Energetski problem čovječanstva i načini za njegovo rješavanje

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Energetski problem čovječanstva svake godine postaje sve rašireniji. To je zbog rasta svjetske populacije i intenzivnog razvoja tehnologije, što dovodi do stalno rastuće razine potrošnje energije. Unatoč korištenju nuklearne, alternativne i hidroenergije, ljudi i dalje izvlače lavovski dio goriva iz utrobe Zemlje. Nafta, prirodni plin i ugljen su neobnovljivi prirodni izvori energije, a do sada su njihove rezerve smanjene na kritičnu razinu.

Početak kraja

Globalizacija energetskog problema čovječanstva započela je 70-ih godina prošlog stoljeća, kada je završila era jeftine nafte. Nestašica i nagli rast cijene ove vrste goriva izazvali su ozbiljnu krizu u svjetskoj ekonomiji. I premda se njegova cijena s vremenom smanjila, količine se stalno smanjuju, pa je problem energije i sirovinačovječanstvo postaje oštrije.

Na primjer, samo u razdoblju od 60-ih do 80-ih godina dvadesetog stoljeća, svjetski obujam proizvodnje ugljena bio je 40%, nafte - 75%, prirodnog plina - 80% ukupnog volumena ovih resursa koristi se od početka stoljeća.

Unatoč činjenici da je nestašica goriva počela 70-ih godina i ispostavilo se da je energetski problem globalni problem čovječanstva, prognoze nisu predviđale povećanje njegove potrošnje. Planirano je da se do 2000. godine obim vađenja minerala poveća 3 puta. Kasnije su se, naravno, ti planovi smanjivali, ali kao rezultat iznimno rasipnog iskorištavanja resursa koje je trajalo desetljećima, danas ih praktički više nema.

Glavni geografski aspekti energetskog problema čovječanstva

Jedan od razloga sve veće nestašice goriva je pogoršanje uvjeta za njegovo vađenje i, kao rezultat, poskupljenje ovog procesa. Ako su prije nekoliko desetljeća prirodni resursi ležali na površini, danas moramo stalno povećavati dubinu rudnika, plinskih i naftnih bušotina. Rudarski i geološki uvjeti pojave energetskih resursa u starim industrijskim regijama Sjeverne Amerike, Zapadne Europe, Rusije i Ukrajine posebno su se značajno pogoršali.

S obzirom na geografske aspekte energetskih i sirovinskih problema čovječanstva, mora se reći da njihovo rješenje leži u širenju granica resursa. Treba učiti novopodručja s lakšim rudarskim i geološkim uvjetima. Tako se trošak proizvodnje goriva može smanjiti. Međutim, treba uzeti u obzir da je ukupni kapitalni intenzitet vađenja energenata na novim mjestima obično mnogo veći.

Ekonomski i geopolitički aspekti energetskih i sirovinskih problema čovječanstva

Iscrpljivanje rezervi prirodnog goriva dovelo je do žestoke konkurencije u ekonomskoj, političkoj i geopolitičkoj sferi. Divovske korporacije za gorivo bave se podjelom goriva i energetskih resursa i preraspodjelom sfera utjecaja u ovoj industriji, što dovodi do stalnih fluktuacija cijena na svjetskom tržištu plina, ugljena i nafte. Nestabilnost situacije ozbiljno pogoršava energetski problem čovječanstva.

Globalna energetska sigurnost

Ovaj koncept ušao je u upotrebu početkom 21. stoljeća. Načela strategije takve sigurnosti predviđaju pouzdanu, dugoročnu i ekološki prihvatljivu opskrbu energijom, čije će cijene biti opravdane i odgovarati zemljama izvoznicama i uvoznicama goriva.

Provedba ove strategije moguća je samo ako se otklone uzroci energetskog problema čovječanstva i praktične mjere usmjerene na daljnje opskrbljivanje svjetskog gospodarstva kako tradicionalnim gorivima tako i energijom iz alternativnih izvora. Štoviše, posebnu pozornost treba posvetiti razvoju alternativne energije.

Politika uštede energije

U vrijeme jeftinog goriva mnoge su zemlje svijeta razvile ekonomiju koja je zahtijevala velike resurse. Prije svega, ovaj fenomen je uočen u državama bogatim mineralnim resursima. Na vrhu liste bili su Sovjetski Savez, SAD, Kanada, Kina i Australija. U isto vrijeme, količina ekvivalentne potrošnje goriva u SSSR-u bila je nekoliko puta veća nego u Americi.

Ovakvo stanje zahtijevalo je hitno uvođenje politike uštede energije u kućanstvu, industriji, prometu i drugim sektorima gospodarstva. Uzimajući u obzir sve aspekte energetskih i sirovinskih problema čovječanstva, počele su se razvijati i primjenjivati tehnologije usmjerene na smanjenje specifičnog energetskog intenziteta BDP-a ovih zemalja, te se obnavljala cjelokupna gospodarska struktura svjetskog gospodarstva.

Uspjesi i neuspjesi

Najznačajnije uspjehe na području očuvanja energije postigle su ekonomski razvijene zemlje Zapada. U prvih 15 godina uspjeli su smanjiti energetski intenzitet svog BDP-a za 1/3, što je dovelo do smanjenja njihovog udjela u svjetskoj potrošnji energije sa 60 na 48 posto. Do danas se ovaj trend nastavlja, s rastom BDP-a na Zapadu koji nadmašuje rastuću potrošnju goriva.

Situacija je mnogo gora u srednjoj i istočnoj Europi, Kini i zemljama ZND-a. Energetski intenzitet njihovog gospodarstva opada vrlo sporo. Ali čelnici ekonomskog anti-rejtinga su zemlje u razvoju. Na primjer, u većini afričkih i azijskih zemaljagubici pripadajućeg goriva (zemnog plina i nafte) kreću se od 80 do 100 posto.

Stvarnosti i izgledi

Energetski problem čovječanstva i načini za njegovo rješavanje danas zabrinjavaju cijeli svijet. Radi poboljšanja postojećeg stanja uvode se razne tehničko-tehnološke inovacije. Radi uštede energije poboljšava se industrijska i komunalna oprema, proizvode štedljiviji automobili itd.

Među primarnim makroekonomskim mjerama je postupna promjena u samoj strukturi potrošnje plina, ugljena i nafte s perspektivom povećanja udjela netradicionalnih i obnovljivih izvora energije.

Za uspješno rješavanje energetskog problema čovječanstva potrebno je posebnu pozornost posvetiti razvoju i implementaciji temeljno novih tehnologija dostupnih u sadašnjoj fazi znanstvene i tehnološke revolucije.

Nuklearna energetska industrija

Jedno od najperspektivnijih područja u području opskrbe energijom je nuklearna energija. U nekim razvijenim zemljama već su pušteni u rad nuklearni reaktori nove generacije. Nuklearni znanstvenici ponovno aktivno raspravljaju o temi reaktora na pogon brzih neurona, koji će, kako se nekada zamišljalo, postati novi i puno učinkovitiji val nuklearne energije. Međutim, njihov razvoj je prekinut, ali sada je ovo pitanje ponovno postalo aktualno.

Upotreba MHD generatora

Izravna pretvorba toplinske energije u električnu bez parnih kotlova i turbina omogućujeizvoditi magnetohidrodinamičke generatore. Razvoj ovog perspektivnog smjera započeo je početkom 70-ih godina prošlog stoljeća. Godine 1971. u Moskvi je lansiran prvi pilot-industrijski MHD s kapacitetom od 25 000 kW.

Glavne prednosti magnetohidrodinamičkih generatora su:

• visoka učinkovitost;
• ekološki (bez štetnih emisija u atmosferu);
• trenutni početak.

Kriogeni turbogenerator

Princip rada kriogenog generatora je da se rotor hladi tekućim helijem, što rezultira efektom supravodljivosti. Neosporne prednosti ove jedinice uključuju visoku učinkovitost, malu težinu i dimenzije.

Pilotni prototip kriogenog turbogeneratora stvoren je još u sovjetsko doba, a sada su slični razvoji u tijeku u Japanu, SAD-u i drugim razvijenim zemljama.

vodik

Upotreba vodika kao goriva ima velike izglede. Prema mnogim stručnjacima, ova će tehnologija pomoći u rješavanju najvažnijih globalnih problema čovječanstva - problema energije i sirovina. Prije svega, vodikovo gorivo postat će alternativa prirodnim energetskim resursima u strojarstvu. Prvi automobil na vodik stvorila je japanska tvrtka Mazda još ranih 90-ih, za koji je razvijen novi motor. Eksperiment se pokazao prilično uspješnim, što potvrđuje obećanje ovog smjera.

Elektrokemijski generatori

Ovo su gorive ćelije koje također rade na vodik. Gorivo se propuštapolimerne membrane s posebnom tvari - katalizatorom. Kao rezultat kemijske reakcije s kisikom, sam vodik se pretvara u vodu, oslobađajući kemijsku energiju tijekom izgaranja, koja se pretvara u električnu energiju.

Motori na gorivne ćelije karakteriziraju najveću učinkovitost (preko 70%), što je dvostruko više od konvencionalnih elektrana. Osim toga, jednostavni su za korištenje, tihi tijekom rada i nezahtjevni za popravak.

Do nedavno su gorive ćelije imale uski opseg, na primjer u svemirskim istraživanjima. Ali sada se rad na uvođenju elektrokemijskih generatora aktivno provodi u većini ekonomski razvijenih zemalja, među kojima Japan zauzima prvo mjesto. Ukupna snaga ovih jedinica u svijetu mjeri se u milijunima kW. New York i Tokyo, na primjer, već imaju elektrane koje koriste takve ćelije, a njemački proizvođač automobila Daimler-Benz prvi je stvorio radni prototip automobila s motorom koji radi na ovom principu.

Kontrolirana termonuklearna fuzija

Već nekoliko desetljeća provode se istraživanja u području termonuklearne energije. Atomska energija temelji se na reakciji nuklearne fisije, a termonuklearna energija se temelji na obrnutom procesu – spajaju se jezgre izotopa vodika (deuterij, tricij). U procesu nuklearnog izgaranja 1 kg deuterija, količina oslobođene energije je 10 milijuna puta veća od one dobivene iz ugljena. Rezultat je doista impresivan! Zato se termonuklearna energija smatra jednim od najperspektivnijih područja u rješavanju globalnih problemaenergetski deficit.

Prognoze

Danas postoje različiti scenariji za razvoj situacije u globalnom energetskom sektoru u budućnosti. Prema nekima od njih, do 2060. globalna potrošnja energije u naftnom ekvivalentu povećat će se na 20 milijardi tona. Istovremeno, po potrošnji, zemlje u razvoju će prestići razvijene.

Sredinom 21. stoljeća količina fosilnih izvora energije trebala bi se značajno smanjiti, ali će se povećati udio obnovljivih izvora energije, posebice vjetra, sunca, geotermalnih i plimnih izvora.