Перспективы развития и потребления энергетических ресурсов. Ограниченность ресурсов, новые ресурсы

Существует ли проблема глобального энергетического кризиса или так называемого “энергетического голода”? Чем вызвана такая постановка вопроса?Потребляемая людьми энергия на 90 % производится за счет тепла, получаемого от сгорания топлива - нефти, угля, газа. Это топливо накоплено на земле благодаря биологическим процессам, длившимся тысячи лет. Использование людьми различных энергетических ресурсов непрерывно увеличивается, причем происходит оно по экспоненциальному закону. За последние 100 лет потребление энергии в мире возросло более чем в 20 раз. Так, среднегодовые мировые темпы прироста потребления энергии выглядят следующим образом: в 1925 -1938 гг. - 1, 4 %; в 1939 - 1950 гг. - 3, 2 %; в 1950 - 1960 гг. - 4, 5 %; в 1961 - 1970 гг. - 4 %.Душевое потребление энергетических ресурсов в США в настоящее время превысило 12 т.у.т. в год (т.у.т. - тонн условного топлива); в Великобритании - 5, 2; в Японии 5,8; во Франции - 4,6; в Индии - 0,5; в Нигерии - 45 кг. у.т. в год.По мнению некоторых ученых нельзя беспредельно увеличивать суммарную мощность источников энергии на планете, поскольку это может привести к увеличению общей температуры на земле, что опасно для биосферы. По мнению академика И.К. Кикоина, верхним пределом следует считать 20 кВт энергии на душу населения (для сравнения в США в настоящее время эта мощность составляет 10 кВт) /8. С.7/.Экспоненциальный рост потребления энергии, приведет в ближайшие одно - два столетия к кризису. Так Г. Люстинг утверждает, что природного газа хватит человечеству до 2015 г., нефти до 2100 г., угля до 2500 г.(там же).Эти расчеты подводят нас к мысли, что единственный (но также временный) выход в создавшейся ситуации это использование ядерной энергии. Запасы урана превышает запасы всех ископаемых источников энергии в 200 раз.Каковы же перспективы развития мировой энергетики?Наиболее перспективными источниками энергии является атомная и солнечня; отдельно можно говорить об использовании энергии водорода.До 1973 г. АЭС могли конкурировать с ТЭС при мощности АЭС не менее 600 мВт. Однако после нефтяного кризиса (1973) т.е. после более чем 10 - кратного повышения цен на нефть, АЭС стали конкурентными при 100 мВт.Однако, после использования радиоактивных веществ, на АЭС образуются высокорадиоактивные шлаки, которые остаются на протяжении сотен лет источником опасного радиоактивного заражения. На сегодня нет общепризнанного способа безопасного захоронения этих шлаков. Это связано с тем, что под воздействием длительного радиоактивного излучения, контейнеры в которых находятся шлаки начинают терять герметичность.Наибольший интерес с точки зрения безопасности вызывает так называемая реакция термоядерного синтеза. Эта реакция основана на том, что легкие атомы могут соединяться, т.е. происходит их синтез, при котором выделяется огромное количество энергии. Образующиеся при этом соединения не радиоактивны, как и изначальное сырье - изотоп водорода - дейтерий. Примером такой реакции является процесс происходящий на солнце. В условиях земли пока, что удалось осуществить только термоядерный взрыв. Осуществить управляемую реакцию, чтобы она стала полезным источником - дело будущего.Солнечная энергия. Солнце ежедневно посылает на землю примерно 180 трлн. т у.т., хотя поверхности земли достигает в среднем только 47 % этой энергии. Ученые США подсчитали, что количество солнечной энергии только на территории США в 300 раз превысит потребности в ней в 1985 г. при средней эффективности использования ее около 50 %.Водородная энергия. Применение водорода в качестве топлива имело бы больше преимущества, т.к. водород обладает высокой теплотворной способностью - 28806 ккал/кг (бензин - 10,022 ккал/кг).Однако водород не является первичным источником энергии, и его получение связано с использованием одного из первичных источников. В настоящее время водород получают главным образом химическим путем из углеводородного топлива и лишь небольшое количество производится методом электролиза воды.

2 Классификация энергетических ресурсов

Существуют несколько классификаций энергоресурсов по разным направления:

Первичными, т. е. теми, которые человек использует в большей степени, энергетическими ресурсами признаются – нефть, природный газ, каменный и бурый угли, горючие сланцы торф, древесина, гидроэнергия, а также энергия атомного распада и ядерного синтеза. Вторичными, соответственно, называют все прочие ресурсы, такие как: солнечная, ветровая, геотермальная энергия и др. Возобновляемым или восполняемым ресурсом, т. е. ресурсом, количество которого возможно увеличить естественным или искусственным путём за достаточно краткосрочный период времени, является древесина. К не возобновляемым ресурсам относятся нефть, природный газ, уголь, сланцы и торф. Неисчерпаемыми ресурсами, т. е. ресурсами, запас которых практически и физически не ограничен, принято считать гидроэнергию, атомную энергию, энергию ветра, солнца, а также геотермальную энергию. Все прочие энергетические ресурсы – исчерпаемы. Выделяют «альтернативные» или нетрадиционные источники энергии: гидроэнергия, геотермальная, ветровая, приливная, солнечная энергия. Полное название этих ресурсов – топливно-энергетические (по направлению их использования), горючие (по составу и особенностям использования) природные ресурсы. Кроме подразделения энергетических ресурсов на исчерпаемые и неисчерпаемые, они также подвергаются экономической оценке – установлению возможности и целесообразности их вовлечения в производство при современном уровне развития науки и техники. При этом оцениваются размеры запасов (объёмы ресурсов) в целом и концентрацию их на единицу площади (например, газовое месторождение); качественный состав (например, для нефти – качественный состав, степень вязкости, сернистости и т. д.); условия эксплуатации (глубина залегания, трудность разведки, освоения месторождений и разработки); степень освоенности и заселённости территории, на которой имеется месторождение (уровень обеспеченности региона трудовыми ресурсами); условия транспортировки, к местам сбыта и использования (наличие необходимой транспортной и иной инфраструктуры); расходы производства или добычи на единицу продукции (себестоимость); наличие других природных ресурсов и полезных ископаемых, их сочетание; требования по охране окружающей среды и рекультивации территории.

3 возобновляемые источники энергии

Возобновляемая или регенеративная энергия ("Зеленая энергия") — энергия из источников, которые по человеческим масштабам являются неисчерпаемыми. Основной принцип использования возобновляемой энергии заключается в её извлечении из постоянно происходящих в окружающей среде процессов и предоставлении для технического применения.

Возобновляемую энергию получают из природных ресурсов — таких как солнечный свет, ветер, дождь, приливы и геотермальная теплота — которые являются возобновляемыми (пополняются естественным путем) . В 2006 году около 18 % мирового потребления энергии было удовлетворено из возобновляемых источников энергии, причем 13 % из традиционной биомассы, таких, как сжигание древесины. Гидроэлектроэнергия является очередным крупнейшим источником возобновляемой энергии, обеспечивая 3 % мирового потребления энергии и 15 % мировой генерации электроэнергии Термоядерный синтез Солнца является источником большинства видов возобновляемой энергии, за исключением геотермической энергии и энергии приливов и отливов. По расчётам астрономов, оставшаяся продолжительность жизни Солнца составляет около пяти миллиардов лет, так что по человеческим масштабам возобновляемой энергии, происходящей от Солнца, истощение не грозит.

В строго физическом смысле энергия не возобновляется, а постоянно изымается из вышеназванных источников. Из солнечной энергии, прибывающей на Землю, лишь очень небольшая часть трансформируется в другие формы энергии, а бо́льшая часть просто уходит в космос.

Использованию постоянных процессов противопоставлена добыча ископаемых энергоносителей, таких как каменный уголь, нефть, природный газ или торф. В широком понимании они тоже являются возобновляемыми, но не по меркам человека, так как их образование требует сотен миллионов лет, а их использование проходит гораздо быстрее.