Žmonijos energijos problema ir jos sprendimo būdai

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Žmonijos energetikos problema kasmet vis labiau plinta. Tai lemia pasaulio gyventojų skaičiaus augimas ir intensyvi technologijų plėtra, dėl kurios nuolat auga energijos suvartojimas. Nepaisant branduolinės, alternatyvios ir hidroenergijos naudojimo, žmonės ir toliau didžiąją dalį kuro išgauna iš Žemės žarnų. Nafta, gamtinės dujos ir anglis yra neatsinaujinantys gamtos energijos ištekliai, todėl iki šiol jų atsargos sumažėjo iki kritinio lygio.

Pabaigos pradžia

Žmonijos energetikos problemos globalizacija prasidėjo praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje, kai baigėsi pigios naftos era. Šios rūšies degalų trūkumas ir staigus kainų kilimas išprovokavo rimtą pasaulio ekonomikos krizę. Ir nors jo savikaina laikui bėgant mažėjo, apimtys nuolat mažėja, todėl energijos ir žaliavų problemažmonija darosi aštresnė.

Pavyzdžiui, tik XX amžiaus 60–80 metų laikotarpiu pasaulyje anglies gavyba sudarė 40%, naftos - 75%, gamtinių dujų - 80% visų šių išteklių. naudojamas nuo amžiaus pradžios.

Nepaisant to, kad degalų trūkumas prasidėjo aštuntajame dešimtmetyje ir paaiškėjo, kad energijos problema yra pasaulinė žmonijos problema, prognozės nenumatė, kad jo suvartojimas padidės. Planuota, kad iki 2000 metų naudingųjų iškasenų gavybos apimtys padidės 3 kartus. Vėliau, žinoma, šie planai buvo sumažinti, tačiau dėl itin švaistomo išteklių naudojimo, trukusio dešimtmečius, šiandien jų praktiškai nebeliko.

Pagrindiniai geografiniai žmonijos energijos problemos aspektai

Viena iš vis didėjančio kuro trūkumo priežasčių – pablogėjusios jo išgavimo sąlygos ir dėl to brangstantis šis procesas. Jei prieš kelis dešimtmečius gamtos ištekliai gulėjo paviršiuje, tai šiandien turime nuolat didinti kasyklų, dujų ir naftos gręžinių gylį. Ypač pastebimai pablogėjo kasybos ir geologinės energijos išteklių atsiradimo sąlygos senuosiuose pramoniniuose Šiaurės Amerikos, Vakarų Europos, Rusijos ir Ukrainos regionuose.

Atsižvelgiant į žmonijos energijos ir žaliavų problemų geografinius aspektus, reikia pasakyti, kad jų sprendimas yra išplėsti išteklių ribas. Reikia mokytis naujovietovėse, kuriose kasybos ir geologinės sąlygos yra lengvesnės. Taigi galima sumažinti kuro gamybos sąnaudas. Tačiau reikia atsižvelgti į tai, kad bendras kapitalo intensyvumas išgaunant energijos išteklius naujose vietose paprastai yra daug didesnis.

Ekonominiai ir geopolitiniai žmonijos energijos ir žaliavų problemų aspektai

Natūralių kuro atsargų išeikvojimas sukėlė aršią konkurenciją ekonominėje, politinėje ir geopolitinėje srityse. Milžiniškos kuro korporacijos užsiima kuro ir energijos išteklių padalijimu bei įtakos sferų perskirstymu šioje pramonės šakoje, o tai lemia nuolatinius kainų svyravimus pasaulinėje dujų, anglies ir naftos rinkoje. Padėties nestabilumas labai paaštrina žmonijos energijos problemą.

Pasaulinis energetinis saugumas

Ši sąvoka pradėta vartoti XXI amžiaus pradžioje. Tokio saugumo strategijos principai numato patikimą, ilgalaikį ir aplinkai priimtiną energijos tiekimą, kurio kainos bus pagrįstos ir tiks tiek kurą eksportuojančioms, tiek importuojančioms šalims.

Šios strategijos įgyvendinimas įmanomas tik pašalinus žmonijos energetinės problemos priežastis ir praktinėmis priemonėmis siekiama toliau aprūpinti pasaulio ekonomiką tiek tradiciniu kuru, tiek energija iš alternatyvių š altinių. Be to, ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas alternatyvios energijos plėtrai.

Energijos taupymo politika

Pigių degalų laikais daugelis pasaulio šalių sukūrė labai daug išteklių reikalaujančią ekonomiką. Visų pirma, šis reiškinys buvo pastebėtas valstybėse, kuriose gausu mineralinių išteklių. Sąrašo viršuje buvo Sovietų Sąjunga, JAV, Kanada, Kinija ir Australija. Tuo pačiu metu lygiaverčių degalų sąnaudų kiekis SSRS buvo kelis kartus didesnis nei Amerikoje.

Dėl šios padėties reikėjo skubiai įdiegti energijos taupymo politiką buities, pramonės, transporto ir kituose ekonomikos sektoriuose. Atsižvelgiant į visus žmonijos energetikos ir žaliavų problemų aspektus, pradėtos kurti ir diegiamos technologijos, skirtos mažinti savitąjį šių šalių BVP energijos intensyvumą, atkuriama visa pasaulio ekonomikos ekonominė struktūra.

Sėkmės ir nesėkmės

Žymiausius laimėjimus energijos taupymo srityje pasiekė ekonomiškai išsivysčiusios Vakarų šalys. Per pirmuosius 15 metų jiems pavyko 1/3 sumažinti savo BVP energijos intensyvumą, todėl jų dalis pasaulio energijos suvartojime sumažėjo nuo 60 iki 48 procentų. Ši tendencija tęsiasi iki šiol, o BVP augimas Vakaruose lenkia augančias degalų sąnaudas.

Padėtis daug blogesnė Vidurio ir Rytų Europoje, Kinijoje ir NVS šalyse. Jų ekonomikos energijos intensyvumas mažėja labai lėtai. Tačiau ekonominio antireitingo lyderiai yra besivystančios šalys. Pavyzdžiui, daugumoje Afrikos ir Azijos šaliųsusijusio kuro (gamtinių dujų ir naftos) nuostoliai svyruoja nuo 80 iki 100 procentų.

Realybės ir perspektyvos

Žmonijos energijos problema ir jos sprendimo būdai šiandien rūpi visam pasauliui. Siekiant pagerinti esamą situaciją, diegiamos įvairios techninės ir technologinės naujovės. Taupant energiją, tobulinama pramoninė ir komunalinė įranga, gaminami ekonomiškesni automobiliai ir kt.

Tarp pirminių makroekonominių priemonių yra laipsniškas pačios dujų, anglies ir naftos vartojimo struktūros keitimas su perspektyva didinti netradicinių ir atsinaujinančių energijos išteklių dalį.

Norint sėkmingai išspręsti žmonijos energetikos problemą, būtina ypatingą dėmesį skirti iš esmės naujų technologijų, prieinamų dabartiniame mokslo ir technologijų revoliucijos etape, kūrimui ir diegimui.

Branduolinės energijos pramonė

Viena perspektyviausių sričių energijos tiekimo srityje yra branduolinė energetika. Kai kuriose išsivysčiusiose šalyse jau pradėti eksploatuoti naujos kartos branduoliniai reaktoriai. Branduoliniai mokslininkai ir vėl aktyviai diskutuoja apie greitaisiais neuronais varomus reaktorius, kurie, kaip kadaise buvo numatyta, taps nauja ir daug efektyvesne branduolinės energijos banga. Tačiau jų kūrimas buvo nutrauktas, bet dabar ši problema vėl tapo aktuali.

MHD generatorių naudojimas

Tiesioginis šilumos energijos pavertimas elektra be garo katilų ir turbinų leidžiaatlikti magnetohidrodinaminius generatorius. Šios daug žadančios krypties plėtra prasidėjo praėjusio amžiaus 70-ųjų pradžioje. 1971 m. Maskvoje buvo paleistas pirmasis bandomasis-pramoninis MHD, kurio galia 25 000 kW.

Pagrindiniai magnetohidrodinaminių generatorių pranašumai yra šie:

• didelis efektyvumas;
• aplinka (nėra kenksmingų teršalų į atmosferą);
• momentinė pradžia.

Kriogeninis turbogeneratorius

Kriogeninio generatoriaus veikimo principas yra tas, kad rotorius aušinamas skystu heliu, dėl kurio atsiranda superlaidumo efektas. Neginčijami šio įrenginio pranašumai yra didelis efektyvumas, mažas svoris ir matmenys.

Bandomasis kriogeninio turbogeneratoriaus prototipas buvo sukurtas dar sovietmečiu, o dabar panašus vystymas vyksta Japonijoje, JAV ir kitose išsivysčiusiose šalyse.

Vandenilis

Vandenilio kaip kuro naudojimas turi didelių perspektyvų. Daugelio ekspertų nuomone, ši technologija padės išspręsti svarbiausias globalias žmonijos problemas – energijos ir žaliavų problemą. Visų pirma, vandenilio kuras taps alternatyva gamtiniams energijos ištekliams mechanikos inžinerijoje. Pirmąjį vandenilinį automobilį Japonijos kompanija „Mazda“sukūrė dar 90-ųjų pradžioje, jam buvo sukurtas naujas variklis. Eksperimentas pasirodė gana sėkmingas, o tai patvirtina šios krypties pažadą.

Elektrocheminiai generatoriai

Tai kuro elementai, kurie taip pat veikia vandeniliu. Kuras praleidžiamaspolimerinės membranos su specialia medžiaga – katalizatoriumi. Dėl cheminės reakcijos su deguonimi pats vandenilis paverčiamas vandeniu, o degimo metu išsiskiria cheminė energija, kuri virsta elektros energija.

Kuro elementų varikliai pasižymi didžiausiu efektyvumu (daugiau nei 70 %), o tai dvigubai viršija įprastines jėgaines. Be to, juos lengva naudoti, jie veikia tyliai ir nereikalauja remonto.

Dar visai neseniai kuro elementai turėjo siaurą taikymo sritį, pavyzdžiui, kosmoso tyrimuose. Tačiau dabar elektrocheminių generatorių diegimas aktyviai vykdomas daugumoje ekonomiškai išsivysčiusių šalių, tarp kurių Japonija užima pirmąją vietą. Bendra šių įrenginių galia pasaulyje matuojama milijonais kW. Pavyzdžiui, Niujorke ir Tokijuje jau yra elektrinių, naudojančių tokius elementus, o Vokietijos automobilių gamintojas „Daimler-Benz“pirmasis sukūrė veikiantį automobilio prototipą su šiuo principu veikiančiu varikliu.

Valdoma termobranduolinė sintezė

Jau kelis dešimtmečius termobranduolinės energijos srityje buvo atliekami tyrimai. Atominė energija paremta branduolių dalijimosi reakcija, o termobranduolinė – atvirkštiniu procesu – susilieja vandenilio izotopų (deuterio, tričio) branduoliai. Branduolinio degimo procese 1 kg deuterio išsiskiria 10 milijonų kartų daugiau energijos nei gaunama iš anglies. Rezultatas tikrai įspūdingas! Štai kodėl termobranduolinė energetika laikoma viena perspektyviausių sričių sprendžiant globalias problemasenergijos trūkumas.

Prognozės

Šiandien yra įvairių scenarijų, kaip ateityje vystysis situacija pasauliniame energetikos sektoriuje. Kai kurių iš jų teigimu, iki 2060 m. pasaulinis energijos suvartojimas naftos ekvivalentu išaugs iki 20 mlrd. tonų. Tuo pat metu pagal vartojimą besivystančios šalys aplenks išsivysčiusias.

Iki XXI amžiaus vidurio iškastinių energijos š altinių kiekis turėtų gerokai sumažėti, tačiau atsinaujinančių energijos š altinių, ypač vėjo, saulės, geoterminių ir potvynių, dalis padidės.