко задовольнити всі її потреби в електроенергії! Кліматичні умови дозволяють розвивати вітроенергетику на величезній території від наших західних кордонів до берегів Єнісею. Багаті енергією вітру північні райони країни вздовж узбережжя Північного Льодовитого океану, де вона особливо необхідна мужнім людям, обживають ці багатющі краю. Чому ж настільки рясний, доступний та й екологічно чисте джерело енергії так слабо використовується? В наші дні двигуни, що використовують вітер, покривають всього одну тисячну світових потреб в енергії. Техніка XX століття відкрила зовсім нові можливості для вітроенергетики, завдання якої стала іншою - отримання електроенергії. На початку століття Н.Е. Жуковський розробив теорію вітродвигуна, на основі якої могли бути створені високопродуктивні установки, здатні отримувати енергію від самого слабкого вітерцю. З'явилося безліч проектів вітроагрегатів, незрівнянно більш досконалих, ніж старі вітряні млини. У нових проектах використовуються досягнення багатьох галузей знання. У наші дні до створення конструкцій вітроколеса - серця будь-якої вітроенергетичної установки залучаються фахівці-літакобудівельники, які вміють вибрати найбільш доцільний профіль лопаті, досліджувати його в аеродинамічній трубі. Зусиллями вчених і інженерів створені найрізноманітніші конструкції сучасних вітрових установок.

Першою лопатевої машиною, яка використала енергію вітру, був вітрило. Парус і вітродвигун крім одного джерела енергії об'єднує один і той же використовуваний принцип. Дослідження Ю. С. Крючкова показали, що вітрило можна представити у вигляді вітродвигуна з нескінченним діаметром колеса. Парус є найбільш досконалою лопатевою машиною, з найвищим коефіцієнтом корисної дії, яка безпосередньо використовує енергію вітру для руху.

Вітроенергетика, яка використовує вітроколеса і ветрокаруселі, відроджується зараз, перш за все, в наземних установках. У США вже побудовані і експлуатуються комерційні установки. Проекти наполовину фінансуються з державного бюджету. Другу половину інвестують майбутні споживачі екологічно чистої енергії.

Перші розробки теорії вітродвигуна відносяться до 1918 р В. Залевський зацікавився вітряками і авіацією одночасно. Він почав створювати повну теорію вітряка і вивів кілька теоретичних положень, яким повинна відповідати вітроустановка.

На початку ХХ століття інтерес до повітряних гвинтів і ветроколесам ні відокремлений від загальних тенденцій часу - використовувати вітер, де це тільки можливо. Спочатку найбільшого поширення вітроустановки отримали в сільському господарстві. Повітряний гвинт використовували для приводу суднових механізмів. На всесвітньо відомому "Фрам" він обертав динамо-машину. На вітрильниках вітряки приводили в рух насоси та якірні механізми.

У Росії до початку минулого століття крутилося близько 2500 тисячі вітряків загальною потужністю мільйон кіловат. Після 1917 року млини залишилися без господарів і поступово зруйнувалися. Правда, робилися спроби використовувати енергію вітру вже на науковій і державній основі. У 1931 році поблизу Ялти була побудована найбільша на ті часи вітроенергетична установка потужністю 100 кВт, а пізніше розроблено проект агрегату на 5000 кВт. Але реалізувати його не вдалося, так як Інститут вітроенергетики, який займався цією проблемою, був закритий.

У США до 1940 року побудували вітроагрегат потужністю 1250 кВт. До кінця війни одна з його лопатей отримала пошкодження. Її навіть не стали ремонтувати - економісти підрахували, що вигідніше використовувати звичайну дизельну електростанцію. Подальші дослідження цієї установки припинилися.

Невдалі спроби використовувати енергію вітру в великомасштабної енергетиці сорокових років XX століття не були випадкові. Нафта залишалася порівняно дешевої, різко знизилися питомі капітальні вкладення на великих теплових електростанціях, освоєння гідроенергії, як тоді здавалося, гарантує і низькі ціни і задовільну екологічну чистоту.

Істотним недоліком енергії вітру є її мінливість у часі, але його можна компенсувати за рахунок розташування вітроагрегатів. Якщо в умовах повної автономії об'єднати кілька десятків великих вітроагрегатів, то середня їх потужність буде постійною. При наявності інших джерел енергії вітрогенератор може доповнювати існуючі. І, нарешті, від вітродвигуна можна безпосередньо отримувати механічну енергію.

Термальна енергія землі

З давніх-давен люди знають про стихійні прояви гігантської енергії, що таїться в надрах земної кулі. Потужність виверження багаторазово перевищує потужність найбільших енергетичних установок, створених руками людини. Правда, про безпосереднє використання енергії вулканічних вивержень говорити не доводиться - немає поки в людей можливостей приборкати цю непокірну стихію, та й, на щастя, виверження ці досить рідкісні події. Але це прояви енергії, що таїться в земних надрах, коли лише крихітна частка цієї невичерпної енергії знаходить вихід через вогнедишні жерла вулканів. Маленька європейська країна Ісландія повністю забезпечує себе помідорами, яблуками і навіть бананами! Численні ісландські теплиці отримують енергію від тепла землі - інших місцевих джерел енергії в Ісландії практично немає. Зате дуже багата ця країна гарячими джерелами і знаменитими гейзерами-фонтанами гарячої води, з точністю хронометра вириваються з-під землі. І хоч не ісландцям належить пріоритет у використанні тепла підземних джерел, жителі цієї маленької північної країни експлуатують підземну котельну дуже інтенсивно.

Рейк'явік, в якій проживає половина населення країни, опалюється тільки за рахунок підземних джерел. Але не тільки для опалення люди черпають енергію з глибин землі. Вже давно працюють електростанції, що використовують гарячі підземні джерела. Перша така електростанція, зовсім ще малопотужна, була побудована в 1904 році в невеликому італійському містечку Лардерелло. Поступово потужність електростанції росла, в дію вступали все нові агрегати, використовувалися нові джерела гарячої води, і в наші дні потужність станції досягла вже значної величини - 360 тисяч кіловат. У Новій Зеландії існує така електростанція в районі Вайракеи, її потужність 160 тисяч кіловат. У 120 кілометрах від Сан-Франциско в США виробляє електроенергію геотермальна станція потужністю 500 тисяч кіловат.

Енергія внутрішніх вод

Перш за все люди навчилися використовувати енергію річок. Але в золотий вік електрики, відбулося відродження водяного колеса у вигляді водяної турбіни. Електричні генератори, що виробляють енергію, необхідно було обертати, а це цілком успішно могла робити вода. Можна вважати, що сучасна гідроенергетика народилася в 1891 році. Переваги гідроелектростанцій очевидні - постійно поновлюваний самою природою запас енергії, простота експлуатації, відсутність забруднення навколишнього середовища. Та й досвід будівництва та експлуатації водяних коліс міг би надати чималу допомогу гідроенергетикам.

Однак, щоб привести в обертання могутні гідротурбіни, потрібно накопичити за дамбою величезний запас води. Для побудови греблі потрібно укласти таку кількість матеріалів, що об'єм гігантських єгипетських пірамід в порівнянні з ним покажеться нікчемним. У 1926 році в лад увійшла Волховська ГЕС, в наступному почалося будівництво знаменитої Дніпровської. Енергетична політика нашої країни, призвела до того, що у нас розвинена система потужних гідроелектричних станцій. Жодна держава не може похвалитися такими енергетичними гігантами, як Волзькі, Красноярська і Братська, Саяно-Шушенська ГЕС. Енергоустановка на річці Ранс, що складається з 24 реверсивних турбогенераторів, і має вихідну потужність 240 мегават - одна з найбільш потужних гідроелектростанцій у Франції. Гідроелектростанції є найбільш економічно вигідним джерелом енергії. Але мають недоліки - при транспортуванні електроенергії лініями електропередач відбуваються втрати до 30% і створюється екологічно небезпечне електромагнітне випромінювання. Поки людям служить лише невелика частина гідроенергетичного потенціалу землі. Щорічно величезні потоки води, що утворилися від дощів і танення снігів, стікають в моря невикористаними. Якби вдалося затримати їх за допомогою дамб, людство отримало б додатково колосальну кількість енергії.

енергія біомаси

У США в середині 70-х років група фахівців в області дослідження океану, морських інженерів і водолазів створила першу в світі океанську енергетичну ферму на глибині 12 метрів під залитій сонцем гладдю Тихого океану поблизу міста Сан-Клемент. На фермі вирощувалися гігантські каліфорнійські бурі водорості. На думку директора проекту доктора Говарда А. Уилкокса, співробітника Центру дослідження морських і океанських систем в Сан-Дієго (Каліфорнія), "до 50% енергії цих водоростей може бути перетворене в паливо - в природний газ метан. Океанські ферми майбутнього, вирощують бурі водорості на площі приблизно 100 000 акрів (40 000 га), зможуть давати енергію, якої вистачить, щоб повністю задовольнити потреби американського міста з населенням в 50 000 чоловік ".

До біомасі, крім водоростей, можна також віднести і продукти життєдіяльності домашніх тварин. Так, 16 січня 1998 року в газеті "Санкт Петербурзькі Ведомости" була надрукована стаття, під назвою "Електрика ... з курячого посліду" в якій говорилося про те, що знаходиться в фінському місті Тампере дочірня фірма міжнародного норвезького суднобудівного концерну Kvaerner прагне отримати підтримку ЄС для спорудження в британському Нортхемптон електростанції, що діє ... на курячому посліді. Проект входить в програму ЄС Thermie, яка передбачає розвиток нових, нетрадиційних, джерел енергії та методів заощадження енергетичних ресурсів. Комісія ЄС розподілила 13 січня 140 млн ЕКЮ серед 134 проектів.

Спроектована фінською фірмою силова установка буде спалювати в топках 120 тисяч тонн курячого посліду на рік, виробляючи 75 млн кіловат-годин енергії.

висновок

Можна виділити ряд загальних тенденцій та особливостей у розвитку енергетики світу в почався столітті.

1. У XXI ст. неминучий значне зростання світового споживання енергії, в першу чергу, в развіваюшіхся країнах. У промислово розвинених країнах енергоспоживання може стабілізуватися приблизно на сучасному рівні або навіть знизитися до кінця століття. За низького прогнозом, зробленим авторами, світове споживання кінцевої енергії може скласти в 2050 р 350 млн ТДж / рік, в 2100 г. - 450 млн ТДж / рік (при сучасному споживанні близько 200 млн ТДж / рік).

2. Людство в достатній мірі забезпечено енергетичними ресурсами на XXI століття, але подорожчання енергії неминуче. Щорічні витрати на світову енергетику зростуть в 2,5-3 рази до середини століття і в 4-6 разів до кінця його в порівнянні з 1990 р Середня вартість одиниці кінцевої енергії збільшиться в ці терміни, відповідно, на 20-30 і 40- 80% (збільшення цін на паливо і енергію може бути ще більшим).

3. Введення глобальних обмежень на викиди СО 2 (найбільш важливого тепличного газу) дуже сильно вплине на структуру енергетики регіонів і світу в цілому. Спроби збереження глобальних викидів на сучасному рівні слід визнати нереальними через важко розв'язати протиріччя: додаткові витрати на обмеження викидів СО 2 (близько 2 трлн дол. / Рік в середині століття і більше 5 трлн дол. / Рік в кінці століття) повинні будуть нести переважно країни, що розвиваються, які, між тим, "не винні" в такій проблемі і не мають необхідних коштів; розвинені же країни навряд чи захочуть і зможуть оплатити такі витрати. Реалістичним з точки зору забезпечення задовільних структур енергетики регіонів світу (і витрат на її розвиток) можна вважати обмеження в другій половині століття глобальних викидів СО 2 до 12-14 Гт С / рік, тобто до рівня приблизно в два рази вище, ніж було в 1990 г. При цьому зберігається проблема розподілу квот і додаткових витрат на обмеження викидів між країнами і регіонами.

4. Розвиток ядерної енергетики представляє найбільш ефективний засіб зниження викидів СО 2. У сценаріях, де вводилися жорсткі або помірні обмеження на викиди СО 2 і були відсутні обмеження на ядерну енергетику, оптимальні масштаби її розвитку вийшли надзвичайно великими. Іншим показником її ефективності з'явилася "ціна" ядерного мораторію, яка при жорстких обмеженнях на викиди СО 2 виливається в 80-процентне збільшення витрат на світову енергетику (більше 8 трлн дол. / Рік в кінці XXI ст.). У зв'язку з цим були розглянуті сценарії з "помірними" обмеженнями на розвиток ядерної енергетики для пошуку реально можливих альтернатив.

5. Неодмінна умова переходу до сталого розвитку - допомога (фінансова, технічна) найбільш відсталим країнам з боку розвинених країн. Для отримання реальних результатів така допомога повинна бути надана в найближчі десятиліття, з одного боку, для прискорення процесу наближення рівня життя країн, що розвиваються до рівня розвинених, а з іншого - щоб така допомога ще могла скласти помітну частку в швидко зростаючому сумарному ВВП країн, що розвиваються.

література

1. Щотижнева газета сибірського відділення російської академії наук N 3 (2289) 19 Січня 2001 р

2. Антропов П.Я. Паливно-енергетичний потенціал Землі. М., 1994

3. Одум Г., Одум Е. Енергетичний базис людини і природи. М., 1998.