mājas › Pārbaudes › Enerģijas un izejvielu problēma. Referāts par tēmu “Pasaules enerģētikas problēma un tās risināšanas veidi

Enerģijas un izejvielu problēma. Referāts par tēmu “Pasaules enerģētikas problēma un tās risināšanas veidi

Ievads. Enerģētika – patēriņa pieauguma problēmas

enerģijas krīze - parādība, kas rodas, ja pieprasījums pēc enerģijas ir daudz lielāks nekā to piedāvājums. Tās cēloņi var būt loģistikas, politikas vai fiziskā trūkuma jomā.

Enerģijas patēriņš ir priekšnoteikums cilvēces pastāvēšanai. Patēriņam pieejamās enerģijas pieejamība vienmēr ir bijusi nepieciešama, lai apmierinātu cilvēka vajadzības, palielinātu dzīves ilgumu un uzlabotu dzīves apstākļus.
Civilizācijas vēsture ir arvien jaunu enerģijas pārveidošanas metožu izgudrošanas, jaunu avotu attīstības un galu galā enerģijas patēriņa pieauguma vēsture.
Pirmais enerģijas patēriņa pieauguma lēciens notika, kad cilvēki iemācījās kurināt uguni un izmantot to, lai pagatavotu un apsildītu savas mājas. Šajā periodā kā enerģijas avots kalpoja malka un cilvēka muskuļu spēks. Nākamais svarīgais posms saistās ar riteņa izgudrošanu, dažādu instrumentu radīšanu un kalēju attīstību. 15. gadsimtā viduslaiku cilvēks, izmantojot vilkmes dzīvniekus, ūdens un vēja enerģiju, malku un nelielu daudzumu ogļu, jau patērēja apmēram 10 reizes vairāk nekā primitīvais cilvēks. Īpaši jūtams enerģijas patēriņa pieaugums pasaulē ir bijis pēdējo 200 gadu laikā kopš industriālās ēras sākuma - tas pieaudzis 30 reizes un 1998.gadā sasniedza 13,7 gigatonnas līdzvērtīgas degvielas gadā. Industriālās sabiedrības cilvēks patērē 100 reizes vairāk enerģijas nekā primitīvais cilvēks.
Mūsdienu pasaulē enerģētika ir pamats pamatnozaru attīstībai, kas nosaka sociālās ražošanas progresu. Visās rūpnieciski attīstītajās valstīs enerģētikas nozares attīstības temps apsteidza citu nozaru attīstības tempus.
Tajā pašā laikā enerģija ir viens no negatīvās ietekmes avotiem uz vidi un cilvēkiem. Tas ietekmē atmosfēru (skābekļa patēriņš, gāzu, mitruma un cieto daļiņu emisijas), hidrosfēru (ūdens patēriņš, mākslīgo rezervuāru izveidošana, piesārņota un sakarsēta ūdens novadīšana, šķidrie atkritumi) un litosfēru (fosilā kurināmā patēriņš, ainavas izmaiņas, toksisko vielu emisijas).
Neskatoties uz konstatētajiem enerģētikas negatīvās ietekmes uz vidi faktoriem, enerģijas patēriņa pieaugums lielas sabiedrības satraukumu neradīja. Tas turpinājās līdz 70. gadu vidum, kad speciālistu rokās parādījās daudzi dati, kas liecina par spēcīgu antropogēno spiedienu uz klimata sistēmu, kas rada globālas katastrofas draudus ar nekontrolētu enerģijas patēriņa pieaugumu. Kopš tā laika neviena cita zinātniska problēma nav piesaistījusi tik lielu uzmanību kā pašreizējās un jo īpaši nākotnes klimata pārmaiņu problēma.
Tiek uzskatīts, ka viens no galvenajiem šo pārmaiņu iemesliem ir enerģija. Ar enerģiju saprot jebkuru cilvēka darbības jomu, kas saistīta ar enerģijas ražošanu un patēriņu. Ievērojamu enerģētikas sektora daļu nodrošina enerģijas patēriņš, kas izdalās, sadedzinot organisko fosilo kurināmo (naftu, ogles un gāzi), kas, savukārt, noved pie milzīga daudzuma piesārņojošo vielu izplūdes atmosfērā.
Šāda vienkāršota pieeja jau rada reālu kaitējumu pasaules ekonomikai un var dot nāvējošu triecienu to valstu ekonomikām, kuras vēl nav sasniegušas nepieciešamo enerģijas patēriņa līmeni, lai pabeigtu rūpnieciskās attīstības posmu, tostarp Krievijai. Patiesībā viss ir daudz sarežģītāk. Papildus siltumnīcas efektam, kas daļēji ir atbildīgs par enerģiju, planētas klimatu ietekmē vairāki dabiski cēloņi, no kuriem svarīgākie ir saules aktivitāte, vulkāniskā aktivitāte, Zemes orbītas parametri, pašsvārstības atmosfērā. - okeāna sistēma. Problēmas pareiza analīze ir iespējama, tikai ņemot vērā visus faktorus, savukārt, protams, ir nepieciešams noskaidrot jautājumu par to, kā pasaules enerģijas patēriņš izturēsies tuvākajā nākotnē, vai cilvēcei patiešām ir jāievieš strikti pašierobežojumi enerģētikā. patēriņam, lai izvairītos no globālās sasilšanas katastrofas.

Mūsdienu tendences enerģētikas attīstībā

Vispārpieņemtā klasifikācija primāros enerģijas avotus iedala komerciāla un nekomerciāls.
Komerciālie avoti enerģija ietver cieto (akmeņogles un brūnogles, kūdru, degslānekli, darvas smiltis), šķidro (naftas un gāzes kondensātu), gāzveida (dabasgāzes) kurināmo un primāro elektroenerģiju (elektroenerģiju, ko rada kodolenerģija, ūdens, vējš, ģeotermālā enerģija, saules enerģija, plūdmaiņu enerģija un viļņu stacijas).
Uz bezpeļņas ietver visus citus enerģijas avotus (malku, lauksaimniecības un rūpniecības atkritumus, strādājošo mājlopu un pašu cilvēku muskuļu spēku).
Pasaules enerģētikas nozare kopumā visā sabiedrības attīstības rūpnieciskajā fāzē galvenokārt balstās uz komerciāliem energoresursiem (apmēram 90% no kopējā enerģijas patēriņa). Lai gan jāatzīmē, ka ir vesela valstu grupa (Āfrikas ekvatoriālā zona, Dienvidaustrumāzija), kuru lielā populācija atbalsta savu pastāvēšanu gandrīz tikai nekomerciālu enerģijas avotu dēļ.
Dažādas enerģijas patēriņa prognozes, kas balstītas uz datiem par pēdējiem 50-60 gadiem, liecina, ka līdz aptuveni 2025. gadam sagaidāms, ka saglabāsies pašreizējais mērenais pasaules enerģijas patēriņa pieauguma temps - aptuveni 1,5% gadā un pasaules patēriņa uz vienu iedzīvotāju stabilizācija līdz plkst. līmenis 2,3-2,4 tonnas standarta degvielas/(pers.gadā). Tiek prognozēts, ka pēc 2030. gada vidējais enerģijas patēriņš pasaulē uz vienu iedzīvotāju lēnām samazināsies līdz 2100. gadam. Tajā pašā laikā kopējais enerģijas patēriņš uzrāda skaidru tendenci uz stabilizāciju pēc 2050. gada un pat nelielu samazināšanos gadsimta beigās.
Viens no svarīgākajiem faktoriem, kas tiek ņemts vērā, izstrādājot prognozi, ir resursu pieejamība pasaules enerģētikas sektoram, kas balstīts uz fosilā kurināmā sadedzināšanu.
Izskatāmās prognozes ietvaros, kas noteikti ietilpst mērena enerģijas patēriņa kategorijā absolūtos skaitļos, izpētīto reģenerējamo naftas un gāzes rezervju izsmelšana notiks ne ātrāk par 2050.gadu, bet, ņemot vērā papildus atgūstamos resursus - pēc 2100.gada. Ja ņem vērā, ka pētāmās atgūstamās Tā kā ogļu rezerves ievērojami pārsniedz naftas un gāzes krājumus kopā, var apgalvot, ka pasaules enerģētikas attīstība šajā scenārijā resursu izteiksmē tiek nodrošināta vairāk nekā gadsimtu.
Tomēr prognožu rezultātos ir ievērojamas atšķirības, kā tas skaidri redzams dažu publicēto prognožu datu atlasē par 2000. gadu.

5.7. tabula. Dažas jaunākās enerģijas patēriņa prognozes 2000. gadam
(iekavās - izdošanas gads) un tā faktisko vērtību.

prognostiskais centrs	Primārās enerģijas patēriņš, Gt degvielas konv./gadā
Atomenerģijas institūts (1987)	21.2
Starptautiskais lietišķo sistēmu analīzes institūts (IIASA) (1981)	20.0
Starptautiskā atomenerģijas aģentūra (IAEA) (1981)	18.7
Oak Ridge Nacionālā laboratorija (ORNL) (1985)	18.3
Starptautiskā klimata pārmaiņu komisija (IPCC) (1992)	15.9
Globālo enerģijas problēmu laboratorija IBRAE RAN-MPEI (1990)	14.5
Faktiskais enerģijas patēriņš	14.3

Enerģijas patēriņa samazinājums attiecībā pret prognozēto, pirmkārt, ir saistīts ar pāreju no plašiem tā attīstības ceļiem, no enerģētiskās eiforijas uz enerģētikas politiku, kas balstīta uz energoefektivitātes paaugstināšanu un vispusīgu taupīšanu.
Šo izmaiņu cēlonis bija 1973. un 1979. gada enerģētikas krīzes, fosilā kurināmā rezervju stabilizēšanās un to ražošanas sadārdzināšanās, vēlme samazināt ekonomikas atkarību no politiskās nestabilitātes pasaulē, ko izraisīja eksports. enerģijas resursi.

Tajā pašā laikā, runājot par enerģijas patēriņu, jāatzīmē, ka postindustriālā sabiedrībā ir jāatrisina vēl viens fundamentāls uzdevums - iedzīvotāju skaita stabilizācija.
Mūsdienu sabiedrība, kas nav atrisinājusi šo problēmu vai vismaz necenšas to atrisināt, nevar tikt uzskatīta par attīstītu vai civilizētu, jo ir pilnīgi skaidrs, ka nekontrolēta iedzīvotāju skaita palielināšanās rada tiešus draudus cilvēka kā bioloģiska eksistencei. sugas.
Tādējādi enerģijas patēriņš uz vienu iedzīvotāju pasaulē uzrāda skaidru tendenci uz stabilizāciju. Jāpiebilst, ka šis process sākās apmēram pirms 25 gadiem; ilgi pirms pašreizējām spekulācijām par globālajām klimata pārmaiņām. Šāda parādība miera laikā ir novērojama pirmo reizi kopš industriālās ēras sākuma un ir saistīta ar pasaules valstu masveida pāreju uz jaunu, postindustriālo attīstības posmu, kurā enerģijas patēriņš uz vienu iedzīvotāju paliek nemainīgs. . Šis fakts ir ļoti svarīgs, jo līdz ar to kopējais enerģijas patēriņš pasaulē pieaug daudz lēnāk. Var apgalvot, ka nopietna enerģijas patēriņa pieauguma palēnināšanās daudziem sinoptiķiem bija pilnīgs pārsteigums.

Degvielas krīze

70. gadu sākumā laikrakstu lapas bija pilnas ar virsrakstiem: “Enerģētikas krīze!”, “Cik ilgi kalpos fosilais kurināmais?”, “Naftas laikmeta beigas!”, “Enerģētikas haoss”. Šai tēmai joprojām liela uzmanība tiek pievērsta visiem plašsaziņas līdzekļiem – drukātajam, radio, televīzijai. Šādam satraukumam ir pamats, jo cilvēce ir iegājusi grūtā un diezgan ilgā savas enerģētiskās bāzes spēcīgas attīstības periodā. Tāpēc jums vienkārši vajadzētu iztērēt šodien zināmās degvielas rezerves, bet paplašinot mūsdienu enerģijas mērogu, meklēt jaunus enerģijas avotus un izstrādāt jaunus veidus, kā to pārveidot.
Ir daudz prognožu par enerģētikas sektora attīstību. Tomēr, neskatoties uz uzlaboto prognozēšanas metodiku, prognozētāji nav pasargāti no nepareiziem aprēķiniem un viņiem nav pietiekama pamata runāt par savu prognožu augsto precizitāti tādam laika intervālam kā 40-50 gadi.
Cilvēks vienmēr centīsies iegūt pēc iespējas vairāk enerģijas, lai virzītos uz priekšu. Ne vienmēr zinātne un tehnoloģijas viņam dos iespēju saņemt enerģiju arvien pieaugošos apjomos. Taču, kā liecina vēsturiskā attīstība, noteikti parādīsies jauni atklājumi un izgudrojumi, kas palīdzēs cilvēcei veikt vēl vienu kvalitatīvu lēcienu un vēl ātrākiem soļiem doties uz jauniem sasniegumiem.
Tomēr energoresursu izsīkšanas problēma joprojām pastāv. Zemes resursi ir sadalīti atjaunojams un neatjaunojams. Pirmie ietver saules enerģiju, Zemes siltumu, okeānu plūdmaiņas, mežus. Tie nepārstās eksistēt, kamēr pastāvēs Saule un Zeme. Neatjaunojamie resursi dabā netiek papildināti vai arī tiek papildināti ļoti lēni, daudz lēnāk, nekā cilvēki tos izmanto. Ir diezgan grūti noteikt jaunu fosilo kurināmo veidošanās ātrumu Zemes zarnās. Šajā sakarā ekspertu aplēses atšķiras vairāk nekā 50 reizes. Pat ja mēs pieņemam lielāko skaitu, degvielas uzkrāšanās ātrums Zemes zarnās joprojām ir tūkstoš reižu mazāks nekā tā patēriņa ātrums. Tāpēc šādus resursus sauc par neatjaunojamiem. Krājumu un galveno patēriņa aplēses sniegtas 5.44. tabulā. Tabulā parādīti potenciālie resursi. Tāpēc ar mūsdienu ieguves metodēm no tiem var iegūt tikai aptuveni pusi. Otra puse paliek zem zemes. Tāpēc bieži tiek apgalvots, ka rezerves pietiks 120–160 gadiem. Lielas bažas rada gaidāmā naftas un gāzes izsīkšana, kas (pēc pieejamām aplēsēm) var ilgt tikai 40–60 gadus.
Oglēm ir savas problēmas. Pirmkārt, tā transportēšana ir ļoti darbietilpīgs bizness. Tātad Krievijā galvenās ogļu rezerves ir koncentrētas austrumos, un galvenais patēriņš ir Eiropas daļā. Otrkārt, ogļu plašā izmantošana ir saistīta ar nopietnu gaisa piesārņojumu, zemes virsmas aizsērēšanu un augsnes stāvokļa pasliktināšanos.
Dažādās valstīs visas šīs problēmas izskatās savādāk, taču to risinājums gandrīz visur bija vienāds – kodolenerģijas ieviešana. Arī urāna izejvielu krājumi ir ierobežoti. Tomēr, ja mēs runājam par moderniem uzlabota tipa termoreaktoriem, tad tiem, ņemot vērā to diezgan augsto efektivitāti, urāna rezerves var uzskatīt par praktiski neierobežotām.
Tad kāpēc cilvēki runā par enerģētikas krīzi, ja simtiem gadu pietiek tikai ar fosilo kurināmo un kodoldegviela joprojām ir rezervē?
Viss jautājums ir par to, cik tas maksā. Un tieši no šīs puses tagad būtu jāskata enerģētikas problēma. Zemes zarnās joprojām ir daudz, bet naftas un gāzes ieguve no tiem kļūst arvien dārgāka, jo šī enerģija ir jāiegūst no nabadzīgākiem un dziļākiem slāņiem, no nabadzīgām atradnēm, kas atklātas neapdzīvotās, grūti apdzīvotās vietās. sasniegt apgabalus. Ir jāiegulda un būs jāiegulda daudz vairāk, lai samazinātu fosilā kurināmā izmantošanas ietekmi uz vidi.
Kodolenerģija šobrīd tiek ieviesta nevis tāpēc, ka tā tiek nodrošināta ar degvielu gadsimtiem un tūkstošiem gadu, bet gan tāpēc, lai taupītu un taupītu naftu un gāzi nākotnei, kā arī tāpēc, ka ir iespēja samazināt vides slogu uz biosfēru.
Plaši izplatīts ir viedoklis, ka atomelektrostaciju elektroenerģijas izmaksas ir daudz zemākas par ogļu un nākotnē ar gāzi darbināmās elektrostacijās saražotās enerģijas izmaksas. Bet, ja mēs detalizēti aplūkojam visu kodolenerģijas ciklu (no izejvielu ieguves līdz radioaktīvo atkritumu apglabāšanai, ieskaitot pašas atomelektrostacijas celtniecības izmaksas), tad atomelektrostacijas darbība un tās drošuma nodrošināšana. darbība izrādās dārgāka nekā tādas pašas jaudas ražotnes celtniecība un ekspluatācija, izmantojot tradicionālos enerģijas avotus (1. tabula). 5.8. ASV ekonomikas piemērā.
Tāpēc pēdējos gados arvien lielāks uzsvars tiek likts uz enerģiju taupošām tehnoloģijām un atjaunojamie avoti- piemēram, saule, vējš, ūdens stihija. Piemēram, Eiropas Savienība ir izvirzījusi mērķi 2010.–2012. saņem 22% elektroenerģijas no jauniem avotiem. Piemēram, Vācijā jau 2001. gadā no atjaunojamiem avotiem saražotā enerģija bija līdzvērtīga 8 kodolreaktoru darbībai jeb 3,5% no visas elektroenerģijas.
Daudzi uzskata, ka nākotne pieder Saules dāvanām. Tomēr izrādās, ka šeit viss nav tik vienkārši. Līdz šim elektroenerģijas ražošanas izmaksas, izmantojot modernas saules fotoelementus, ir 100 reizes augstākas nekā tradicionālajās spēkstacijās. Taču ar saules baterijām saistītie eksperti ir optimisma pilni un uzskata, ka izdosies būtiski samazināt to izmaksas.
Speciālistu viedokļi par atjaunojamo energoresursu izmantošanas perspektīvām ir ļoti dažādi. Anglijas Zinātnes un tehnoloģiju komiteja, analizējot šādu enerģijas avotu attīstības perspektīvas, nonāca pie secinājuma, ka to izmantošana uz moderno tehnoloģiju bāzes ir vismaz divas līdz četras reizes dārgāka nekā atomelektrostacijas būvniecība. augu. Citi speciālisti dažādās prognozēs par šiem enerģijas avotiem jau ir tuvākajā nākotnē. Acīmredzot atjaunojamie energoresursi tiks izmantoti atsevišķās pasaules vietās, kas ir labvēlīgas to efektīvai un ekonomiskai izmantošanai, taču ārkārtīgi ierobežotā apjomā. Galvenā cilvēces enerģijas vajadzību daļa būtu jānodrošina oglēm un kodolenerģijai. Tiesa, pagaidām nav tik lēta avota, kas ļautu enerģētikai attīstīties tik straujos tempos, kā mēs vēlētos.
Tagad un turpmākajās desmitgadēs, visvairāk zaļās enerģijas avots kodolenerģijas, un pēc tam, iespējams, tiek ieviesti kodoltermiskā redaktori. Ar viņu palīdzību cilvēks virzīsies pa tehnoloģiskā progresa soļiem. Tā kustēsies, līdz atklās un apgūs kādu citu, ērtāku enerģijas avotu.
5.38. attēlā parādīts atomelektrostaciju jaudas pieauguma pasaulē un elektroenerģijas ražošanas grafiks 1971.-2006.gadam un attīstības prognozes 2020.-2030.gadam. Papildus iepriekš minētajām vairākas jaunattīstības valstis, piemēram, Indonēzija, Ēģipte, Jordānija un Vjetnama, ir paziņojušas par iespēju būvēt atomelektrostacijas un ir spērušas pirmos soļus šajā virzienā.

5.38.att. ( augšstāvā) Atomelektrostaciju jaudas un elektroenerģijas ražošanas pieaugums 1971.–2006. saskaņā ar SAEA un AES jaudas prognozēm pasaulē 2020.-2030. ( apakšā)

Ekoloģiskā enerģijas krīze

Galvenie enerģijas ietekmes uz vidi veidi ir šādi.

Cilvēce joprojām saņem lielāko daļu enerģijas, izmantojot neatjaunojamos resursus.
Atmosfēras piesārņojums: termiskais efekts, gāzu un putekļu emisija atmosfērā.
3. Hidrosfēras piesārņojums: ūdenstilpju termiskais piesārņojums, piesārņojošo vielu emisijas.
Litosfēras piesārņojums enerģijas nesēju transportēšanas un atkritumu apglabāšanas laikā, enerģijas ražošanā.
Vides piesārņojums ar radioaktīviem un toksiskiem atkritumiem.
Hidroelektrostaciju upju hidroloģiskā režīma izmaiņas un līdz ar to piesārņojums ūdensteces teritorijā.
Elektromagnētisko lauku veidošana ap elektropārvades līnijām.

Saskaņot pastāvīgo enerģijas patēriņa pieaugumu ar enerģijas negatīvo seku pieaugumu, ņemot vērā, ka tuvākajā nākotnē cilvēce izjutīs fosilā kurināmā ierobežojumus, šķiet iespējams divējādi.

Enerģijas taupīšana. Progresa ietekmes pakāpi uz enerģijas ekonomiju var parādīt ar tvaika dzinēju piemēru. Kā zināms, tvaika mašīnu efektivitāte pirms 100 gadiem bija 3-5%, tagad tā sasniedz 40%. Arī pasaules ekonomikas attīstība pēc 70. gadu enerģētikas krīzes parādīja, ka cilvēcei šajā ceļā ir ievērojamas rezerves. Resursu taupošu un enerģiju taupošu tehnoloģiju izmantošana ir nodrošinājusi būtisku degvielas un materiālu patēriņa samazinājumu attīstītajās valstīs.
Tīrāku enerģijas ražošanas veidu attīstība. Problēmu, iespējams, var atrisināt, attīstot alternatīvus enerģijas veidus, īpaši tādus, kuru pamatā ir atjaunojamo enerģijas avotu izmantošana. Tomēr šī virziena īstenošanas veidi vēl nav skaidri. Līdz šim atjaunojamie avoti nodrošina ne vairāk kā 20% no pasaules enerģijas patēriņa. Galvenais ieguldījums šajos 20% ir biomasas un hidroenerģijas izmantošana.

Tradicionālās enerģijas vides problēmas

Lielākā daļa elektroenerģijas pašlaik tiek ražota termoelektrostacijās (TPP). Tam parasti seko hidroelektrostacijas (HES) un atomelektrostacijas (AES).

Maskavas Valsts Starptautisko attiecību institūts (U) Krievijas ĀM

Pasaules ekonomikas departaments

Referāts par tēmu
"Pasaules enerģētikas problēma un veidi, kā to atrisināt"

Darbu pabeidza: Starptautisko ekonomisko attiecību fakultātes 1.kursa 11.grupas studente
Badovskaja N.V.
Zinātniskais padomnieks: Komissarova Zh.N.

Maskava
2006

Visai dzīvībai uz zemes ir nepieciešama enerģija. Tomēr līdztekus bioloģiskajām vajadzībām cilvēce līdz ar tehnoloģisko un zinātnes progresu kļūst arvien neaizsargātāka atkarībā no ārējiem enerģijas avotiem, kas nepieciešami daudzu preču un pakalpojumu ražošanai. Kopumā enerģija ļauj cilvēkiem dzīvot mainīgos dabas apstākļos un apstākļos ar augstu iedzīvotāju blīvumu, kā arī kontrolēt savu vidi. Šādas atkarības pakāpi nosaka daudzi faktori – sākot ar klimatu un beidzot ar dzīves līmeni konkrētajā valstī: ir acīmredzams, ka, jo ērtāk cilvēks padara savu dzīvi, jo vairāk viņš ir atkarīgs no ārējiem enerģijas avotiem. Lielisks piemērs šādai atkarībai var būt ASV, pēc Džordža Buša domām, "atkarīgās no naftas, kas importēta no nestabiliem reģioniem", un Eiropa, kas gandrīz pilnībā paļaujas uz enerģijas piegādēm no Krievijas. Jaunās tehnoloģijas ļauj samazināt enerģijas patēriņu, padarīt to viedāku un pielietot jaunākos, efektīvākos veidus, kā to iegūt un izmantot.

Bet jebkura energoresursu patēriņam ir kvantitatīvās paplašināšanās robežas. Līdz 21. gadsimta sākumam daudzi jautājumi jau ir sasnieguši globālu nozīmi. Viena no svarīgākajām minerālvielām - naftas un gāzes - rezerves pamazām tuvojas izsīkumam, un to pilnīga izsīkšana var notikt nākamajā gadsimtā.

Ar enerģētikas nozari cieši saistītas arī vides problēmas, kas saistītas ar enerģijas izmantošanas un pārstrādes ietekmi, galvenokārt klimata pārmaiņām.

Tādējādi enerģētikas jautājums ir viena no svarīgākajām cilvēces tālākās attīstības dziļākas un visaptverošākas problēmas sastāvdaļām, tāpēc šodien vairāk nekā jebkad agrāk ir aktuāls uzdevums atrast jaunus izdevīgus enerģijas avotus.

Šobrīd enerģijas ražošanai visplašāk tiek izmantoti degvielas resursi, nodrošinot aptuveni 75% no pasaules saražotās produkcijas. Par to priekšrocībām var teikt daudz – tie ir salīdzinoši lokalizēti vairākos lielos klasteros, viegli darbināmi un nodrošina lētu enerģiju (ja vien, protams, neņem vērā piesārņojuma radītos postījumus). Bet ir arī vairāki nopietni trūkumi:

Degvielas resursu krājumi pārskatāmā nākotnē izsīks, kas radīs briesmīgas sekas valstīm, kas no tiem ir atkarīgas.

Kalnrūpniecība kļūst grūtāka, dārgāka un bīstamāka, jo mēs izmantojam vispieejamākos baseinus.

Atkarība no naftas ir izraisījusi de facto monopolizāciju, karus un sociālo un politisko destabilizāciju.

Kalnrūpniecība rada nopietnas vides problēmas.

Viena no daudzsološākajām enerģētikas jomām ir kodolenerģija.

Atomelektrostacijās elektroenerģiju rada kodola skaldīšanas reakcijas, kas rada milzīgu enerģijas daudzumu, sadedzinot salīdzinoši nelielu degvielas daudzumu. Pie šāda patēriņa līmeņa izpētīto urāna atradņu pietiks vairāk nekā 5 000 000 000 gadu – šajā laikā pat mūsu Saulei paspēs izdegt.

Katastrofu un avāriju iespējamība atomelektrostacijās zināmā mērā kavē šīs nozares attīstību, izraisot sabiedrības neuzticību kodolenerģijai. Tomēr vēsturiskā skatījumā avārijas termoelektrostacijās un hidroelektrostacijās ir izraisījušas daudz lielāku cilvēku skaitu, nemaz nerunājot par kaitējumu videi.

Vēl viens veids, kā iegūt enerģiju, kas jau vairāk nekā desmit gadus ir satraucis zinātnieku prātus, ir kodolsintēze. Kodolsintēze atbrīvo simtiem reižu vairāk enerģijas nekā skaldīšanās, un degvielas rezerves šādiem reaktoriem pietiks daudziem miljardiem gadu. Tomēr šāda reakcija vēl nav kontrolēta, un pirmo šādu instalāciju parādīšanās ir gaidāma ne agrāk kā 2050.

Alternatīva šiem energoresursu veidiem var būt atjaunojamie avoti: hidroenerģija, vēja un paisuma viļņu enerģija, saules, ģeotermālā, termiskā okeāna ūdens enerģija un bioenerģija.

Pirms rūpnieciskās revolūcijas atjaunojamie resursi bija galvenais enerģijas avots. Cietā biodegviela, piemēram, koksne, joprojām ir svarīga jaunattīstības valstu nabadzīgajiem iedzīvotājiem.

Biomasa (organisko materiālu sadedzināšana enerģijas iegūšanai), biodegviela (biomateriālu apstrāde, lai sintezētu etanolu) un biogāze (bioloģisko atkritumu anaerobā apstrāde) ir citi atjaunojamie enerģijas avoti, kurus nevajadzētu atstāt novārtā. Tie nevar nodrošināt enerģijas ražošanu globālā mērogā, taču tie spēj saražot līdz 10 MW/h. Turklāt tie var segt bioloģisko atkritumu apglabāšanas izmaksas.

Hidroenerģija ir vienīgais mūsdienās izmantotais atjaunojamās enerģijas avots, kas nodrošina ievērojamu daļu no pasaules enerģijas ražošanas. Hidroenerģijas potenciāls ir atklāts niecīgi, ilgtermiņā saņemtās enerģijas apjoms palielināsies 9-12 reizes. Taču jaunu aizsprostu būvniecību apgrūtina ar to saistītie vides traucējumi. Šajā sakarā pieaug interese par mini hidroelektrostaciju projektiem, kas ļauj izvairīties no daudzām lielo aizsprostu problēmām.

Saules paneļi mūsdienās var pārvērst aptuveni 20% no ienākošās saules enerģijas elektroenerģijā. Taču, ja tiek izveidoti īpaši “gaismas kolektori” un tie aizņem vismaz 1% no lauksaimniecības zemēm izmantojamās zemes, tas varētu segt visu mūsdienu enerģijas patēriņu. Turklāt šāda saules kolektora veiktspēja ir no 50 līdz 100 reizēm lielāka nekā vidējas hidroelektrostacijas veiktspēja. Saules baterijas var uzstādīt arī uz esošās industriālās infrastruktūras brīvās virsmas, kas ļaus izvairīties no zemes aizvākšanas no parku un labības platībām. Vācijas valdība pašlaik īsteno līdzīgu programmu, ko ar interesi skatās arī citas valstis.

Pateicoties pētījumiem, izdevās noskaidrot, ka aļģu fermas spēj uztvert līdz 10%, termiskie saules kolektori - līdz 80% saules enerģijas, ko pēc tam var izmantot dažādiem mērķiem.

Vēja enerģija mūsdienās ir viens no lētākajiem atjaunojamajiem avotiem. Potenciāli tas var nodrošināt piecas reizes vairāk enerģijas, nekā tiek patērēts pasaulē šodien, vai 40 reizes segt vajadzību pēc elektrības. Lai to izdarītu, ar vēja elektrostacijām būs jāaizņem 13% no visas zemes, proti, tās teritorijas, kur gaisa masu kustība ir īpaši spēcīga.

Vēja ātrums jūrā ir par aptuveni 90% lielāks nekā vēja ātrums uz sauszemes, kas nozīmē, ka jūras vēja turbīnas var radīt daudz vairāk enerģijas.

Šādam enerģijas iegūšanas veidam būtu arī ietekme uz vidi, mazinot siltumnīcas efektu.

Ģeotermālā enerģija, okeāna siltumenerģija un paisuma viļņu enerģija ir vienīgie šobrīd atjaunojamie avoti, kas nav atkarīgi no saules, taču tie ir "koncentrēti" noteiktās zonās. Visa pieejamā plūdmaiņu enerģija var nodrošināt apmēram ceturto daļu no pašreizējā enerģijas patēriņa. Šobrīd ir vērienīgi projekti plūdmaiņu spēkstaciju izveidei.

Ģeotermālajai enerģijai ir milzīgs potenciāls, ja ņem vērā visu Zemes iekšienē ieslodzīto siltumu, lai gan siltums, kas izplūst uz virsmu, ir 1/20 000 no enerģijas, ko mēs saņemam no Saules, jeb apmēram 2-3 reizes lielāks par Zemes enerģiju. plūdmaiņas.

Šajā posmā galvenie ģeotermālās enerģijas patērētāji ir Islande un Jaunzēlande, lai gan daudzas valstis plāno šāda veida attīstību.

Aplūkotajiem energoresursu veidiem nekādā ziņā nav trūkumu.

Lielākās daļas tehnoloģiju pielietošana, kas saistīta ar atjaunojamo resursu izmantošanu, ir dārga, un bieži vien šādu staciju atrašanās vieta ir ārkārtīgi neērta, kas galu galā padara šos avotus nerentablus un patērētājam nepieejamus. No otras puses, daudzi avoti ļauj izveidot mazas nozares, kas atrodas tiešā enerģijas patērētāja tuvumā, piemēram, saules paneļus.

Vēl viena problēma ir negatīvā ietekme uz vidi. Piemēram, dambju celtniecība, dīvainā kārtā, veicina siltumnīcas efektu - applūstošo teritoriju trūdošā organiskā viela izdala oglekļa dioksīdu. Kopumā cieš visa bloķētās upes ekosistēma.

Papildus konkrētajai vietai raksturīgajiem ģeotermālajiem un hidroelektriskajiem resursiem citi alternatīvie enerģijas avoti bieži vien ir dārgāki un neērtāk lietojami nekā tradicionālie fosilie kurināmie. Varbūt vienīgā to pielietojuma joma joprojām ir attāli apgabali ar neattīstītu infrastruktūru, kur ir lētāk būvēt vēja un citas stacijas, nevis pārvadāt degvielu pa jūru vai sauszemi, kā arī mazattīstīti Zemes reģioni.

Vēl viens veids, kā atrisināt enerģētikas problēmu, ir intensifikācija. Jaunās tehnoloģijas labāk izmanto pieejamo enerģiju, padarot iekārtas efektīvākas, piemēram, efektīvākas dienasgaismas spuldzes, motorus, izolācijas materiālus. Apkārtējā izšķērdēto siltumu ar siltummaiņu palīdzību var izmantot ūdens sildīšanai un ēku centrālapkurei.

Esošās spēkstacijas var darboties produktīvāk ar minimālām izmaksām un izmaiņām, pateicoties jaunajām tehnoloģijām. Jaunās spēkstacijas var padarīt efektīvākas ar tādām tehnoloģijām kā "koģenerācija". Jauni arhitektūras risinājumi var ietvert saules kolektoru izmantošanu. Gaismas diodes pamazām nomaina novecojušās elektriskās spuldzes. Protams, neviena no šīm metodēm nepiedāvā mūžīgās kustības tehnoloģiju, un daļa enerģijas vienmēr tiek tērēta "apkurei".

Tālā nākotnē kosmosa izpēte var radīt milzīgu skaitu jaunu enerģijas avotu, lai gan tie diez vai ir būtiski mūsdienu enerģētikas problēmu risināšanā.

Īstermiņā mēs varam atļauties saules enerģijas orbitālās stacijas, kas savāktu saules enerģiju 24 stundas diennaktī un pārraidītu to uz Zemi, izmantojot mikroviļņus. Fundamentālie pētījumi šajā jomā ļaus nākotnē padarīt šāda veida enerģijas ražošanu rentablu un konkurētspējīgu salīdzinājumā ar sauszemes avotiem.

Kodoldegvielu teorētiski varētu iegūt no asteroīdiem, taču tehniskos šķēršļus asteroīdu urbšanai ir daudz grūtāk pārvarēt nekā tos, kas saistīti ar Zemes milzīgo urāna-238 rezervju izmantošanu.

Vēl viena interesanta iespēja ir hēlija-3 izotopa, kas nav pieejams uz Zemes, iegūšana uz Mēness. Šāda veida degvielu var izmantot īpaša veida skaldīšanas reakcijās, kam ir priekšrocības salīdzinājumā ar parastā urāna skaldīšanu.

Nu, ļoti tālā nākotnē cilvēcei, apguvusi kosmosu, būs milzīga enerģijas resursu izvēle. Un tad, iespējams, tā varēs izmantot Melno caurumu milzīgo potenciālu, par kura iespējamību zinātnieki jau domā.

Enerģētikas nozares turpmākā attīstība jebkurā gadījumā saskarsies ar grūtībām: iedzīvotāju skaita pieaugums, augstāka dzīves līmeņa prasību apmierināšana, pieprasījums pēc tīrākas ražošanas un derīgo izrakteņu izsīkšana. Lai izvairītos no enerģētikas krīzēm, jums jāatceras:

enerģētikas problēmas risinājums nav iespējams, nepievēršot īpašu uzmanību vides aspektam;

tikai integrēta pieeja, kas paredz efektīvāku gan jau zināmo, gan alternatīvo avotu izmantošanu, turpmāk apmierinās cilvēces vajadzību pēc elektroenerģijas;

jaunu tehnoloģiju izstrāde un ieviešana pavērs piekļuvi jauniem enerģijas avotiem, kas pašlaik nav pieejami.

Nobeigumā vēlos citēt ASV Enerģētikas departamenta sekretāra Semjuela Bodmena vārdus: “Šodien pasaules ekonomikai ir nepieciešama nafta, lai tā attīstītos. Mums ir vajadzīgi veidi, kā panākt tās izaugsmi, kas samazina mūsu atkarību no fosilā kurināmā un paplašina tīrāku un uzticamāku enerģijas avotu izmantošanu. Īsāk sakot, mums ir vajadzīga dažādība. Tas nebūs lētāk vai vieglāk, bet tas ir nepieciešams. Patiesībā viss ir atkarīgs no viņa. Tāpēc mums tas vienkārši ir jānodrošina. ”

Plāns

1. Ievads

2) Pasaules enerģētikas problēma

3) Izejvielu un enerģijas problēmas risināšanas veidi

4) Alternatīvie enerģijas avoti

5) Secinājums

6) Literatūra

Ievads

Šobrīd arvien aktuālākas kļūst dabas vides un tās atražošanas problēmas, ierobežotās organisko un minerālo resursu rezerves. Šī globālā problēma, pirmkārt, ir saistīta ar planētas svarīgāko organisko un minerālo resursu ierobežotību. Zinātnieki brīdina par iespējamo zināmo un pieejamo naftas un gāzes rezervju izsīkumu, kā arī citu kritisko resursu izsīkšanu: dzelzs un vara rūdas, niķeļa, mangāna, alumīnija, hroma u.c.

Pasaulē patiešām ir vairāki dabiski ierobežojumi. Tātad, ja mēs ņemam aplēses par degvielas daudzumu trīs kategorijās: izpētīts, iespējams, iespējams, tad ogles pietiks 600 gadiem, nafta - 90, dabasgāze - 50 urāna - 27 gadus. Citiem vārdiem sakot, visu veidu degviela visās kategorijās tiks sadedzināta 800 gadu laikā. Tiek pieņemts, ka līdz 2010. gadam pieprasījums pēc minerālajām izejvielām pasaulē pieaugs 3 reizes, salīdzinot ar šodienas līmeni. Jau šobrīd vairākās valstīs bagātās atradnes ir izstrādātas līdz galam vai ir tuvu izsīkšanai. Līdzīga situācija ir arī citiem minerāliem. Ja enerģijas ražošana pieaugs pieaugošā tempā, tad visi pašlaik izmantotie degvielas veidi tiks izlietoti 130 gadu laikā, tas ir, 22. gadsimta sākumā.

Pasaules enerģētikas problēma

* atrast instrumentu sistēmu, kas nodrošina atbilstošas investīcijas un strukturālas izmaiņas valstu iekšienē;

* atrast politiski pieņemamas metodes, kā apstiprināt un atbalstīt savus vēlētājus, kuriem arī būs jāmaksā par maiņām gan ar nodokļiem, gan dzīvesveidu, kamēr dažiem risinājumiem var pretoties (piemēram, kodolenerģija);

* veido pieņemamu pamatu mijiedarbībai ar citiem galvenajiem spēlētājiem globālajā enerģijas tirgū.

Enerģētikas globālās vides problēmas

Siltumnīcas efekts. Oglekļa dioksīda koncentrācijas palielināšanās atmosfērā izraisa tā saukto siltumnīcas efektu, kas tika nosaukts pēc analoģijas ar augu pārkaršanu siltumnīcā. Filmas lomu atmosfērā spēlē oglekļa dioksīds. Pēdējos gados līdzīga loma ir kļuvusi zināma dažām citām gāzēm (CH4 un N2O). Metāna daudzums ik gadu palielinās par 1%, oglekļa dioksīda - par 0,4%, slāpekļa oksīda - par 0,2%. Tiek uzskatīts, ka oglekļa dioksīds ir atbildīgs par pusi no siltumnīcas efekta.

Gaisa piesārņojums. Enerģijas negatīvā ietekme uz atmosfēru izpaužas cieto daļiņu, aerosolu un ķīmiskā piesārņojuma veidā. Īpaši svarīgi ir ķīmiskie piesārņotāji. Galvenais no tiem ir sēra dioksīds, kas izdalās ogļu, slānekļa, eļļas sadegšanas laikā, kas satur sēra piemaisījumus. Daži ogļu veidi ar augstu sēra saturu rada līdz pat 1 tonnu sēra dioksīda uz 10 tonnām sadedzināto ogļu. Tagad visa zemeslodes atmosfēra ir piesārņota ar sēra dioksīdu. Notiek oksidēšanās līdz sērskābes anhidrīdam, un pēdējais kopā ar lietu nokrīt zemē sērskābes veidā. Šos nokrišņus sauc par skābajiem lietus. Tas pats notiek, kad slāpekļa dioksīdu absorbē lietus – veidojas slāpekļskābe.

Ozona caurumi. Pirmo reizi virs Antarktīdas tika konstatēts ozona slāņa biezuma samazinājums. Šis efekts ir antropogēnas ietekmes rezultāts. Tagad ir atklāti citi ozona caurumi. Šobrīd uz visas planētas ir manāms ozona daudzuma samazinājums atmosfērā. Tas ir 5-6% dekādē ziemā un 2-3% vasarā. Daži zinātnieki uzskata, ka tā ir freonu (hlorfluormetānu) darbības izpausme, bet ozonu iznīcina arī slāpekļa oksīds, ko izdala enerģētikas uzņēmumi.

Izejvielu un enerģijas problēmas risināšanas veidi:

1. Ražošanas apjomu samazinājums;

2. Ieguves un ražošanas efektivitātes paaugstināšana;

3. Alternatīvo enerģijas avotu izmantošana;

Ražošanas apjomu samazināšana ir ļoti problemātiska, jo. mūsdienu pasaulei ir nepieciešams arvien vairāk izejvielu un enerģijas, un to samazināšana noteikti izraisīs globālu krīzi. Arī efektivitātes paaugstināšana nav perspektīva. tā īstenošana prasa lielas investīcijas, un izejvielu rezerves nav neierobežotas. Tāpēc priekšroka tiek dota alternatīvajiem enerģijas avotiem.

Krievijas Federācijas Lauksaimniecības un pārtikas ministrija

FGOU VPO Urālas Valsts lauksaimniecības akadēmija

Ekoloģijas un dzīvnieku higiēnas katedra

Eseja par ekoloģiju:

Cilvēces enerģētikas problēmas

Mākslinieks: ANTONIO

students FTZh 212T

Vadītājs: Lopaeva

Nadežda Leonidovna

Jekaterinburga 2007

Ievads. 3

Enerģētika: prognoze no cilvēces ilgtspējīgas attīstības viedokļa. 5

Netradicionālie enerģijas avoti. vienpadsmit

Saules enerģija. 12

Vēja enerģija. piecpadsmit

Zemes siltumenerģija. astoņpadsmit

Iekšējo ūdeņu enerģija. 19

Biomasas enerģija.. 20

Secinājums. 21

Literatūra. 23

Ievads

Tagad vairāk nekā jebkad agrāk radās jautājums par to, kāda būs planētas nākotne enerģijas ziņā. Kas sagaida cilvēci – enerģijas bads vai enerģijas pārpilnība? Avīzēs un dažādos žurnālos parādās arvien vairāk rakstu par enerģētisko krīzi. Naftas dēļ rodas kari, valstis uzplaukst un kļūst nabadzīgākas, valdības tiek nomainītas. Ziņojumus par jaunu iekārtu palaišanu vai par jauniem izgudrojumiem enerģētikas jomā sāka attiecināt uz laikrakstu sajūtu kategoriju. Tiek izstrādātas gigantiskas enerģētikas programmas, kuru īstenošana prasīs milzīgas pūles un milzīgus materiālus izdevumus.

Ja 19. gadsimta beigās enerģētikai pasaules bilancē kopumā bija palīglīdzeklis un nenozīmīga loma, tad jau 1930. gadā pasaulē tika saražoti aptuveni 300 miljardi kilovatstundu elektroenerģijas. Laika gaitā - gigantiski skaitļi, milzīgi izaugsmes tempi! Un tomēr enerģijas būs maz – pieprasījums pēc tās aug vēl straujāk. Cilvēku materiālās un, galu galā, garīgās kultūras līmenis ir tieši atkarīgs no viņu rīcībā esošā enerģijas daudzuma.

Lai iegūtu rūdu, izkausētu no tās metālu, uzceltu māju, izgatavotu jebkuru lietu, ir jāiztērē enerģija. Un cilvēku vajadzības visu laiku aug, un cilvēku kļūst arvien vairāk. Tātad, kāpēc apstāties? Zinātnieki un izgudrotāji jau sen ir izstrādājuši daudzus veidus, kā ražot enerģiju, galvenokārt elektrisko. Būsim tad arvien vairāk spēkstaciju, un enerģijas būs tik, cik vajag! Šāds šķietami acīmredzams sarežģītas problēmas risinājums, izrādās, ir pilns ar daudzām nepilnībām. Nepielūdzamie dabas likumi nosaka, ka izmantojamo enerģiju iespējams iegūt tikai tās pārveidojoties no citām formām.

Perpetuālās kustības mašīnas, kas it kā ražo enerģiju un neņem to no nekurienes, diemžēl nav iespējamas. Un pasaules energoekonomikas struktūra mūsdienās ir attīstījusies tā, ka četrus no katriem pieciem saražotajiem kilovatiem principā iegūst tādā pašā veidā, kā primitīvais cilvēks sildīja, tas ir, sadedzinot degvielu vai izmantojot ķīmisko vielu. tajā uzkrāto enerģiju, termoelektrostacijās pārvēršot to elektroenerģijā.

Tiesa, degvielas sadedzināšanas metodes ir kļuvušas daudz sarežģītākas un perfektākas. Pieaugošās prasības pēc vides aizsardzības prasīja jaunu pieeju enerģētikai. Enerģētikas programmas izstrādē piedalījās ievērojamākie dažādu nozaru zinātnieki un speciālisti. Ar jaunāko matemātisko modeļu palīdzību elektroniskie datori ir aprēķinājuši vairākus simtus nākotnes enerģijas bilances struktūras variantu. Tika atrasti fundamentāli risinājumi, kas noteica enerģētikas attīstības stratēģiju turpmākajām desmitgadēm. Lai arī tuvākās nākotnes enerģētikas nozare joprojām balstīsies uz siltumenerģētiku, izmantojot neatjaunojamos resursus, tās struktūra mainīsies. Ir jāsamazina eļļas izmantošana. Būtiski palielināsies elektroenerģijas ražošana atomelektrostacijās.

Enerģētika: prognoze no cilvēces ilgtspējīgas attīstības viedokļa

Pēc kādiem likumiem nākotnē attīstīsies pasaules enerģija, balstoties uz ANO cilvēces ilgtspējīgas attīstības koncepciju? Irkutskas zinātnieku pētījumu rezultāti, to salīdzinājums ar citu autoru darbiem ļāva noteikt vairākus vispārīgus modeļus un iezīmes.

Cilvēces ilgtspējīgas attīstības koncepcija, kas formulēta 1992. gada ANO konferencē Riodežaneiro, neapšaubāmi ietekmē arī enerģētikas sektoru. Konference parāda, ka cilvēce nevar turpināt attīstīties tradicionālā veidā, ko raksturo neracionāla dabas resursu izmantošana un progresējoša negatīva ietekme uz vidi. Ja jaunattīstības valstis ies tāpat kā attīstītās valstis ir sasniegušas savu labklājību, tad globāla vides katastrofa būs neizbēgama.

Ilgtspējīgas attīstības koncepcijas pamatā ir trešās pasaules valstu sociāli ekonomiskās attīstības objektīva nepieciešamība (kā arī tiesības un neizbēgamība). Attīstītās valstis acīmredzot varētu "samierināties" (vismaz uz laiku) ar sasniegto labklājības līmeni un planētas resursu patēriņu. Taču runa nav tikai par vides un cilvēces pastāvēšanas apstākļu saglabāšanu, bet arī par jaunattīstības valstu ("Dienvidu") sociālekonomiskā līmeņa celšanu un tuvināšanu attīstīto valstu līmenim ("Ziemeļi"). ").

Prasības ilgtspējīgas attīstības enerģētikai, protams, būs plašākas nekā tīrai enerģijai. Videi draudzīgas energosistēmas koncepcijā iestrādātās prasības par izlietoto energoresursu neizsmeļamību un vides tīrību apmierina divus svarīgākos ilgtspējīgas attīstības principus - nākamo paaudžu intereses un vides saglabāšanu. Analizējot atlikušos ilgtspējīgas attīstības koncepcijas principus un iezīmes, varam secināt, ka šajā gadījumā enerģētikas nozarei būtu jāizvirza vismaz divas papildu prasības:

Nodrošināsim enerģijas patēriņu (t.sk. energopakalpojumus iedzīvotājiem), kas nepārsniedz noteiktu sociālo minimumu;

Valsts enerģētikas (kā arī ekonomikas) attīstība ir savstarpēji jāsaskaņo ar tās attīstību reģionālā un globālā līmenī.

Pirmais izriet no sociālo faktoru prioritātes un sociālā taisnīguma nodrošināšanas principiem: lai realizētu cilvēku tiesības uz veselīgu un auglīgu dzīvi, mazinātu pasaules tautu dzīves līmeņa atšķirības, izskaustu nabadzību un nabadzību. , nepieciešams nodrošināt noteiktu iztikas minimumu, tai skaitā minimāli nepieciešamo iedzīvotāju un tautsaimniecības enerģētikas vajadzību apmierināšanu.

Otrā prasība ir saistīta ar gaidāmās vides katastrofas globālo raksturu un vajadzību pēc visas pasaules sabiedrības saskaņotas darbības, lai novērstu šo draudu. Pat valstis, kurām ir pietiekami energoresursi, piemēram, Krievija, nevar plānot savu enerģētikas attīstību izolēti, jo ir jāņem vērā globālie un reģionālie vides un ekonomikas ierobežojumi.

1998.-2000.gadā ISEM SB RAS veica pētījumu par pasaules un tās reģionu enerģētikas attīstības perspektīvām 21. gadsimtā, kurā līdzās parasti izvirzītajiem mērķiem noteikt enerģētikas attīstības ilgtermiņa tendences, racionālos virzienus. zinātnes un tehnikas progresu utt. tika mēģināts pārbaudīt iegūtos variantus enerģētikas sektora attīstībai "ilgtspējai", t.i. par ilgtspējīgas attīstības nosacījumu un prasību ievērošanu. Tajā pašā laikā, atšķirībā no attīstības iespējām, kas tika izstrādātas iepriekš pēc principa "kas notiks, ja ...", autori centās piedāvāt, ja iespējams, ticamu enerģētikas nozares attīstības prognozi. pasaule un tās reģioni 21. gadsimtā. Neskatoties uz konvencionalitāti, tiek sniegts reālāks priekšstats par enerģijas nākotni, tās iespējamo ietekmi uz vidi, nepieciešamajām ekonomiskajām izmaksām utt.

Šo pētījumu vispārīgā shēma lielākoties ir tradicionāla: tiek izmantoti matemātikas modeļi, kuriem tiek sagatavota informācija par enerģijas vajadzībām, resursiem, tehnoloģijām un ierobežojumiem. Lai ņemtu vērā informācijas nenoteiktību, galvenokārt par enerģijas vajadzībām un ierobežojumiem, tiek veidots scenāriju kopums enerģētikas nozares attīstības nākotnes nosacījumiem. Pēc tam modeļu aprēķinu rezultāti tiek analizēti ar atbilstošiem secinājumiem un ieteikumiem.

Galvenais pētniecības instruments bija GEM-10R globālais enerģijas modelis. Šis modelis ir optimizācijas, lineārs, statisks, vairāku reģionu. Parasti pasaule tika sadalīta 10 reģionos: Ziemeļamerika, Eiropa, bijušās PSRS valstis, Latīņamerika, Ķīna uc Modelis vienlaikus optimizē visu reģionu enerģētikas struktūru, ņemot vērā eksportu-importu. degviela un enerģija 25 gadu intervālos - 2025, 2050, 2075 un 2100 Tiek optimizēta visa tehnoloģiskā ķēde, sākot ar primāro energoresursu ieguvi (vai ražošanu), beidzot ar tehnoloģijām četru veidu gala enerģijas (elektriskās, siltuma, mehāniskās un ķīmiskās) ražošanai. Modelis piedāvā vairākus simtus primāro energoresursu un sekundāro enerģijas nesēju ražošanas, pārstrādes, transportēšanas un patēriņa tehnoloģiju. Paredzēti ekoloģiski reģionālie un globālie ierobežojumi (CO 2, SO 2 un cieto daļiņu emisijām), ierobežojumi tehnoloģiju attīstībai, izmaksu aprēķins enerģētikas attīstībai un ekspluatācijai reģionos, divējādu aplēšu noteikšana utt. Primārais energoresursi (t.sk. atjaunojamie) reģionos tiek noteikti, sadalot 4-9 izmaksu kategorijās.

Rezultātu analīze parādīja, ka iegūtie varianti pasaules un reģionu enerģētikas sektora attīstībai joprojām ir grūti realizējami un pilnībā neatbilst pasaules ilgtspējīgas attīstības prasībām un nosacījumiem sociāli ekonomiskajos aspektos. Konkrēti, aplūkotais enerģijas patēriņa līmenis šķita, no vienas puses, grūti sasniedzams, un, no otras puses, tas nenodrošina vēlamo jaunattīstības valstu tuvināšanos attīstītajām valstīm enerģijas patēriņa uz vienu iedzīvotāju un ekonomikas attīstības ziņā (īpaši IKP). Šajā sakarā tika izstrādāta jauna (zemāka) enerģijas patēriņa prognoze, pieņemot lielāku IKP energointensitātes samazinājuma tempu un ekonomiskās palīdzības sniegšanu no attīstītajām valstīm attīstības valstīm.

Augstais enerģijas patēriņa līmenis tiek noteikts, pamatojoties uz īpatnējo IKP, kas pamatā atbilst Pasaules Bankas prognozēm. Tajā pašā laikā 21. gadsimta beigās jaunattīstības valstis sasniegs tikai pašreizējo attīstīto valstu IKP līmeni, t.i. starpība būs aptuveni 100 gadi. Zema enerģijas patēriņa variantā attīstīto valstu palīdzības apjoms jaunattīstības valstīm tika pieņemts, pamatojoties uz Riodežaneiro apspriestajiem rādītājiem: aptuveni 0,7% no attīstīto valstu IKP jeb 100-125 miljardi USD. gadā. Tajā pašā laikā IKP pieaugums attīstītajās valstīs nedaudz samazinās, savukārt jaunattīstības valstīs pieaug. Vidēji IKP uz vienu iedzīvotāju šajā scenārijā pieaug visā pasaulē, kas liecina par šādas palīdzības sniegšanas lietderību no visas cilvēces viedokļa.

Enerģijas patēriņš uz vienu iedzīvotāju zemajā variantā rūpnieciski attīstītajās valstīs stabilizēsies, jaunattīstības valstīs līdz gadsimta beigām pieaugs aptuveni 2,5 reizes, bet vidēji pasaulē - 1,5 reizes, salīdzinot ar 1990. gadu. Absolūtais pasaules gala patēriņš enerģija (no iedzīvotāju skaita pieauguma ņemšanas vērā) līdz gadsimta sākumam pieaugs pēc augstās prognozes aptuveni 3,5 reizes, pēc zemās prognozes - 2,5 reizes.

Atsevišķu primāro energoresursu veidu izmantošanu raksturo šādas pazīmes. Nafta visos scenārijos tiek patērēta aptuveni vienādi - 2050. gadā tiek sasniegts tās ieguves maksimums, un līdz 2100. gadam lētie resursi (no pirmajām piecām izmaksu kategorijām) ir pilnībā vai gandrīz pilnībā izsmelti. Šī stabilā tendence ir izskaidrojama ar naftas augsto efektivitāti mehāniskās un ķīmiskās enerģijas, kā arī siltuma un maksimālās elektroenerģijas ražošanā. Gadsimta beigās naftu aizstāj ar sintētisko degvielu (galvenokārt no oglēm).

Dabasgāzes ražošana ir nepārtraukti pieaugusi visa gadsimta garumā, maksimumu sasniedzot tā beigās. Divas visdārgākās kategorijas (netradicionālais metāns un metāna hidrāti) izrādījās nekonkurētspējīgas. Gāzi izmanto visu veidu gala enerģijas ražošanai, bet visvairāk siltuma ražošanai.

Ogļu un kodolenerģija tiek pakļauta vislielākajām izmaiņām atkarībā no ieviestajiem ierobežojumiem. Tā kā tie ir aptuveni vienlīdz ekonomiski, tie viens otru aizstāj, it īpaši "ekstrēmajos" scenārijos. Tos galvenokārt izmanto spēkstacijās. Ievērojama daļa ogļu gadsimta otrajā pusē tiek pārstrādāta sintētiskā motordegvielā, un kodolenerģija scenārijos ar stingriem CO 2 emisiju ierobežojumiem tiek plaši izmantota ūdeņraža ražošanai.

Atjaunojamo enerģijas avotu izmantošana dažādos scenārijos ievērojami atšķiras. Ilgtspējīgi tiek izmantota tikai tradicionālā hidroenerģija un biomasa, kā arī lēti vēja resursi. Citi AER veidi ir visdārgākie resursi, noslēdz enerģijas bilanci un attīstās pēc vajadzības.

Interesanti ir analizēt globālās enerģijas izmaksas dažādos scenārijos. Vismazāk tie, protams, ir pēdējos divos scenārijos ar samazinātu enerģijas patēriņu un mēreniem ierobežojumiem. Līdz gadsimta beigām tās pieaug aptuveni 4 reizes, salīdzinot ar 1990. gadu. Vislielākās izmaksas tika iegūtas scenārijā ar palielinātu enerģijas patēriņu un stingriem ierobežojumiem. Gadsimta beigās tās ir 10 reizes lielākas par 1990. gada izmaksām un 2,5 reizes lielākas par jaunākajiem scenārijiem.

Jāpiebilst, ka moratorija ieviešana kodolenerģijai, ja nav CO 2 emisiju ierobežojumu, izmaksas sadārdzina tikai par 2%, kas skaidrojams ar aptuveni vienādu atomelektrostaciju un ogļu spēkstaciju efektivitāti. Taču, ja kodolenerģijas moratorija laikā tiks ieviesti stingri CO 2 emisiju ierobežojumi, tad enerģijas izmaksas gandrīz dubultosies.

Līdz ar to kodolmoratorija un CO 2 emisiju ierobežojumu "cenas" ir ļoti augstas. Analīze parādīja, ka CO 2 emisiju samazināšanas izmaksas varētu sasniegt 1-2% no pasaules IKP, t.i. tie izrādās salīdzināmi ar sagaidāmajiem klimata pārmaiņu postījumiem uz planētas (ar sasilšanu par dažiem grādiem). Tas dod pamatu runāt par CO 2 emisiju ierobežojumu atvieglošanas pieļaujamību (vai pat nepieciešamību). Faktiski ir jāsamazina CO 2 emisiju un klimata pārmaiņu radītā kaitējuma samazināšanas izmaksu summa (kas, protams, ir ārkārtīgi grūts uzdevums).

Ir ļoti svarīgi, lai CO 2 emisiju samazināšanas papildu izmaksas galvenokārt būtu jāsedz jaunattīstības valstīm. Tikmēr šīs valstis, no vienas puses, nav vainīgas situācijā, kas radusies ar siltumnīcas efektu, no otras – tādu līdzekļu vienkārši nav. Šo līdzekļu iegūšana no attīstītajām valstīm neapšaubāmi radīs lielas grūtības, un tā ir viena no nopietnākajām problēmām ilgtspējīgas attīstības sasniegšanā.

21. gadsimtā mēs prātīgi apzināmies trešās tūkstošgades realitāti. Diemžēl naftas, gāzes, ogļu rezerves nekādā ziņā nav bezgalīgas. Dabai bija vajadzīgi miljoniem gadu, lai izveidotu šīs rezerves, tās tiks izlietotas simtos. Šodien pasaule sāka nopietni domāt par to, kā novērst zemes bagātības plēsonīgo izlaupīšanu. Galu galā tikai ar šādu nosacījumu degvielas rezerves var ilgt gadsimtiem ilgi. Diemžēl daudzas naftas ieguves valstis dzīvo šodienai. Viņi nežēlīgi tērē dabas dotās naftas rezerves. Kas notiks tad, un tas notiks agrāk vai vēlāk, kad naftas un gāzes atradnes būs izsmeltas? Pasaules degvielas rezervju nenovēršamas izsīkšanas iespējamība, kā arī vides situācijas pasliktināšanās pasaulē (naftas pārstrāde un diezgan biežas avārijas tās transportēšanas laikā rada reālus draudus videi) lika aizdomāties par citiem degvielas veidiem, kas var aizstāt naftu un gāzi.

Tagad pasaulē arvien vairāk zinātnieku un inženieru meklē jaunus, netradicionālus avotus, kas varētu uzņemties vismaz daļu no rūpēm par cilvēces apgādi ar enerģiju. Pie netradicionāliem atjaunojamiem enerģijas avotiem pieder saules, vēja, ģeotermālā, biomasas un okeāna enerģija.

Saules enerģija

Pēdējā laikā ir dramatiski pieaugusi interese par saules enerģijas izmantošanas problēmu, un, lai arī šis avots ir arī atjaunojams, pasaulē tam pievērstā uzmanība liek apsvērt tā iespējas atsevišķi. Enerģētikas potenciālās iespējas, kas balstītas uz tiešā saules starojuma izmantošanu, ir ārkārtīgi augstas. Ņemiet vērā, ka tikai 0,0125% no šī saules enerģijas daudzuma izmantošana varētu nodrošināt visas pašreizējās pasaules enerģijas vajadzības, un 0,5% izmantošana varētu pilnībā segt nākotnes vajadzības. Diemžēl maz ticams, ka šie milzīgie potenciālie resursi jebkad tiks realizēti plašā mērogā. Viens no nopietnākajiem šķēršļiem šādai īstenošanai ir zemā saules starojuma intensitāte.

Pat vislabākajos atmosfēras apstākļos (dienvidu platuma grādi, skaidras debesis) saules starojuma plūsmas blīvums nepārsniedz 250 W/m2. Tāpēc, lai saules starojuma kolektori gada laikā "savāktu" visu cilvēces vajadzību apmierināšanai nepieciešamo enerģiju, tie ir jānovieto 130 000 km 2 lielā teritorijā! Nepieciešamība izmantot milzīgus kolektorus turklāt rada ievērojamas materiālās izmaksas. Vienkāršākais saules starojuma kolektors ir nomelnējusi metāla loksne, kuras iekšpusē ir caurules, kurās cirkulē šķidrums. Uzsildīts ar kolektora absorbēto saules enerģiju, šķidrums tiek piegādāts tiešai lietošanai. Saskaņā ar aprēķiniem, lai ražotu saules starojuma kolektorus ar platību 1 km 2, ir nepieciešamas aptuveni 10 4 tonnas alumīnija. Pierādīts uz šodienu, šī metāla rezerves pasaulē tiek lēstas 1,17 * 10 9 tonnas.

Skaidrs, ka ir dažādi faktori, kas ierobežo saules enerģijas jaudu. Pieņemsim, ka nākotnē kolektoru ražošanai būs iespējams izmantot ne tikai alumīniju, bet arī citus materiālus. Vai šajā gadījumā situācija mainīsies? Mēs turpināsim no tā, ka atsevišķā enerģētikas attīstības fāzē (pēc 2100. gada) visas pasaules enerģijas vajadzības tiks apmierinātas ar saules enerģiju. Šī modeļa ietvaros var aprēķināt, ka šajā gadījumā būs nepieciešams "savākt" saules enerģiju platībā no 1*10 6 līdz 3*10 6 km 2 . Tajā pašā laikā kopējā aramzemes platība pasaulē šodien ir 13*10 6 km 2 . Saules enerģija ir viens no materiāliietilpīgākajiem enerģijas ražošanas veidiem. Plaša saules enerģijas izmantošana rada milzīgu nepieciešamību pēc materiāliem un līdz ar to arī darbaspēka resursiem izejvielu ieguvei, bagātināšanai, materiālu ražošanai, heliostatu, kolektoru, citu iekārtu ražošanai, un to transportēšana. Aprēķini liecina, ka 1 MW elektroenerģijas ražošanai gadā, izmantojot saules enerģiju, būs nepieciešams no 10 000 līdz 40 000 cilvēkstundām.

Tradicionālajā fosilā kurināmā enerģētikā šis skaitlis ir 200–500 cilvēkstundas. Līdz šim saules staru radītā elektriskā enerģija ir daudz dārgāka nekā tā, kas iegūta ar tradicionālām metodēm. Zinātnieki cer, ka eksperimenti, ko viņi veiks eksperimentālajās iekārtās un stacijās, palīdzēs atrisināt ne tikai tehniskas, bet arī ekonomiskas problēmas.

Pirmie mēģinājumi izmantot saules enerģiju uz komerciāliem pamatiem aizsākās pagājušā gadsimta 80. gados. Vislielākos panākumus šajā jomā guvusi uzņēmums Loose Industries (ASV). 1989. gada decembrī tā nodeva ekspluatācijā saules degvielas uzpildes staciju ar jaudu 80 MW. Šeit, Kalifornijā, 1994. gadā tika ieviesta vēl 480 MW elektroenerģijas, un 1 kWh enerģijas izmaksas ir 7-8 centi. Tas ir zemāks nekā tradicionālajās stacijās. Naktīs un ziemā enerģiju galvenokārt nodrošina gāze, bet vasarā un dienā - no saules. Kalifornijas spēkstacija ir pierādījusi, ka gāze un saule kā galvenie enerģijas avoti tuvākajā nākotnē var efektīvi papildināt viens otru. Tāpēc nav nejauši, ka dažāda veida šķidrās vai gāzveida kurināmās jādarbojas kā saules enerģijas partneris. Visticamākais “kandidāts” ir ūdeņradis.

Tās ražošana, izmantojot saules enerģiju, piemēram, ar ūdens elektrolīzi, var būt diezgan lēta, un pašu gāzi, kurai ir augsta siltumspēja, var viegli transportēt un ilgstoši uzglabāt. No tā izriet secinājums: visekonomiskākā saules enerģijas izmantošanas iespēja, kāda ir šodien, ir tās novirzīšana sekundāro enerģijas veidu iegūšanai zemeslodes saulainajos reģionos. Iegūto šķidro vai gāzveida degvielu var sūknēt pa cauruļvadiem vai transportēt ar tankkuģiem uz citām vietām. Saules enerģijas straujā attīstība kļuva iespējama, pateicoties fotogalvanisko pārveidotāju izmaksu samazinājumam uz 1 W uzstādītās jaudas no 1000 USD 1970. gadā līdz 3–5 USD 1997. gadā un to efektivitātes palielināšanai no 5 līdz 18%. Saules vatu izmaksu samazināšana līdz 50 centiem ļaus saules stacijām konkurēt ar citiem autonomiem enerģijas avotiem, piemēram, dīzeļdegvielas spēkstacijām.

Vēja enerģija

Kustīgo gaisa masu enerģija ir milzīga. Vēja enerģijas rezerves ir vairāk nekā simts reizes lielākas nekā visu planētas upju hidroenerģijas rezerves. Vēji, kas pūš mūsu valsts plašumos, varētu viegli apmierināt visas tās vajadzības pēc elektrības! Klimata apstākļi ļauj attīstīt vēja enerģiju plašā teritorijā no mūsu rietumu robežām līdz Jeņisejas krastiem. Valsts ziemeļu reģioni gar Ziemeļu Ledus okeāna piekrasti ir bagāti ar vēja enerģiju, kur tas ir īpaši nepieciešams drosmīgajiem cilvēkiem, kuri apdzīvo šīs bagātākās zemes. Kāpēc tik daudz, pieejamu un videi draudzīgu enerģijas avotu izmanto tik slikti? Mūsdienās ar vēju darbināmi dzinēji sedz tikai vienu tūkstošdaļu no pasaules enerģijas vajadzībām. 20. gadsimta tehnoloģija ir pavērusi pilnīgi jaunas iespējas vēja enerģijai, kuras uzdevums ir kļuvis citāds - ražot elektroenerģiju. Gadsimta sākumā N.E. Žukovskis izstrādāja vēja turbīnas teoriju, uz kuras pamata varēja izveidot augstas veiktspējas iekārtas, kas spēj saņemt enerģiju no vājākā vēja. Ir parādījušies daudzi vēja turbīnu projekti, nesalīdzināmi progresīvāki par vecajām vējdzirnavām. Daudzu zināšanu nozaru sasniegumi tiek izmantoti jaunos projektos. Mūsdienās vēja rata, jebkuras vēja elektrostacijas sirds, dizainā ir iesaistīti lidmašīnu būvnieki, kuri spēj izvēlēties piemērotāko lāpstiņu profilu un izpētīt to vēja tunelī. Ar zinātnieku un inženieru pūlēm ir radītas visdažādākās modernās vēja turbīnas.

Pirmā lāpstiņu mašīna, kas izmantoja vēja enerģiju, bija bura. Buru un vēja turbīnu, izņemot vienu enerģijas avotu, vieno viens un tas pats izmantotais princips. Ju. S. Krjučkova pētījumi parādīja, ka buru var attēlot kā vēja turbīnu ar bezgalīgu riteņa diametru. Bura ir vismodernākā lāpstiņu mašīna ar visaugstāko efektivitāti, kas piedziņai tieši izmanto vēja enerģiju.

Vēja enerģija, izmantojot vēja riteņus un vēja turbīnas, tagad tiek atjaunota, galvenokārt uz zemes izvietotās iekārtās. Komerciālās vienības jau ir uzbūvētas un darbojas ASV. Projekti daļēji tiek finansēti no valsts budžeta. Otru pusi iegulda nākamie tīrās enerģijas patērētāji.

Pirmie notikumi vēja turbīnas teorijā datējami ar 1918. gadu. V. Zaļevskis vienlaikus sāka interesēties par vējdzirnavām un aviāciju. Viņš sāka veidot pilnīgu vējdzirnavu teoriju un secināja vairākus teorētiskos nosacījumus, kuriem vējdzirnavām jāatbilst.

20. gadsimta sākumā interese par dzenskrūvēm un vēja turbīnām nebija izolēta no tā laika vispārējām tendencēm - izmantot vēju, kur vien iespējams. Sākotnēji vēja turbīnas visplašāk izmantoja lauksaimniecībā. Propellers tika izmantots kuģu mehānismu vadīšanai. Uz pasaulslavenā "Fram" viņš grieza dinamo. Uz buru laivām vējdzirnavas iedarbina sūkņus un enkura mehānismus.

Krievijā līdz pagājušā gadsimta sākumam griezās aptuveni 2500 tūkstoši vējdzirnavu ar kopējo jaudu miljons kilovatu. Pēc 1917. gada dzirnavas palika bez saimniekiem un pamazām sabruka. Tiesa, vēja enerģiju tika mēģināts izmantot jau uz zinātniskiem un valstiskiem pamatiem. 1931. gadā netālu no Jaltas tika uzbūvēta tobrīd lielākā vēja elektrostacija ar 100 kW jaudu, vēlāk tika izstrādāts projekts 5000 kW agregātam. Taču to nebija iespējams īstenot, jo tika slēgts Vēja enerģijas institūts, kas nodarbojās ar šo problēmu.

Amerikas Savienotajās Valstīs līdz 1940. gadam tika uzbūvēta vēja turbīna ar jaudu 1250 kW. Līdz kara beigām viens no tā asmeņiem tika bojāts. Viņi pat nesāka to remontēt - ekonomisti aprēķināja, ka ir izdevīgāk izmantot parasto dīzeļdegvielas spēkstaciju. Turpmākie šīs instalācijas pētījumi ir beigušies.

Neveiksmīgie mēģinājumi izmantot vēja enerģiju liela mēroga elektroenerģijas ražošanā 1940. gados nebija nejauši. Nafta palika salīdzinoši lēta, specifiskās kapitālieguldījumi lielajās termoelektrostacijās strauji kritās, un hidroenerģijas attīstība, kā tobrīd likās, garantēja gan zemas cenas, gan apmierinošu vides tīrību.

Būtisks vēja enerģijas trūkums ir tās mainīgums laika gaitā, taču to var kompensēt ar vēja turbīnu izvietojumu. Ja pilnīgas autonomijas apstākļos tiek apvienoti vairāki desmiti lielu vēja turbīnu, tad to vidējā jauda būs nemainīga. Citu enerģijas avotu klātbūtnē vēja ģenerators var papildināt esošos. Un, visbeidzot, mehānisko enerģiju var iegūt tieši no vēja turbīnas.

Zemes siltumenerģija

Kopš seniem laikiem cilvēki ir zinājuši par gigantiskas enerģijas spontānām izpausmēm, kas slēpjas zemeslodes zarnās. Izvirduma spēks daudzkārt pārsniedz lielāko cilvēka roku radīto spēkstaciju jaudu. Tiesa, par vulkānu izvirdumu enerģijas tiešu izmantošanu nav jārunā – līdz šim cilvēkiem nav iespējas ierobežot šo nepaklausīgo elementu, un, par laimi, šie izvirdumi ir diezgan reti gadījumi. Bet tās ir tās enerģijas izpausmes, kas slēpjas zemes zarnās, kad tikai niecīga daļa no šīs neizsīkstošās enerģijas atrod izeju caur vulkānu uguni elpojošajām atverēm. Mazā Eiropas valsts Islande ir pilnībā pašpietiekama ar tomātiem, āboliem un pat banāniem! Daudzas Islandes siltumnīcas tiek darbinātas ar zemes siltumu – citu vietējo enerģijas avotu Islandē praktiski nav. Bet šī valsts ir ļoti bagāta ar karstajiem avotiem un slavenajiem karstā ūdens geizeriem-strūklakām, kas izplūst no zemes ar hronometra precizitāti. Un, lai gan islandiešiem nav prioritātes izmantot pazemes siltumu, šīs mazās ziemeļvalsts iedzīvotāji pazemes katlumāju ekspluatē ļoti intensīvi.

Reikjavīka, kurā dzīvo puse valsts iedzīvotāju, tiek apsildīta tikai no pazemes avotiem. Bet ne tikai apkurei cilvēki smeļas enerģiju no zemes dzīlēm. Elektrostacijas, kurās izmanto karstos pazemes avotus, darbojas jau ilgu laiku. Pirmā šāda, joprojām diezgan mazjaudas, elektrostacija tika uzcelta 1904. gadā mazajā Itālijas pilsētiņā Larderello. Pamazām elektrostacijas jauda auga, sāka darboties arvien jauni agregāti, tika izmantoti jauni karstā ūdens avoti, un šodien stacijas jauda jau sasniegusi iespaidīgu vērtību - 360 tūkstošus kilovatu. Jaunzēlandē šāda elektrostacija ir Vairakei reģionā, tās jauda ir 160 000 kilovatu. Ģeotermālā stacija ar 500 000 kilovatu jaudu ražo elektroenerģiju 120 kilometrus no Sanfrancisko ASV.

Iekšējo ūdeņu enerģija

Pirmkārt, cilvēki iemācījās izmantot upju enerģiju. Bet elektrības zelta laikmetā bija ūdensrata renesanse ūdens turbīnas formā. Elektrības ģeneratori, kas ražo enerģiju, bija jāgriež, un to diezgan veiksmīgi varēja paveikt ūdens. Var pieņemt, ka modernā hidroenerģija radās 1891. gadā. Hidroelektrostaciju priekšrocības ir acīmredzamas - pašas dabas pastāvīgi atjaunojama enerģijas piegāde, ekspluatācijas vienkāršība un vides piesārņojuma neesamība. Un pieredze ūdensratu būvniecībā un ekspluatācijā varētu būt ļoti noderīga hidroenerģijas nozarei.

Taču, lai iedarbinātu jaudīgās ūdens turbīnas, aiz dambja nepieciešams uzkrāt milzīgu ūdens krājumu. Lai uzbūvētu dambi, ir nepieciešams tik daudz materiālu, ka milzu Ēģiptes piramīdu apjoms salīdzinājumā ar to šķitīs nenozīmīgs. 1926. gadā tika nodota ekspluatācijā Volhovskas hidroelektrostacija, nākamajā gadā sākās slavenās Dņeprovskas celtniecība. Mūsu valsts enerģētikas politika ir novedusi pie tā, ka esam izstrādājuši jaudīgu hidroelektrostaciju sistēmu. Ne viena vien valsts nevar lepoties ar tādiem enerģijas gigantiem kā Volgas, Krasnojarskas un Bratskas, Sajano-Šušenskas HES. Rances upes spēkstacija, kas sastāv no 24 reversīviem turboģeneratoriem un kuras izejas jauda ir 240 megavati, ir viena no jaudīgākajām hidroelektrostacijām Francijā. Hidroelektrostacijas ir visrentablākais enerģijas avots. Bet tiem ir trūkumi - transportējot elektroenerģiju pa elektrolīnijām, rodas zudumi līdz 30% un rodas videi bīstams elektromagnētiskais starojums. Pagaidām tikai neliela daļa no zemes hidroenerģijas potenciāla kalpo cilvēkiem. Katru gadu jūrās neizmantoti ieplūst milzīgas ūdens straumes, kas veidojas lietus un sniega kušanas rezultātā. Ja būtu iespējams tos aizkavēt ar aizsprostu palīdzību, cilvēce saņemtu papildus kolosālu enerģijas daudzumu.

Biomasas enerģija

ASV 1970. gadu vidū okeāna zinātnieku, jūras inženieru un ūdenslīdēju komanda izveidoja pasaulē pirmo okeāna enerģijas fermu 12 metru dziļumā zem saules pielietā Klusā okeāna netālu no Sanklemensas pilsētas. Saimniecībā auga milzu Kalifornijas brūnaļģes. Saskaņā ar projekta direktora Dr Howard A. Wilcox, Sandjego (Kalifornija) Jūras un okeāna sistēmu izpētes centra darbinieka teikto, "līdz 50% no šo aļģu enerģijas var pārvērst degvielā - dabasgāzes metānā. Nākotnes okeāna fermas, kas audzē brūnās aļģes aptuveni 100 000 akru (40 000 hektāru) platībā, spēs nodrošināt enerģiju, kas ir pietiekama, lai pilnībā apmierinātu Amerikas 50 000 cilvēku pilsētas vajadzības.

Biomasā papildus aļģēm var būt arī mājdzīvnieku atkritumi. Tātad 1998. gada 16. janvārī laikraksts “Saint Petersburg Vedomosti” publicēja rakstu “Elektrība ... no vistu kūtsmēsliem”, kurā teikts, ka starptautiskā Norvēģijas kuģu būves koncerna Kvaerner meitas uzņēmums, kas atrodas Somijas pilsētā Tamperē, meklēja ES atbalstu elektrostacijas celtniecībai Northamptonā, Apvienotajā Karalistē, kas darbojas ... ar vistu kūtsmēsliem. Projekts ir daļa no ES Thermie programmas, kas paredz jaunu, netradicionālu enerģijas avotu un energoresursu taupīšanas metožu izstrādi. ES Komisija 13. janvārī sadalīja 140 miljonus ECU starp 134 projektiem.

Somu kompānijas projektētā spēkstacija gadā krāsnīs sadedzinās 120 000 tonnu vistu kūtsmēslu, saražojot 75 miljonus kilovatstundu enerģijas.

Secinājums

Var izdalīt vairākas vispārīgas tendences un iezīmes pasaules enerģētikas attīstībā gadsimta sākumā.

1. XXI gs. ievērojams enerģijas patēriņa pieaugums pasaulē ir neizbēgams, galvenokārt jaunattīstības valstīs. Rūpnieciski attīstītajās valstīs enerģijas patēriņš līdz gadsimta beigām var stabilizēties aptuveni pašreizējā līmenī vai pat samazināties. Saskaņā ar autoru zemo prognozi pasaules gala enerģijas patēriņš 2050. gadā var sasniegt 350 milj. TJ/gadā, 2100. gadā - 450 milj. TJ/gadā (ar pašreizējo patēriņu ap 200 milj. TJ/gadā).

2. Cilvēce ir pietiekami nodrošināta ar energoresursiem 21.gadsimtam, bet enerģijas cenu kāpums ir neizbēgams. Pasaules enerģijas ikgadējās izmaksas līdz gadsimta vidum pieaugs 2,5-3 reizes un līdz tā beigām 4-6 reizes, salīdzinot ar 1990. gadu. Vidējās gala enerģijas vienības izmaksas šajos termiņos pieaugs par 20 -30 un 40- 80% (degvielas un enerģijas cenu pieaugums varētu būt vēl lielāks).

3. CO 2 emisiju (vissvarīgākā siltumnīcefekta gāze) globālo ierobežojumu ieviešana lielā mērā ietekmēs enerģijas avotu sadalījumu reģionos un pasaulē kopumā. Mēģinājumi saglabāt globālās emisijas pašreizējā līmenī būtu jāatzīst par nereāliem grūti atrisināmas pretrunas dēļ: papildu izmaksas, kas saistītas ar CO 2 emisiju ierobežošanu (apmēram 2 triljoni USD gadā gadsimta vidū un vairāk nekā USD 5 triljoni / gads gadsimta beigās) būs jāsedz pārsvarā jaunattīstības valstīm, kuras tikmēr "nav vainīgas" pie radušās problēmas un kurām nav nepieciešamo līdzekļu; diez vai attīstītās valstis vēlēsies un nespēs samaksāt šādas izmaksas. No apmierinošu enerģētikas struktūru nodrošināšanas pasaules reģionos (un tās attīstības izmaksu) viedokļa var uzskatīt par reālu globālo CO 2 emisiju ierobežošanu līdz 12–14 Gt C/gadā gada otrajā pusē. gadsimtā, t.i. līdz aptuveni divreiz augstākam līmenim nekā 1990. gadā. Tajā pašā laikā joprojām pastāv problēma ar kvotu piešķiršanu un papildu izmaksām emisiju ierobežošanai starp valstīm un reģioniem.

4. Kodolenerģijas attīstība ir visefektīvākais līdzeklis CO 2 emisiju samazināšanai. Scenārijās, kad tika ieviesti nopietni vai mēreni CO 2 emisiju ierobežojumi un nebija nekādu ierobežojumu kodolenerģijai, tās attīstības optimālais mērogs izrādījās ārkārtīgi liels. Vēl viens tā efektivitātes rādītājs bija kodolmoratorija "cena", kas ar stingriem CO 2 emisiju ierobežojumiem nozīmē pasaules enerģijas izmaksu pieaugumu par 80% (vairāk nekā 8 triljoni dolāru gadā gada beigās 21. gadsimts). Šajā sakarā tika izskatīti scenāriji ar "mēreniem" kodolenerģijas attīstības ierobežojumiem, lai meklētu reāli iespējamās alternatīvas.

5. Neaizstājams nosacījums pārejai uz ilgtspējīgu attīstību ir palīdzība (finansiālā, tehniskā) atpalikušākajām valstīm no attīstītajām valstīm. Lai gūtu reālus rezultātus, šāda palīdzība ir jāsniedz jau tuvākajās desmitgadēs, no vienas puses, lai paātrinātu attīstības valstu dzīves līmeņa tuvināšanas procesu attīstīto valstu līmenim, no otras puses, lai palīdzība joprojām var veidot ievērojamu daļu jaunattīstības valstu strauji augošajā kopējā IKP.

Literatūra

1. Krievijas Zinātņu akadēmijas Sibīrijas nodaļas nedēļas laikraksts N 3 (2289) 2001. gada 19. janvāris

2. Antropovs P.Ya. Zemes degvielas un enerģijas potenciāls. M., 1994. gads

3. Odum G., Odum E. Cilvēka un dabas enerģētiskais pamats. M., 1998. gads

Uz Zemes izejvielu straujas izsīkšanas dēļ ir radusies izejvielu problēma, kurai ir kopīgas iezīmes ar enerģētikas problēmu, tāpēc eksperti tās uzskata par nesaraujami saistītām, kā vispārēju planētas degvielas un izejvielu problēmu. Civilizācijas attīstībai ir nepieciešamas izejvielas un degviela, taču diemžēl minerālu un ogļūdeņražu izejvielu atradnes uz planētas ir izsmeltas, tās trūkuma problēma iegūst globālus apmērus, ko apstiprina 70. gadu izejvielu krīze. .

Izejvielas ir daudzu tehnoloģisko procesu izejmateriāls. Šis jēdziens ietver dabiskas un sintētiskas izcelsmes vielas, ko izmanto rūpnieciskajā ražošanā kā izejmateriālu enerģijas ražošanai un nepieciešamajiem produktiem. Izejvielas tiek iedalītas pēc to izcelsmes rūpnieciskajās un lauksaimniecības. Bet visbiežāk termins - "izejvielas" ir saistīts ar minerālu izejvielām. Minerāli ir cilvēces attīstības un pastāvēšanas pamatā. Rūpniecība uz planētas attīstās straujos tempos, pieaug nepieciešamība pēc izejvielām, līdz ar to aug arī ražošanas apjomi. Diemžēl naftas, gāzes, dzelzsrūdas un citu derīgo izrakteņu krājumi uz planētas ir ierobežoti, tāpēc pēc kāda laika tie būs izsmelti.

Izejvielu problēmas cēloņi:

Straujš no planētas zarnām iegūto izejvielu daudzuma pieaugums.
Iegulu dabiska izsīkšana ieguves rezultātā.
Izpētītās ogļūdeņražu rezerves nav bezgalīgas.
Nepieciešamība iegūt noplicinātas rūdas ar zemu derīgo vielu saturu.
Attāluma palielināšana starp ražošanas un pārstrādes reģioniem.
Nepieciešamība izmantot atradni ar sliktiem ieguves un ģeoloģiskajiem apstākļiem.
Jaunatklāto atradņu attīstība reģionos ar sarežģītiem dabas apstākļiem.

Iepriekšminētajiem iemesliem ir milzīga ietekme uz rūpniecības nodrošinājumu ar dabas resursiem globālā līmenī, kas pastāvīgi samazinās. Planētas resursu aprēķini, ko veic speciālisti, izmantojot dažādas metodes, bieži nesakrīt, un starp rezultātiem ir lielas neatbilstības. Mūsdienās ir steidzami nepieciešama minerālu izejvielu racionāla izmantošana un pilnīgāka ieguve no Zemes zarnām. Piemēram, modernās tehnoloģijas naftas ieguvei ar zemu atgūšanas koeficientu, kas nepārsniedz 0,25-0,45, ir jāuzlabo, jo lielākā daļa vērtīgāko enerģijas izejvielu paliek zarnās. Ja atgūšanas koeficientu palielinās kaut par 1%, tad ar esošajiem naftas ieguves apjomiem iegūsim būtisku ekonomisko efektu. Ja 20. gadsimtā valdīja “resursu izšķērdība”, tad 21. gadsimtā cilvēce bija spiesta pāriet uz racionālu resursu patēriņu.

Pārejas svarīgākie punkti:

70. gadu enerģētikas krīze deva impulsu enerģiju taupošu tehnoloģiju attīstībai un sākās intensīvs visas pasaules ekonomikas attīstības ceļš. Enerģijas patēriņa samazināšanās notika rūpnieciskajā un nerūpnieciskajā sfērā, kas ļāva būtiski ietaupīt ogļūdeņražu izejvielas.
Tradicionālo tehnoloģiju nepilnīgums novedis pie tā, ka tikai 20% no iegūtajām izejvielām tiek izmantotas gatavajā produkcijā, pārējais tiek uzkrāts izgāztuvēs. Tos veido miljardiem tonnu metalurģijas izdedžu atkritumu, termoelektrostaciju pelnu atkritumi un milzīgs daudzums akmeņu. Jau ir parādījušās novatoriskas tehnoloģijas, kas izmanto atkritumus metālu, ķīmisko vielu ieguvei un būvmateriālu ražošanai. Šādas tehnoloģijas veicina ievērojamu "resursu izšķērdēšanas" samazināšanos un pāreju uz planētas resursu racionālu izmantošanu.

enerģijas problēma

Civilizācija prasa degvielas un enerģijas pieejamību ilgtermiņā. Taču ogļūdeņražu un minerālu resursu ierobežotais daudzums un patēriņa tempa pieaugums uz Zemes ir kļuvis par enerģētikas problēmas cēloni.

Reģionālās krīzes atsevišķās valstīs radās arī pirmsindustriālajā laikmetā. Spilgts piemērs ir tas, ka Anglijā 18. gadsimtā mežu izciršana sasniedza tādus apmērus, ka valsts bija spiesta pāriet uz oglēm apkurei. Tad tā bija lokāla problēma, bet 70. gadu globālās enerģētikas krīzes laikā tā ieguva globālu raksturu. Strauji pieaugušās naftas cenas ir izraisījušas pasaules ekonomikas stagnāciju.

Krīze tika pārvarēta, taču problēma nodrošināt pasaules ekonomiku ar enerģiju un degvielu nav zudusi, tā ir saglabājusi savu nozīmi. Vidēji viens strādnieks ražošanā patērē enerģijas daudzumu, kas līdzvērtīgs 100 litriem. Ar. Saražotās enerģijas daudzums uz vienu planētas iedzīvotāju ir dzīves kvalitātes rādītājs. Tiek uzskatīts, ka norma uz vienu iedzīvotāju ir 10 kW, un planētas iedzīvotāju vidējā vērtība ir tikai 2 kW.

Augsti attīstītās pasaules valstis jau ir sasniegušas vispārpieņemtos enerģijas ražošanas standartus uz vienu cilvēku. Bet neracionāla resursu izmantošana, iedzīvotāju skaita pieaugums, nevienmērīgs izejvielu un degvielas sadalījums pa planētas reģioniem izraisīs pastāvīgu to patēriņa un ražošanas pieaugumu. Piemēram, kodolenerģētikā izmantojamās urāna rūdas pie pašreizējiem ražošanas tempiem pilnībā izsīks jau 21. gadsimta pirmajā pusē.

Viens no degvielas un enerģijas problēmas cēloņiem ir dabas resursu izmantošanas pieaugums, kuru skaits nav neierobežots. Bijušajām sociālistiskajām valstīm bija raksturīga ārkārtīgi dārga ekonomika, kurā energoresursu zudumi bija milzīgi. Situācija pēc PSRS sabrukuma nedaudz uzlabojās, taču arī šobrīd NVS valstis vienas produkcijas vienības ražošanai izmanto 2 reizes vairāk izejvielu nekā Eiropas valstis. Naftas un gāzes ražošana pieaug. Ir izpētītas un tiek izmantotas bagātākās naftas un gāzes atradnes Rietumsibīrijā, Ziemeļjūras šelfā Aļaskā, vienlaikus pasliktinot vides stāvokli.

Zinātnieki un speciālisti veica sarežģītus aprēķinus, kas rāda, ka, turpinoties akmeņogļu izmantošanas tempam, tās pietiks 325 gadiem, gāzes - 62 gadiem, bet naftas rezerves izsīks pēc 37 gadiem. Pastāvīgi tiek atklātas jaunas ogļūdeņražu atradnes gan kontinentālajā daļā, gan šelfā. Jaunu enerģijas avotu atklāšana iznīcināja 70. gadu pesimistiskās prognozes.

Problēmu risināšanas veidi

Ir divi veidi, kā atrisināt enerģētikas problēmu – plašais un intensīvais.

Plašs veids ir palielināt ogļūdeņražu ražošanu un palielināt enerģijas patēriņu. Ķīna un Anglija jau ir sasniegušas savas enerģijas ražošanas robežu ar perspektīvu samazināt savu skaitu. Energoresursu trūkums daudzām valstīm liek meklēt tehnoloģijas, kas ļauj tās racionāli izmantot.

Intensīvs veids - enerģijas izmaksu samazināšana uz produkcijas vienību.

Enerģētikas krīze noveda pie ekonomikas struktūras pārstrukturēšanas, inovatīvu energotaupības tehnoloģiju ieviešanas, un tas ļāva mazināt enerģētikas krīzes sekas. Ja ietaupīsiet tonnu enerģijas, tad tās cena būs 3 vai 4 reizes mazāka par iegūto tonnu. Līdz 20. gadsimta beigām ASV un Vācija bija samazinājušas ražošanas energointensitāti 2,5 reizes.

Piemēram:

Salīdzinot ar metalurģiju, mašīnbūvē energointensitāte ir samazinājusies gandrīz 10 reizes.

Visas energoietilpīgās nozares attīstītās valstis pārcēla uz trešās pasaules valstīm. Enerģijas taupīšana ietaupīja 20% energoresursu uz IKP vienību.

Enerģijas patēriņa efektivitātes paaugstināšana ir saistīta ar mūsdienīgu tehnoloģisko procesu ieviešanu. Inovatīvas tehnoloģijas ir ļoti kapitālietilpīgas, taču tas ir perspektīvs attīstības veids – izmaksas ir 3 reizes mazākas nekā energoresursu ražošanas palielināšanas izmaksas.

Pārsteidzoši, daži štati, piemēram, Ķīna, Krievija, Indija, Ukraina, joprojām izmanto novecojušas tehnoloģijas metalurģijā un ķīmiskajā rūpniecībā. Viņi pat cenšas attīstīt šīs ārkārtīgi energoietilpīgās nozares.

Enerģijas patēriņa pieaugums šajos štatos ir saistīts ar līdzekļu trūkumu moderno tehnoloģiju ieviešanai un ar nelielu iedzīvotāju dzīves līmeņa paaugstināšanos. Globālā enerģētikas problēma un tās risinājums ir saistīta ar enerģijas patēriņu produktu ražošanai. Šobrīd uz planētas netrūkst enerģijas resursu. Dažiem reģioniem un štatiem joprojām ir raksturīga energoresursu nodrošināšanas problēma.

Globālā resursu problēma, risinājumi

Organizēt un finansēt izpētes un izpētes ekspedīcijas. Veiksmīgi pabeidzot meklēšanu, derīgo izrakteņu krājumi palielināsies. Piemēram, pēckara periodā izpētītais boksīta krājumu apjoms pieauga gandrīz 36 reizes, bet ražošana tikai 10 reizes. Šajā periodā izpētītās vara rūdu rezerves palielinājās gandrīz 7 reizes, ražošanas apjomam palielinoties tikai 3 reizes. Ir izpētītas daudzas nemetālisko minerālu atradnes - kālija sāļi, fosforīti, akmens sāls. Mūsdienu tehnoloģijas ļauj meklēt un izpētīt atradnes ne tikai kontinentālajā daļā, bet arī jūru un Pasaules okeāna dzelmē.
Panākt pilnīgu un bezatkritumu minerālresursu pārstrādi.
Otrreizējo izejvielu izmantošana rūpniecībā ir svarīgs elements dabas resursu racionālā izmantošanā.
Mākslīgo materiālu izmantošana, lai aizstātu dabiskās izejvielas, piemēram, keramiku, stiklšķiedru, oglekļa šķiedru un citus materiālus.

Neraugoties uz milzīgajām derīgo izrakteņu – rūdas, naftas, gāzes – dabas rezervēm, Krievijas ekonomika, kas attīstās ekstensīvi, sāka piedzīvot noteiktas krīzes parādības. Pamazām izsīkst bagātīgās derīgo izrakteņu atradnes, aug to ražošanas izmaksas, pakāpeniski samazinās valsts ogļūdeņražu un minerālo izejvielu rezerves.

Populārs kategorijā: