Енергийният проблем на човечеството и начините за решаването му

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Енергиен проблем на човечеството всяка година става все по-широко разпространен. Това се дължи на нарастването на световното население и интензивното развитие на технологиите, което води до постоянно нарастващо ниво на потребление на енергия. Въпреки използването на ядрена, алтернативна и водна енергия, хората продължават да извличат лъвския пай от горивото от недрата на Земята. Нефтът, природният газ и въглищата са невъзобновяеми природни енергийни ресурси и досега техните запаси са намалени до критично ниво.

Начало на края

Глобализацията на енергийния проблем на човечеството започва през 70-те години на миналия век, когато приключи ерата на евтиния петрол. Недостигът и рязкото поскъпване на този вид гориво провокира сериозна криза в световната икономика. И въпреки че цената му е намаляла с времето, обемите непрекъснато намаляват, така че проблемът с енергията и суровинитечовечеството става все по-остро.

Например, само в периода от 60-те до 80-те години на ХХ век, световният обем на добив на въглища е 40%, нефт - 75%, природен газ - 80% от общия обем на тези ресурси използван от началото на века.

Въпреки факта, че недостигът на гориво започна през 70-те години и се оказа, че енергийният проблем е глобален проблем за човечеството, прогнозите не предвиждаха увеличение на потреблението му. Планирано е до 2000 г. обемът на добива на полезни изкопаеми да се увеличи 3 пъти. Впоследствие, разбира се, тези планове бяха намалени, но в резултат на изключително разточителното използване на ресурси, продължило десетилетия, днес те на практика ги няма.

Основните географски аспекти на енергийния проблем на човечеството

Една от причините за нарастващия недостиг на гориво е влошаването на условията за неговото добив и в резултат на това поскъпването на този процес. Ако преди няколко десетилетия природните ресурси лежаха на повърхността, днес трябва непрекъснато да увеличаваме дълбочината на мини, газови и нефтени кладенци. Минно-геоложките условия на наличието на енергийни ресурси в старите индустриални райони на Северна Америка, Западна Европа, Русия и Украйна са особено забележимо влошени.

Като се имат предвид географските аспекти на енергийните и суровините проблеми на човечеството, трябва да се каже, че тяхното решение се крие в разширяване на ресурсните граници. Трябва да се научи новорайони с по-леки минни и геоложки условия. По този начин разходите за производство на гориво могат да бъдат намалени. Трябва обаче да се има предвид, че общата капиталова интензивност на добив на енергийни ресурси на нови места обикновено е много по-висока.

Икономически и геополитически аспекти на енергийните и суровините проблеми на човечеството

Изчерпването на запасите от природни горива доведе до ожесточена конкуренция в икономическата, политическата и геополитическата сфера. Гигантските горивни корпорации се занимават с разделяне на горивни и енергийни ресурси и преразпределение на сферите на влияние в тази индустрия, което води до постоянни колебания на цените на световния пазар на газ, въглища и нефт. Нестабилността на ситуацията сериозно изостря енергийния проблем на човечеството.

Глобална енергийна сигурност

Тази концепция влезе в употреба в началото на 21-ви век. Принципите на стратегията за такава сигурност предвиждат надеждно, дългосрочно и екологично приемливо енергийно снабдяване, цените за което ще бъдат оправдани и ще отговарят както на страните износителки, така и вносители на гориво.

Изпълнението на тази стратегия е възможно само ако причините за енергийния проблем на човечеството бъдат отстранени и практическите мерки са насочени към по-нататъшно осигуряване на световната икономика както с традиционни горива, така и с енергия от алтернативни източници. Освен това трябва да се обърне специално внимание на развитието на алтернативната енергия.

Политика за пестене на енергия

По време на евтиното гориво много страни по света са развили икономика с много ресурси. На първо място, това явление се наблюдава в държави, богати на минерални ресурси. Списъкът беше начело на Съветския съюз, САЩ, Канада, Китай и Австралия. В същото време обемът на еквивалентния разход на гориво в СССР беше няколко пъти по-голям, отколкото в Америка.

Това състояние наложи спешното въвеждане на политики за пестене на енергия в битови, промишлени, транспортни и други сектори на икономиката. Отчитайки всички аспекти на енергийните и суровинните проблеми на човечеството, започнаха да се разработват и прилагат технологии, насочени към намаляване на специфичната енергийна интензивност на БВП на тези страни, и се възстановява цялата икономическа структура на световната икономика.

Успехи и неуспехи

Най-забележителните успехи в областта на енергоспестяването са постигнати 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 дела им в световното потребление на енергия от 60 на 48 процента. Към днешна дата тази тенденция продължава, като растежът на БВП на Запад изпреварва растящото потребление на гориво.

Ситуацията е много по-лоша в Централна и Източна Европа, Китай и страните от ОНД. Енергийната интензивност на икономиката им намалява много бавно. Но лидерите на икономическия антирейтинг са развиващите се страни. Например в повечето африкански и азиатски странизагубите на свързано гориво (природен газ и нефт) варират от 80 до 100 процента.

Реалности и перспективи

Енергийният проблем на човечеството и начините за решаването му днес вълнуват целия свят. За подобряване на съществуващата ситуация се въвеждат различни технически и технологични новости. С цел пестене на енергия се подобрява промишленото и общинското оборудване, произвеждат се по-икономични автомобили и др.

Сред основните макроикономически мерки е постепенна промяна в самата структура на потребление на газ, въглища и нефт с перспектива за увеличаване на дела на нетрадиционните и възобновяеми енергийни ресурси.

За успешното решаване на енергийния проблем на човечеството е необходимо да се обърне специално внимание на разработването и внедряването на принципно нови технологии, налични на настоящия етап от научната и технологичната революция.

Ядрена енергетика

Една от най-обещаващите области в областта на енергийните доставки е ядрената енергия. В някои развити страни вече са пуснати в експлоатация ядрени реактори от ново поколение. Ядрените учени отново активно обсъждат темата за реакторите, захранвани от бързи неврони, които, както се предвиждаше някога, ще се превърнат в нова и много по-ефективна вълна от ядрена енергия. Разработката им обаче беше прекратена, но сега този въпрос отново стана актуален.

Използване на MHD генератори

Прякото преобразуване на топлинната енергия в електрическа без парни котли и турбини позволяваизпълняват магнитохидродинамични генератори. Развитието на тази обещаваща посока започва в началото на 70-те години на миналия век. През 1971 г. в Москва е пуснат първият пилотно-индустриален MHD с мощност 25 000 kW.

Основните предимства на магнитохидродинамичните генератори са:

• висока ефективност;
• екологични (без вредни емисии в атмосферата);
• незабавен старт.

Криогенен турбогенератор

Принципът на работа на криогенния генератор е, че роторът се охлажда от течен хелий, което води до ефекта на свръхпроводимост. Безспорните предимства на това устройство включват висока ефективност, ниско тегло и размери.

Пилотен прототип на криогенен турбогенератор е създаден още в съветската епоха, а сега подобни разработки са в ход в Япония, САЩ и други развити страни.

Водород

Използването на водород като гориво има големи перспективи. Според много експерти тази технология ще помогне за решаването на най-важните глобални проблеми на човечеството - проблема с енергията и суровините. На първо място, водородното гориво ще стане алтернатива на природните енергийни ресурси в машиностроенето. Първият водороден автомобил е създаден от японската компания Mazda в началото на 90-те, за него е разработен нов двигател. Експериментът се оказа доста успешен, което потвърждава обещанието на тази посока.

Електрохимични генератори

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

Двигателите с горивни клетки се характеризират с най-висока ефективност (над 70%), което е два пъти повече от конвенционалните електроцентрали. Освен това те са лесни за използване, безшумни по време на работа и неизискващи за ремонт.

Доскоро горивните клетки имаха тесен обхват, например в космическите изследвания. Но сега работата по въвеждането на електрохимични генератори се извършва активно в повечето икономически развити страни, сред които Япония заема първо място. Общата мощност на тези агрегати в света се измерва в милиони kW. Ню Йорк и Токио, например, вече имат електроцентрали, използващи такива клетки, а немският автомобилен производител Daimler-Benz беше първият, който създаде работещ прототип на автомобил с двигател, който работи на този принцип.

Контролиран термоядрен синтез

В продължение на няколко десетилетия се провеждат изследвания в областта на термоядрената енергия. Атомната енергия се основава на реакцията на ядрено делене, а термоядрената енергия се основава на обратния процес – ядрата на водородните изотопи (деутерий, тритий) се сливат. В процеса на ядрено изгаряне на 1 кг деутерий количеството освободена енергия е 10 милиона пъти по-голямо от това, получено от въглища. Резултатът е наистина впечатляващ! Ето защо термоядрената енергия се счита за една от най-обещаващите области в решаването на глобалните проблемиенергиен дефицит.

Прогнози

Днес има различни сценарии за развитие на ситуацията в глобалния енергиен сектор в бъдеще. Според някои от тях до 2060 г. световното потребление на енергия в петролен еквивалент ще нарасне до 20 милиарда тона. В същото време по потребление развиващите се страни ще изпреварят развитите.

До средата на 21-ви век количеството на изкопаемите енергийни източници трябва да намалее значително, но делът на възобновяемите енергийни източници, по-специално вятърните, слънчевите, геотермалните и приливните източници, ще се увеличи.