Dom › Testovi › Problem energije i sirovina. Izvještaj na temu “Energetski problem svijeta i načini njegovog rješavanja”

Problem energije i sirovina. Izvještaj na temu “Energetski problem svijeta i načini njegovog rješavanja”

Uvod. Energija - problemi rastuće potrošnje

Energetska kriza - pojava koja se javlja kada je potražnja za energetskim resursima znatno veća od njihove ponude. Njegovi uzroci mogu biti u logistici, politici ili fizičkim nestašicama.

Potrošnja energije je preduslov za ljudsko postojanje. Dostupnost energije dostupne za potrošnju oduvijek je bila neophodna da bi se zadovoljile ljudske potrebe, produžio životni vijek i poboljšali životni uslovi.
Istorija civilizacije je istorija pronalaska sve više i više novih metoda pretvorbe energije, razvoja njenih novih izvora i, na kraju, povećanja potrošnje energije.
Prvi skok u porastu potrošnje energije dogodio se kada su ljudi naučili zapaliti vatru i koristiti je za kuhanje i grijanje svojih domova. Izvori energije tokom ovog perioda bili su ogrevno drvo i ljudska mišićna snaga. Sljedeća važna faza povezana je s izumom točka, stvaranjem raznih alata i razvojem kovačkog zanata. Do 15. stoljeća, srednjovjekovni čovjek je, koristeći vuču, vodu i energiju vjetra, drva za ogrjev i malu količinu uglja, već trošio otprilike 10 puta više od primitivnog čovjeka. Posebno primjetan porast globalne potrošnje energije dogodio se u posljednjih 200 godina od početka industrijske ere - povećala se 30 puta i dostigla 13,7 gigatona standardnog goriva godišnje 1998. Osoba u industrijskom društvu troši 100 puta više energije od primitivne osobe.
U savremenom svijetu energija je osnova za razvoj osnovnih industrija koje određuju napredak društvene proizvodnje. U svim industrijalizovanim zemljama tempo razvoja energetike nadmašio je tempo razvoja drugih industrija.
Istovremeno, energija je jedan od izvora štetnih uticaja na životnu sredinu i ljude. Utječe na atmosferu (potrošnja kisika, emisije plinova, vlage i čvrstih čestica), hidrosferu (potrošnja vode, stvaranje umjetnih rezervoara, ispuštanje zagađenih i zagrijanih voda, tečni otpad) i litosferu (potrošnja fosilnih goriva, promjene krajolika , emisije toksičnih supstanci).
I pored uočenih faktora negativnog uticaja energije na životnu sredinu, povećanje potrošnje energije nije izazvalo veliku zabrinutost u široj javnosti. To se nastavilo sve do sredine 70-ih, kada su stručnjaci došli do brojnih podataka koji ukazuju na snažan antropogeni pritisak na klimatski sistem, koji predstavlja prijetnju globalne katastrofe sa nekontroliranim povećanjem potrošnje energije. Od tada, nijedan drugi naučni problem nije privukao tako veliku pažnju kao problem trenutnih, a posebno budućih klimatskih promjena.
Vjeruje se da je jedan od glavnih razloga za ovu promjenu energija. Pod energijom se podrazumijeva svako područje ljudske aktivnosti vezano za proizvodnju i potrošnju energije. Značajan dio energetskog sektora obezbjeđuje potrošnja energije koja se oslobađa sagorijevanjem organskih fosilnih goriva (nafta, ugalj i plin), što, zauzvrat, dovodi do ispuštanja ogromnih količina zagađivača u atmosferu.
Takav pojednostavljeni pristup već nanosi pravu štetu svjetskoj ekonomiji i može zadati fatalan udarac ekonomijama onih zemalja koje još nisu dostigle nivo potrošnje energije neophodan za završetak industrijske faze razvoja, uključujući i Rusiju. U stvarnosti je sve mnogo komplikovanije. Osim efekta staklene bašte, za koji je djelomično zaslužna i energetska industrija, na klimu planete utječu i brojni prirodni uzroci, od kojih su najvažniji solarna aktivnost, vulkanska aktivnost, parametri Zemljine orbite i samooscilacije. u sistemu atmosfera-okean. Ispravna analiza problema moguća je samo uzimajući u obzir sve faktore, dok je, naravno, potrebno razjasniti pitanje kako će se globalna potrošnja energije ponašati u bliskoj budućnosti, treba li čovječanstvo zaista uspostaviti stroga samoograničenja u energetici. potrošnje kako bi se izbjegla katastrofa globalnog zagrijavanja.

Savremeni trendovi u razvoju energetike

Općeprihvaćena klasifikacija dijeli primarne izvore energije na komercijalno I neprofitna.
Komercijalni izvori energije uključuju čvrsta (kameni i mrki ugalj, treset, uljni škriljci, katranski pijesak), tečna (nafta i plinski kondenzat), plinovita (prirodni plin) goriva i primarnu električnu energiju (električna energija proizvedena nuklearnom, hidro, vjetrom, geotermalnom, solarnom, plimskom i talasne stanice).
TO neprofitna uključuju sve druge izvore energije (ogrevno drvo, poljoprivredni i industrijski otpad, mišićnu snagu vučnih životinja i samih ljudi).
Svjetska energija u cjelini, kroz čitavu industrijsku fazu razvoja društva, zasniva se prvenstveno na komercijalnim energetskim resursima (oko 90% ukupne potrošnje energije). Iako treba napomenuti da postoji čitava grupa zemalja (ekvatorijalna Afrika, Jugoistočna Azija), čija velika populacija podržava svoje postojanje gotovo isključivo putem nekomercijalnih izvora energije.
Različite prognoze potrošnje energije zasnovane na podacima za posljednjih 50-60 godina sugeriraju da se do otprilike 2025. godine očekuje nastavak sadašnje umjerene stope rasta globalne potrošnje energije - oko 1,5% godišnje i stabilizacija globalne potrošnje po stanovniku, što manifestirao se u posljednjih 20 godina, na nivou 2,3-2,4 t konvencionalnog goriva/(č.-godina). Nakon 2030. godine, prema prognozi, do 2100. godine počet će polagani pad svjetskog prosječnog nivoa potrošnje energije po glavi stanovnika. Istovremeno, ukupna potrošnja energije pokazuje jasnu tendenciju stabilizacije nakon 2050., pa čak i blagi pad do kraja. veka.
Jedan od najvažnijih faktora koji se uzima u obzir pri izradi prognoze je dostupnost globalnih energetskih resursa zasnovanih na sagorijevanju fosilnih organskih goriva.
U okviru razmatrane prognoze, koja svakako spada u kategoriju umjerene u apsolutnom smislu potrošnje energije, do iscrpljenja dokazano nadoknadivih rezervi nafte i plina doći će ne prije 2050. godine, a uzimajući u obzir dodatne povratne resurse - nakon 2100. Ako uzmemo u obzir da su dokazane nadoknadive rezerve Budući da rezerve uglja znatno premašuju rezerve nafte i gasa zajedno, može se tvrditi da je razvoj svjetske energetike po ovom scenariju resursno osiguran više od jednog stoljeća.
Istovremeno, rezultati prognoze pokazuju značajno raspršivanje, što se jasno vidi iz izbora nekih objavljenih prognostičkih podataka za 2000. godinu.

Tabela 5.7. Neke nedavne prognoze potrošnje energije za 2000
(u zagradi je godina izdanja) i njeno stvarno značenje.

Prognostički centar	potrošnja primarne energije, Gt konvencionalno gorivo/god
Institut za atomsku energiju (1987.)	21.2
Međunarodni institut za primijenjenu sistemsku analizu (IIASA) (1981.)	20.0
Međunarodna agencija za atomsku energiju (IAEA) (1981.)	18.7
Nacionalna laboratorija Oak Ridge (ORNL) (1985.)	18.3
Međunarodna komisija za klimatske promjene (IPCC) (1992.)	15.9
Laboratorija za globalne energetske probleme IBRAE RAS-MEI (1990)	14.5
Stvarna potrošnja energije	14.3

Smanjenje potrošnje energije u odnosu na prognozu povezano je, prije svega, sa prelaskom sa ekstenzivnih načina njenog razvoja, sa energetske euforije na energetsku politiku zasnovanu na povećanju efikasnosti korištenja energije i njene sveobuhvatne uštede.
Razlog za ove promjene bile su energetske krize 1973. i 1979. godine, stabilizacija rezervi fosilnih goriva i poskupljenje njihove proizvodnje, te želja da se smanji ovisnost privrede o političkoj nestabilnosti u svijetu zbog izvoza. energetskih resursa.

Istovremeno, govoreći o potrošnji energije, treba napomenuti da se u postindustrijskom društvu mora riješiti još jedan fundamentalni problem - stabilizacija stanovništva.
Moderno društvo koje nije riješilo ovaj problem, ili barem ne ulaže napore da ga riješi, ne može se smatrati ni razvijenim ni civiliziranim, jer je sasvim očito da nekontrolirani rast stanovništva predstavlja neposrednu prijetnju egzistenciji čovjeka kao biološkog vrste.
Dakle, potrošnja energije po glavi stanovnika u svijetu pokazuje jasnu tendenciju stabilizacije. Treba napomenuti da je ovaj proces započeo prije oko 25 godina, tj. mnogo prije trenutnih spekulacija o globalnim klimatskim promjenama. Ovaj fenomen je prvi put uočen u mirnodopsko doba od početka industrijske ere i povezan je sa masovnom tranzicijom zemalja širom svijeta u novu, postindustrijsku fazu razvoja, u kojoj potrošnja energije po glavi stanovnika ostaje konstantna. Ova činjenica je vrlo važna, jer kao rezultat toga ukupna potrošnja energije u svijetu raste mnogo sporijim tempom. Može se tvrditi da je ozbiljno usporavanje rasta potrošnje energije bilo potpuno iznenađenje za mnoge prognostičare.

Kriza goriva

Početkom 70-ih, stranice novina bile su pune naslova: “Energetska kriza!”, “Koliko će trajati fosilna goriva?”, “Kraj naftnog doba!”, “Energetski haos”. Svi mediji i dalje posvećuju veliku pažnju ovoj temi - štampa, radio, televizija. Za takvu zabrinutost ima osnova, jer je čovječanstvo ušlo u složen i prilično dug period snažnog razvoja svoje energetske baze. Stoga, jednostavno treba iskoristiti danas poznate rezerve goriva, ali proširivanjem skale moderne energije tražiti nove izvore energije i razvijati nove načine njene konverzije.
Sada postoji mnogo prognoza o razvoju energetike. Međutim, uprkos poboljšanim metodama predviđanja, prognostičari nisu imuni na pogrešne proračune i nemaju dovoljno osnova da govore o velikoj tačnosti svojih prognoza za vremenski interval od 40-50 godina.
Osoba će uvijek nastojati da ima što više energije da osigura kretanje naprijed. Nauka i tehnologija mu neće uvijek dati priliku da dobije energiju u sve većim količinama. No, kako pokazuje povijesni razvoj, sigurno će se pojaviti nova otkrića i izumi koji će pomoći čovječanstvu da napravi još jedan kvalitativni skok i još bržim koracima krene ka novim dostignućima.
Međutim, problem iscrpljivanja energetskih resursa i dalje ostaje. Resursi dostupni Zemlji se dijele na obnovljive I neobnovljiv. Prvi uključuju sunčevu energiju, toplinu Zemlje, okeanske plime i šume. Oni neće prestati postojati sve dok postoje Sunce i Zemlja. Neobnovljivi resursi se ne obnavljaju po prirodi ili se obnavljaju vrlo sporo, mnogo sporije nego što ih ljudi troše. Brzinu stvaranja novih fosilnih goriva u utrobi Zemlje prilično je teško odrediti. S tim u vezi, procjene stručnjaka se razlikuju više od 50 puta. Čak i ako prihvatimo najveći broj, onda je stopa akumulacije goriva u utrobi Zemlje i dalje hiljadu puta manja od brzine njegove potrošnje. Zbog toga se takvi resursi nazivaju neobnovljivim. Procjena rezervi i potrošnje glavnih je data u tabeli 5.44. Tabela prikazuje potencijalne resurse. Stoga se sa trenutnim metodama ekstrakcije iz njih može izvući samo oko polovina. Druga polovina ostaje u zemlji. Zbog toga se često navodi da će rezerve trajati 120-160 godina. Veliku zabrinutost izaziva iscrpljivanje nafte i gasa koje se prijeti, koje (prema postojećim procjenama) može trajati samo 40-60 godina.
Ugalj ima svoje probleme. Prvo, njegov transport je vrlo radno intenzivan zadatak. Tako su u Rusiji glavne rezerve uglja koncentrisane na istoku, a glavna potrošnja je u evropskom dijelu. Drugo, široka upotreba uglja povezana je sa ozbiljnim zagađenjem zraka, kontaminacijom zemljine površine i propadanjem tla.
U različitim zemljama svi navedeni problemi izgledaju drugačije, ali rješenje za njih je gotovo svugdje bilo isto - uvođenje nuklearne energije. Rezerve uranijumskih sirovina su takođe ograničene. Međutim, ako govorimo o modernim termičkim reaktorima poboljšanog tipa, onda se za njih, zbog prilično visoke efikasnosti, rezerve uranijuma mogu smatrati gotovo neograničenim.
Pa zašto ljudi pričaju o energetskoj krizi, ako će samo rezerve fosilnih goriva trajati stotinama godina, a nuklearno gorivo još uvijek ima u rezervi?
Cijelo je pitanje koliko to košta. I sa ove strane se sada mora sagledati energetski problem. U dubinama zemlje ima još mnogo, ali njihovo vađenje nafte i gasa sve više košta, jer se ta energija mora vaditi iz sve siromašnijih i dubljih slojeva, iz siromašnih nalazišta otkrivenih u nenaseljenim, nepristupačnim područjima. Mnogo više je potrebno i moraće biti uloženo kako bi se minimizirale ekološke posljedice korištenja fosilnih goriva.
Nuklearna energija se sada uvodi ne zato što se njome snabdijeva gorivom vekovima i milenijumima, već radi uštede i očuvanja nafte i gasa za budućnost, kao i zbog mogućnosti smanjenja ekološkog opterećenja biosfere.
Rašireno je uvjerenje da je cijena električne energije iz nuklearnih elektrana znatno niža od cijene energije proizvedene u elektranama na ugalj i, u budućnosti, plinskim elektranama. Ali ako detaljno razmotrimo cijeli ciklus nuklearne energije (od vađenja sirovina do zbrinjavanja radioaktivnog otpada, uključujući i troškove izgradnje same nuklearne elektrane), onda upravljanje nuklearnom elektranom i osiguranje njenog sigurnog rada se okreće. biti skuplji od izgradnje i rada stanice istog kapaciteta koristeći tradicionalne izvore energije (Tabela 5.8 na primjeru američke ekonomije).
Stoga se u posljednje vrijeme sve veći naglasak stavlja na tehnologije za uštedu energije i obnovljivi izvori- kao što su sunce, vetar, element vode. Na primjer, Evropska unija je postavila cilj za 2010-2012. dobiti 22% električne energije koristeći nove izvore. U Njemačkoj je, na primjer, već 2001. godine proizvedena energija iz obnovljivih izvora bila ekvivalentna radu 8 nuklearnih reaktora, odnosno 3,5% ukupne električne energije.
Mnogi vjeruju da budućnost pripada darovima Sunca. Međutim, pokazalo se da ni ovdje nije sve tako jednostavno. Do sada je trošak proizvodnje električne energije korištenjem modernih solarnih fotonaponskih ćelija 100 puta veći od korištenja konvencionalnih elektrana. Međutim, stručnjaci koji se bave fotonaponskim ćelijama optimistični su i vjeruju da će moći značajno smanjiti njihovu cijenu.
Stavovi stručnjaka o perspektivama korištenja obnovljivih izvora energije uvelike se razlikuju. Komitet za nauku i tehnologiju u Engleskoj, analizirajući izglede za razvoj takvih izvora energije, došao je do zaključka da je njihova upotreba na bazi modernih tehnologija još najmanje dva do četiri puta skuplja od izgradnje nuklearne elektrane. elektrana. Drugi stručnjaci su dali različita predviđanja o ovim izvorima energije u bliskoj budućnosti. Po svemu sudeći, obnovljivi izvori energije će se koristiti u određenim područjima svijeta koja su povoljna za njihovo efikasno i ekonomično korištenje, ali u izuzetno ograničenom obimu. Najveći dio energetskih potreba čovječanstva trebao bi biti osiguran iz uglja i nuklearne energije. Istina, još ne postoji tako jeftin izvor koji bi nam omogućio da energetski sektor razvijamo brzinom kojom bismo željeli.
Sada i u narednim decenijama, najviše ekološki prihvatljiv izvor energije Uvode se nuklearni, a potom i termonuklearni uređivači. Uz njihovu pomoć, osoba će se kretati stepenicama tehničkog napretka. Kretaće se sve dok ne otkrije i savlada neki drugi, pogodniji izvor energije.
Na slici 5.38 prikazan je grafikon rasta nuklearnih elektrana u svijetu i proizvodnje električne energije za 1971-2006, te prognoze razvoja za 2020-30. Pored navedenih, nekoliko zemalja u razvoju, poput Indonezije, Egipta, Jordana i Vijetnama, najavile su mogućnost stvaranja nuklearnih elektrana i učinile prve korake u tom pravcu.

Sl.5.38. ( gore) Rast kapaciteta nuklearnih elektrana i proizvodnje električne energije za 1971-2006. prema podacima IAEA i prognozama kapaciteta nuklearnih elektrana u svijetu za 2020-2030. ( na dnu)

Ekološka energetska kriza

Glavni oblici uticaja energije na životnu sredinu su sledeći.

Čovječanstvo još uvijek većinu svoje energije dobiva korištenjem neobnovljivih izvora.
Zagađenje atmosfere: toplotni efekat, ispuštanje gasova i prašine u atmosferu.
3. Zagađenje hidrosfere: termalno zagađenje vodnih tijela, emisije zagađujućih materija.
Zagađenje litosfere tokom transporta energenata i odlaganja otpada, tokom proizvodnje energije.
Kontaminacija okoliša radioaktivnim i toksičnim otpadom.
Promjene hidrološkog režima rijeka od strane hidroelektrana i, kao posljedica toga, zagađenje vodotoka.
Stvaranje elektromagnetnih polja oko dalekovoda.

Očigledno postoje dva načina da se konstantni rast potrošnje energije pomiri sa rastućim negativnim posljedicama energije, s obzirom da će u bliskoj budućnosti čovječanstvo osjetiti ograničenja fosilnih goriva

Uštedu energije. Stepen uticaja napretka na uštedu energije može se pokazati na primeru parnih mašina. Kao što znate, efikasnost parnih mašina prije 100 godina bila je 3-5%, a sada dostiže 40%. Razvoj svjetske ekonomije nakon energetske krize 70-ih godina također je pokazao da čovječanstvo ima značajne rezerve na tom putu. Upotreba tehnologija za uštedu resursa i energije osigurala je značajno smanjenje potrošnje goriva i materijala u razvijenim zemljama.
Razvoj čistijih oblika proizvodnje energije. Problem se vjerovatno može riješiti razvojem alternativnih vrsta energije, posebno onih zasnovanih na korišćenju obnovljivih izvora. Međutim, načini implementacije ovog smjera još nisu očigledni. Do sada, obnovljivi izvori ne obezbjeđuju više od 20% globalne potrošnje energije. Glavni doprinos ovim 20% dolazi od korištenja biomase i hidroenergije.

Ekološki problemi tradicionalne energije

Najveći dio električne energije trenutno se proizvodi u termoelektranama (TE). Sljedeće su obično hidroelektrane (HE) i nuklearne elektrane (NE).

Moskovski državni institut za međunarodne odnose (U) MVP Rusije

Odjeljenje za svjetsku ekonomiju

Izvještaj na temu
“Energetski problem svijeta i načini za njegovo rješavanje”

Posao su završili: student 11. grupe prve godine Fakulteta za međunarodne ekonomske odnose
Badovskaya N.V.
Naučni rukovodilac: Komissarova Zh.N.

Moskva
2006

Sav život na Zemlji treba energiju. Međutim, osim bioloških potreba, čovječanstvo, tehnološkim i naučnim napretkom, postaje sve ranjivije u ovisnosti o vanjskim izvorima energije neophodnih za proizvodnju mnogih dobara i usluga. Generalno, energija omogućava ljudima da žive u promenljivim prirodnim uslovima i uslovima velike gustine naseljenosti, kao i da kontrolišu svoju okolinu. Stepen takve zavisnosti određuju mnogi faktori - počevši od klime pa sve do životnog standarda u datoj zemlji: očigledno je da što čovek čini život ugodnijim, to više zavisi od spoljnih izvora energije. Odličan primjer takve ovisnosti mogu biti Sjedinjene Države, prema riječima Georgea W. Busha, „ovisne o nafti koja se uvozi iz nestabilnih regiona“ i Evropa koja se gotovo u potpunosti oslanja na snabdijevanje energentima iz Rusije. Nove tehnologije omogućavaju smanjenje potrošnje energije, čine je pametnijom i koriste najnovije, najefikasnije načine za njeno dobivanje i korištenje.

Ali potrošnja bilo kojeg izvora energije ima ograničenja za kvantitativno širenje. Početkom 21. veka mnoga pitanja su već dostigla globalni značaj. Zalihe nekih od najvažnijih minerala - nafte i gasa - postepeno se približavaju iscrpljivanju, a njihovo potpuno iscrpljivanje može nastupiti u narednom stoljeću.

Ekološki problemi povezani sa uticajem korišćenja i prerade energije, prvenstveno klimatske promene, takođe su usko povezani sa energijom.

Dakle, pitanje energetike je jedna od najvažnijih komponenti dubljeg i sveobuhvatnijeg problema daljeg razvoja čovječanstva, stoga je danas, više nego ikada, hitan zadatak pronalaženja novih isplativih izvora energije.

Trenutno se izvori goriva najviše koriste za proizvodnju energije, osiguravajući oko 75% globalne proizvodnje energije. O njihovim prednostima može se mnogo reći – relativno su lokalizirani u nekoliko velikih klastera, jednostavni za rukovanje i daju jeftinu energiju (ako se, naravno, ne računa šteta od zagađenja). Ali postoji i niz ozbiljnih nedostataka:

Rezerve goriva će se u dogledno vrijeme iscrpiti, što će dovesti do strašnih posljedica po zemlje koje od njih zavise.

Rudarstvo postaje teže, skuplje i opasnije kako eksploatišemo najpristupačnije bazene.

Ovisnost o nafti dovela je do virtuelne monopolizacije, ratova i društveno-političke destabilizacije.

Rudarstvo uzrokuje ozbiljne ekološke probleme.

Jedno od oblasti energetike koje obećava je nuklearna energija.

U nuklearnim elektranama električna energija se proizvodi reakcijama nuklearne fisije, koje proizvode ogromne količine energije sagorijevanjem relativno male količine goriva. Na ovom nivou potrošnje, proučavana ležišta uranijuma trajat će više od 5.000.000.000 godina - za to vrijeme će čak i naše Sunce imati vremena da pregori.

Vjerojatnost katastrofa i nesreća u nuklearnim elektranama donekle koči razvoj ove industrije, izazivajući nepovjerenje javnosti u nuklearnu energiju. Međutim, iz historijske perspektive, nesreće u termo i hidroelektranama uzrokovale su smrt mnogo više ljudi, a da ne spominjemo štetu po okoliš.

Druga metoda proizvodnje energije koja decenijama uzbuđuje umove naučnika je nuklearna fuzija. Nuklearna fuzija oslobađa stotine puta više energije nego raspad, a rezerve goriva za takve reaktore će trajati mnogo milijardi godina. Međutim, takva reakcija još nije stavljena pod kontrolu, a pojava prvih ovakvih instalacija očekuje se tek 2050. godine.

Alternativa ovim vrstama energetskih resursa mogu biti obnovljivi izvori: hidroenergija, energija vjetra i plime, solarna, geotermalna, okeanska toplinska energija i bioenergija.

Prije industrijske revolucije, obnovljivi izvori bili su glavni izvor energije. Čvrsta biogoriva – kao što je drvo – i dalje su važna za siromašne u zemljama u razvoju.

Biomasa (sagorevanje organskih materijala za proizvodnju energije), biogoriva (prerada biomaterijala za proizvodnju etanola) i biogas (anaerobna prerada biološkog otpada) su drugi obnovljivi izvori energije koje ne treba zanemariti. Oni ne mogu da obezbede proizvodnju energije na globalnom nivou, ali su sposobni da generišu do 10 MW/h. Osim toga, mogu pokriti troškove zbrinjavanja biološkog otpada.

Hidroenergija je jedini obnovljivi izvor energije koji se danas koristi i koji daje značajan udio u globalnoj proizvodnji energije. Potencijal hidroenergije je neznatno otkriven, dugoročno će se količina proizvedene energije povećati za 9-12 puta. Međutim, izgradnja novih brana je otežana povezanim kršenjem okoliša. U tom smislu, sve je veći interes za projekte mini hidroelektrana koji izbjegavaju mnoge probleme velikih brana.

Solarni paneli danas mogu pretvoriti oko 20% dolazne solarne energije u električnu energiju. Međutim, ako napravite posebne “kolektore svjetla” i njima zauzmete najmanje 1% zemljišta koje se koristi za poljoprivredna zemljišta, to bi moglo pokriti svu modernu potrošnju energije. Štaviše, produktivnost takvog solarnog kolektora je od 50 do 100 puta veća od produktivnosti prosječne hidroelektrane. Solarni paneli se mogu postaviti i na slobodnu površinu postojeće industrijske infrastrukture, čime će se izbjeći oduzimanje zemljišta iz parkova i kultiviranih površina. Njemačka vlada trenutno provodi sličan program, koji sa zanimanjem prate i druge zemlje.

Zahvaljujući istraživanjima, ustanovljeno je da farme algi mogu uhvatiti i do 10%, a termalni solarni kolektori do 80% sunčeve energije, koja se naknadno može koristiti u različite svrhe.

Energija vjetra danas je jedan od najjeftinijih obnovljivih izvora. Potencijalno bi mogao pružiti pet puta više energije nego što svijet danas troši, ili 40 puta veću potražnju za električnom energijom. Za to će biti potrebno 13% ukupne površine zemljišta zauzeti vjetroelektranama, odnosno onim područjima gdje su kretanja vazdušnih masa posebno jaka.

Brzine vjetra na moru su oko 90% veće od brzine vjetra na kopnu, što znači da vjetroturbine na moru mogu proizvesti mnogo više energije.

Ova metoda proizvodnje energije bi takođe imala uticaj na životnu sredinu, ublažavajući efekat staklene bašte.

Geotermalna energija, toplotna energija okeana i energija plime i oseke jedini su trenutno dostupni obnovljivi izvori koji se ne oslanjaju na sunce, ali su „koncentrisani“ u određenim područjima. Sva raspoloživa energija plime i oseke može obezbijediti oko četvrtinu moderne potrošnje energije. Trenutno postoje veliki projekti za stvaranje plimnih elektrana.

Geotermalna energija ima ogroman potencijal kada se uzme u obzir sva toplina zarobljena unutar Zemlje, iako je toplina koja se oslobađa na površinu 1/20 000 energije koju primamo od Sunca, ili oko 2-3 puta više od energije plime i oseke.

U ovoj fazi, glavni potrošači geotermalne energije su Island i Novi Zeland, iako mnoge zemlje imaju planove za ovakav razvoj.

Vrste energetskih resursa koje se razmatraju nikako nisu bez nedostataka.

Upotreba većine tehnologija povezanih s korištenjem obnovljivih izvora zahtijeva visoke troškove, a često je lokacija takvih stanica izuzetno nezgodna, što u konačnici čini ove izvore neisplativim i nedostupnim potrošačima. S druge strane, mnogi izvori omogućavaju stvaranje malih proizvodnih objekata koji se nalaze u neposrednoj blizini potrošača energije, kao što su solarni paneli.

Drugi problem je negativan uticaj na životnu sredinu. Na primjer, izgradnja brana, začudo, doprinosi efektu staklene bašte - raspadajuća organska tvar u poplavljenim područjima oslobađa ugljični dioksid. Općenito, cijeli ekosistem blokirane rijeke pati.

Osim geotermalnih i hidroelektričnih resursa, koji su specifični za lokaciju, drugi alternativni izvori energije često su skuplji i nezgodniji za korištenje od konvencionalnih fosilnih goriva. Možda jedino područje njihove primjene ostaju udaljena područja s nerazvijenom infrastrukturom, gdje je jeftinije graditi vjetroelektrane i druge stanice nego transportirati gorivo morem ili kopnom, kao i nerazvijena područja Zemlje.

Drugi način rješavanja energetskog problema je intenziviranje. Nove tehnologije bolje koriste dostupnu energiju, povećavajući efikasnost opreme - na primjer, efikasnije fluorescentne sijalice, motori, izolacijski materijali. Toplota koja se gubi, odlazeći u okolinu, može se kroz izmjenjivače topline iskoristiti za zagrijavanje vode i centralno grijanje zgrada.

Postojeće elektrane mogu raditi produktivnije uz minimalne troškove i promjene zahvaljujući novim tehnologijama. Nove elektrane se mogu učiniti efikasnijim korištenjem tehnologija kao što je kogeneracija. Nova arhitektonska rješenja mogu uključivati korištenje solarnih kolektora. LED diode postepeno zamjenjuju zastarjele sijalice. Naravno, nijedna od ovih metoda ne nudi tehnologiju perpetual motion, a dio energije se uvijek troši „za grijanje“.

U dalekoj budućnosti ogroman broj novih izvora energije mogao bi donijeti istraživanje svemira, iako je malo vjerovatno da će biti relevantni u rješavanju današnjih energetskih problema.

U bliskoj budućnosti možemo si priuštiti orbitalne stanice solarne energije koje bi prikupljale sunčevu energiju 24 sata dnevno i prenosile je na Zemlju putem mikrovalnih pećnica. Fundamentalna istraživanja u ovoj oblasti omogućit će u budućnosti da se ova vrsta proizvodnje energije učini isplativom i konkurentnom u odnosu na kopnene izvore.

Nuklearno gorivo se teoretski može iskopati iz asteroida, ali tehničke prepreke za bušenje na asteroidima mnogo je teže savladati nego poteškoće povezane s iskorištavanjem ogromnih rezervi uranijuma-238 na Zemlji.

Druga zanimljiva mogućnost je ekstrakcija izotopa helijuma-3, nedostupnog na Zemlji, na Mjesecu. Ova vrsta goriva može se koristiti u posebnoj vrsti reakcije fisije koja ima prednosti u odnosu na fisiju običnog uranijuma.

Pa, u najdaljoj budućnosti, čovječanstvo će, ovladavši svemirom, imati ogroman izbor energetskih resursa. I tada će, vjerovatno, moći da iskoristi gigantski potencijal crnih rupa, o čijoj mogućnosti naučnici već razmišljaju.

Dalji razvoj energetike će se u svakom slučaju suočiti sa poteškoćama: povećanjem populacije, zadovoljavanjem zahtjeva za višim životnim standardom, zahtjevima za ekološki prihvatljivijom proizvodnjom i iscrpljivanjem mineralnih resursa. Da biste izbjegli energetske krize, morate zapamtiti sljedeće:

rješavanje energetskog problema nemoguće je bez obraćanja velike pažnje na ekološki aspekt;

samo integrirani pristup, koji omogućava efikasnije korištenje kako već poznatih tako i alternativnih izvora, omogućit će daljnje zadovoljavanje potreba čovječanstva za električnom energijom;

razvoj i implementacija novih tehnologija otvoriće pristup novim izvorima energije koji su trenutno nedostupni.

Na kraju bih citirao riječi sekretara američkog Ministarstva energetike Samuela Bodmana: „Danas je svjetskoj ekonomiji potrebna nafta da bi se razvijala. Potrebni su nam načini za postizanje njegovog rasta koji bi istovremeno smanjili našu ovisnost o fosilnim gorivima i proširili korištenje čistijih i pouzdanijih izvora energije. Ukratko, potrebna nam je raznolikost. Neće biti ni jeftinije ni lakše, ali je neophodno. U suštini, sve zavisi od njega. Dakle, samo to trebamo obezbijediti.”

Plan

1. Uvod

2) Energetski problem svijeta

3) Načini rješavanja problema sirovina i energije

4) Alternativni izvori energije

5) Zaključak

6) Književnost

Uvod

Trenutno, problemi prirodnog okruženja i njegove reprodukcije, ograničene rezerve organskih i mineralnih resursa postaju sve važniji. Ovaj globalni problem povezan je, prije svega, s ograničenošću najvažnijih organskih i mineralnih resursa planete. Naučnici upozoravaju na moguće iscrpljivanje poznatih i upotrebljivih rezervi nafte i gasa, kao i na iscrpljivanje drugih važnih resursa: rude željeza i bakra, nikla, mangana, aluminijuma, hroma itd.

U svijetu zaista postoji niz prirodnih ograničenja. Dakle, ako uzmemo procjenu količine goriva u tri kategorije: istraženo, moguće, vjerovatno, onda će uglja biti dovoljno za 600 godina, nafte za 90, prirodnog gasa za 50 i uranijuma za 27 godina. Drugim riječima, sve vrste goriva u svim kategorijama će se sagorijevati za 800 godina. Očekuje se da će do 2010. godine potražnja za mineralnim sirovinama u svijetu porasti za 3 puta u odnosu na današnji nivo. Već u velikom broju zemalja bogata ležišta su potpuno iscrpljena ili su blizu iscrpljivanja. Slična situacija je uočena i za druge minerale. Ako proizvodnja energije raste sve više, onda će se sve vrste goriva koje se trenutno koriste biti potrošene za 130 godina, odnosno početkom 22. stoljeća.

Energetski problem svijeta

* pronaći sistem instrumenata koji osiguravaju odgovarajuće kapitalne investicije i strukturne promjene unutar zemalja;

* pronaći politički prihvatljive metode odobravanja i podrške svojim glasačima, koji će također biti primorani da promjene plaćaju i porezima i načinom života, uprkos činjenici da neka rješenja mogu naići na otpor (na primjer, nuklearna energija);

* stvoriti prihvatljivu osnovu za interakciju sa drugim velikim igračima na globalnom energetskom tržištu.

Globalni energetski problemi životne sredine

Efekat staklenika. Povećanje koncentracije ugljičnog dioksida u atmosferi uzrokuje takozvani efekt staklenika, koji je nazvan po analogiji s pregrijavanjem biljaka u stakleniku. Ugljični dioksid igra ulogu filma u atmosferi. Posljednjih godina postala je poznata slična uloga nekih drugih plinova (CH4 i N2O). Količina metana raste godišnje za 1%, ugljen-dioksida - za 0,4%, azot-oksida - za 0,2%. Smatra se da je ugljični dioksid odgovoran za polovinu efekta staklene bašte.

Zagađenje zraka. Negativan uticaj energije na atmosferu javlja se u obliku čestica, aerosola i hemijskog zagađenja. Hemijska kontaminacija je od posebne važnosti. Glavnim se smatra sumpor dioksid, koji se oslobađa kada se sagorevaju ugalj, škriljci i nafta, koji sadrže nečistoće sumpora. Neke vrste uglja sa visokim sadržajem sumpora proizvode i do 1 tone sumpor-dioksida na 10 tona spaljenog uglja. Sada je cijela atmosfera svijeta zagađena sumpor-dioksidom. Oksidacija se javlja do sumpornog anhidrida, koji pada na tlo s kišom u obliku sumporne kiseline. Ove padavine se nazivaju kisele kiše. Ista stvar se događa nakon što kiša apsorbira dušikov dioksid - nastaje dušična kiselina.

Ozonske "rupe". Po prvi put je otkriveno smanjenje debljine ozonskog omotača iznad Antarktika. Ovaj efekat je rezultat antropogenog uticaja. Sada su otkrivene i druge ozonske rupe. Trenutno je primjetno smanjenje količine ozona u atmosferi na cijeloj planeti. Zimi je 5-6% po deceniji, a ljeti 2-3%. Neki naučnici smatraju da je to manifestacija djelovanja freona (klorofluorometana), ali ozon uništava i dušikov oksid, koji emituju energetska preduzeća.

Načini rješavanja problema sirovina i energije:

1. Smanjenje obima proizvodnje;

2. Povećanje efikasnosti vađenja i proizvodnje;

3. Korišćenje alternativnih izvora energije;

Smanjenje obima proizvodnje je veoma problematično, jer Modernom svijetu je potrebno sve više sirovina i energije, a njihovo smanjenje će zasigurno rezultirati globalnom krizom. Povećanje efikasnosti je takođe neperspektivno jer njegova implementacija zahtijeva velika ulaganja, a sirovinske rezerve nisu neograničene. Stoga se prioritet daje alternativnim izvorima energije.

Ministarstvo poljoprivrede i hrane Ruske Federacije

Federalna državna obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja Uralska državna poljoprivredna akademija

Zavod za ekologiju i higijenu životinja

Sažetak o ekologiji:

Energetski problemi čovječanstva

Izvođač: ANTONiO

student FTJ 212T

Rukovodilac: Lopaeva

Nadezhda Leonidovna

Ekaterinburg 2007

Uvod. 3

Energija: prognoza iz perspektive održivog razvoja čovječanstva. 5

Netradicionalni izvori energije. jedanaest

Energija sunca. 12

Energija vjetra. 15

Toplotna energija zemlje. 18

Energija unutrašnjih voda. 19

Energija biomase.. 20

Zaključak. 21

Književnost. 23

Uvod

Sada, više nego ikad, postavlja se pitanje kakva će biti budućnost planete u energetskom smislu. Šta čeka čovječanstvo - energetska glad ili energetsko izobilje? U novinama i raznim časopisima sve su češći napisi o energetskoj krizi. Zbog nafte nastaju ratovi, države napreduju i postaju sve siromašnije, a vlade se mijenjaju. Novinske senzacije počele su uključivati izvještaje o pokretanju novih instalacija ili novih izuma u oblasti energetike. Razvijaju se gigantski energetski programi, čija će realizacija zahtijevati ogromne napore i ogromne materijalne troškove.

Ako je krajem 19. stoljeća energija igrala, općenito, pomoćnu i beznačajnu ulogu u globalnoj ravnoteži, onda je već 1930. godine svijet proizveo oko 300 milijardi kilovat-sati električne energije. Vremenom - gigantski brojevi, enormne stope rasta! I dalje će biti malo energije - potreba za njom raste još brže. Nivo materijalne, a na kraju i duhovne kulture ljudi direktno zavisi od količine energije kojom raspolažu.

Da biste kopali rudu, topili metal iz nje, sagradili kuću, napravili bilo šta, morate trošiti energiju. Ali ljudske potrebe stalno rastu, a ljudi je sve više. Pa zašto prestati? Naučnici i pronalazači su dugo razvili brojne načine za proizvodnju energije, prvenstveno električne energije. Hajde onda da gradimo sve više elektrana, a energije će biti koliko treba! Ispostavlja se da je ovo naizgled očigledno rješenje složenog problema ispunjeno mnogim zamkama. Neumoljivi zakoni prirode kažu da je moguće dobiti energiju pogodnu za upotrebu samo njenom transformacijom iz drugih oblika.

Perpetual motori, koji navodno proizvode energiju, a ne uzimaju je niotkuda, nažalost su nemogući. A struktura svjetske energetske ekonomije danas se razvila na takav način da se četiri od svakih pet proizvedenih kilovata dobijaju u principu na isti način na koji se primitivni čovjek grijao, odnosno sagorijevanjem goriva ili korištenjem hemijsku energiju pohranjenu u njoj, pretvarajući je u električnu u termoelektranama.

Istina, metode sagorijevanja goriva postale su mnogo složenije i naprednije. Povećani zahtjevi za zaštitom okoliša zahtijevali su novi pristup energiji. U izradi Energetskog programa učestvovali su najistaknutiji naučnici i stručnjaci iz različitih oblasti. Koristeći najnovije matematičke modele, elektronski računari su izračunali nekoliko stotina opcija za strukturu budućeg energetskog bilansa. Pronađena su temeljna rješenja koja su odredila strategiju razvoja energetike za naredne decenije. Iako će energetski sektor u bliskoj budućnosti i dalje biti baziran na proizvodnji toplotne energije na bazi neobnovljivih izvora, njegova struktura će se promijeniti. Potrošnja ulja mora biti smanjena. Proizvodnja električne energije u nuklearnim elektranama značajno će se povećati.

Energija: prognoza iz perspektive održivog razvoja čovječanstva

Po kojim zakonima će se u budućnosti razvijati svjetski energetski sektor na osnovu Koncepta održivog razvoja čovječanstva UN-a? Rezultati istraživanja naučnika iz Irkutska i njihovo poređenje s radovima drugih autora omogućili su utvrđivanje niza općih obrazaca i karakteristika.

Koncept održivog razvoja čovječanstva, formuliran na Konferenciji UN-a 1992. u Rio de Janeiru, nesumnjivo utiče na energiju. Konferencija pokazuje da se čovječanstvo ne može nastaviti razvijati na tradicionalan način, koji karakterizira neracionalno korištenje prirodnih resursa i progresivni negativni uticaji na životnu sredinu. Ako zemlje u razvoju budu slijedile isti put kojim su razvijene zemlje postigle svoj prosperitet, onda će globalna ekološka katastrofa biti neizbježna.

Koncept održivog razvoja zasniva se na objektivnoj nužnosti (kao i pravo i neminovnost) društveno-ekonomskog razvoja zemalja trećeg svijeta. Razvijene zemlje bi se, po svemu sudeći, mogle “pomiriti” (barem neko vrijeme) sa dostignutim nivoom blagostanja i potrošnje resursa planete. Međutim, ne radi se samo o očuvanju životne sredine i uslova ljudskog postojanja, već i o istovremenom povećanju društveno-ekonomskog nivoa zemalja u razvoju („Jug“) i približavanju nivou razvijenih zemalja („Severni ”).

Zahtjevi za održivom energijom će, naravno, biti širi nego za čistu energiju. Zahtjevi neiscrpnosti korišćenih energetskih resursa i čistoće životne sredine, ugrađeni u koncept ekološki prihvatljivog energetskog sistema, zadovoljavaju dva najvažnija principa održivog razvoja – poštovanje interesa budućih generacija i očuvanje životne sredine. Analizirajući preostale principe i karakteristike koncepta održivog razvoja, možemo zaključiti da u ovom slučaju energetskom sektoru treba postaviti najmanje dva dodatna zahtjeva:

Osiguranje potrošnje energije (uključujući energetske usluge stanovništvu) nije niža od određenog socijalnog minimuma;

Razvoj nacionalne energetike (kao i privrede) mora biti međusobno usklađen sa njenim razvojem na regionalnom i globalnom nivou.

Prvi proizilazi iz principa prioriteta društvenih faktora i osiguranja socijalne pravde: da bi se ostvarilo pravo ljudi na zdrav i plodan život, smanjio jaz u životnom standardu naroda u svijetu, iskorijenio siromaštvo i siromaštva, potrebno je osigurati određenu životnu meru, uključujući i zadovoljenje minimalno potrebnih energetskih potreba stanovništva i privrede.

Drugi uslov je vezan za globalnu prirodu nadolazeće ekološke katastrofe i potrebu za koordinisanim djelovanjem cijele svjetske zajednice na otklanjanju ove prijetnje. Čak i zemlje koje imaju dovoljno vlastitih energetskih resursa, kao što je Rusija, ne mogu planirati svoj energetski razvoj izolovano zbog potrebe da se uzmu u obzir globalna i regionalna ekološka i ekonomska ograničenja.

U 1998--2000 ISEM SB RAN je sproveo istraživanje perspektiva razvoja energetike u svetu i njegovim regionima u 21. veku, u kojem su, uz uobičajeno postavljene ciljeve utvrđivanja dugoročnih trendova u razvoju energetike, racionalni pravci naučno-tehničkog napretka. , itd. Pokušalo se testirati rezultirajuće opcije energetskog razvoja „na održivost“, tj. za usaglašenost sa uslovima i zahtevima održivog razvoja. Štaviše, za razliku od razvojnih opcija koje su se ranije razvijale po principu „šta će se desiti ako...“, autori su nastojali da ponude što verodostojniju prognozu razvoja energetskog sektora sveta i njegovih regiona u 21. vek. Unatoč svoj svojoj konvencionalnosti, daje realniju predstavu o budućnosti energije, njenom mogućem utjecaju na okoliš, potrebnim ekonomskim troškovima itd.

Opća shema ovih studija je uglavnom tradicionalna: korištenje matematičkih modela za koje se pripremaju informacije o energetskim potrebama, resursima, tehnologijama i ograničenjima. Kako bi se uzela u obzir nesigurnost informacija, prvenstveno u pogledu energetskih potreba i ograničenja, generira se set scenarija za buduće uslove razvoja energetike. Rezultati modelskih proračuna se zatim analiziraju sa odgovarajućim zaključcima i preporukama.

Glavni istraživački alat bio je Globalni energetski model GEM-10R. Ovaj model je optimizacijski, linearan, statički, multi-regionalni. Svet je po pravilu bio podeljen na 10 regiona: Severna Amerika, Evropa, zemlje bivšeg SSSR-a, Latinska Amerika, Kina itd. Model optimizuje energetsku strukturu svih regiona istovremeno, uzimajući u obzir izvoz-uvoz goriva i energije u intervalima od 25 godina - 2025., 2050., 2075. i 2100. Optimiziran je cjelokupni tehnološki lanac, počevši od ekstrakcije (ili proizvodnje) primarnih energetskih resursa, do tehnologija za proizvodnju četiri vrste finalne energije (električne, termalne, mehaničke i hemijske). Model predstavlja nekoliko stotina tehnologija za proizvodnju, preradu, transport i potrošnju primarnih energetskih resursa i sekundarnih energenata. Predviđena su ekološka regionalna i globalna ograničenja (na emisije CO 2, SO 2 i čestica), ograničenja razvoja tehnologija, obračun troškova razvoja i rada regionalne energetike, određivanje dvojnih procjena itd. Primarni energetski resursi (uključujući i obnovljive) u regijama su podijeljene u 4-9 kategorija troškova.

Analiza rezultata pokazala je da su dobijene opcije razvoja svjetskog i regionalnog energetskog sektora još uvijek teško implementirane i da ne ispunjavaju u potpunosti zahtjeve i uslove održivog razvoja svijeta u socio-ekonomskim aspektima. Konkretno, činilo se da je nivo potrošnje energije koji se razmatra, s jedne strane, teško dostižan, as druge strane, ne osigurava željeno približavanje zemalja u razvoju razvijenim zemljama u smislu potrošnje energije po glavi stanovnika i ekonomskog razvoja (specifične BDP). S tim u vezi, izvršena je nova prognoza potrošnje energije (smanjena) koja pretpostavlja veću stopu smanjenja energetskog intenziteta BDP-a i pružanje ekonomske pomoći razvijenih zemalja zemljama u razvoju.

Visok nivo potrošnje energije utvrđuje se na osnovu specifičnog BDP-a, u velikoj mjeri u skladu sa prognozama Svjetske banke. Istovremeno, na kraju 21. vijeka zemlje u razvoju će tek dostići sadašnji nivo BDP-a razvijenih zemalja, tj. zaostajanje će biti oko 100 godina. U opciji niske potrošnje energije, iznos pomoći razvijenih zemalja zemljama u razvoju zasniva se na pokazateljima o kojima se raspravljalo u Rio de Janeiru: oko 0,7% BDP-a razvijenih zemalja, odnosno 100-125 milijardi dolara. u godini. Istovremeno, rast BDP-a razvijenih zemalja donekle opada, dok se rast BDP-a zemalja u razvoju povećava. U prosjeku, svjetski BDP po glavi stanovnika u ovom scenariju raste, što ukazuje na izvodljivost pružanja takve pomoći sa stanovišta cijelog čovječanstva.

Potrošnja energije po stanovniku u niskoj verziji u industrijalizovanim zemljama će se stabilizovati, u zemljama u razvoju povećaće se do kraja veka za oko 2,5 puta, au proseku širom sveta - 1,5 puta u odnosu na 1990. Apsolutna svetska potrošnja finalnih energija (uzimajući u obzir rast stanovništva) će se do kraja vijeka povećati, prema visokoj prognozi, otprilike 3,5 puta, a prema niskoj za 2,5 puta.

Korištenje pojedinih vrsta primarnih energetskih resursa karakteriziraju sljedeće karakteristike. Nafta se u svim scenarijima troši približno isto - 2050. godine dostiže vrhunac njene proizvodnje, a do 2100. godine jeftini resursi (prvih pet kategorija troškova) su potpuno ili gotovo potpuno iscrpljeni. Ovaj stalni trend se objašnjava visokom efikasnošću nafte za proizvodnju mehaničke i hemijske energije, kao i toplotne i vršne električne energije. Krajem stoljeća nafta je zamijenjena sintetičkim gorivom (prvenstveno iz uglja).

Proizvodnja prirodnog gasa kontinuirano raste tokom veka, dostižući vrhunac na njegovom kraju. Dvije najskuplje kategorije (nekonvencionalni metan i metan hidrati) su se pokazale nekonkurentnima. Plin se koristi za proizvodnju svih vrsta finalne energije, ali najvažnije za proizvodnju toplinske energije.

Ugalj i nuklearna energija su podložni najvećim promjenama ovisno o nametnutim ograničenjima. Budući da su približno jednako ekonomični, oni se međusobno zamjenjuju, posebno u “ekstremnim” scenarijima. Uglavnom se koriste u elektranama. Veliki dio uglja u drugoj polovini stoljeća prerađuje se u sintetička motorna goriva, a nuklearna energija se koristi u velikim razmjerima za proizvodnju vodika u scenarijima sa strogim ograničenjima emisije CO 2 .

Upotreba obnovljive energije značajno varira u različitim scenarijima. Samo tradicionalna hidroenergija i biomasa, kao i jeftini izvori vjetra, koriste se održivo. Preostale vrste obnovljivih izvora energije su najskuplji resursi, zatvaraju energetski bilans i razvijaju se po potrebi.

Zanimljivo je analizirati globalne troškove energije u različitim scenarijima. Naravno, najmanje ih je u posljednja dva scenarija sa smanjenom potrošnjom energije i umjerenim ograničenjima. Do kraja vijeka će se povećati otprilike 4 puta u odnosu na 1990. Najveći troškovi su nastali u scenariju sa povećanom potrošnjom energije i strogim ograničenjima. Na kraju stoljeća oni su 10 puta veći od troškova 1990. godine i 2,5 puta veći od troškova u najnovijim scenarijima.

Treba napomenuti da uvođenje moratorija na nuklearnu energiju u odsustvu ograničenja na emisiju CO 2 povećava troškove za samo 2%, što se objašnjava približno jednakom ekonomskom efikasnošću nuklearnih elektrana i elektrana na ugalj. Međutim, ako se za vrijeme moratorija na nuklearnu energiju uvedu stroga ograničenja emisije CO 2, tada će se troškovi energije gotovo udvostručiti.

Posljedično, “cijene” nuklearnog moratorija i ograničenja na emisiju CO 2 su vrlo visoke. Analiza je pokazala da bi troškovi smanjenja emisije CO 2 mogli iznositi 1-2% globalnog BDP-a, tj. ispostavlja se da su uporedive sa očekivanom štetom od klimatskih promena na planeti (sa zagrevanjem od nekoliko stepeni). To daje osnov da se govori o prihvatljivosti (ili čak potrebi) ublažavanja ograničenja na emisiju CO 2 . Naime, potrebno je minimizirati iznos troškova za smanjenje emisije CO 2 i štete od klimatskih promjena (što, naravno, predstavlja izuzetno težak zadatak).

Veoma je važno da dodatne troškove smanjenja emisije CO 2 snose uglavnom zemlje u razvoju. U međuvremenu, ove zemlje, s jedne strane, nisu krive za situaciju koju stvara efekat staklene bašte, a s druge strane jednostavno nemaju takva sredstva. Dobijanje ovih sredstava od razvijenih zemalja nesumnjivo će izazvati velike poteškoće i to je jedan od najozbiljnijih problema u postizanju održivog razvoja.

U 21. veku, trezveno smo svesni realnosti trećeg milenijuma. Nažalost, rezerve nafte, gasa i uglja nikako nisu beskrajne. Prirodi su bili potrebni milioni godina da stvori ove rezerve; oni će se potrošiti na stotine. Danas je svijet počeo ozbiljno razmišljati o tome kako spriječiti grabežljivu pljačku zemaljskog bogatstva. Uostalom, samo pod ovim uslovom rezerve goriva mogu trajati vekovima. Nažalost, mnoge zemlje koje proizvode naftu žive za danas. Oni nemilosrdno troše zalihe nafte koje im je dala priroda. Šta će se onda desiti, a to će se desiti pre ili kasnije, kada se iscrpe naftna i gasna polja? Vjerovatnoća brzog iscrpljivanja globalnih rezervi goriva, kao i pogoršanje ekološke situacije u svijetu (prerada nafte i prilično česte nesreće tokom njenog transporta predstavljaju stvarnu prijetnju okolišu) natjerali su nas da razmišljamo o drugim vrstama goriva. gorivo koje može zamijeniti naftu i plin.

U današnje vrijeme, sve više naučnih inženjera u svijetu traga za novim, nekonvencionalnim izvorima koji bi mogli preuzeti barem dio tereta snabdijevanja čovječanstva energijom. Netradicionalni obnovljivi izvori energije uključuju solarnu energiju, energiju vjetra, geotermalnu energiju, biomasu i energiju oceana.

Energija sunca

U posljednje vrijeme naglo je poraslo interesovanje za problem korištenja sunčeve energije, a iako je i ovaj izvor obnovljiv izvor, pažnja koja mu se posvećuje širom svijeta tjera nas da njegove mogućnosti razmatramo odvojeno. Potencijal energije zasnovan na korišćenju direktnog sunčevog zračenja je izuzetno velik. Imajte na umu da bi korištenje samo 0,0125% ove količine solarne energije moglo zadovoljiti sve današnje svjetske energetske potrebe, a korištenje 0,5% moglo bi u potpunosti pokriti buduće potrebe. Nažalost, malo je vjerovatno da će ovi ogromni potencijalni resursi ikada biti realizovani u velikom obimu. Jedna od najozbiljnijih prepreka takvoj implementaciji je nizak intenzitet sunčevog zračenja.

Čak i pod najboljim atmosferskim uslovima (južne geografske širine, vedro nebo), gustina toka sunčevog zračenja nije veća od 250 W/m2. Dakle, da bi kolektori sunčevog zračenja za godinu dana "sakupili" energiju neophodnu za zadovoljenje svih potreba čovječanstva, potrebno ih je postaviti na površinu od 130.000 km 2! Potreba za korištenjem kolektora velikih dimenzija također uključuje značajne materijalne troškove. Najjednostavniji kolektor sunčevog zračenja je pocrnjeli metalni lim, unutar kojeg se nalaze cijevi u kojima cirkulira tekućina. Zagrijana solarnom energijom koju apsorbira kolektor, tečnost se isporučuje za direktnu upotrebu. Prema proračunima, za proizvodnju kolektora sunčevog zračenja površine 1 km 2 potrebno je oko 10 4 tone aluminijuma. Dokazane svjetske rezerve ovog metala danas se procjenjuju na 1,17*109 tona.

Jasno je da postoje različiti faktori koji ograničavaju snagu solarne energije. Pretpostavimo da će u budućnosti biti moguće koristiti ne samo aluminij, već i druge materijale za proizvodnju kolektora. Hoće li se situacija u ovom slučaju promijeniti? Polazićemo od činjenice da će se u posebnoj fazi razvoja energetike (nakon 2100. godine) sve globalne energetske potrebe podmirivati solarnom energijom. U okviru ovog modela može se procijeniti da će u ovom slučaju biti potrebno „prikupiti“ sunčevu energiju na površini od 1*10 6 do 3*10 6 km 2. Istovremeno, ukupna površina obradivog zemljišta u svijetu danas iznosi 13 * 10 6 km 2. Sunčeva energija je jedna od materijalno najintenzivnijih vrsta proizvodnje energije. Široko korištenje solarne energije podrazumijeva gigantski porast potrebe za materijalima, a samim tim i za radnim resursima za vađenje sirovina, njihovo obogaćivanje, dobijanje materijala, proizvodnju heliostata, kolektora, druge opreme i njihov transport. Proračuni pokazuju da će za proizvodnju 1 MW električne energije godišnje korištenjem solarne energije biti potrebno od 10.000 do 40.000 radnih sati.

U tradicionalnoj proizvodnji energije korištenjem fosilnih goriva, ova brojka iznosi 200-500 čovjek-sati. Do sada je električna energija proizvedena sunčevim zracima mnogo skuplja od one dobivene tradicionalnim metodama. Naučnici se nadaju da će eksperimenti koje će provoditi na pilot instalacijama i stanicama pomoći u rješavanju ne samo tehničkih, već i ekonomskih problema.

Prvi pokušaji korišćenja solarne energije na komercijalnoj osnovi datiraju iz 80-ih godina prošlog veka. Najveće uspjehe u ovoj oblasti postigla je tvrtka Loose Industries (SAD). U decembru 1989. godine pustila je u rad solarno-benzinsku stanicu snage 80 MW. Ovdje, u Kaliforniji, 1994. godine uvedeno je još 480 MW električne energije, a cijena 1 kW/h energije bila je 7-8 centi. Ovo je niže nego na tradicionalnim stanicama. Noću i zimi energiju obezbjeđuje uglavnom plin, a ljeti i danju - sunce. Elektrana u Kaliforniji pokazala je da se gas i solarna energija, kao glavni izvori energije u bliskoj budućnosti, mogu efikasno nadopunjavati. Stoga nije slučajno da partner solarnoj energiji budu razne vrste tečnih ili gasovitih goriva. Najvjerovatniji "kandidat" je vodonik.

Njegova proizvodnja korištenjem sunčeve energije, na primjer, elektrolizom vode, može biti prilično jeftina, a sam plin, koji ima visoku kalorijsku vrijednost, može se lako transportirati i dugo skladištiti. Otuda i zaključak: najekonomičnija mogućnost korišćenja solarne energije, koja je danas vidljiva, jeste da se ona usmeri na dobijanje sekundarnih vrsta energije u sunčanim predelima zemaljske kugle. Rezultirajuće tečno ili plinovito gorivo može se pumpati kroz cjevovode ili transportirati cisternama do drugih područja. Brzi razvoj solarne energije omogućen je smanjenjem cijene fotonaponskih pretvarača po 1 W instalirane snage sa 1.000 dolara 1970. na 3-5 dolara 1997. godine i povećanjem njihove efikasnosti sa 5 na 18%. Smanjenje cijene solarnog vata na 50 centi omogućit će solarnim elektranama da se takmiče s drugim autonomnim izvorima energije, kao što su dizel elektrane.

Energija vjetra

Energija kretanja vazdušnih masa je ogromna. Rezerve energije vjetra su više od stotinu puta veće od hidroenergetskih rezervi svih rijeka na planeti. Vjetrovi koji duvaju po ogromnim prostranstvima naše zemlje lako bi mogli zadovoljiti sve njene potrebe za električnom energijom! Klimatski uslovi omogućavaju razvoj energije vjetra na ogromnoj teritoriji od naših zapadnih granica do obala Jeniseja. Sjeverni regioni zemlje uz obalu Arktičkog okeana bogati su energijom vjetra, gdje je posebno potrebna hrabrim ljudima koji žive u ovim bogatim zemljama. Zašto se tako obilan, pristupačan i ekološki prihvatljiv izvor energije tako malo koristi? Danas motori na vjetar osiguravaju samo hiljaditi dio svjetskih energetskih potreba. Tehnologija 20. stoljeća otvorila je potpuno nove mogućnosti za energiju vjetra, čiji je zadatak postao drugačiji - proizvodnja električne energije. Početkom veka Nj.E. Žukovski je razvio teoriju motora na vjetar, na osnovu koje bi se mogle stvoriti instalacije visokih performansi koje bi mogle primati energiju od najslabijeg povjetarca. Pojavili su se mnogi dizajni vjetroturbina koji su neuporedivo napredniji od starih vjetrenjača. Novi projekti koriste dostignuća mnogih grana znanja. Danas su stručnjaci za avione koji znaju kako odabrati najprikladniji profil lopatice i proučavati ga u aerotunelu uključeni u kreiranje dizajna vjetroelektrana - srca svake vjetroelektrane. Zalaganjem naučnika i inženjera stvoren je širok spektar dizajna modernih vetroturbina.

Prva mašina sa oštricama koja je koristila energiju vetra bilo je jedro. Osim jednog izvora energije, jedro i vjetroturbina imaju isti princip. Istraživanje Yu. S. Kryuchkova pokazalo je da se jedro može predstaviti u obliku vjetroelektrane s beskonačnim prečnikom točka. Jedro je najnaprednija mašina sa oštricom, sa najvećom efikasnošću, koja direktno koristi energiju vetra za pogon.

Energija vjetra, korištenjem vjetroelektrana i vrtuljki vjetra, sada se oživljava, prvenstveno u zemaljskim instalacijama. Komercijalne instalacije su već izgrađene i rade u Sjedinjenim Državama. Projekti se polovično finansiraju iz državnog budžeta. Drugu polovinu ulažu budući potrošači čiste energije.

Prvi razvoj teorije vjetro motora datira iz 1918. godine. V. Zalewski se istovremeno zainteresovao za vjetroturbine i avijaciju. Počeo je stvarati potpunu teoriju vjetrenjače i izveo nekoliko teorijskih principa koje vjetroturbina mora ispuniti.

Početkom dvadesetog veka interesovanje za propelere i vetrometre nije bilo izolovano od opštih trendova tog vremena – da se vetar koristi gde god je to moguće. U početku su vjetroturbine bile najraširenije u poljoprivredi. Propeler je korišten za pogon brodskih mehanizama. Na svjetski poznatom “Framu” rotirao je dinamo. Na jedrilicama su vjetrenjače pokretale pumpe i sidrene mehanizme.

U Rusiji se do početka prošlog veka vrtelo oko 2.500 hiljada vetroturbina ukupnog kapaciteta od milion kilovata. Nakon 1917. godine mlinovi su ostali bez vlasnika i postepeno propadali. Istina, činjeni su pokušaji da se energija vjetra koristi na naučnoj i vladinoj osnovi. Godine 1931. u blizini Jalte izgrađena je tada najveća vjetroelektrana snage 100 kW, a kasnije je izrađen projekat za blok od 5000 kW. Ali to nije bilo moguće provesti, jer je Institut za energiju vjetra, koji se bavio ovim problemom, zatvoren.

U SAD-u je do 1940. godine izgrađena vjetroturbina snage 1250 kW. Pred kraj rata oštećena mu je jedna oštrica. Nisu se ni potrudili da ga poprave - ekonomisti su izračunali da bi bilo isplativije koristiti konvencionalnu dizel elektranu. Dalja istraživanja ove instalacije su obustavljena.

Neuspjeli pokušaji korištenja energije vjetra u velikoj proizvodnji energije četrdesetih godina 20. stoljeća nisu bili slučajni. Nafta je ostala relativno jeftina, specifična kapitalna ulaganja u velike termoelektrane su naglo opala, a razvoj hidroenergetike, kako se tada činilo, garantovao bi i niske cijene i zadovoljavajuću ekološku čistoću.

Značajan nedostatak energije vjetra je njena varijabilnost tokom vremena, ali to se može nadoknaditi lokacijom vjetroturbina. Ako se u uvjetima potpune autonomije kombinira nekoliko desetina velikih vjetroturbina, tada će njihova prosječna snaga biti konstantna. Ako su dostupni drugi izvori energije, vjetrogenerator može nadopuniti postojeće. I konačno, mehanička energija se može dobiti direktno iz vjetroturbine.

Toplotna energija zemlje

Ljudi odavno znaju za spontane manifestacije gigantske energije skrivene u dubinama zemaljske kugle. Snaga erupcije je višestruko veća od snage najvećih elektrana stvorenih ljudskom rukom. Istina, ne treba govoriti o direktnom korištenju energije vulkanskih erupcija - ljudi još nemaju sposobnost obuzdavanja ovog buntovnog elementa, a, na sreću, ove erupcije su prilično rijetki događaji. Ali to su manifestacije energije skrivene u utrobi zemlje, kada se samo mali dio ove neiscrpne energije oslobađa kroz otvore vulkana koji dišu vatru. Mala evropska država Island potpuno je samodovoljna paradajzom, jabukama, pa čak i bananama! Brojni islandski staklenici dobivaju energiju iz topline zemlje - na Islandu praktički nema drugih lokalnih izvora energije. Ali ova zemlja je veoma bogata vrelim izvorima i čuvenim gejzirima-česmama tople vode, koji izbijaju iz zemlje sa preciznošću kronometra. I mada nisu Islanđani ti koji imaju prednost u korišćenju toplote iz podzemnih izvora, stanovnici ove male severne zemlje veoma intenzivno rade na podzemnoj kotlarnici.

Reykjavik, dom za polovinu stanovništva zemlje, grije se samo podzemnim izvorima. Ali ljudi crpe energiju iz dubina zemlje ne samo za grijanje. Elektrane koje koriste tople podzemne izvore rade već duže vrijeme. Prva takva elektrana, još uvijek vrlo male snage, izgrađena je 1904. godine u malom italijanskom gradiću Larderello. Postepeno je snaga elektrane rasla, sve više novih blokova je pušteno u rad, korišteni su novi izvori tople vode, a danas je snaga stanice već dostigla impresivnu vrijednost - 360 hiljada kilovata. Na Novom Zelandu postoji takva elektrana u oblasti Wairakei, njen kapacitet je 160 hiljada kilovata. 120 kilometara od San Francisca u Sjedinjenim Državama, geotermalna stanica kapaciteta 500 hiljada kilovata proizvodi električnu energiju.

Energija unutrašnjih voda

Prije svega, ljudi su naučili da koriste energiju rijeka. Ali tokom zlatnog doba električne energije, vodeni točak je ponovo rođen u obliku vodene turbine. Električni generatori koji su proizvodili energiju morali su se rotirati, a voda je to mogla prilično uspješno. Može se smatrati da je moderna hidroelektrana nastala 1891. godine. Prednosti hidroelektrana su očigledne - opskrba energijom koju sama priroda stalno obnavlja, jednostavnost rada i nedostatak zagađenja okoliša. I iskustvo izgradnje i rada vodenih točkova moglo bi pružiti značajnu pomoć hidroenergeticima.

Međutim, da bi se okretale moćne hidraulične turbine, potrebno je akumulirati ogromnu zalihu vode iza brane. Da bi se izgradila brana, potrebno je položiti toliko materijala da će se volumen divovskih egipatskih piramida činiti beznačajnim u poređenju. Godine 1926. puštena je u rad hidroelektrana Volhov, a sljedeće godine počela je izgradnja poznate hidroelektrane Dnjepar. Energetska politika naše zemlje dovela je do razvoja sistema moćnih hidroelektrana. Nijedna država ne može se pohvaliti takvim energetskim divovima kao što su hidroelektrane Volga, Krasnojarsk i Bratsk, Sayano-Shushenskaya. Elektrana na rijeci Rance, koja se sastoji od 24 reverzibilna turbina generatora i ima izlaznu snagu od 240 megavata, jedna je od najmoćnijih hidroelektrana u Francuskoj. Hidroelektrane su najisplativiji izvor energije. Ali oni imaju nedostatke - pri transportu električne energije kroz dalekovode nastaju gubici do 30% i stvara se elektromagnetsko zračenje opasno po okoliš. Do sada, samo mali dio zemljinog hidroelektričnog potencijala služi ljudima. Svake godine ogromni tokovi vode nastali kišom i otapanjem snijega teku u mora neiskorišteni. Kada bi ih bilo moguće odgoditi uz pomoć brana, čovječanstvo bi dobilo dodatnu kolosalnu količinu energije.

Energija biomase

U Sjedinjenim Državama, sredinom 70-ih, grupa stručnjaka za istraživanje okeana, pomorskih inženjera i ronilaca stvorila je prvu svjetsku farmu energije okeana na dubini od 12 metara ispod suncem okupane površine Tihog okeana u blizini grada San Clemente. Na farmi su uzgajali džinovske kalifornijske alge. Prema direktoru projekta dr. Howardu A. Wilcoxu iz Centra za istraživanje morskih i oceanskih sistema u San Diegu, Kalifornija, "do 50% energije iz ovih algi moglo bi se pretvoriti u gorivo - prirodni plin metan. Okeanske farme buduće rastuće smeđe alge "na površini od oko 100.000 hektara (40.000 hektara), moći će da obezbede dovoljno energije da u potpunosti podmire potrebe američkog grada sa populacijom od 50.000 ljudi".

Osim algi, biomasa može uključivati i otpadne proizvode domaćih životinja. Tako je 16. januara 1998. godine list “Sankt Peterburg Vedomosti” objavio članak pod naslovom “Struja... iz pilećeg izmeta” u kojem se navodi da je podružnica međunarodnog norveškog brodograditeljskog koncerna Kvaerner, smještena u finskom gradu Tampereu , tražio je podršku EU za izgradnju elektrane u britanskom Northamptonu, koja radi... na pilećim izmetom. Projekat je dio programa EU Thermie, koji predviđa razvoj novih, netradicionalnih izvora energije i metoda uštede energetskih resursa. Komisija EU je 13. januara podijelila 140 miliona ECU za 134 projekta.

Elektrana koju je projektovala finska kompanija sagorevaće 120 hiljada tona pilećeg stajnjaka godišnje u pećima, generišući 75 miliona kilovat-sati energije.

Zaključak

Možemo identifikovati niz opštih trendova i karakteristika u razvoju svetske energetike na početku veka.

1. U 21. veku. Značajno povećanje globalne potrošnje energije je neizbježno, prvenstveno u zemljama u razvoju. U industrijalizovanim zemljama, potrošnja energije može se stabilizovati oko sadašnjeg nivoa ili čak opasti do kraja veka. Prema niskoj prognozi autora, globalna potrošnja finalne energije mogla bi iznositi 350 miliona TJ/godišnje 2050. godine, a 450 miliona TJ/godišnje 2100. godine (sa trenutnom potrošnjom od oko 200 miliona TJ/god).

2. Čovječanstvo je dovoljno snabdjeveno energetskim resursima za 21. vijek, ali rast cijena energije je neizbježan. Godišnji troškovi za globalnu energiju će porasti 2,5-3 puta do sredine veka i 4-6 puta do kraja veka u odnosu na 1990. Prosečna cena jedinice finalne energije će se u ovim periodima povećati za 20-30 i 40 puta, odnosno 80% (poskupljenja goriva i energije mogu biti i veća).

3. Uvođenje globalnih ograničenja emisije CO 2 (najvažnijeg gasa staklene bašte) uvelike će uticati na energetsku strukturu regiona i svijeta u cjelini. Pokušaje da se globalne emisije održe na sadašnjim nivoima treba smatrati nerealnim zbog teške kontradikcije: dodatnih troškova za ograničavanje emisije CO 2 (oko 2 triliona dolara godišnje sredinom stoljeća i više od 5 biliona dolara godišnje na kraju veka) moraće da snose pretežno zemlje u razvoju, koje, u međuvremenu, „nisu krive“ za nastali problem i nemaju potrebna sredstva; malo je vjerovatno da će razvijene zemlje biti voljne ili sposobne da plate takve troškove. Može se smatrati realnim sa stanovišta obezbeđivanja zadovoljavajućih energetskih struktura za regione sveta (i troškova njegovog razvoja) ograničiti globalnu emisiju CO 2 na 12-14 Gt C/godišnje u drugoj polovini veka. , tj. na približno duplo veći nivo nego 1990. godine. Istovremeno, ostaje problem raspodjele kvota i dodatnih troškova za ograničavanje emisija između zemalja i regiona.

4. Razvoj nuklearne energije predstavlja najefikasnije sredstvo za smanjenje emisije CO 2 . U scenarijima u kojima su uvedena stroga ili umjerena ograničenja emisije CO 2 i nije bilo ograničenja za nuklearnu energiju, optimalna skala njenog razvoja pokazala se izuzetno velikom. Još jedan pokazatelj njegove efikasnosti bila je “cijena” nuklearnog moratorija, koja, uz stroga ograničenja emisije CO 2, rezultira povećanjem globalnih troškova energije za 80 posto (više od 8 biliona dolara godišnje na kraju 21. stoljeća) . S tim u vezi, razmatrani su scenariji sa „umjerenim“ ograničenjima razvoja nuklearne energije u cilju traženja realno mogućih alternativa.

5. Neizostavan uslov za prelazak na održivi razvoj je pomoć (finansijska, tehnička) najzaostalijim zemljama iz razvijenih zemalja. Da bi se postigli stvarni rezultati, takva pomoć mora biti pružena već u narednim decenijama, s jedne strane da bi se ubrzao proces približavanja životnog standarda zemalja u razvoju nivou razvijenih zemalja, a s druge strane, kako bi takva pomoć i dalje može činiti značajan udio u brzo rastućem ukupnom BDP-u zemalja u razvoju.

Književnost

1. Nedeljne novine Sibirskog ogranka Ruske akademije nauka N 3 (2289) 19. januara 2001.

2. Antropov P.Ya. Gorivo-energetski potencijal Zemlje. M., 1994

3. Odum G., Odum E. Energetska osnova čovjeka i prirode. M., 1998

Na Zemlji se, zbog brzog iscrpljivanja sirovinskih rezervi, pojavio problem sirovina koji ima zajedničke karakteristike sa energetskim problemom, pa ih stručnjaci smatraju neraskidivo povezanim kao opći problem goriva i sirovina planete. Za razvoj civilizacije potrebne su sirovine i gorivo, ali, nažalost, nalazišta mineralnih i ugljikovodičnih sirovina na planeti se iscrpljuju, problem njegove nestašice poprima globalne razmjere, što potvrđuje i sirovinska kriza 70-ih. .

Sirovine su polazni materijal za mnoge tehnološke procese. Ovaj koncept uključuje supstance prirodnog i sintetičkog porekla koje se koriste u industrijskoj proizvodnji kao polazni materijal za dobijanje energije i neophodnih proizvoda. Postoji podjela sirovina prema porijeklu na industrijske i poljoprivredne. Ali najčešće se pojam "sirovine" povezuje s mineralnim sirovinama. Minerali su osnova razvoja i postojanja čovječanstva. Industrija na planeti se razvija velikom brzinom, potrebe za sirovinama rastu, a samim tim i obim proizvodnje raste. Nažalost, rezerve nafte, gasa, željezne rude i drugih minerala na planeti su ograničene, pa će nakon nekog vremena biti iscrpljene.

Razlozi za problem sa sirovinama:

Brzi rast količine sirovina izvučenih iz dubina planete.
Prirodno iscrpljivanje depozita kao rezultat rudarenja.
Dokazane rezerve ugljovodonika nisu beskrajne.
Potreba za iskopavanjem osiromašenih ruda sa niskim sadržajem korisnih materija.
Povećanje udaljenosti između rudarskih i prerađivačkih regija.
Potreba za korišćenjem ležišta sa lošim rudarskim i geološkim uslovima.
Razvoj novootkrivenih polja u regijama sa teškim prirodnim uslovima.

Navedeni razlozi imaju ogroman uticaj na snabdijevanje industrije prirodnim resursima na globalnom nivou, koje je u stalnom padu. Proračuni opskrbe planeta resursima koje su napravili stručnjaci različitim metodama često se ne poklapaju, a između rezultata nastaju velika odstupanja. U našem vremenu postoji hitna potreba za racionalnom upotrebom i potpunijim izvlačenjem mineralnih sirovina iz utrobe Zemlje. Na primjer, moderne tehnologije proizvodnje nafte sa niskim faktorom povrata koji ne prelazi 0,25-0,45 treba poboljšati, jer većina najvrednijih energetskih sirovina ostaje u zemlji. Ako se faktor oporavka poveća i za 1%, onda ćemo uz postojeće količine proizvodnje nafte dobiti značajan ekonomski efekat. Ako je u 20. veku prevladavala „rasipanje resursa“, onda je u 21. veku čovečanstvo bilo prinuđeno da pređe na racionalnu potrošnju resursa.

Ključne tačke tranzicije:

Energetska kriza 70-ih godina dala je poticaj razvoju tehnologija za uštedu energije i počeo je intenzivan razvoj cjelokupne svjetske ekonomije. U industrijskoj i neproizvodnoj sferi došlo je do smanjenja potrošnje energije, što je dovelo do značajnih ušteda u ugljovodoničnim sirovinama.
Nesavršenost tradicionalnih tehnologija dovela je do činjenice da se samo 20% ekstrahiranih sirovina koristi u gotovim proizvodima, a ostatak se akumulira na deponijama. Sastoje se od milijardi tona otpada od šljake iz metalurgije, pepela iz termoelektrana i ogromne količine kamenja. Već su se pojavile inovativne tehnologije koje koriste otpad za ekstrakciju metala, hemikalija i proizvodnju građevinskog materijala. Takve tehnologije doprinose značajnom smanjenju "rasipanja resursa" i prelasku na racionalno korištenje resursa planete.

Energetski problem

Civilizacija zahtijeva dostupnost goriva i energije na duži rok. Ali ograničena količina i rastuća stopa potrošnje ugljikovodika i mineralnih resursa na Zemlji postali su uzrok energetskog problema.

Regionalne krize nastale su u pojedinim državama u predindustrijskoj eri. Upečatljiv primjer je da je u Engleskoj u 18. vijeku krčenje šuma dostiglo takve razmjere da je zemlja bila prisiljena preći na ugalj za grijanje. Tada je to bio lokalni problem, ali je tokom globalne energetske krize 70-ih postao globalan. Naglo povećane cijene nafte dovele su do stagnacije svjetske ekonomije.

Kriza je prevaziđena, ali problem snabdijevanja svjetske privrede energentima i gorivom nije nestao, on je zadržao svoju važnost. U prosjeku, jedan radnik u proizvodnji koristi ekvivalent od 100 litara energije. With. Količina proizvedene energije po stanovniku planete pokazatelj je kvalitete života. Smatra se da je norma po glavi stanovnika 10 kW, a prosječna vrijednost za populaciju planete je samo 2 kW.

Visokorazvijene zemlje svijeta već su postigle opšteprihvaćene standarde proizvodnje energije po osobi. Ali neracionalno korištenje resursa, povećanje stanovništva i neravnomjerna distribucija sirovina i goriva po regijama planete dovest će do stalnog povećanja njihove potrošnje i proizvodnje. Na primjer, rude uranijuma koje se koriste u nuklearnoj energiji, po sadašnjim stopama proizvodnje, biće potpuno iscrpljene u prvoj polovini 21. stoljeća.

Jedan od razloga problema goriva i energije je povećanje obima korišćenja prirodnih resursa, čiji broj nije neograničen. Bivše socijalističke zemlje odlikovale su izuzetno skupe ekonomije u kojima je gubitak energetskih resursa bio ogroman. Situacija se nakon raspada SSSR-a malo popravila, ali čak i sada zemlje ZND koriste 2 puta više sirovina za proizvodnju jedinice proizvodnje od evropskih zemalja. Proizvodnja nafte i gasa se povećava. Istražena su i eksploatisana najbogatija nalazišta nafte i gasa u Zapadnom Sibiru, na polici Severnog mora i na Aljasci, uz istovremeno pogoršanje ekološke situacije.

Naučnici i stručnjaci napravili su složene proračune koji su pokazali da će, ako se nastavi stopa korištenja uglja, trajati 325 godina, plina 62 godine, a rezerve nafte će biti iscrpljene za 37 godina. Neprestano se otkrivaju nova nalazišta ugljikovodika, kako na kopnu, tako i na šelfu. Otkriće novih izvora energije uništilo je pesimistične prognoze iz 70-ih.

Načini rješavanja problema

Postoje dva načina rješavanja energetskog problema – ekstenzivni i intenzivni.

Ekstenzivni način je povećanje proizvodnje ugljikovodika i povećanje potrošnje energije. Kina i Engleska su već dostigle granicu vlastite proizvodnje energije sa perspektivom smanjenja njihove količine. Nedostatak energetskih resursa tjera mnoge zemlje da traže tehnologije koje omogućavaju njihovu racionalnu upotrebu.

Intenzivan način je smanjenje potrošnje energije po jedinici proizvodnje.

Energetska kriza dovela je do restrukturiranja privredne strukture, do uvođenja inovativnih tehnologija za uštedu energije, što je omogućilo smanjenje posljedica energetske krize. Ako uštedite tonu energije, njena cijena će biti 3 ili 4 puta manja od izvađene tone. Do kraja 20. stoljeća, Sjedinjene Američke Države i Njemačka smanjile su energetski intenzitet proizvodnje za 2,5 puta.

Na primjer:

U poređenju sa metalurgijom, energetski intenzitet u mašinstvu je smanjen skoro 10 puta.

Razvijene zemlje su svu energetski intenzivnu proizvodnju prenijele u zemlje trećeg svijeta. Uštedom energije ušteđeno je 20% energetskih resursa po jedinici BDP-a.

Povećanje efikasnosti potrošnje energije povezano je sa uvođenjem savremenih tehnoloških procesa. Inovativne tehnologije su veoma kapitalno intenzivne, ali ovo je obećavajući put razvoja - troškovi su 3 puta manji od troškova povećanja proizvodnje energetskih resursa.

Iznenađujuće je da neke zemlje, poput Kine, Rusije, Indije i Ukrajine, još uvijek koriste zastarjele tehnologije u metalurgijskoj i hemijskoj industriji. Čak nastoje razviti ove izuzetno energetski intenzivne industrije.

Povećanje potrošnje energije u ovim zemljama uzrokovano je nedostatkom sredstava za uvođenje savremenih tehnologija i blagim povećanjem životnog standarda stanovništva. Globalni energetski problem i njegovo rješavanje odnose se na potrošnju energije za proizvodnju proizvoda. Trenutno na planeti ne nedostaje energetskih resursa. Za neke regije i države ostaje karakterističan problem obezbjeđenja energetskih resursa.

Globalni problem sirovina, rješenja

Organizirati i finansirati geološka istraživanja i geološko-istraživačke ekspedicije. Ako se potraga uspješno završi, rezerve minerala će se povećati. Na primjer, u poslijeratnom periodu istražena količina rezervi boksita porasla je skoro 36 puta, ali je proizvodnja porasla samo 10 puta. Tokom ovog perioda, istražene rezerve rude bakra porasle su skoro 7 puta, a proizvodnja samo 3 puta. Istražena su mnoga nalazišta nemetalnih minerala - kalijumove soli, fosforiti, kamena so. Moderna tehnologija omogućava pretraživanje i istraživanje naslaga ne samo na kopnu, već i na dnu mora i Svjetskog okeana.
Ostvariti potpunu i bezotpadnu preradu mineralnih sirovina.
Upotreba recikliranih materijala u industriji važan je element racionalnog korištenja prirodnih resursa.
Upotreba umjetnih materijala za zamjenu prirodnih sirovina kao što su keramika, fiberglas, karbonska vlakna i drugi materijali.

Uprkos ogromnim prirodnim rezervama minerala - rude, nafte, gasa, ruska ekonomija, koja se intenzivno razvija, počela je da doživljava određene krizne pojave. Postepeno se iscrpljuju bogata mineralna nalazišta, rastu troškovi njihovog vađenja, a u državi se postepeno smanjuju rezerve ugljovodonika i minerala.

Popularno u kategoriji: