Енергетична проблема людства та шляхи її вирішення

Енергетична проблема людства з кожним роком набуває все більших масштабів. Пов'язано це із зростанням населення планети і інтенсивним розвитком технологій, що обумовлює постійно зростаючий рівень споживання енергоресурсів. Незважаючи на використання ядерної, альтернативної та гідроенергії, левову частку палива люди продовжують видобувати з надр Землі. Нафту, природний газ і вугілля є невідновними природними енергетичними ресурсами, до теперішнього часу їх запаси зменшилися до критичного рівня.

Початок кінця

Глобалізація енергетичної проблеми людства почалася в 70-х роках минулого століття, коли закінчилася ера дешевої нафти. Дефіцит і різке подорожчання цього виду палива спровокували серйозну кризу у світовій економіці. І хоч вартість його з часом знизилася, обсяги неухильно скорочуються, тому енергетична та сировинна проблема людства стає все гостріше. Приміром, тільки в період з 60-х по 80-ті роки ХХ століття світовий обсяг видобутку вугілля склав 40%, нафти – 75%, природного газу – 80% від загального обсягу цих ресурсів, використаних з початку століття. Незважаючи на те, що в 70-х роках почався дефіцит палива і виявилося, що енергетична проблема – це глобальна проблема людства, прогнози не передбачали зростання його споживання. Планувалося, що обсяги видобутку корисних копалин до 2000 року зростуть у 3 рази. Згодом, звичайно, ці плани були знижені, але в результаті вкрай марнотратною експлуатації ресурсів, що тривала десятиліттями, на сьогоднішній день їх практично не залишилося.

Основні географічні аспекти енергетичної проблеми людства

Однією з причин зростаючого дефіциту палива є погіршення умов його видобування і, як наслідок, подорожчання цього процесу. Якщо ще кілька десятків років тому природні багатства лежали на поверхні, то сьогодні доводиться постійно збільшувати глибину шахт, газових та нафтових свердловин. Особливо помітно погіршилися гірничо-геологічні умови залягання енергоресурсів у старих промислових районах Північної Америки, Західної Європи, Росії та України. Враховуючи географічні аспекти енергетичної та сировинної проблем людства, треба сказати, що їх рішення полягає в розширенні ресурсних рубежів. Необхідно освоювати нові райони з більш легкими гірничо-геологічними умовами. Таким чином можна знизити собівартість видобутку палива. При цьому слід враховувати, що загальна капіталомісткість видобутку енергоресурсів в нових місцях, як правило, набагато вище.

Економічні та геополітичні аспекти енергетичної та сировинної проблем людства

Виснаження запасів природного палива стало причиною виникнення жорстокої конкурентної боротьби в економічній, політичній та геополітичній сферах. Гігантські паливні корпорації займаються розподілом паливно-енергетичних ресурсів і переділом сфер впливу в цій галузі, що спричиняє постійні коливання цін на світовому ринку газу, вугілля і нафти. Нестабільність ситуації серйозно посилює енергетичну проблему людства.

Глобальна енергетична безпека

Це поняття увійшло в ужиток на початку 21-го століття. Принципи такої стратегії безпеки передбачають надійну, довгострокову та екологічно прийнятне енергопостачання, ціни на яку будуть обґрунтовані і влаштовувати країни як експортери, так і імпортують паливо. Реалізація цієї стратегії можлива лише за умови усунення причин енергетичної проблеми людства і практичних заходів, спрямованих на подальше забезпечення світової економіки як традиційними видами палива, так і енергією з альтернативних джерел. Причому розвитку альтернативної енергетики повинно бути приділено особливу увагу.

Політика енергозбереження

В часи дешевого палива в багатьох країнах світу сформувалася дуже дешева економіка. Насамперед таке явище спостерігалося у країнах, багатих мінеральними ресурсами. Очолювали цей список Радянський Союз, США, Канада, Китай і Австралія. При цьому В СРСР обсяг споживання умовного палива було в кілька разів більше, ніж в Америці. Таке положення речей вимагало термінового запровадження політики енергозбереження в комунально-побутовому, промисловому, транспортному та інших секторах економіки. З урахуванням усіх аспектів енергетичної та сировинної проблем людства почали розроблятися і впроваджуватися технології, спрямовані на зниження питомої енергоємності ВВП цих країн, і перебудовуватися вся економічна структура світового господарства.

Успіхи і невдачі

Найбільш помітних успіхів у сфері енергозбереження вдалося досягти економічно розвиненим країнам Заходу. За перші 15 років їм вдалося знизити енергоємність ВВП на 1/3 що спричинило скорочення їх частки у світовому споживанні енергоресурсів з 60 до 48 відсотків. На сьогоднішній день ця тенденція зберігається, і зростання ВВП на Заході випереджає зростаючі обсяги споживання палива. Значно гірші справи у Центрально-Східній Європі, Китаї та країнах СНД. Енергоємність їх економіки знижується дуже повільно. Але лідерами економічного антирейтингу є країни, що розвиваються. Приміром, у більшості африканських і азіатських країн втрати попутного палива (природного газу та нафти) складають від 80 до 100 відсотків.

Реалії та перспективи

Енергетична проблема людства та шляхи її вирішення сьогодні хвилюють увесь світ. Для поліпшення існуючої ситуації вводяться різні техніко-технологічні нововведення. З метою енергозбереження вдосконалюється промислове і комунальне устаткування, що випускаються більш економічні автомобілі і т. д. До числа першорядних макроекономічних заходів належить поетапне зміна самої структури споживання газу, вугілля і нафти з перспективою збільшення частки нетрадиційних і поновлюваних енергоресурсів. Для успішного вирішення енергетичної проблеми людства необхідно особливу увагу приділити розвитку і впровадження принципово нових технологій, доступних на сучасному етапі науково-технічної революції.

Атомна енергетика

Одним з найбільш перспективних напрямків у сфері енергопостачання є атомна енергетика. У деяких розвинених країнах вже введені в експлуатацію атомні реактори нового покоління. Вчені-ядерники сьогодні знову активно обговорюють тему реакторів, що працюють на швидких нейронах, які, як колись передбачалося, стануть нової і значно ефективнішої хвилею атомної енергетики. Проте їх розробка була припинена, але нині це питання знову стало актуальним.

Використання МГД-генераторів

Пряме перетворення теплової енергії в електроенергію без парових котлів і турбін дозволяють виконувати магнитогидродинамические генератори. Розробка цього перспективного напрямку почалася ще на початку 70-х років минулого століття. У 1971 році в Москві був проведений пуск першої дослідно-промислового МГД потужністю 25000 кВт. Головними достоїнствами магнітогідродинамічних генераторів є:

високий ККД;

екологічність (відсутні шкідливі викиди в атмосферу);

миттєвий запуск.

Криогенний турбогенератор

Принцип роботи кріогенного генератора полягає в тому, що ротор охолоджується рідким гелієм, за рахунок чого виходить ефект надпровідності. До безперечних переваг цього агрегату належать високий ККД, невелика маса і габарити. Дослідно-промисловий зразок криогенного турбогенератора був створений ще в радянську епоху, а нині подібні розробки ведуться в Японії, США та інших розвинених країнах.

Водень

Використання водню в якості палива має величезні перспективи. На думку багатьох фахівців, ця технологія допоможе вирішити найважливіші лобальние проблеми людства – енергетичну та сировинну проблему. Перш за все водневе паливо стане альтернативою природним енергоресурсів в машинобудуванні. Перший автомобіль на водні був створений японською компанією «Мазда» ще на початку 90-х років, для нього був розроблений новий двигун. Експеримент виявився досить вдалим, що підтверджує перспективність цього напрямку.

Електрохімічні генератори

Це паливні елементи, які також працюють на водні. Пальне пропускають крізь полімерні мембрани зі спеціальною речовиною – каталізатором. В результаті хімічної реакції з киснем сам водень перетворюється у воду, виділяючи хімічну енергію при згорянні, яка перетворюється в електричну. Двигуни з паливними елементами відрізняються максимально високим ККД (понад 70 %), що вдвічі більше, ніж у звичайних силових установок. Плюс до цього вони зручні в застосуванні, безшумні при роботі і невибагливі до ремонту. Ще недавно паливні елементи мали вузьку сферу застосування, наприклад у космічних дослідженнях. Але нині роботи по впровадженню електрохімічних генераторів активно ведуться у більшості економічно розвинених держав, перше місце серед яких займає Японія. Загальна потужність цих агрегатів у світі вимірюється мільйонами кВт. Наприклад, у Нью-Йорку і Токіо вже діють електростанції на таких елементах, а німецький автовиробник «Даймлер-Бенц» першим створив робочий прототип автомобіля з двигуном, що працює за цим принципом.

Керований термоядерний синтез

Вже кілька десятків років ведуться дослідження в галузі термоядерної енергетики. В основі атомної енергії лежить реакція поділу ядер, а термоядерна базується на зворотному процесі – ядра ізотопів водню (дейтерію, тритію) зливаються. У процесі ядерного спалювання 1 кг дейтерію кількість виділеної енергії перевершує в 10 мільйонів разів аналогічний показник, отриманий від вугілля. Результат справді вражаючий! Саме тому термоядерна енергетика вважається одним з найбільш перспективних напрямків у вирішенні проблем глобального енергетичного дефіциту.

Прогнози

Сьогодні існують різні сценарії розвитку ситуації у світовій енергетиці в майбутньому. Згідно з деякими з них, до 2060 року глобальне споживання енергії в нафтовому еквіваленті зросте до 20 млрд тонн. При цьому за обсягами споживання нині країни, що розвиваються, обженуть розвинені. До середини 21-го століття має значно зменшитися обсяг викопних видів енергоресурсів, але збільшиться частка відновлюваних, зокрема вітрових, сонячних, геотермальних і приливних джерел енергії.