Енергийният проблем на човечеството и начините за неговото решаване
Енергийният проблем на човечеството става все по-голям всяка година. 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 гориво от недрата на Земята. Нефтът, природният газ и въглищата са невъзобновяеми природни енергийни ресурси, като досега техните запаси са намалели до критично ниво.
Началото на края
Глобализацията на енергийния проблем на човечеството започна 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 течение на времето, обемите непрекъснато намаляват, така че проблемът с енергията и суровините на човечеството става все по-остър.
Например, само в периода от 60-те до 80-те години на ХХ век световният обем на производството на въглища възлиза на 40%, на нефт - 75%, на природен газ - 80% от общия обем на тези ресурси, използвани от началото на века.
Въпреки факта, че през 70-те години започна недостигът на гориво и се оказа, че енергийният проблем е глобален проблем за човечеството, прогнозите не предвиждаха увеличаване на потреблението му. Предвиждаше се до 2000 г. обемът на добива да се увеличи 3 пъти. Впоследствие, разбира се, тези планове бяха намалени, но в резултат на продължилата десетилетия изключително разточителна експлоатация на ресурсите, днес те практически ги няма.
Основните географски аспекти на енергийния проблем на човечеството
Една от причините за нарастващия недостиг на гориво е влошаването на условията за неговото производство и,като следствие, цената на този процес. Ако преди няколко десетилетия природните ресурси лежаха на повърхността, днес трябва непрекъснато да увеличаваме дълбочината на мини, газови и нефтени кладенци. Особено забележимо са се влошили минно-геоложките условия за възникване на енергийни ресурси в старите индустриални райони на Северна Америка, Западна Европа, България и Украйна.
Като се вземат предвид географските аспекти на енергийните и суровинните проблеми на човечеството, трябва да се каже, че тяхното решение е в разширяването на ресурсните граници. Необходимо е разработването на нови площи с по-лесни минно-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 добива на енергийни ресурси на нови места като правило е много по-висока.
Икономически и геополитически аспекти на енергийните и суровинни 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 разделянето на горивни и енергийни ресурси и преразпределението на сферите на влияние в тази индустрия, което води до постоянни колебания в цените на световния пазар на газ, въглища и нефт. Нестабилността на ситуацията сериозно изостря енергийния проблем на човечеството.
Глобална енергийна сигурност
Тази концепция се използва в началото на 21 век. Принципите на такава стратегия за сигурност осигуряват надеждно, дългосрочно и екологично приемливо енергийно снабдяване, чиито цени ще бъдат оправдани и подходящи за страните както износителки, така и вносителки на гориво.
Прилагането на тази стратегия е възможно само ако се премахнат причините за енергийния проблем на човечеството ипрактически мерки, 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
Във времената на евтино 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 се оглавява от Съветския съюз, САЩ, Канада, Китай и Австралия. В същото време в СССР обемът на потреблението на еквивалентно гориво беше няколко пъти по-голям, отколкото в Америка.
Това състояние на нещата изискваше спешно въвеждане на политика за пестене на енергия в битовия, промишления, транспортния и други сектори на икономиката. Като се вземат предвид 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 цялата икономическа структура на световната икономика се възстановява.
Успехи и провали
Най-забележителни успехи в областта на енергоспестяването са постигнати от икономически развитите страни на Запада. През първите 15 години те успяха да намалят енергоемкостта 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 и растежът на БВП на Запад изпреварва нарастващите обеми на потреблението на гориво.
Нещата са много по-лоши в Централна и Източна Европа, Китай и страните от ОНД. Енергоемкостта на икономиката им намалява много бавно. Но лидерите на икономическия антирейтинг са развиващите се страни. Например в повечето африкански и азиатски страни загубата на свързано гориво (природен газ и нефт)са между 80 и 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 иновации. За да се пести енергия, промишленото и комунално оборудване се подобрява, произвеждат се по-икономични автомобили и др.
Основните макроикономически мерки включват постепенна промяна в самата структура на потреблението на газ, въглища и петрол с перспектива за увеличаване на дела на нетрадиционните и възобновяемите 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 научно-техническата революция.
Ядрената енергия
Една от най-обещаващите области в областта на енергийните доставки е ядрената енергетика. 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 някога се предвиждаше, ще се превърнат в нова и много по-ефективна вълна от ядрена енергия. Развитието им обаче беше прекратено, но сега този въпрос отново стана актуален.
Използване на MHD генератори
Директното преобразуване на топлинната енергия в електричество без парни котли и турбини позволява внедряването на магнитохидродинамични генератори. Развитието на това обещаващо направление започва в началото на 70-те години на миналия век. През 1971 г. в Москва е пуснат първият опитно-промишлен MHD с мощност 25 000 kW.
- висока ефективност;
- екологичност (няма вредни емисии в атмосферата);
- незабавен старт.
Криогенен турбогенератор
Принципът на работа на криогенния генератор е, че роторът се охлажда с течен хелий, което води до ефекта на свръхпроводимост. Безспорните предимства на това устройство включват висока ефективност, ниско тегло и размери.
Прототип на криогенен турбогенератор е създаден още в съветската епоха, а сега подобни разработки се извършват в Япония, САЩ и други развити страни.
Използването на водород като гориво има големи перспективи. Според много експерти тази технология ще помогне за решаването на най-важните глобални проблеми на човечеството - енергийния и суровинния. На първо място, водородното гориво ще се превърне в алтернатива на природните енергийни ресурси в машиностроенето. Първият водороден автомобил е създаден от японската компания Mazda в началото на 90-те години, 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 с водород. Горивото преминава през полимерни мембрани със специално вещество - катализатор. В резултат на химическа реакция с кислорода самият водород се превръща във вода, като по време на горенето се отделя химическа енергия, която се превръща в електрическа.
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 не изискват ремонт.
Доскоро горивните клетки имаха тесен обхват, например в космическите изследвания. Но сега работата по въвеждането на електрохимични генератори се извършва активно внай-развитите икономически страни, първо място сред които е Япония. Общата мощност на тези агрегати в света се измерва в милиони kW. Например в Ню Йорк и Токио вече работят електроцентрали на такива елементи, а немският автомобилен производител Daimler-Benz беше първият, който създаде работещ прототип на автомобил с двигател, работещ 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 kg деутерий количеството освободена енергия е 10 милиона пъти по-голямо от това, получено от въглищата. Резултатът е наистина впечатляващ! Ето защо термоядрената енергетика се счита за една от най-обещаващите области за решаване на проблемите на глобалния енергиен дефицит.
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 отношение на потреблението развиващите се страни ще изпреварят развитите.
До средата на 21-ви век количеството изкопаеми енергийни ресурси трябва да намалее значително, но делът на възобновяемите енергийни източници, по-специално на вятъра, слънцето, геотермалните източници и източниците на приливи и отливи, ще се увеличи.