Енергийният проблем на човечеството и начините за неговото решаване

Енергиен проблем

Начало на края

Глобализацията на енергийния проблем на човечеството започна през седемдесетте години на миналия век, когато ерата на евтиния петрол приключи. Дефицитът и рязкото покачване на цените на този вид гориво предизвикаха сериозна криза в световната икономика. И въпреки че стойността му намалява с течение на времето, обемите непрекъснато намаляват, така че проблемът с енергията и суровините на човечеството става все по-остър.

Така например, само през периода от 60 до 80 години на ХХ век, общият обем на въглища е 40%, масло - 75% природен газ - 80% от общия размер на средствата, използвани от началото на века.

Въпреки факта, че недостигът на гориво започна през 70-те години на миналия век и се установи, че енергийният проблем е глобален проблем на човечеството, прогнозите не предвиждат нарастване на потреблението му. Предвижда се обемът на минните операции да нарасне 3 пъти до 2000 г. Впоследствие, разбира се, тези планове бяха намалени, но в резултат на изключително разточителното използване на ресурсите, което продължи десетилетия, днес практически няма.

Основните географски аспекти на енергийния проблем на човечеството

Една от причините за нарастващия недостиг на гориво е увеличаването на условията за неговото извличане и вследствие на това увеличението на разходите за този процес. Ако преди няколко десетилетия природните ресурси лежаха на повърхността, днес трябва непрекъснато да увеличаваме дълбочината на мините, газовите и нефтените кладенци. Особено очевидно се влошиха геоложките условия на появата на енергийни ресурси в старите индустриални райони на Северна Америка, Западна Европа, Русия и Украйна.

Предвид географските аспекти на проблемите на човечеството по отношение на енергията и суровините, трябва да се каже, че тяхното решение е да се разширят ресурсите. Необходимо е да се разработят нови райони с по-лесни минни и геоложки условия. По този начин е възможно да се намалят разходите за производство на гориво. Трябва да се има предвид, че общата капиталова интензивност на извличане на енергийни ресурси на нови места обикновено е много по-висока.

Икономически и геополитически аспекти на енергийните и суровинните проблеми на човечеството

Изчерпването на запасите от природен газ предизвика силна конкуренция в икономическата, политическата и геополитическата сфера. Гигантски корпорации са ангажирани в раздел гориво на ресурсите за горива и енергия и преразпределението на сферите на влияние в индустрията, което води до постоянни колебания на цените на световния пазар на газ, въглища и петрол. Нестабилността на ситуацията сериозно влошава енергийния проблем на човечеството.

Глобална енергийна сигурност

Тази концепция влезе в употреба в началото на 21-ви век. Принципите на тази стратегия за сигурност предвиждат надеждно, дългосрочно и приемливо за околната среда доставка на енергия, чиито цени ще бъдат оправдани и удовлетворени от страните, които изнасят и внасят гориво.

Изпълнението на тази стратегия е възможно само ако се отстранят причините за енергийния проблем на човечеството и се предприемат практически мерки за по-нататъшното гарантиране на световната икономика с традиционни видове горива и енергия от алтернативни източници. И трябва да се обърне специално внимание на развитието на алтернативната енергия.

Политика за икономия на енергия

Във времена на евтино гориво в много страни по света се е развила икономика с много ресурси. На първо място, това явление се наблюдава в държавите, богати на минерални ресурси. Списъкът се оглавява от Съветския съюз, Съединените щати, Канада, Китай и Австралия. В СССР обемът на потребление на конвенционално гориво е бил няколко пъти по-висок, отколкото в САЩ.

Това състояние на нещата изисква спешно въвеждане на политики за икономия на енергия в общинските, индустриалните, транспортните и други сектори на икономиката. Като се вземат предвид всички аспекти на енергийните и суровинните проблеми на човечеството, започнаха да се разработват и въвеждат технологии, насочени към намаляване на специфичната енергийна интензивност на БВП на тези страни, и да се възстанови цялата икономическа структура на световната икономика.

Успехи и неуспехи

Най-забележимият успех в сферата на енергоспестяването беше постигнат от икономически развитите страни на Запада. През първите 15 години те успяха да намалят енергийната интензивност на своя БВП с 1/3, което доведе до намаляване на техния дял в световното потребление на енергия от 60 на 48%. Към днешна дата тази тенденция продължава, а растежът на БВП на Запад надхвърля нарастващия обем на разхода на гориво.

Значително по-лоши са нещата в Централна и Източна Европа, Китай и страните от ОНД. Енергийната интензивност на тяхната икономика намалява много бавно. Но лидерите на икономическия анти-рейтинг са развиващите се страни. Например в повечето африкански и азиатски страни загубата на свързано гориво (природен газ и нефт) е между 80 и 100%.

Реалности и перспективи

Енергийният проблем на човечеството и начините за неговото решение днес са от значение за целия свят. За да се подобри съществуващата ситуация, се въвеждат различни технически и технологични иновации. С цел икономия на енергия, се подобрява индустриалното и комунално оборудване, се произвеждат по-икономични автомобили и т.н.

Сред основните макроикономически мерки е поетапната промяна в структурата на потреблението на газ, въглища и петрол с перспективата за увеличаване дела на нетрадиционните и възобновяеми енергийни ресурси.

За успешното разрешаване на енергийния проблем на човечеството трябва да се обърне специално внимание на разработването и въвеждането на фундаментално нови технологии, достъпни на текущия етап на научната и технологичната революция.

Ядрена енергетика

Една от най-обещаващите области в енергетиката ядрена енергетика. В някои развити страни вече са пуснати в експлоатация ядрени реактори от ново поколение. Ядрените учени днес отново активно обсъждат темата за реакторите, работещи върху бързите неврони, които, както някога се предполагаше, ще се превърнат в нова и много по-ефективна вълна от ядрена енергия. Развитието им обаче беше преустановено, но сега този въпрос отново стана спешен.

Използване на MHD генератори

Директното преобразуване на топлинната енергия в електричество без парни котли и турбини позволява извършването на магнитохидродинамични генератори. Развитието на тази обещаваща посока започна още в началото на 70-те години. През 1971 г. в Москва бе възложена първата експериментално-индустриална МПС с капацитет 25 000 кВт.

Основните предимства на магнитохидродинамичните генератори са:

• висока ефективност;
• екологична съвместимост (в атмосферата няма вредни емисии);
• незабавен старт.

Криогенна турбогенератор

Принципът на криогенния генератор е, че роторът се охлажда течен хелий, поради което се получава ефектът на свръхпроводимост. Несъмнените предимства на това устройство включват висока ефективност, малко тегло и размери.

Експериментална и индустриална извадка от криогенна турбогенератор е създадена през съветската епоха и сега подобни разработки се провеждат в Япония, САЩ и други развити страни.

водород

Използването на водород като гориво има големи перспективи. Според много експерти тази технология ще помогне да се решат най-важните човешки проблеми - проблемът с енергията и суровините. На първо място, водородното гориво ще бъде алтернатива на природните енергийни ресурси в инженеринга. Първият кола на водород е създаден от японската компания "Mazda" в началото на 90-те години, защото за него е разработен нов двигател. Експериментът се оказа доста успешен, което потвърждава перспективите на тази посока.

Електрохимични генератори

Това са горивни клетки, които също работят върху водорода. Горивото преминава през полимерни мембрани със специално вещество - катализатор. В резултат на химическата реакция с кислород самият водород се превръща във вода, освобождавайки химическата енергия по време на горенето, което се превръща в електрическа енергия.

Двигателите с горивни клетки се характеризират с възможно най-висока ефективност (над 70%), което е два пъти повече от конвенционалните електроцентрали. Освен това, те са лесни за употреба, тихи на работното място и ненадеждни за ремонт.

До неотдавна горивните клетки имаха тесен обхват, например в космическите изследвания. Но сега работата по изпълнение на електрохимични генератори са активно провежда в икономически най-развитите страни, първият от които е Япония. Общият капацитет на тези единици в света се измерва в милиони kW. Така например, в Ню Йорк и Токио вече на власт на елементи са като Немският автопроизводител "Daimler-Benz" е първият, който се създаде работещ прототип на автомобила с двигател, работещ в съответствие с този принцип.

Контролирано термоядрен синтез

В продължение на няколко десетилетия научните изследвания в областта на термоядрената енергия продължават. В основата на атомната енергия се крие ядрената реакция на делене, а сливането се базира на обратния процес - ядрата на изотопите на водорода (деутерий, тритий) се сливат. В процеса на ядрено изгаряне на 1 кг деутерий количеството освободена енергия надхвърля 10 милиона пъти същата цифра, получена от въглища. Резултатът е наистина впечатляващ! Ето защо термоядрената енергия се смята за една от най-обещаващите посоки в решаването на проблемите на глобалния енергиен дефицит.

прогнози

Днес има различни сценарии за развитието на ситуацията в световната енергийна индустрия в бъдеще. Според някои от тях до 2060 г. световното потребление на енергия в нефтен еквивалент ще се увеличи до 20 милиарда тона. В същото време, по отношение на обемите на потребление, развиващите се страни ще изпреварят развитите страни.

До средата на 21-ви век трябва значително да се намали количеството на енергия от изкопаеми горива, но ще се увеличи делът на възобновяемата, особено вятърна, слънчева, геотермална и приливни енергийни източници.