Problema energiei și materiilor prime. Raport pe tema „Problema energetică a lumii și modalități de a o rezolva

Introducere. Energie - Probleme de creștere a consumului

criză de energie - un fenomen care apare atunci când cererea de energie este mult mai mare decât oferta acestora. Cauzele sale pot fi în domeniul logisticii, politicii sau penuriei fizice.

Consumul de energie este o condiție prealabilă pentru existența omenirii. Disponibilitatea energiei disponibile pentru consum a fost întotdeauna necesară pentru a satisface nevoile umane, a crește durata și a îmbunătăți condițiile vieții sale.
Istoria civilizației este istoria inventării a tot mai multe metode noi de conversie a energiei, dezvoltarea noilor sale surse și, în cele din urmă, o creștere a consumului de energie.
Primul salt în creșterea consumului de energie a avut loc atunci când oamenii au învățat cum să facă foc și să-l folosească pentru a găti și încălzi casele. În această perioadă, lemnul de foc și puterea musculară a unei persoane au servit drept surse de energie. Următoarea etapă importantă este asociată cu inventarea roții, crearea diferitelor unelte și dezvoltarea fierăriei. Până în secolul al XV-lea, omul medieval, folosind animale de tracțiune, apă și energie eoliană, lemn de foc și o cantitate mică de cărbune, consuma deja de aproximativ 10 ori mai mult decât omul primitiv. O creștere deosebit de vizibilă a consumului mondial de energie a avut loc în ultimii 200 de ani de la începutul erei industriale - acesta a crescut de 30 de ori și a ajuns în 1998 la 13,7 Gigatone de combustibil echivalent pe an. Omul societății industriale consumă de 100 de ori mai multă energie decât omul primitiv.
În lumea modernă, energia stă la baza dezvoltării industriilor de bază care determină progresul producției sociale. În toate țările industrializate, ritmul de dezvoltare al industriei energetice a depășit ritmul de dezvoltare al altor industrii.
În același timp, energia este una dintre sursele de efecte adverse asupra mediului și oamenilor. Afectează atmosfera (consum de oxigen, emisii de gaze, umiditate și particule), hidrosfera (consum de apă, crearea de rezervoare artificiale, deversări de apă poluată și încălzită, deșeuri lichide) și litosfera (consum de combustibili fosili, schimbarea peisajului, emisii de substante toxice) .
În ciuda factorilor remarcați ai impactului negativ al energiei asupra mediului, creșterea consumului de energie nu a provocat prea multă îngrijorare în rândul publicului larg. Aceasta a continuat până la mijlocul anilor 1970, când în mâinile specialiștilor au apărut numeroase date, indicând o puternică presiune antropică asupra sistemului climatic, ceea ce reprezintă amenințarea unei catastrofe globale cu creșterea necontrolată a consumului de energie. De atunci, nicio altă problemă științifică nu a atras o atenție atât de mare ca problema schimbărilor climatice prezente și mai ales viitoare.
Se crede că unul dintre principalele motive pentru această schimbare este energia. Energia este înțeleasă ca orice domeniu de activitate umană legat de producerea și consumul de energie. O parte semnificativă a sectorului energetic este asigurată de consumul de energie eliberată de arderea combustibililor organici fosili (petrol, cărbune și gaz), care, la rândul său, duce la eliberarea unei cantități uriașe de poluanți în atmosferă.
O astfel de abordare simplistă provoacă deja un prejudiciu real economiei mondiale și poate da o lovitură mortală economiilor acelor țări care nu au atins încă nivelul de consum de energie necesar pentru a finaliza etapa industrială de dezvoltare, inclusiv Rusia. În realitate, totul este mult mai complicat. Pe lângă efectul de seră, care este parțial responsabil pentru energie, clima planetei este influențată de o serie de cauze naturale, dintre care cele mai importante includ activitatea solară, activitatea vulcanică, parametrii orbitei Pământului, auto-oscilațiile în atmosferă. -sistemul oceanic. O analiză corectă a problemei este posibilă doar luând în considerare toți factorii, în timp ce, desigur, este necesar să se clarifice întrebarea cum se va comporta consumul mondial de energie în viitorul apropiat, dacă omenirea ar trebui să stabilească cu adevărat autolimitări stricte în materie de energie. consum pentru a evita catastrofa încălzirii globale.

Tendințele moderne în dezvoltarea energiei

Clasificarea general acceptată împarte sursele de energie primară în comercialȘi necomerciale.
Surse comerciale energia include combustibili solizi (cărbuni tari și brun, turbă, șisturi bituminoase, nisipuri bituminoase), lichide (condens de petrol și gaze), gazoși (gaze naturale) și electricitate primară (electricitate generată de energie nucleară, hidro, eoliană, geotermală, solară, maree). și stații de unde).
LA nonprofit includ toate celelalte surse de energie (lemn de foc, deșeuri agricole și industriale, forța musculară a animalelor de muncă și a oamenilor înșiși).
Industria energetică mondială, în ansamblul său, pe parcursul întregii etape industriale a dezvoltării societății se bazează în principal pe resurse energetice comerciale (aproximativ 90% din consumul total de energie). Deși trebuie menționat că există un întreg grup de țări (zona ecuatorială a Africii, Asia de Sud-Est), ale căror populații mari își susțin existența aproape exclusiv datorită surselor de energie necomerciale.
Diverse previziuni ale consumului de energie bazate pe date din ultimii 50-60 de ani sugerează că până în 2025 se așteaptă ca ritmul actual de creștere moderată a consumului mondial de energie să rămână - aproximativ 1,5% pe an și stabilizarea consumului mondial pe cap de locuitor cu nivel de 2,3-2,4 tone de combustibil standard/(persoană-an). După 2030, se preconizează că consumul mediu mondial de energie pe cap de locuitor va scădea lent până în 2100. În același timp, consumul total de energie prezintă o tendință clară de stabilizare după 2050 și chiar o ușoară scădere spre sfârșitul secolului.
Unul dintre cei mai importanți factori luați în considerare la elaborarea prognozei este disponibilitatea resurselor pentru sectorul energetic mondial bazate pe arderea combustibililor fosili.
În cadrul prognozei luate în considerare, care aparține cu siguranță categoriei consumului moderat de energie în cifre absolute, epuizarea rezervelor de petrol și gaze recuperabile explorate va avea loc nu mai devreme de 2050 și ținând cont de resursele suplimentare recuperabile - după 2100. Dacă luăm în considerare că recuperabilele explorate Deoarece rezervele de cărbune depășesc semnificativ rezervele de petrol și gaze luate împreună, se poate argumenta că dezvoltarea energiei mondiale în acest scenariu este asigurată din punct de vedere al resurselor de mai bine de un secol.
Cu toate acestea, există o variație considerabilă a rezultatelor proiecțiilor, așa cum se poate observa clar dintr-o selecție a unora dintre datele de proiecție publicate pentru anul 2000.

Tabelul 5.7. Câteva prognoze recente privind consumul de energie pentru anul 2000
(în paranteze - anul publicării) și valoarea sa reală.

centru de prognostic	Consumul de energie primară, Gt conv. combustibil/an
Institutul de Energie Atomică (1987)	21.2
Institutul Internațional de Analiză a Sistemelor Aplicate (IIASA) (1981)	20.0
Agenția Internațională pentru Energie Atomică (AIEA) (1981)	18.7
Laboratorul Național Oak Ridge (ORNL) (1985)	18.3
Comisia Internațională pentru Schimbările Climatice (IPCC) (1992)	15.9
Laboratorul de Probleme Energetice Globale IBRAE RAN-MPEI (1990)	14.5
Consumul real de energie	14.3

Scăderea consumului de energie în raport cu prognoza este asociată, în primul rând, cu trecerea de la modalități extinse de dezvoltare a acestuia, de la euforia energetică la o politică energetică bazată pe creșterea eficienței energetice și economisirea acesteia în toate modurile.
Motivul acestor schimbări au fost crizele energetice din 1973 și 1979, stabilizarea rezervelor de combustibili fosili și creșterea costului de producție a acestora, dorința de a reduce dependența economiei de instabilitatea politică din lume din cauza exportului de resurse energetice.

În același timp, vorbind despre consumul de energie, trebuie remarcat faptul că într-o societate postindustrială trebuie rezolvată încă o sarcină fundamentală - stabilizarea populatiei.
O societate modernă care nu a rezolvat această problemă, sau cel puțin nu depune eforturi pentru a o rezolva, nu poate fi considerată nici dezvoltată, nici civilizată, deoarece este destul de evident că creșterea necontrolată a populației reprezintă o amenințare directă la adresa existenței omului ca organism biologic. specii.
Astfel, consumul de energie pe cap de locuitor în lume arată o tendință clară de stabilizare. De menționat că acest proces a început cu aproximativ 25 de ani în urmă; cu mult înainte de speculațiile actuale asupra schimbărilor climatice globale. Un astfel de fenomen în timp de pace este observat pentru prima dată de la începutul erei industriale și este asociat cu tranziția în masă a țărilor lumii către o nouă etapă de dezvoltare post-industrială, în care consumul de energie pe cap de locuitor rămâne constant. . Acest fapt este foarte important deoarece, ca urmare, consumul total de energie în lume crește într-un ritm mult mai lent. Se poate argumenta că o încetinire gravă a creșterii consumului de energie a fost o surpriză completă pentru mulți prognozatori.

Criza combustibilului

La începutul anilor 1970, paginile ziarelor erau pline de titluri: „Criza energetică!”, „Cât va dura combustibilul fosil?”, „Sfârșitul erei petrolului!”, „Haos energetic”. Acest subiect este încă acordat multă atenție tuturor mijloacelor de informare în masă - scris, radio, televiziune. Există motive pentru o astfel de anxietate, deoarece umanitatea a intrat într-o perioadă dificilă și destul de lungă de dezvoltare puternică a bazei sale energetice. Prin urmare, ar trebui să cheltuiți pur și simplu rezervele de combustibil cunoscute astăzi, dar extinzând scara energiei moderne, să căutați noi surse de energie și să dezvoltați noi modalități de a o transforma.
Există o mulțime de previziuni despre dezvoltarea sectorului energetic. Cu toate acestea, în ciuda metodologiei de prognoză îmbunătățite, prognozatorii nu sunt imuni la calcule greșite și nu au suficiente motive pentru a vorbi despre acuratețea mare a prognozelor lor pentru un interval de timp de 40-50 de ani.
Omul se va strădui mereu să aibă cât mai multă energie pentru a merge înainte. Nu întotdeauna știința și tehnologia îi vor oferi posibilitatea de a primi energie în volume din ce în ce mai mari. Dar, așa cum arată evoluția istorică, vor apărea cu siguranță noi descoperiri și invenții care vor ajuta omenirea să facă un alt salt calitativ și să meargă la noi realizări cu pași și mai rapizi.
Cu toate acestea, problema epuizării resurselor energetice rămâne. Resursele pe care le are pământul sunt împărțite în regenerabileȘi neregenerabile. Primele includ energia solară, căldura Pământului, mareele oceanelor, pădurile. Ele nu vor înceta să existe atâta timp cât există Soarele și Pământul. Resursele neregenerabile nu sunt reînnoite prin natură sau sunt reînnoite foarte lent, mult mai încet decât le folosesc oamenii. Este destul de dificil să se determine rata de formare a noilor combustibili fosili în intestinele Pământului. În acest sens, estimările experților diferă de peste 50 de ori. Chiar dacă acceptăm cel mai mare număr, rata de acumulare a combustibilului în intestinele Pământului este totuși de o mie de ori mai mică decât rata consumului acestuia. Prin urmare, astfel de resurse sunt numite neregenerabile. Estimarea stocurilor și consumului celor principale este dată în Tabelul 5.44. Tabelul arată resursele potențiale. Prin urmare, cu metodele miniere de astăzi, doar aproximativ jumătate pot fi extrase din ele. Cealaltă jumătate rămâne sub pământ. De aceea, se susține adesea că rezervele vor dura 120-160 de ani. De mare îngrijorare este epuizarea iminentă a petrolului și gazelor, care (conform estimărilor disponibile) poate dura doar 40-60 de ani.
Cărbunele are propriile sale probleme. În primul rând, transportul său este o afacere foarte intensivă în muncă. Deci, în Rusia, principalele rezerve de cărbune sunt concentrate în est, iar consumul principal este în partea europeană. În al doilea rând, utilizarea pe scară largă a cărbunelui este asociată cu o poluare gravă a aerului, înfundarea suprafeței pământului și deteriorarea solului.
În diferite țări, toate aceste probleme arată diferit, dar soluția lor a fost aproape peste tot aceeași - introducerea energiei nucleare. Stocurile de materii prime de uraniu sunt, de asemenea, limitate. Cu toate acestea, dacă vorbim despre reactoare termice moderne de tip îmbunătățit, atunci pentru ei, datorită eficienței lor destul de ridicate, rezervele de uraniu pot fi considerate practic nelimitate.
Deci de ce vorbesc oamenii despre o criză energetică, dacă doar combustibilii fosili sunt de ajuns pentru sute de ani, iar combustibilul nuclear este încă în rezervă?
Întrebarea este cât costă. Și tocmai din această parte ar trebui luată acum în considerare problema energetică. sunt încă multe în măruntaiele pământului, dar extracția lor de petrol și gaz devine din ce în ce mai costisitoare, deoarece această energie trebuie extrasă din straturi mai sărace și mai adânci, din zăcăminte sărace descoperite în nelocuite, greu de zone de atingere. Trebuie investit mult mai mult și va trebui investit pentru a minimiza impactul asupra mediului al utilizării combustibililor fosili.
Energia nucleară este introdusă acum nu pentru că este furnizată cu combustibil de secole și milenii, ci mai degrabă din cauza economisirii și economisirii petrolului și gazelor în viitor și, de asemenea, datorită posibilității de a reduce povara de mediu asupra biosferei.
Există o opinie larg răspândită că costul energiei electrice din centralele nucleare este mult mai mic decât costul energiei generate de centralele pe cărbune și, în viitor, de centralele pe gaz. Dar dacă luăm în considerare în detaliu întregul ciclu al energiei nucleare (de la extracția materiilor prime până la eliminarea deșeurilor radioactive, inclusiv costurile construirii centralei nucleare în sine), atunci exploatarea unei centrale nucleare și asigurarea siguranței acesteia. exploatarea se dovedesc a fi mai costisitoare decât construirea și exploatarea unei centrale de aceeași capacitate folosind surse tradiționale de energie (Tabelul 1).5.8 pe exemplul economiei SUA).
Prin urmare, în ultimii ani, s-a pus tot mai mult accent pe tehnologiile de economisire a energiei și surse regenerabile- cum ar fi soarele, vântul, elementul de apă. De exemplu, Uniunea Europeană și-a stabilit un obiectiv pentru 2010-2012. primesc 22% din energie electrică din surse noi. În Germania, de exemplu, deja în 2001, energia produsă din surse regenerabile era echivalentă cu funcționarea a 8 reactoare nucleare, sau 3,5% din toată energia electrică.
Mulți cred că viitorul aparține darurilor Soarelui. Cu toate acestea, se dovedește că totul nu este atât de simplu aici. Până în prezent, costul generării de energie electrică cu ajutorul celulelor solare fotovoltaice moderne este de 100 de ori mai mare decât la centralele convenționale. Cu toate acestea, experții implicați în celulele solare sunt plini de optimism și cred că își vor putea reduce semnificativ costul.
Punctele de vedere ale specialiștilor cu privire la perspectivele de utilizare a surselor regenerabile de energie sunt foarte diferite. Comitetul pentru Știință și Tehnologie din Anglia, după ce a analizat perspectivele dezvoltării unor astfel de surse de energie, a ajuns la concluzia că utilizarea lor pe baza tehnologiilor moderne este de cel puțin două până la patru ori mai costisitoare decât construirea unei centrale nucleare. plantă. Alți specialiști în diverse previziuni pentru aceste surse de energie sunt deja în viitorul apropiat. Aparent, sursele de energie regenerabilă vor fi folosite în anumite zone ale lumii care sunt favorabile utilizării lor eficiente și economice, dar la o scară extrem de limitată. Partea principală a nevoilor de energie ale omenirii ar trebui să fie asigurată de cărbune și energia nucleară. Adevărat, până acum nu există o sursă atât de ieftină care să permită dezvoltarea energiei într-un ritm atât de rapid pe care ne-am dori.
Acum și pentru următoarele decenii, cel mai mult sursă de energie verde nucleare, iar apoi, eventual, se introduc editorii termonucleari. Cu ajutorul lor, o persoană va merge pe pașii progresului tehnologic. Se va mișca până când va descoperi și stăpânește o altă sursă de energie mai convenabilă.
Figura 5.38 prezintă un grafic al creșterii capacității centralelor nucleare în lume și al producției de energie electrică pentru 1971-2006 și previziunile de dezvoltare pentru 2020-30. Pe lângă cele menționate mai sus, mai multe țări în curs de dezvoltare, precum Indonezia, Egipt, Iordania și Vietnam, au anunțat posibilitatea construirii de centrale nucleare și au făcut primii pași în această direcție.

Fig.5.38. ( la etaj) Creșterea capacității centralelor nucleare și a producției de energie electrică în perioada 1971-2006. conform AIEA și previziunilor privind capacitatea NPP în lume pentru 2020-2030. ( în partea de jos)

Criza energetică ecologică

Principalele forme de impact energetic asupra mediului sunt următoarele.

1. Omenirea încă primește cea mai mare parte a energiei prin utilizarea resurselor neregenerabile.
2. Poluarea atmosferică: efect termic, emisie de gaze și praf în atmosferă.
3. 3. Poluarea hidrosferei: poluarea termică a corpurilor de apă, emisiile de poluanți.
4. Poluarea litosferei în timpul transportului de purtători de energie și eliminarea deșeurilor, în producția de energie.
5. Poluarea cu deșeuri radioactive și toxice ale mediului.
6. Modificări ale regimului hidrologic al râurilor prin hidrocentrale și, ca urmare, poluare pe teritoriul cursului de apă.
7. Crearea de câmpuri electromagnetice în jurul liniilor electrice.

A reconcilia creșterea constantă a consumului de energie cu creșterea consecințelor negative ale energiei, având în vedere că în viitorul apropiat umanitatea va simți limitarea combustibililor fosili, pare posibil în două moduri.

1. Economie de energie. Gradul de influență a progresului asupra economiei de energie poate fi demonstrat prin exemplul motoarelor cu abur. După cum știți, eficiența motoarelor cu abur în urmă cu 100 de ani era de 3-5%, iar acum ajunge la 40%. Dezvoltarea economiei mondiale după criza energetică din anii 1970 a arătat, de asemenea, că omenirea are rezerve semnificative pe această cale. Utilizarea tehnologiilor de economisire a resurselor și a energiei a oferit o reducere semnificativă a consumului de combustibil și materiale în țările dezvoltate.
2. Dezvoltarea unor tipuri mai curate de producere a energiei. Problema poate fi rezolvată probabil prin dezvoltarea unor tipuri alternative de energie, în special a celor bazate pe utilizarea surselor regenerabile. Cu toate acestea, modalitățile de implementare a acestei direcții nu sunt încă clare. Până în prezent, sursele regenerabile nu asigură mai mult de 20% din consumul global de energie. Principala contribuție la acest 20% vine din utilizarea biomasei și a hidroenergiei.

Probleme de mediu ale energiei tradiționale

Cea mai mare parte a energiei electrice este produsă în prezent la centrale termice (TPP). Aceasta este de obicei urmată de centralele hidroelectrice (CCP) și centralele nucleare (CNE).

Institutul de Stat de Relații Internaționale din Moscova (U) MAE din Rusia

Departamentul de Economie Mondială

Raportați pe subiect
„Problema energetică a lumii și modalități de a o rezolva”

Lucrarea a fost finalizată de: un student din grupa a 11-a din anul I a Facultății de Relații Economice Internaționale
Badovskaya N.V.
Consilier științific: Komissarova Zh.N.

Moscova
2006

Toată viața de pe pământ are nevoie de energie. Cu toate acestea, pe lângă nevoile biologice, umanitatea, cu progresul tehnologic și științific, devine din ce în ce mai vulnerabilă în dependența sa de sursele externe de energie necesare producerii multor bunuri și servicii. În general, energia permite oamenilor să trăiască în condiții naturale în schimbare și condiții de densitate mare a populației, precum și să-și controleze mediul. Gradul unei astfel de dependențe este determinat de mulți factori - începând cu clima și terminând cu nivelul de trai dintr-o țară dată: este evident că, cu cât o persoană își face viața mai confortabilă, cu atât depinde mai mult de sursele externe de energie. Un exemplu excelent de asemenea dependență poate fi Statele Unite, potrivit lui George W. Bush, „dependente de petrolul importat din regiuni instabile”, și Europa, care se bazează aproape în întregime pe aprovizionarea cu energie din Rusia. Noile tehnologii fac posibilă reducerea consumului de energie, îl fac mai inteligent și aplică cele mai noi și mai eficiente modalități de obținere și utilizare.

Dar consumul oricăror resurse energetice are limite de expansiune cantitativă. Până la începutul secolului al XXI-lea, multe probleme au atins deja importanță globală. Rezervele unuia dintre cele mai importante minerale - petrol și gaze - se apropie treptat de epuizare, iar epuizarea lor completă poate avea loc în secolul următor.

Strâns legate de sectorul energetic sunt și problemele de mediu asociate cu impactul utilizării și procesării energiei, în primul rând schimbările climatice.

Astfel, problema energiei este una dintre cele mai importante componente ale unei probleme mai profunde și mai cuprinzătoare a dezvoltării ulterioare a omenirii, de aceea astăzi, mai mult ca niciodată, sarcina de a găsi noi surse profitabile de energie este urgentă.

În prezent, resursele de combustibil sunt cele mai utilizate pe scară largă pentru producerea de energie, asigurând aproximativ 75% din producția sa mondială. Se pot spune multe despre avantajele lor - sunt relativ localizate în mai multe clustere mari, ușor de operat și oferă energie ieftină (cu excepția cazului în care, desigur, se ia în considerare daunele cauzate de poluare). Dar există și o serie de dezavantaje serioase:

Stocurile de resurse de combustibil se vor epuiza în viitorul apropiat, ceea ce va duce la consecințe grave pentru țările care depind de ele.

Exploatarea mineritului devine mai dificilă, costisitoare și periculoasă pe măsură ce folosim cele mai accesibile piscine.

Dependența de petrol a dus la monopolizare de facto, războaie și destabilizare socială și politică.

Mineritul cauzează probleme grave de mediu.

Una dintre domeniile promițătoare ale energiei este energia nucleară.

În centralele nucleare, electricitatea este generată prin reacții de fisiune nucleară, care produc o cantitate uriașă de energie atunci când este arsă o cantitate relativ mică de combustibil. La acest nivel de consum, zăcămintele de uraniu explorate vor fi suficiente pentru mai bine de 5.000.000.000 de ani - în acest timp chiar și Soarele nostru va avea timp să se ardă.

Probabilitatea catastrofelor și a accidentelor la centralele nucleare împiedică oarecum dezvoltarea acestei industrii, provocând neîncrederea publicului în energia nucleară. Totuși, într-o perspectivă istorică, accidentele la centralele termice și hidroelectrice au provocat moartea unui număr mult mai mare de oameni, ca să nu mai vorbim de pagubele mediului.

O altă modalitate de a obține energie care a excitat mințile oamenilor de știință de mai bine de un deceniu este fuziunea nucleară. Fuziunea nucleară eliberează de sute de ori mai multă energie decât fisiunea, iar rezervele de combustibil pentru astfel de reactoare vor dura multe miliarde de ani. Cu toate acestea, o astfel de reacție nu a fost încă ținută sub control, iar apariția primelor astfel de instalații este așteptată nu mai devreme de 2050.

O alternativă la aceste tipuri de resurse energetice pot fi sursele regenerabile: energia hidroelectrică, energia eoliană și a valurilor, energia solară, geotermală, energia termică a apei oceanice și bioenergie.

Înainte de revoluția industrială, resursele regenerabile erau principala sursă de energie. Biocombustibilii solizi, cum ar fi lemnul, sunt încă importanți pentru cei săraci din țările în curs de dezvoltare.

Biomasa (combustia materialelor organice pentru a genera energie), biocombustibilii (prelucrarea biomaterialelor pentru a sintetiza etanol) și biogazul (prelucrarea anaerobă a deșeurilor biologice) sunt alte surse de energie regenerabilă care nu trebuie ignorate. Ele nu pot asigura producția de energie la scară globală, dar sunt capabile să genereze până la 10 MW/h. În plus, acestea pot acoperi costurile de eliminare a deșeurilor biologice.

Hidroenergia este singura sursă de energie regenerabilă utilizată astăzi, oferind o cotă semnificativă din producția de energie a lumii. Potențialul hidroenergiei a fost neacoperit nesemnificativ; pe termen lung, volumul de energie primită va crește de 9-12 ori. Cu toate acestea, construcția de noi baraje este îngreunată de perturbările de mediu asociate. În acest sens, există un interes din ce în ce mai mare pentru proiectele de mini-hidrohidro care evită multe dintre problemele barajelor mari.

Panourile solare astăzi pot converti aproximativ 20% din energia solară primită în energie electrică. Cu toate acestea, dacă se creează „colectori de lumină” speciali și aceștia ocupă cel puțin 1% din terenul folosit pentru terenuri agricole, acest lucru ar putea acoperi tot consumul de energie modern. Mai mult, performanța unui astfel de colector solar este de la 50 la 100 de ori mai mare decât performanța unei centrale hidroelectrice obișnuite. Bateriile solare pot fi instalate și pe suprafața liberă a infrastructurilor industriale existente, ceea ce va evita retragerea terenurilor din parc și zonele de cultură. Guvernul german derulează în prezent un program similar, pe care alte țări îl urmăresc cu interes.

Datorită cercetărilor, s-a putut afla că fermele de alge pot capta până la 10%, colectoarele solare termice - până la 80% din energia solară, care ulterior poate fi folosită în diverse scopuri.

Energia eoliană este una dintre cele mai ieftine surse regenerabile de astăzi. Potenţial, poate furniza de cinci ori mai multă energie decât cea consumată în lume în prezent sau poate acoperi de 40 de ori necesarul de electricitate. Pentru a face acest lucru, va fi necesar să se ocupe 13% din întregul teren cu centrale eoliene, și anume acele zone în care mișcările maselor de aer sunt deosebit de puternice.

Viteza vântului pe mare este cu aproximativ 90% mai mare decât viteza vântului pe uscat, ceea ce înseamnă că turbinele eoliene offshore pot genera mult mai multă energie.

Acest mod de obținere a energiei ar avea un efect și asupra mediului, atenuând efectul de seră.

Energia geotermală, energia termică oceanică și energia valurilor sunt singurele surse regenerabile în prezent care nu depind de soare, dar sunt „concentrate” în anumite zone. Toată energia mareelor ​​disponibilă poate asigura aproximativ un sfert din consumul curent de energie. În prezent, există proiecte de anvergură pentru realizarea de centrale mareomotrice.

Energia geotermală are un potențial uriaș dacă luați în considerare toată căldura prinsă în interiorul Pământului, deși căldura care iese la suprafață este de 1/20.000 din energia pe care o primim de la Soare, sau de aproximativ 2-3 ori energia mareele.

În această etapă, principalii consumatori de energie geotermală sunt Islanda și Noua Zeelandă, deși multe țări au planuri pentru acest tip de dezvoltare.

Tipurile considerate de resurse energetice nu sunt deloc lipsite de deficiențe.

Aplicarea majorității tehnologiilor asociate cu utilizarea resurselor regenerabile este costisitoare și, de multe ori, amplasarea unor astfel de stații este extrem de incomodă, ceea ce face în cele din urmă aceste surse neprofitabile și inaccesibile pentru consumator. Pe de altă parte, multe surse permit crearea unor industrii mici situate în imediata apropiere a consumatorului de energie, cum ar fi panourile solare.

O altă problemă este impactul negativ asupra mediului. De exemplu, construcția de baraje, destul de ciudat, contribuie la efectul de seră - materia organică în descompunere a zonelor inundate eliberează dioxid de carbon. În general, întregul ecosistem al râului blocat are de suferit.

Pe lângă resursele geotermale și hidroelectrice specifice locației, alte surse alternative de energie sunt adesea mai scumpe și mai incomod de utilizat decât combustibilii fosili convenționali. Poate că singura zonă de aplicare a acestora rămân zonele îndepărtate cu infrastructură nedezvoltată, unde este mai ieftin să construiești stații eoliene și alte stații decât să transporti combustibil pe mare sau pe uscat, precum și în regiunile subdezvoltate ale Pământului.

O altă modalitate de a rezolva problema energetică este intensificarea. Noile tehnologii folosesc mai bine energia disponibilă, făcând echipamente mai eficiente, cum ar fi luminile fluorescente, motoarele, materialele de izolare mai eficiente. Căldura care se irosește în mediu poate fi folosită prin intermediul schimbătoarelor de căldură pentru încălzirea apei și încălzirea centrală a clădirilor.

Centralele electrice existente pot funcționa mai productiv cu costuri și schimbări minime datorită noilor tehnologii. Noile centrale electrice pot fi eficientizate cu tehnologii precum „cogenerarea”. Noile soluții arhitecturale pot include utilizarea colectoarelor solare. LED-urile înlocuiesc treptat becurile electrice învechite. Desigur, niciuna dintre aceste metode nu oferă tehnologie de mișcare perpetuă, iar o parte din energie este întotdeauna cheltuită „pentru încălzire”.

În viitorul îndepărtat, explorarea spațiului poate aduce un număr imens de noi surse de energie, deși acestea sunt cu greu relevante în rezolvarea problemelor energetice de astăzi.

Pe termen scurt, ne putem permite stații orbitale de energie solară care să colecteze energia solară 24 de ore pe zi și să o transmită pe Pământ prin microunde. Cercetarea fundamentală în acest domeniu va face posibilă în viitor ca acest tip de producție de energie să fie rentabil și competitiv în comparație cu sursele terestre.

Teoretic, combustibilul nuclear ar putea fi extras din asteroizi, dar obstacolele tehnice în calea forării asteroizilor sunt mult mai greu de depășit decât cele asociate cu exploatarea vastelor rezerve de uraniu-238 ale Pământului.

O altă posibilitate interesantă este extragerea izotopului de heliu-3, care este inaccesibil pe Pământ, pe Lună. Acest tip de combustibil poate fi utilizat într-un tip special de reacție de fisiune care are avantaje față de fisiunea uraniului convențional.

Ei bine, într-un viitor foarte îndepărtat, omenirea, stăpânind spațiul, va avea o gamă uriașă de resurse energetice. Și atunci, probabil, va putea folosi potențialul gigantic al găurilor negre, posibilitatea căreia oamenii de știință se gândesc deja la această posibilitate.

Dezvoltarea ulterioară a industriei energetice se va confrunta în orice caz cu dificultăți: o populație în creștere, satisfacerea cerințelor unui nivel de trai mai ridicat, cererea de producție mai curată și epuizarea mineralelor. Pentru a evita crizele energetice, trebuie să rețineți următoarele:

rezolvarea problemei energetice este imposibilă fără o atenție deosebită aspectului de mediu;

numai o abordare integrată, care să asigure o utilizare mai eficientă atât a surselor deja cunoscute, cât și a celor alternative, va satisface și mai mult nevoia omenirii de energie electrică;

dezvoltarea și implementarea noilor tehnologii vor deschide accesul la noi surse de energie care sunt în prezent inaccesibile.

În încheiere, aș dori să citez cuvintele secretarului Departamentului pentru Energie al SUA, Samuel Bodman: „Astăzi, economia mondială are nevoie de petrol pentru a se dezvolta. Avem nevoie de modalități de a-și atinge creșterea, care să reducă atât dependența noastră de combustibilii fosili, cât și să extindă utilizarea surselor de energie mai curate și mai fiabile. Pe scurt, avem nevoie de varietate. Nu va fi mai ieftin sau mai ușor, dar este necesar. De fapt, totul depinde de el. Așa că trebuie doar să o oferim.”

Plan

1. Introducere

2) Problema energetică a lumii

3) Modalități de rezolvare a problemei materiilor prime și energiei

4) Surse alternative de energie

5. Concluzie

6) Literatură

Introducere

În prezent, problemele mediului natural și reproducerea acestuia, rezervele limitate de resurse organice și minerale devin din ce în ce mai importante. Această problemă globală este legată, în primul rând, de limitarea celor mai importante resurse organice și minerale ale planetei. Oamenii de știință avertizează asupra posibilei epuizări a rezervelor de petrol și gaze cunoscute și disponibile, precum și asupra epuizării altor resurse critice: minereu de fier și cupru, nichel, mangan, aluminiu, crom etc.

Există într-adevăr o serie de limitări naturale în lume. Deci, dacă luăm o estimare a cantității de combustibil în trei categorii: explorat, posibil, probabil, atunci cărbunele va dura 600 de ani, petrol - pentru 90, gaze naturale - pentru 50 de uraniu - timp de 27 de ani. Cu alte cuvinte, toate tipurile de combustibil din toate categoriile vor fi arse în 800 de ani. Se presupune că până în 2010 cererea de materii prime minerale în lume va crește de 3 ori față de nivelul actual. Deja acum, într-un număr de țări, depozitele bogate au fost rezolvate până la capăt sau sunt aproape de epuizare. O situație similară se observă și pentru alte minerale. Dacă producția de energie crește într-un ritm din ce în ce mai mare, atunci toate tipurile de combustibil utilizate în prezent vor fi consumate în 130 de ani, adică la începutul secolului al 22-lea.

Problema energetică a lumii

* găsirea unui sistem de instrumente care să asigure investiții adecvate și schimbări structurale în interiorul țărilor;

* să găsească metode acceptabile din punct de vedere politic de aprobare și susținere a alegătorilor lor, care vor trebui, de asemenea, să plătească pentru ture atât prin impozite, cât și prin stil de viață, în timp ce unele dintre soluții pot fi rezistate (de exemplu, energia nucleară);

* constituie o bază acceptabilă pentru interacțiunea cu alți jucători importanți de pe piața globală a energiei.

Problemele de mediu globale ale energiei

Efect de sera. O creștere a concentrației de dioxid de carbon din atmosferă provoacă așa-numitul efect de seră, care a fost denumit prin analogie cu supraîncălzirea plantelor într-o seră. Rolul filmului în atmosferă este jucat de dioxidul de carbon. În ultimii ani, un rol similar a devenit cunoscut pentru alte gaze (CH4 și N2O). Cantitatea de metan crește anual cu 1%, dioxid de carbon - cu 0,4%, protoxid de azot - cu 0,2%. Se crede că dioxidul de carbon este responsabil pentru jumătate din efectul de seră.

Poluarea aerului. Impactul negativ al energiei asupra atmosferei se reflectă sub formă de particule solide, aerosoli și poluare chimică. Contaminanții chimici sunt de o importanță deosebită. Principalul este dioxidul de sulf, care este eliberat în timpul arderii cărbunelui, șisturilor, petrolului, care conțin impurități de sulf. Unele tipuri de cărbune cu un conținut ridicat de sulf produc până la 1 tonă de dioxid de sulf la 10 tone de cărbune ars. Acum întreaga atmosferă a globului este poluată cu dioxid de sulf. Are loc oxidarea la anhidrida sulfurica, iar aceasta din urma, impreuna cu ploaia, cade la sol sub forma de acid sulfuric. Această precipitație se numește ploaie acidă. Același lucru se întâmplă atunci când dioxidul de azot este absorbit de ploaie - se formează acid azotic.

Găuri de ozon. Pentru prima dată, peste Antarctica a fost detectată o scădere a grosimii stratului de ozon. Acest efect este rezultatul impactului antropic. Alte găuri de ozon au fost acum descoperite. În prezent, există o scădere vizibilă a cantității de ozon din atmosferă pe întreaga planetă. Este de 5-6% pe deceniu iarna și 2-3% vara. Unii oameni de știință cred că aceasta este o manifestare a acțiunii freonilor (clorofluormetani), dar ozonul este distrus și de oxidul de azot, care este emis de întreprinderile energetice.

Modalități de rezolvare a problemei materiilor prime și energiei:

1. Scăderea volumelor de producție;

2. Creșterea eficienței extracției și producției;

3. Utilizarea surselor alternative de energie;

Reducerea volumelor de producție este foarte problematică, deoarece. lumea modernă are nevoie din ce în ce mai mult de materii prime și energie, iar reducerea acestora va duce cu siguranță la o criză globală. O creștere a eficienței este, de asemenea, nepromițătoare. implementarea lui necesită investiții mari, iar rezervele de materii prime nu sunt nelimitate. Prin urmare, se acordă prioritate surselor alternative de energie.

Ministerul Agriculturii și Alimentației al Federației Ruse

FGOU VPO Ural State Agricultural Academy

Departamentul de Ecologie și Igienă Animală

Eseu despre ecologie:

Problemele energetice ale omenirii

Artist: ANTONIO

student FTZh 212T

Cap: Lopaeva

Nadejda Leonidovna

Ekaterinburg 2007

Introducere. 3

Energie: prognoză din punctul de vedere al dezvoltării durabile a omenirii. 5

Surse de energie netradiționale. unsprezece

Energia soarelui. 12

energie eoliana. 15

Energia termică a pământului. 18

Energia apelor interioare. 19

Energie din biomasă.. 20

Concluzie. 21

Literatură. 23

Introducere

Acum, mai mult ca niciodată, a apărut întrebarea despre care va fi viitorul planetei din punct de vedere energetic. Ce așteaptă umanitatea - foamea de energie sau abundența de energie? Sunt tot mai multe articole despre criza energetică în ziare și diverse reviste. Din cauza petrolului, apar războaie, statele înfloresc și devin mai sărace, guvernele sunt înlocuite. Reportajele despre lansarea de noi instalații sau despre noi invenții în domeniul energiei au început să fie atribuite categoriei senzațiilor din ziar. Se dezvoltă programe energetice gigantice, a căror implementare va necesita eforturi enorme și cheltuieli materiale uriașe.

Dacă la sfârșitul secolului al XIX-lea energia a jucat, în general, un rol auxiliar și nesemnificativ în balanța mondială, atunci deja în 1930 se produceau în lume aproximativ 300 de miliarde de kilowați-oră de energie electrică. De-a lungul timpului - numere gigantice, rate uriașe de creștere! Și totuși va fi puțină energie - cererea pentru aceasta crește și mai repede. Nivelul materialului și, în cele din urmă, cultura spirituală a oamenilor este direct dependentă de cantitatea de energie de care dispun.

Pentru a extrage minereu, pentru a topi metalul din el, pentru a construi o casă, pentru a face orice, trebuie să consumați energie. Și nevoile umane cresc tot timpul și sunt tot mai mulți oameni. Deci de ce să te oprești? Oamenii de știință și inventatorii au dezvoltat de mult timp numeroase moduri de a produce energie, în primul rând electrică. Să construim apoi din ce în ce mai multe centrale electrice, și va fi atâta energie cât este nevoie! Se pare că o astfel de soluție aparent evidentă la o problemă complexă este plină de multe capcane. Legile inexorabile ale naturii afirmă că este posibil să se obțină energie utilizabilă doar prin transformarea ei din alte forme.

Mașinile cu mișcare perpetuă, care se presupune că produc energie și nu o iau de nicăieri, din păcate, sunt imposibile. Și structura economiei energetice mondiale de astăzi s-a dezvoltat în așa fel încât patru din fiecare cinci kilowați produși sunt obținuți în principiu în același mod în care omul primitiv obișnuia să se încălzească, adică prin arderea combustibilului sau prin utilizarea substanțelor chimice. energia stocată în acesta, transformându-l în electricitate la centralele termice.

Adevărat, metodele de ardere a combustibilului au devenit mult mai complexe și perfecte. Cerințele crescute pentru protecția mediului au necesitat o nouă abordare a energiei. La dezvoltarea Programului Energetic au participat cei mai importanți oameni de știință și specialiști din diverse domenii. Cu ajutorul celor mai recente modele matematice, calculatoarele electronice au calculat câteva sute de opțiuni pentru structura viitorului bilanţ energetic. Au fost găsite soluții fundamentale care au determinat strategia de dezvoltare energetică pentru următoarele decenii. Deși sectorul energetic al viitorului apropiat se va baza în continuare pe ingineria energiei termice folosind resurse neregenerabile, structura sa se va schimba. Utilizarea uleiului trebuie redusă. Producția de energie electrică la centralele nucleare va crește semnificativ.

Energie: prognoză din punctul de vedere al dezvoltării durabile a omenirii

Conform ce legi se va dezvolta energia lumii în viitor, bazată pe Conceptul ONU de dezvoltare durabilă a omenirii? Rezultatele cercetării oamenilor de știință din Irkutsk, compararea lor cu lucrările altor autori au făcut posibilă stabilirea unui număr de modele și caracteristici generale.

Conceptul de dezvoltare durabilă a omenirii, formulat la Conferința ONU din 1992 de la Rio de Janeiro, afectează fără îndoială și sectorul energetic. Conferința arată că omenirea nu poate continua să se dezvolte în mod tradițional, care se caracterizează prin utilizarea irațională a resurselor naturale și un impact negativ progresiv asupra mediului. Dacă țările în curs de dezvoltare merg pe aceeași cale în care țările dezvoltate și-au atins bunăstarea, atunci o catastrofă de mediu globală va fi inevitabilă.

Conceptul de dezvoltare durabilă se bazează pe necesitatea obiectivă (precum și dreptul și inevitabilitatea) dezvoltării socio-economice a țărilor lumii a treia. Țările dezvoltate ar putea, aparent, să se „împace” (cel puțin pentru o vreme) cu nivelul atins de prosperitate și consum al resurselor planetei. Totuși, nu este vorba doar de conservarea mediului și a condițiilor de existență a omenirii, ci și de ridicarea simultană a nivelului socio-economic al țărilor în curs de dezvoltare („Sud”) și apropierea acestuia de nivelul țărilor dezvoltate („Nord). ").

Cerințele pentru energia de dezvoltare durabilă vor fi, desigur, mai largi decât pentru energia curată. Cerințele inepuizabilității resurselor energetice utilizate și curățenia mediului, încorporate în conceptul de sistem energetic prietenos cu mediul, satisfac cele mai importante două principii ale dezvoltării durabile - interesele generațiilor viitoare și conservarea mediului. Analizând principiile și trăsăturile rămase ale conceptului de dezvoltare durabilă, putem concluziona că în acest caz ar trebui prezentate cel puțin două cerințe suplimentare sectorului energetic:

Asigurarea consumului de energie (inclusiv servicii energetice către populație) să nu fie sub un anumit minim social;

Dezvoltarea energiei naționale (precum și a economiei) ar trebui să fie coordonată reciproc cu dezvoltarea acesteia la nivel regional și global.

Primul decurge din principiile priorității factorilor sociali și asigurării dreptății sociale: pentru a realiza dreptul oamenilor la o viață sănătoasă și fructuoasă, reduceți decalajul dintre standardele de viață ale popoarelor lumii, eradicați sărăcia și sărăcia. , este necesar să se asigure un anumit salariu de trai, inclusiv satisfacerea necesarului minim necesar de energie al populației și al economiei.

A doua cerință este legată de natura globală a catastrofei ecologice iminente și de necesitatea unei acțiuni coordonate din partea întregii comunități mondiale pentru a elimina această amenințare. Chiar și țările care au suficiente resurse energetice proprii, cum ar fi Rusia, nu își pot planifica dezvoltarea energetică în mod izolat din cauza necesității de a ține cont de constrângerile economice și de mediu globale și regionale.

În 1998-2000 ISEM SB RAS a efectuat cercetări privind perspectivele de dezvoltare a industriei energetice a lumii și a regiunilor sale în secolul XXI, în care, împreună cu obiectivele stabilite de obicei, să se determine tendințele pe termen lung în dezvoltarea energiei, direcții raționale. a progresului științific și tehnic etc. s-a încercat testarea opțiunilor obținute pentru dezvoltarea sectorului energetic „pentru durabilitate”, adică. pentru respectarea condițiilor și cerințelor dezvoltării durabile. În același timp, spre deosebire de opțiunile de dezvoltare care au fost dezvoltate anterior pe principiul „ce se va întâmpla dacă...”, autorii au încercat să ofere, dacă este posibil, o prognoză plauzibilă pentru dezvoltarea industriei energetice în lumea și regiunile sale în secolul XXI. Cu toată convenționalitatea sa, se oferă o idee mai realistă despre viitorul energiei, posibilul impact asupra mediului, costurile economice necesare etc.

Schema generală a acestor studii este în mare măsură tradițională: utilizarea modelelor matematice pentru care se pregătesc informații despre nevoile energetice, resursele, tehnologiile și limitările. Pentru a ține cont de incertitudinea informațiilor, în primul rând privind nevoile și constrângerile energetice, se formează un set de scenarii pentru condițiile viitoare de dezvoltare a industriei energetice. Rezultatele calculelor pe modele sunt apoi analizate cu concluzii și recomandări adecvate.

Principalul instrument de cercetare a fost modelul energetic global GEM-10R. Acest model este de optimizare, liniar, static, multiregional. De regulă, lumea a fost împărțită în 10 regiuni: America de Nord, Europa, țările fostei URSS, America Latină, China etc. Modelul optimizează structura energetică a tuturor regiunilor simultan, ținând cont de exportul-importul de combustibil și energie pe intervale de 25 de ani - 2025, 2050, 2075 și 2100 Întregul lanț tehnologic este în curs de optimizare, începând cu extracția (sau producerea) resurselor de energie primară, terminând cu tehnologiile de producere a patru tipuri de energie finală (electrică, termică, mecanică și chimică). Modelul prezintă câteva sute de tehnologii pentru producerea, prelucrarea, transportul și consumul resurselor de energie primară și purtătorilor de energie secundară. Sunt prevăzute restricții ecologice regionale și globale (pentru emisiile de CO 2 , SO 2 și particule), restricții privind dezvoltarea tehnologiilor, calculul costurilor pentru dezvoltarea și exploatarea energiei în regiuni, determinarea estimărilor duale etc. resursele energetice (inclusiv cele regenerabile) din regiuni sunt stabilite cu împărțire în 4-9 categorii de cost.

Analiza rezultatelor a arătat că opțiunile obținute pentru dezvoltarea sectorului energetic al lumii și regiunilor sunt încă greu de implementat și nu îndeplinesc pe deplin cerințele și condițiile pentru dezvoltarea durabilă a lumii sub aspect socio-economic. În special, nivelul considerat al consumului de energie părea, pe de o parte, greu de atins și, pe de altă parte, nu asigură apropierea dorită a țărilor în curs de dezvoltare de țările dezvoltate în ceea ce privește consumul de energie pe cap de locuitor și dezvoltarea economică (specific PIB). În acest sens, a fost realizată o nouă prognoză (mai mică) a consumului de energie, presupunând o rată mai mare de reducere a intensității energetice a PIB-ului și acordarea de asistență economică din partea țărilor dezvoltate către cele în curs de dezvoltare.

Nivelul ridicat al consumului de energie este determinat pe baza PIB-ului specific, care corespunde practic cu previziunile Băncii Mondiale. În același timp, la sfârșitul secolului XXI, țările în curs de dezvoltare vor atinge doar nivelul actual al PIB-ului din țările dezvoltate, adică. decalajul va fi de aproximativ 100 de ani. În varianta consumului redus de energie, valoarea asistenței din partea țărilor dezvoltate către țările în curs de dezvoltare a fost adoptată pe baza indicatorilor discutați la Rio de Janeiro: aproximativ 0,7% din PIB-ul țărilor dezvoltate, sau 100-125 miliarde dolari. in an. În același timp, creșterea PIB-ului în țările dezvoltate este oarecum în scădere, în timp ce în țările în curs de dezvoltare este în creștere. În medie, PIB-ul pe cap de locuitor în acest scenariu crește în întreaga lume, ceea ce indică oportunitatea acordării unei astfel de asistențe din punctul de vedere al întregii omeniri.

Consumul de energie pe cap de locuitor în varianta scăzută în țările industrializate se va stabiliza, în țările în curs de dezvoltare va crește până la sfârșitul secolului de aproximativ 2,5 ori, iar în medie în întreaga lume - de 1,5 ori față de 1990. Consumul mondial absolut de final energia (din luarea în considerare a creșterii populației) va crește până la sfârșitul începutului de secol conform prognozei ridicate de aproximativ 3,5 ori, conform prognozei scăzute - de 2,5 ori.

Utilizarea anumitor tipuri de resurse energetice primare se caracterizează prin următoarele caracteristici. Petrolul în toate scenariile este consumat aproximativ la fel - în 2050, se atinge vârful producției sale, iar până în 2100 resursele ieftine (din primele cinci categorii de cost) sunt complet sau aproape complet epuizate. Această tendință constantă se explică prin eficiența ridicată a petrolului pentru producerea energiei mecanice și chimice, precum și a căldurii și a energiei electrice de vârf. La sfârșitul secolului, petrolul este înlocuit cu combustibili sintetici (în primul rând din cărbune).

Producția de gaze naturale a crescut continuu de-a lungul secolului, atingând un maxim la sfârșitul acestuia. Cele mai scumpe două categorii (metan neconvențional și hidrați de metan) s-au dovedit a fi necompetitive. Gazul este folosit pentru producerea tuturor tipurilor de energie finală, dar mai ales pentru producerea de căldură.

Cărbunele și energia nucleară sunt supuse celor mai mari modificări în funcție de restricțiile introduse. Fiind aproximativ la fel de economice, acestea se înlocuiesc între ele, mai ales în scenariile „extreme”. Ele sunt utilizate mai ales în centralele electrice. O parte semnificativă a cărbunelui în a doua jumătate a secolului este transformată în combustibil sintetic pentru motor, iar energia nucleară în scenarii cu restricții severe asupra emisiilor de CO 2 este utilizată pe scară largă pentru a produce hidrogen.

Utilizarea surselor regenerabile de energie variază semnificativ în diferite scenarii. Numai hidroenergia tradițională și biomasa, precum și resursele eoliene ieftine, sunt utilizate în mod durabil. Alte tipuri de SRE sunt cele mai scumpe resurse, închid balanța energetică și se dezvoltă după cum este necesar.

Este interesant de analizat costurile energiei globale în diferite scenarii. Sunt cel mai puțin de toate, desigur, în ultimele două scenarii cu consum redus de energie și restricții moderate. Până la sfârșitul secolului, acestea cresc de aproximativ 4 ori față de 1990. Cele mai mari costuri au fost obținute într-un scenariu cu consum de energie crescut și restricții severe. La sfârșitul secolului, acestea sunt de 10 ori mai mari decât costurile din 1990 și de 2,5 ori costurile din ultimele scenarii.

De menționat că introducerea unui moratoriu asupra energiei nucleare în absența restricțiilor privind emisiile de CO 2 crește costurile cu doar 2%, ceea ce se explică prin randamentul aproximativ egal al centralelor nucleare și centralelor pe cărbune. Cu toate acestea, dacă se introduc restricții stricte asupra emisiilor de CO 2 în timpul unui moratoriu asupra energiei nucleare, atunci costurile energiei se vor dubla aproape.

În consecință, „prețurile” unui moratoriu nuclear și restricțiile privind emisiile de CO 2 sunt foarte mari. Analiza a arătat că costul reducerii emisiilor de CO 2 ar putea ajunge la 1-2% din PIB-ul mondial, adică. se dovedesc a fi comparabile cu daunele așteptate de la schimbările climatice de pe planetă (cu încălzire cu câteva grade). Acest lucru dă motive să vorbim despre admisibilitatea (sau chiar necesitatea) relaxării restricțiilor privind emisiile de CO 2 . De fapt, este necesar să se minimizeze suma costurilor pentru reducerea emisiilor de CO 2 și a daunelor cauzate de schimbările climatice (care, desigur, este o sarcină extrem de dificilă).

Este foarte important ca costul suplimentar al reducerii emisiilor de CO 2 să fie suportat în principal de țările în curs de dezvoltare. Între timp, aceste țări, pe de o parte, nu sunt vinovate de situația care a fost creată cu efect de seră, iar pe de altă parte, pur și simplu nu au astfel de mijloace. Obținerea acestor fonduri din țările dezvoltate va cauza, fără îndoială, mari dificultăți și aceasta este una dintre cele mai grave probleme în realizarea dezvoltării durabile.

În secolul al XXI-lea, suntem conștienți cu atenție de realitățile mileniului trei. Din păcate, rezervele de petrol, gaze, cărbune nu sunt în niciun caz nesfârșite. Natura a avut nevoie de milioane de ani pentru a crea aceste rezerve, ele vor fi epuizate în sute. Astăzi, lumea a început să se gândească serios la modul de a preveni jefuirea prădătoare a bogăției pământești. La urma urmei, numai în această condiție, rezervele de combustibil pot dura secole. Din păcate, multe țări producătoare de petrol trăiesc astăzi. Ei cheltuiesc fără milă rezervele de petrol pe care le-a dat natură. Ce se va întâmpla atunci și asta se va întâmpla mai devreme sau mai târziu, când zăcămintele de petrol și gaze se vor epuiza? Probabilitatea epuizării iminente a rezervelor mondiale de combustibil, precum și deteriorarea situației mediului în lume (rafinarea petrolului și accidentele destul de frecvente în timpul transportului acestuia reprezintă o amenințare reală pentru mediu) ne-au făcut să ne gândim la alte tipuri de combustibil care poate înlocui petrolul și gazul.

Acum, în lume, din ce în ce mai mulți oameni de știință și ingineri caută surse noi, netradiționale, care ar putea prelua cel puțin o parte din preocupările pentru alimentarea omenirii cu energie. Sursele de energie regenerabilă netradițională includ energia solară, eoliană, geotermală, biomasă și oceanică.

Energia soarelui

Recent, interesul pentru problema utilizării energiei solare a crescut dramatic și, deși această sursă este și regenerabilă, atenția acordată acesteia în întreaga lume ne face să luăm în considerare posibilitățile ei separat. Posibilitățile potențiale ale ingineriei energetice bazate pe utilizarea radiației solare directe sunt extrem de mari. Rețineți că utilizarea a doar 0,0125% din această cantitate de energie solară ar putea asigura toate nevoile actuale de energie mondială, iar utilizarea a 0,5% ar putea acoperi în totalitate nevoile pentru viitor. Din păcate, este puțin probabil ca aceste resurse potențiale uriașe să fie vreodată realizate la scară largă. Unul dintre cele mai serioase obstacole în calea unei astfel de implementări este intensitatea scăzută a radiației solare.

Chiar și în cele mai bune condiții atmosferice (latitudini sudice, cer senin), densitatea fluxului de radiație solară nu depășește 250 W/m2. Prin urmare, pentru ca colectorii de radiații solare să „colecteze” energia necesară satisfacerii tuturor nevoilor omenirii într-un an, aceștia trebuie plasați pe teritoriul de 130.000 km 2! Necesitatea folosirii colectoarelor uriașe presupune, în plus, costuri materiale semnificative. Cel mai simplu colector de radiație solară este o foaie de metal înnegrită, în interiorul căreia există țevi cu un lichid care circulă în ea. Încălzit cu energia solară absorbită de colector, lichidul este furnizat pentru utilizare directă. Conform calculelor, producția de colectoare de radiații solare cu o suprafață de 1 km 2 necesită aproximativ 104 tone de aluminiu. Demonstrate de astăzi, rezervele mondiale ale acestui metal sunt estimate la 1,17 * 10 9 tone.

Este clar că există diverși factori care limitează capacitatea energiei solare. Să presupunem că în viitor va fi posibil să folosiți nu numai aluminiu, ci și alte materiale pentru fabricarea colectoarelor. Se va schimba situația în acest caz? Vom pleca de la faptul că într-o fază separată de dezvoltare a energiei (după 2100) toate nevoile energetice ale lumii vor fi satisfăcute de energia solară. În cadrul acestui model, se poate estima că în acest caz va fi necesară „colectarea” energiei solare pe o suprafață de la 1*10 6 până la 3*10 6 km 2 . În același timp, suprafața totală a pământului arabil din lume este astăzi de 13*106 km 2 . Energia solară este unul dintre tipurile de producție de energie cu cea mai mare intensitate de materiale. Utilizarea pe scară largă a energiei solare presupune o creștere gigantică a necesarului de materiale și, în consecință, de resurse de muncă pentru extracția materiilor prime, îmbogățirea acestora, producerea de materiale, fabricarea heliostatelor, colectoarelor, altor echipamente, si transportul acestora. Calculele arată că va dura între 10.000 și 40.000 de ore-om pentru a produce 1 MW de electricitate pe an folosind energia solară.

În energia tradițională pe combustibili fosili, această cifră este de 200-500 de ore-om. Până acum, energia electrică generată de razele soarelui este mult mai scumpă decât cea obținută prin metode tradiționale. Oamenii de știință speră că experimentele pe care le vor desfășura la instalațiile și stațiile experimentale vor ajuta la rezolvarea problemelor nu numai tehnice, ci și economice.

Primele încercări de a utiliza energia solară pe bază comercială datează din anii 80 ai secolului trecut. Loose Industries (SUA) a obținut cel mai mare succes în acest domeniu. În decembrie 1989 a pus în funcțiune o stație solar-benzinărie cu o capacitate de 80 MW. Aici, în California, în 1994 a fost introdus încă 480 MW de energie electrică, iar costul pentru 1 kWh de energie este de 7-8 cenți. Aceasta este mai mică decât la stațiile tradiționale. Noaptea și iarna, energia este furnizată în principal de gaze, iar vara și în timpul zilei - de soare. O centrală electrică din California a demonstrat că gazul și soarele, ca principale surse de energie în viitorul apropiat, se pot completa în mod eficient. Prin urmare, nu este întâmplător ca diverse tipuri de combustibili lichizi sau gazoși să acționeze ca partener pentru energia solară. Cel mai probabil „candidat” este hidrogenul.

Producția sa folosind energia solară, de exemplu, prin electroliza apei, poate fi destul de ieftină, iar gazul în sine, care are o putere calorică ridicată, poate fi ușor transportat și depozitat pentru o perioadă lungă de timp. De aici concluzia: cea mai economică posibilitate de utilizare a energiei solare, care se vede astăzi, este direcționarea acesteia spre obținerea unor tipuri secundare de energie în regiunile însorite ale globului. Combustibilul lichid sau gazos rezultat poate fi pompat prin conducte sau transportat cu cisterne în alte zone. Dezvoltarea rapidă a energiei solare a devenit posibilă datorită reducerii costului convertoarelor fotovoltaice la 1 W de putere instalată de la 1.000 USD în 1970 la 3-5 USD în 1997 și creșterii eficienței acestora de la 5 la 18%. Reducerea costului unui wat solar la 50 de cenți va permite centralelor solare să concureze cu alte surse de energie autonome, cum ar fi centralele pe motorină.

energie eoliana

Energia maselor de aer în mișcare este enormă. Rezervele de energie eoliană sunt de peste o sută de ori mai mari decât rezervele de hidroenergie ale tuturor râurilor planetei. Vânturile care bat în imensitatea țării noastre i-ar putea satisface cu ușurință toate nevoile de energie electrică! Condițiile climatice fac posibilă dezvoltarea energiei eoliene pe un teritoriu vast de la granițele noastre de vest până la malurile Yenisei. Regiunile nordice ale țării de-a lungul coastei Oceanului Arctic sunt bogate în energie eoliană, unde este necesară în special pentru oamenii curajoși care locuiesc pe aceste meleaguri cele mai bogate. De ce o sursă de energie atât de bogată, accesibilă și prietenoasă cu mediul este atât de prost folosită? Astăzi, motoarele eoliene acoperă doar o miime din necesarul de energie al lumii. Tehnologia secolului al XX-lea a deschis oportunități complet noi pentru energia eoliană, a cărei sarcină a devenit diferită - de a genera energie electrică. La începutul secolului N.E. Jukovski a dezvoltat teoria unei turbine eoliene, pe baza căreia ar putea fi create instalații de înaltă performanță capabile să primească energie de la cea mai slabă briză. Au apărut multe proiecte de turbine eoliene, incomparabil mai avansate decât vechile mori de vânt. Realizările multor ramuri de cunoaștere sunt folosite în proiecte noi. Astăzi, proiectarea unei roți eoliene, inima oricărei centrale eoliene, implică constructori de aeronave care sunt capabili să aleagă cel mai potrivit profil al palei și să-l studieze într-un tunel de vânt. Prin eforturile oamenilor de știință și inginerilor, au fost create o mare varietate de modele de turbine eoliene moderne.

Prima mașină cu lame care folosea energia eoliană a fost o velă. Vela și turbina eoliană, cu excepția unei singure surse de energie, sunt unite prin același principiu folosit. Cercetările lui Yu. S. Kryuchkov au arătat că o pânză poate fi reprezentată ca o turbină eoliană cu un diametru infinit al roții. Vela este cea mai avansată mașină cu lame, cu cea mai mare eficiență, care utilizează direct energia eoliană pentru propulsie.

Energia eoliană, folosind roți eoliene și turbine eoliene, este acum reînviată, în primul rând în instalații de la sol. Unități comerciale au fost deja construite și sunt în funcțiune în Statele Unite. Proiectele sunt finanțate pe jumătate de la bugetul de stat. Cealaltă jumătate este investită de viitorii consumatori de energie curată.

Primele evoluții în teoria unei turbine eoliene datează din 1918. V. Zalevsky a devenit interesat de morile de vânt și aviație în același timp. A început să creeze o teorie completă a morii de vânt și a dedus mai multe prevederi teoretice pe care trebuie să le îndeplinească o moara de vânt.

La începutul secolului al XX-lea, interesul pentru elice și turbine eoliene nu era izolat de tendințele generale ale vremii - de a folosi vântul oriunde este posibil. Inițial, turbinele eoliene au fost cele mai utilizate în agricultură. Elicea a fost folosită pentru a conduce mecanismele navei. Pe celebrul „Fram” a rotit dinamul. Pe barca cu pânze, morile de vânt pun în mișcare pompele și mecanismele de ancorare.

În Rusia, până la începutul secolului trecut, aproximativ 2.500 de mii de mori de vânt cu o capacitate totală de un milion de kilowați se roteau. După 1917, morile au rămas fără proprietari și s-au prăbușit treptat. Adevărat, s-au făcut încercări de a utiliza energia eoliană deja pe baze științifice și de stat. În 1931, lângă Yalta a fost construită cea mai mare centrală eoliană de la acea vreme, cu o capacitate de 100 kW, iar ulterior a fost dezvoltat un proiect pentru o unitate de 5000 kW. Dar nu a fost posibilă implementarea acestuia, deoarece Institutul de Energie Eoliană, care s-a ocupat de această problemă, a fost închis.

În Statele Unite, până în 1940, a fost construită o turbină eoliană cu o capacitate de 1250 kW. Până la sfârșitul războiului, una dintre lamele sale a fost avariată. Nici măcar nu au început să-l repare - economiștii au calculat că este mai profitabil să folosești o centrală diesel convențională. Studiile ulterioare ale acestei instalații au încetat.

Încercările eșuate de a folosi energia eoliană în producția de energie pe scară largă în anii 1940 nu au fost întâmplătoare. Petrolul a rămas relativ ieftin, investițiile de capital specifice în marile termocentrale au scăzut brusc, iar dezvoltarea hidroenergiei, așa cum părea la acea vreme, a garantat atât prețuri mici, cât și o curățenie satisfăcătoare a mediului.

Un dezavantaj semnificativ al energiei eoliene este variabilitatea acesteia în timp, dar poate fi compensată prin amplasarea turbinelor eoliene. Dacă, în condiții de autonomie completă, sunt combinate câteva zeci de turbine eoliene mari, atunci puterea lor medie va fi constantă. În prezența altor surse de energie, generatorul eolian le poate completa pe cele existente. Și, în sfârșit, energia mecanică poate fi obținută direct din turbina eoliană.

Energia termică a pământului

Din cele mai vechi timpuri, oamenii au știut despre manifestările spontane ale energiei gigantice care pândesc în intestinele globului. Puterea erupției depășește de multe ori puterea celor mai mari centrale electrice create de mâinile omului. Adevărat, nu este nevoie să vorbim despre utilizarea directă a energiei erupțiilor vulcanice - până acum oamenii nu au posibilitatea de a reduce acest element recalcitrant și, din fericire, aceste erupții sunt evenimente destul de rare. Dar acestea sunt manifestări ale energiei care pândește în măruntaiele pământului, când doar o mică parte din această energie inepuizabilă găsește o cale de ieșire prin gurile vulcanilor care suflă foc. Mica țară europeană Islanda este pe deplin autosuficientă în roșii, mere și chiar banane! Numeroase sere islandeze sunt alimentate de căldura pământului - practic nu există alte surse locale de energie în Islanda. Dar această țară este foarte bogată în izvoare termale și faimoasele gheizere-fântâni de apă caldă, care izbucnesc din pământ cu precizia unui cronometru. Și deși islandezii nu au prioritate în utilizarea căldurii din surse subterane, locuitorii acestei mici țări nordice operează centrala subterană foarte intens.

Reykjavik, care găzduiește jumătate din populația țării, este încălzită doar din surse subterane. Dar nu numai pentru încălzire oamenii atrag energie din adâncurile pământului. Centralele electrice care utilizează izvoare subterane calde funcționează de mult timp. Prima astfel de centrală, încă destul de mică, a fost construită în 1904 în micul oraș italian Larderello. Treptat, capacitatea centralei a crescut, au intrat în funcțiune din ce în ce mai multe unități noi, au fost folosite noi surse de apă caldă, iar astăzi puterea stației a atins deja o valoare impresionantă - 360 de mii de kilowați. În Noua Zeelandă, există o astfel de centrală electrică în regiunea Wairakei, capacitatea sa este de 160.000 de kilowați. O centrală geotermală cu o capacitate de 500.000 de kilowați produce energie electrică la 120 de kilometri de San Francisco din Statele Unite.

Energia apelor interioare

În primul rând, oamenii au învățat să folosească energia râurilor. Dar în epoca de aur a electricității, a existat o renaștere a roții cu apă sub forma unei turbine de apă. Generatoarele electrice care produc energie trebuiau rotite, iar acest lucru se putea face cu destul de mult succes prin apă. Putem presupune că hidroenergia modernă s-a născut în 1891. Avantajele centralelor hidroelectrice sunt evidente - o aprovizionare de energie constant regenerabilă prin natura însăși, ușurință în exploatare și absența poluării mediului. Iar experiența de construire și operare a roților de apă ar putea fi de mare ajutor pentru industria hidroenergetică.

Cu toate acestea, pentru a seta puternicele turbine de apă în rotație, este necesar să se acumuleze o cantitate imensă de apă în spatele barajului. Pentru a construi un baraj este nevoie de atât de mult material, încât volumul piramidelor egiptene gigantice va părea nesemnificativ în comparație. În 1926, centrala hidroelectrică Volkhovskaya a fost pusă în funcțiune, în anul următor a început construcția faimoasei Dneprovskaya. Politica energetică a țării noastre a dus la faptul că am dezvoltat un sistem de hidrocentrale puternice. Niciun stat nu se poate lăuda cu astfel de giganți energetici precum centralele nucleare Volga, Krasnoyarsk și Bratsk, Sayano-Shushenskaya. Centrala electrică de pe râul Rance, formată din 24 de turbogeneratoare reversibile și având o putere de ieșire de 240 de megawați, este una dintre cele mai puternice hidrocentrale din Franța. Centralele hidroelectrice sunt cea mai rentabilă sursă de energie. Dar au dezavantaje - la transportul energiei electrice prin liniile electrice apar pierderi de până la 30% și se creează radiații electromagnetice periculoase pentru mediu. Până acum, doar o mică parte din potențialul hidroenergetic al Pământului servește oamenilor. În fiecare an, fluxuri uriașe de apă, formate din ploi și topirea zăpezii, se varsă în mări nefolosite. Dacă ar fi posibil să le întârziem cu ajutorul barajelor, omenirea ar primi o cantitate colosală suplimentară de energie.

Energie din biomasă

În SUA, la mijlocul anilor 1970, o echipă de oameni de știință oceanici, ingineri marini și scafandri a creat prima fermă de energie oceanică din lume, la o adâncime de 12 metri sub Oceanul Pacific însorit, lângă orașul San Clement. Ferma a crescut alge gigant din California. Potrivit directorului de proiect, dr. Howard A. Wilcox, angajat al Centrului de Cercetare a Sistemelor Marine și Oceanice din San Diego (California), „până la 50% din energia acestor alge poate fi transformată în combustibil - în metan de gaz natural. . Fermele oceanice ale viitorului, care cresc alge brune pe o suprafață de aproximativ 100.000 de acri (40.000 de hectare), vor fi capabile să furnizeze energie suficientă pentru a satisface pe deplin nevoile unui oraș american de 50.000 de locuitori.”

Biomasa, pe lângă alge, poate include și deșeurile animalelor domestice. Așadar, la 16 ianuarie 1998, ziarul „Sankt Petersburg Vedomosti” a publicat un articol intitulat „Electricitate ... din gunoi de grajd de pui”, în care se afirma că filiala a concernului internațional norvegian de construcții navale Kvaerner, situată în orașul finlandez Tampere, căuta sprijin UE pentru construcția unei centrale electrice în Northampton, Marea Britanie, care funcționează... cu gunoi de grajd de pui. Proiectul face parte din programul UE Thermie, care prevede dezvoltarea de noi surse de energie netradiționale și metode de economisire a resurselor energetice. Comisia UE a distribuit 140 de milioane de ECU la 13 ianuarie între 134 de proiecte.

Centrala electrică proiectată de compania finlandeză va arde 120.000 de tone de gunoi de grajd de pui pe an în cuptoare, generând 75 de milioane de kilowați-oră de energie.

Concluzie

Se pot distinge o serie de tendințe și caracteristici generale în dezvoltarea industriei energetice mondiale la începutul secolului.

1. În secolul XXI. o creștere semnificativă a consumului mondial de energie este inevitabilă, în primul rând în țările în curs de dezvoltare. În țările industrializate, consumul de energie se poate stabiliza la nivelurile actuale sau chiar poate scădea până la sfârșitul secolului. Conform prognozei scăzute făcute de autori, consumul mondial de energie finală în 2050 poate ajunge la 350 milioane TJ/an, în 2100 - 450 milioane TJ/an (cu un consum curent de circa 200 milioane TJ/an).

2. Omenirea este asigurată suficient cu resurse energetice pentru secolul 21, dar creșterea prețurilor la energie este inevitabilă. Costul anual al energiei mondiale va crește de 2,5-3 ori până la mijlocul secolului și de 4-6 ori până la sfârșitul acestuia față de 1990. Costul mediu al unei unități de energie finală va crește în acești termeni până la 20 de ori. -30 și 40- 80% (creșterea prețurilor la combustibil și energie ar putea fi și mai mare).

3. Introducerea unor limite globale ale emisiilor de CO 2 (cel mai important gaz cu efect de seră) va afecta foarte mult mixul energetic al regiunilor și al lumii în ansamblu. Încercările de a menține emisiile globale la nivelurile actuale ar trebui recunoscute ca nerealiste din cauza unei contradicții greu de rezolvat: costurile suplimentare de limitare a emisiilor de CO 2 (aproximativ 2 trilioane USD/an la mijlocul secolului și peste 5 trilioane USD). /an la sfarsitul secolului) vor trebui suportate de tarile preponderent in curs de dezvoltare, care, intre timp, nu sunt "vinovate" de problema aparuta si nu dispun de fondurile necesare; Este puțin probabil ca țările dezvoltate să dorească și să poată plăti astfel de costuri. Din punctul de vedere al asigurării unor structuri energetice satisfăcătoare în regiunile lumii (și al costurilor dezvoltării acesteia), poate fi considerat realist limitarea emisiilor globale de CO 2 la 12–14 Gt C/an în a doua jumătate a secol, adică la un nivel aproximativ de două ori mai mare decât era în 1990. În același timp, rămâne problema alocării cotelor și a costurilor suplimentare pentru limitarea emisiilor între țări și regiuni.

4. Dezvoltarea energiei nucleare este cel mai eficient mijloc de reducere a emisiilor de CO 2 . În scenariile în care au fost introduse restricții severe sau moderate asupra emisiilor de CO 2 și nu au existat restricții asupra energiei nucleare, scara optimă a dezvoltării acesteia s-a dovedit a fi extrem de mare. Un alt indicator al eficacității sale a fost „prețul” moratoriului nuclear, care, cu restricții stricte asupra emisiilor de CO 2 , se traduce printr-o creștere cu 80% a costului energiei mondiale (mai mult de 8 trilioane de dolari pe an la sfârșitul secolul 21). În acest sens, au fost luate în considerare scenarii cu restricții „moderate” privind dezvoltarea energiei nucleare pentru a căuta alternative realist posibile.

5. O condiție indispensabilă pentru tranziția către dezvoltarea durabilă este asistența (financiară, tehnică) către cele mai înapoiate țări din țările dezvoltate. Pentru a obține rezultate reale, o astfel de asistență trebuie acordată chiar în următoarele decenii, pe de o parte, pentru a accelera procesul de apropiere a nivelului de trai al țărilor în curs de dezvoltare de nivelul celor dezvoltate și, pe de altă parte, pentru ca astfel de asistența poate încă reprezenta o pondere semnificativă în PIB-ul total în creștere rapidă al țărilor în curs de dezvoltare.

Literatură

1. Ziarul săptămânal al filialei din Siberia a Academiei Ruse de Științe N 3 (2289) 19 ianuarie 2001

2. Antropov P.Ya. Potențialul de combustibil și energie al Pământului. M., 1994

3. Odum G., Odum E. Baza energetică a omului și a naturii. M., 1998

Pe Pământ, din cauza epuizării rapide a materiilor prime, a apărut o problemă de materie primă care are trăsături comune cu problema energetică, așa că experții le consideră indisolubil legate, ca fiind o problemă generală de combustibil și materie primă a planetei. Pentru dezvoltarea civilizației sunt necesare materii prime și combustibil, dar, din păcate, zăcămintele de materii prime minerale și hidrocarburi de pe planetă sunt epuizate, problema lipsei acesteia capătă proporții globale, confirmată de criza materiilor prime din anii '70. .

Materiile prime sunt materia primă pentru multe procese tehnologice. Acest concept include substanțele de origine naturală și sintetică utilizate în producția industrială ca materie primă pentru producerea de energie și produsele necesare. Există o împărțire a materiilor prime în funcție de proveniența lor, în industriale și agricole. Dar cel mai adesea termenul - „materii prime” este asociat cu materii prime minerale. Mineralele sunt baza dezvoltării și existenței omenirii. Industria de pe planetă se dezvoltă într-un ritm rapid, necesarul de materii prime este în creștere, prin urmare, volumele de producție sunt în creștere. Din păcate, rezervele de petrol, gaze, minereu de fier și alte minerale de pe planetă sunt limitate, așa că după un timp vor fi epuizate.

Cauzele problemei materiilor prime:

• Creșterea rapidă a cantității de materii prime extrase din intestinele planetei.
• Epuizarea naturală a zăcămintelor ca urmare a exploatării miniere.
• Rezervele de hidrocarburi explorate nu sunt nesfârșite.
• Necesitatea extragerii minereurilor epuizate cu un conținut scăzut de substanțe utile.
• Creșterea distanței dintre regiunile de producție și prelucrare.
• Necesitatea utilizării unui zăcământ cu condiții miniere și geologice precare.
• Dezvoltarea zăcămintelor nou descoperite în regiuni cu condiții naturale dificile.

Motivele de mai sus au un impact uriaș asupra furnizării industriei cu resurse naturale la nivel global, care este în continuă scădere. Calculele dotării cu resurse a planetei, făcute de specialiști folosind diferite metode, adesea nu coincid, iar între rezultate există discrepanțe mari. În timpul nostru, este nevoie urgentă de utilizarea rațională și extracția mai completă a materiilor prime minerale din intestinele Pământului. De exemplu, tehnologiile moderne pentru producția de petrol cu ​​un factor de recuperare scăzut, care nu depășește 0,25-0,45, trebuie îmbunătățite, deoarece majoritatea materiilor prime energetice cele mai valoroase rămân în intestine. Dacă factorul de recuperare este crescut chiar și cu 1%, atunci cu volumele existente de producție de petrol, vom obține un efect economic semnificativ. Dacă în secolul 20 a prevalat „risipa de resurse”, atunci în secolul 21 omenirea a fost forțată să treacă la consumul rațional de resurse.

Repere ale tranziției:

• Criza energetică din anii 1970 a dat un impuls dezvoltării tehnologiilor de economisire a energiei și a început o cale de dezvoltare intensivă pentru întreaga economie mondială. Scăderea consumului de energie s-a produs în sfera industrială și neindustrială, ceea ce a condus la economii semnificative de materii prime hidrocarburi.
• Imperfecțiunea tehnologiilor tradiționale a dus la faptul că doar 20% din materiile prime extrase sunt folosite în produse finite, restul se acumulează în haldele. Sunt formate din miliarde de tone de deșeuri de zgură din metalurgie, deșeuri de cenușă de la termocentrale și o cantitate imensă de roci. Au apărut deja tehnologii inovatoare care folosesc deșeurile pentru a extrage metale, substanțe chimice și pentru a produce materiale de construcție. Astfel de tehnologii contribuie la o reducere semnificativă a „risipei de resurse” și la trecerea la utilizarea rațională a resurselor planetei.

problema energetica

Civilizația necesită disponibilitatea de combustibil și energie pe termen lung. Dar cantitatea limitată și creșterea ratei de consum de hidrocarburi și resurse minerale de pe Pământ a devenit cauza problemei energetice.

Crizele regionale au apărut în statele individuale și în epoca preindustrială. Un exemplu viu este că în Anglia, în secolul al XVIII-lea, defrișările au atins proporții atât de mari încât țara a fost nevoită să treacă la cărbune pentru încălzire. Atunci a fost o problemă locală, dar în timpul crizei energetice globale din anii '70, a căpătat un caracter global. Creșterea bruscă a prețurilor petrolului a dus la stagnarea economiei mondiale.

Criza a fost depășită, dar problema furnizării economiei mondiale cu energie și combustibil nu a dispărut, și-a păstrat semnificația. În medie, un muncitor în producție folosește o cantitate de energie echivalentă cu 100 de litri. Cu. Cantitatea de energie produsă pe locuitor al planetei este un indicator al calității vieții. Se crede că norma pe cap de locuitor este de 10 kW, iar valoarea medie pentru populația planetei este de doar 2 kW.

Țările foarte dezvoltate ale lumii au atins deja standardele general acceptate de producție de energie per persoană. Dar utilizarea irațională a resurselor, creșterea populației, distribuția inegală a materiilor prime și a combustibilului în regiunile planetei vor duce la o creștere constantă a consumului și producției acestora. De exemplu, minereurile de uraniu folosite în energia nucleară, la ritmurile actuale de producție, vor fi complet epuizate deja în prima jumătate a secolului XXI.

Unul dintre motivele problemei combustibilului și energiei este creșterea utilizării resurselor naturale, al căror număr nu este nelimitat. Fostele țări socialiste au fost caracterizate de economii extrem de costisitoare, în care pierderea resurselor energetice a fost enormă. Situația, după prăbușirea URSS, s-a îmbunătățit ușor, dar și acum țările CSI folosesc de 2 ori mai multe materii prime pentru a produce o unitate de producție decât țările europene. Producția de petrol și gaze este în creștere. Cele mai bogate zăcăminte de petrol și gaze din Siberia de Vest, pe raftul Mării Nordului, din Alaska au fost explorate și sunt exploatate, cu deteriorarea concomitentă a situației mediului.

Oamenii de știință și specialiștii au făcut calcule complexe care arată că dacă rata de utilizare a cărbunelui va continua, atunci acesta va dura 325 de ani, gazul timp de 62 de ani, iar rezervele de petrol se vor epuiza în 37 de ani. Noi zăcăminte de hidrocarburi sunt descoperite constant, atât pe continent, cât și pe raft. Descoperirea de noi surse de energie a distrus previziunile pesimiste din anii '70.

Modalități de rezolvare a problemelor

Există două moduri de a rezolva problema energetică - modul extensiv și cel intensiv.

O modalitate extensivă este creșterea producției de hidrocarburi și creșterea consumului de energie. China și Anglia au ajuns deja la limita propriei producții de energie cu perspectiva reducerii numărului lor. Lipsa resurselor energetice obligă multe țări să caute tehnologii care să permită utilizarea lor rațională.

Mod intensiv - reducerea costurilor energetice pe unitatea de producție.

Criza energetică a dus la o restructurare a economiei, la introducerea de tehnologii inovatoare de economisire a energiei, iar acest lucru a făcut posibilă reducerea consecințelor crizei energetice. Dacă economisiți o tonă de energie, atunci prețul acesteia va fi de 3 sau 4 ori mai mic decât tona extrasă. Până la sfârșitul secolului al XX-lea, Statele Unite și Germania au redus intensitatea energetică a producției de 2,5 ori.

De exemplu:

În comparație cu metalurgia, intensitatea energetică în inginerie mecanică a scăzut de aproape 10 ori.

Toate industriile consumatoare de energie au fost transferate de țările dezvoltate în țările lumii a treia. Conservarea energiei a economisit 20% din resursele energetice per unitate de PIB.

Creșterea eficienței consumului de energie este asociată cu introducerea proceselor tehnologice moderne. Tehnologiile inovatoare necesită foarte mult capital, dar aceasta este o modalitate promițătoare de dezvoltare - costurile sunt de 3 ori mai mici decât costurile creșterii producției de resurse energetice.

În mod surprinzător, unele state, precum China, Rusia, India, Ucraina, folosesc încă tehnologii învechite în metalurgie și industria chimică. Ei caută chiar să dezvolte aceste industrii extrem de consumatoare de energie.

Creșterea consumului de energie în aceste state este asociată cu o lipsă de fonduri pentru introducerea tehnologiilor moderne și cu o ușoară creștere a nivelului de trai al populației. Problema energetică globală și soluția ei este legată de consumul de energie pentru fabricarea produselor. În prezent, resursele energetice nu lipsesc pe planetă. Pentru unele regiuni și state rămâne problema caracteristică a furnizării resurselor energetice.

Problemă globală a resurselor, soluții

• Organizați și finanțați expediții de explorare și explorare. Odată cu finalizarea cu succes a căutării, rezervele minerale vor crește. De exemplu, în perioada postbelică, cantitatea explorată de rezerve de bauxită a crescut de aproape 36 de ori, iar producția doar de 10 ori. În această perioadă, rezervele explorate de minereuri de cupru au crescut de aproape 7 ori cu o creștere a producției de numai 3 ori. Au fost explorate multe zăcăminte de minerale nemetalice - săruri de potasiu, fosforite, sare gemă. Tehnologia modernă face posibilă căutarea și explorarea depozitelor nu numai pe continent, ci și pe fundul mărilor și al Oceanului Mondial.
Implementarea tehnologiilor de economisire a energiei, reducerea consumului de materiale al produselor și intensitatea energetică a proceselor de fabricație a produselor finite.
• Obține o prelucrare completă și fără deșeuri a resurselor minerale.
• Utilizarea materiilor prime secundare în industrie este un element important în utilizarea rațională a resurselor naturale.
• Utilizarea materialelor artificiale pentru a înlocui materii prime naturale, cum ar fi ceramica, fibra de sticlă, fibra de carbon și alte materiale.

În ciuda uriașelor rezerve naturale de minerale - minereu, petrol, gaze, economia rusă, care se dezvoltă într-un mod extins, a început să experimenteze anumite fenomene de criză. Treptat, zăcămintele minerale bogate se epuizează, costul producției lor crește și se constată o scădere treptată a rezervelor de hidrocarburi și materii prime minerale ale statului.