Energijski problem človeštva in načini za njegovo reševanje

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Energijski problem človeštva vsako leto postaja vse bolj razširjen. To je posledica rasti svetovnega prebivalstva in intenzivnega razvoja tehnologije, kar vodi v nenehno naraščajočo raven porabe energije. Kljub uporabi jedrske, alternativne in vodne energije ljudje še naprej črpajo levji delež goriva iz nedra Zemlje. Nafta, zemeljski plin in premog so neobnovljivi naravni viri energije in do zdaj so se njihove zaloge zmanjšale na kritično raven.

Začetek konca

Globalizacija energetskega problema človeštva se je začela v 70. letih prejšnjega stoletja, ko se je končala doba cenene nafte. Pomanjkanje in strm dvig cen te vrste goriva sta povzročila resno krizo v svetovnem gospodarstvu. In čeprav so se njegovi stroški sčasoma zmanjšali, se količine vztrajno zmanjšujejo, zato je problem energije in surovinčloveštvo postaja vse ostrejše.

Na primer, samo v obdobju od 60. do 80. let dvajsetega stoletja je bil svetovni obseg proizvodnje premoga 40%, nafte - 75%, zemeljskega plina - 80% celotne količine teh virov uporablja se od začetka stoletja.

Kljub temu, da se je v 70. letih začelo pomanjkanje goriva in se je izkazalo, da je energetski problem globalni problem človeštva, napovedi niso predvidevale povečanja njegove porabe. Načrtovano je bilo, da se bo do leta 2000 obseg pridobivanja mineralov povečal za 3-krat. Kasneje so se ti načrti seveda zmanjšali, a zaradi izredno potratnega izkoriščanja virov, ki je trajalo desetletja, jih danes praktično ni več.

Glavni geografski vidiki energetskega problema človeštva

Eden od razlogov za naraščajoče pomanjkanje goriva je poslabšanje pogojev za njegovo pridobivanje in posledično dvig stroškov tega procesa. Če so še pred nekaj desetletji naravni viri ležali na površju, moramo danes nenehno povečevati globino rudnikov, plinskih in naftnih vrtin. Rudarske in geološke razmere pojavljanja energetskih virov v starih industrijskih regijah Severne Amerike, Zahodne Evrope, Rusije in Ukrajine so se še posebej opazno poslabšale.

Glede na geografske vidike energetskih in surovin problemov človeštva je treba reči, da je njihova rešitev v širjenju meja virov. Treba se je naučiti novegaobmočja z lažjimi rudarskimi in geološkimi razmerami. Tako se lahko zmanjšajo stroški proizvodnje goriva. Vendar je treba upoštevati, da je skupna kapitalska intenzivnost pridobivanja energentov na novih mestih običajno veliko višja.

Ekonomski in geopolitični vidiki energetskih in surovin problemov človeštva

Izčrpavanje zalog naravnega goriva je povzročilo hudo konkurenco na gospodarskem, političnem in geopolitičnem področju. Velikanske korporacije za gorivo se ukvarjajo z delitvijo gorivnih in energetskih virov ter prerazporeditvijo vplivnih sfer v tej industriji, kar vodi do stalnih nihanj cen na svetovnem trgu plina, premoga in nafte. Nestabilnost razmer resno poslabša energetski problem človeštva.

Globalna energetska varnost

Ta koncept se je začel uporabljati na začetku 21. stoletja. Načela strategije takšne varnosti zagotavljajo zanesljivo, dolgoročno in okolju sprejemljivo oskrbo z energijo, katere cene bodo upravičene in ustrezale državam izvoznicam in uvoznicam goriva.

Izvedba te strategije je mogoča le, če se odpravijo vzroki za energetski problem človeštva in se s praktičnimi ukrepi usmerijo v nadaljnje zagotavljanje svetovnega gospodarstva tako s tradicionalnimi gorivi kot z energijo iz alternativnih virov. Poleg tega je treba posebno pozornost nameniti razvoju alternativne energije.

Politika varčevanja z energijo

V času poceni goriva so številne države sveta razvile gospodarstvo, ki zahteva veliko virov. Prvič, ta pojav so opazili v državah, bogatih z mineralnimi surovinami. Na vrhu seznama so bile Sovjetska zveza, ZDA, Kanada, Kitajska in Avstralija. Hkrati je bila količina enakovredne porabe goriva v ZSSR nekajkrat večja kot v Ameriki.

Takšno stanje je zahtevalo nujno uvedbo politike varčevanja z energijo v domačem, industrijskem, prometnem in drugih sektorjih gospodarstva. Ob upoštevanju vseh vidikov energetskih in surovin problemov človeštva so se začele razvijati in izvajati tehnologije, katerih cilj je zmanjšati specifično energijsko intenzivnost BDP teh držav, ter obnavljati celotno gospodarsko strukturo svetovnega gospodarstva.

Uspehi in neuspehi

Najbolj opazne uspehe na področju varčevanja z energijo so dosegle gospodarsko razvite države Zahoda. V prvih 15 letih jim je uspelo zmanjšati energetsko intenzivnost svojega BDP za 1/3, s čimer se je njihov delež v svetovni porabi energije zmanjšal s 60 na 48 odstotkov. Do danes se ta trend nadaljuje, saj rast BDP na Zahodu prehiteva rast porabe goriva.

Stanje je veliko slabše v srednji in vzhodni Evropi, na Kitajskem in v državah CIS. Energetska intenzivnost njihovega gospodarstva upada zelo počasi. Toda vodilne gospodarske proti-ocene so države v razvoju. Na primer v večini afriških in azijskih državizgube pripadajočega goriva (zemeljskega plina in nafte) se gibljejo od 80 do 100 odstotkov.

Resnosti in obeti

Energijski problem človeštva in načini za njegovo reševanje danes skrbijo ves svet. Za izboljšanje obstoječega stanja se uvajajo različne tehnične in tehnološke novosti. Zaradi varčevanja z energijo se izboljšuje industrijska in komunalna oprema, proizvajajo varčnejši avtomobili itd.

Med primarnimi makroekonomskimi ukrepi je postopna sprememba same strukture porabe plina, premoga in nafte z možnostjo povečanja deleža netradicionalnih in obnovljivih virov energije.

Za uspešno reševanje energetskega problema človeštva je treba posebno pozornost nameniti razvoju in implementaciji bistveno novih tehnologij, ki so na voljo v sedanji fazi znanstvene in tehnološke revolucije.

jedrska energetska industrija

Eno najbolj obetavnih področij na področju oskrbe z energijo je jedrska energija. V nekaterih razvitih državah so jedrski reaktorji nove generacije že začeli obratovati. Jedrski znanstveniki ponovno aktivno razpravljajo o temi reaktorjev, ki jih poganjajo hitri nevroni, ki bodo, kot so nekoč predvidevali, postali nov in veliko bolj učinkovit val jedrske energije. Vendar je bil njihov razvoj prekinjen, zdaj pa je to vprašanje ponovno postalo aktualno.

Uporaba MHD generatorjev

Neposredna pretvorba toplotne energije v električno energijo brez parnih kotlov in turbin omogočaizvajati magnetohidrodinamične generatorje. Razvoj te obetavne smeri se je začel v zgodnjih 70-ih letih prejšnjega stoletja. Leta 1971 je bil v Moskvi lansiran prvi pilotno-industrijski MHD z zmogljivostjo 25.000 kW.

Glavne prednosti magnetohidrodinamičnih generatorjev so:

• visoka učinkovitost;
• okoljsko (brez škodljivih emisij v ozračje);
• takojšnji začetek.

Kriogeni turbogenerator

Načelo delovanja kriogenega generatorja je, da se rotor hladi s tekočim helijem, kar ima za posledico učinek superprevodnosti. Nesporne prednosti te enote vključujejo visoko učinkovitost, nizko težo in dimenzije.

Pilotni prototip kriogenega turbogeneratorja je bil ustvarjen že v času Sovjetske zveze, zdaj pa se podoben razvoj razvija na Japonskem, v ZDA in drugih razvitih državah.

vodik

Uporaba vodika kot goriva ima velike možnosti. Po mnenju mnogih strokovnjakov bo ta tehnologija pomagala rešiti najpomembnejše svetovne probleme človeštva - problem energije in surovin. Najprej bo vodikovo gorivo postalo alternativa naravnim energetskim virom v strojništvu. Prvi avtomobil na vodik je ustvarilo japonsko podjetje Mazda že v zgodnjih 90. letih, zanj so razvili nov motor. Eksperiment se je izkazal za precej uspešnega, kar potrjuje obljubo te smeri.

elektrokemični generatorji

To so gorivne celice, ki delujejo tudi na vodik. Gorivo poteka skozipolimerne membrane s posebno snovjo - katalizatorjem. Kot posledica kemične reakcije s kisikom se vodik sam pretvori v vodo, pri čemer se med zgorevanjem sprosti kemična energija, ki se spremeni v električno energijo.

Za motorje na gorivne celice je značilna najvišja učinkovitost (več kot 70 %), kar je dvakrat več kot pri običajnih elektrarnah. Poleg tega so enostavni za uporabo, tihi med delovanjem in nezahtevni za popravilo.

Do nedavnega so imele gorivne celice ozek obseg, na primer v vesoljskih raziskavah. Toda zdaj se delo na uvedbi elektrokemičnih generatorjev aktivno izvaja v večini gospodarsko razvitih držav, med katerimi je Japonska na prvem mestu. Skupna moč teh enot na svetu se meri v milijonih kW. New York in Tokio na primer že imata elektrarne, ki uporabljajo takšne celice, nemški proizvajalec avtomobilov Daimler-Benz pa je prvi ustvaril delujoč prototip avtomobila z motorjem, ki deluje po tem principu.

Nadzorovana termonuklearna fuzija

Več desetletij se izvajajo raziskave na področju termonuklearne energije. Atomska energija temelji na reakciji jedrske cepitve, termonuklearna pa na obratnem procesu - jedra vodikovih izotopov (devterij, tritij) se združijo. V procesu jedrskega izgorevanja 1 kg devterija je količina sproščene energije 10 milijonov krat večja od energije, pridobljene iz premoga. Rezultat je res impresiven! Zato termonuklearna energija velja za eno najbolj obetavnih področij pri reševanju globalnih problemovprimanjkljaj energije.

Napovedi

Danes obstajajo različni scenariji za razvoj razmer v svetovnem energetskem sektorju v prihodnosti. Po mnenju nekaterih se bo do leta 2060 svetovna poraba energije v naftnem ekvivalentu povečala na 20 milijard ton. Hkrati bodo države v razvoju po porabi prehitevale razvite.

Do sredine 21. stoletja naj bi se količina fosilnih virov energije močno zmanjšala, povečal pa se bo delež obnovljivih virov energije, predvsem vetrnih, sončnih, geotermalnih in plimskih virov.