Problema energetică a omenirii și modalități de a o rezolva

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Problema energetică a omenirii devine în fiecare an din ce în ce mai răspândită. Acest lucru se datorează creșterii populației lumii și dezvoltării intensive a tehnologiei, ceea ce duce la un nivel în continuă creștere al consumului de energie. În ciuda utilizării energiei nucleare, alternative și hidroenergetice, oamenii continuă să extragă cea mai mare parte a combustibilului din intestinele Pământului. Petrolul, gazele naturale și cărbunele sunt resurse de energie naturală neregenerabile, iar până acum rezervele lor au fost reduse la un nivel critic.

Începutul sfârșitului

Globalizarea problemei energetice a omenirii a început în anii 70 ai secolului trecut, când s-a încheiat era petrolului ieftin. Lipsa și creșterea bruscă a prețului acestui tip de combustibil au provocat o criză gravă în economia globală. Și deși costul său a scăzut în timp, volumele sunt în scădere constantă, astfel încât problema energiei și a materiilor primeumanitatea devine mai clară.

De exemplu, numai în perioada anilor 60-80 ai secolului XX, volumul mondial al producției de cărbune a fost de 40%, petrol - 75%, gaze naturale - 80% din volumul total al acestor resurse. folosit de la începutul secolului.

În ciuda faptului că penuria de combustibil a început în anii 70 și s-a dovedit că problema energetică este o problemă globală pentru omenire, prognozele nu prevedeau o creștere a consumului acesteia. S-a planificat ca până în anul 2000 volumul de extracție a mineralelor să crească de 3 ori. Ulterior, desigur, aceste planuri au fost reduse, dar ca urmare a exploatării extrem de risipitoare a resurselor care a durat zeci de ani, astăzi acestea practic au dispărut.

Principalele aspecte geografice ale problemei energetice a omenirii

Unul dintre motivele penuriei tot mai mari de combustibil este agravarea condițiilor de extracție a acestuia și, ca urmare, creșterea costului acestui proces. Dacă în urmă cu câteva decenii resurse naturale zăceau la suprafață, astăzi trebuie să creștem constant adâncimea minelor, puțurilor de gaz și petrol. Condițiile miniere și geologice ale apariției resurselor energetice în vechile regiuni industriale din America de Nord, Europa de Vest, Rusia și Ucraina s-au deteriorat în mod deosebit.

Având în vedere aspectele geografice ale problemelor energetice și materiilor prime ale omenirii, trebuie spus că soluția lor constă în extinderea frontierelor resurselor. Trebuie să înveți noizone cu condiții miniere și geologice mai ușoare. Astfel, costul de producție a combustibilului poate fi redus. Cu toate acestea, ar trebui să se țină seama de faptul că intensitatea globală a capitalului de extragere a resurselor energetice în locuri noi este de obicei mult mai mare.

Aspecte economice și geopolitice ale problemelor energetice și ale materiilor prime ale omenirii

Epuizarea rezervelor de combustibil natural a dus la o concurență acerbă în sferele economice, politice și geopolitice. Corporațiile gigantice de combustibil sunt angajate în divizarea resurselor de combustibil și energie și redistribuirea sferelor de influență în această industrie, ceea ce duce la fluctuații constante ale prețurilor pe piața mondială pentru gaze, cărbune și petrol. Instabilitatea situației exacerbează serios problema energetică a omenirii.

Securitate energetică globală

Acest concept a intrat în uz la începutul secolului 21. Principiile strategiei unei astfel de securități asigură o aprovizionare cu energie fiabilă, pe termen lung și acceptabilă din punct de vedere ecologic, ale cărei prețuri vor fi justificate și vor fi potrivite atât țărilor exportatoare, cât și importatoare de combustibil.

Implementarea acestei strategii este posibilă numai dacă cauzele problemei energetice a omenirii sunt eliminate și măsurile practice au ca scop asigurarea în continuare a economiei mondiale atât cu combustibili tradiționali, cât și cu energie din surse alternative. În plus, o atenție deosebită ar trebui acordată dezvoltării energiei alternative.

Politica de economisire a energiei

În vremea combustibilului ieftin, multe țări ale lumii au dezvoltat o economie foarte consumatoare de resurse. În primul rând, acest fenomen a fost observat în statele bogate în resurse minerale. Lista a fost în frunte cu Uniunea Sovietică, SUA, Canada, China și Australia. În același timp, volumul consumului de combustibil echivalent în URSS a fost de câteva ori mai mare decât în America.

Această stare de fapt a necesitat introducerea urgentă a politicilor de economisire a energiei în sectorul casnic, industrial, transport și în alte sectoare ale economiei. Luând în considerare toate aspectele problemelor energetice și ale materiilor prime ale omenirii, au început să fie dezvoltate și implementate tehnologii menite să reducă intensitatea energetică specifică a PIB-ului acestor țări, iar întreaga structură economică a economiei mondiale a fost reconstruită.

Succese și eșecuri

Cele mai notabile succese în domeniul conservării energiei au fost obținute de țările dezvoltate economic din Occident. În primii 15 ani, ei au reușit să reducă intensitatea energetică a PIB-ului lor cu 1/3, ceea ce a dus la o reducere a ponderii lor în consumul mondial de energie de la 60 la 48 la sută. Până în prezent, această tendință continuă, creșterea PIB-ului în Occident depășind consumul de combustibil în creștere.

Situația este mult mai rea în Europa Centrală și de Est, China și țările CSI. Intensitatea energetică a economiei lor scade foarte lent. Dar liderii anti-ratingului economic sunt țările în curs de dezvoltare. De exemplu, în majoritatea țărilor africane și asiaticepierderile de combustibil asociat (gaze naturale și petrol) variază între 80 și 100 la sută.

Realitate și perspective

Problema energetică a omenirii și modalitățile de a o rezolva astăzi sunt de interes pentru întreaga lume. Pentru a îmbunătăți situația existentă, sunt introduse diverse inovații tehnice și tehnologice. Pentru a economisi energie, echipamentele industriale și municipale sunt îmbunătățite, sunt produse mai multe mașini eficiente din punct de vedere al combustibilului etc.

Printre măsurile macroeconomice primare se numără o schimbare treptată în însăși structura consumului de gaze, cărbune și petrol cu perspectiva creșterii ponderii resurselor energetice netradiționale și regenerabile.

Pentru a rezolva cu succes problema energetică a omenirii, este necesar să se acorde o atenție deosebită dezvoltării și implementării unor tehnologii fundamental noi disponibile în stadiul actual al revoluției științifice și tehnologice.

Industria energiei nucleare

Unul dintre cele mai promițătoare domenii din domeniul aprovizionării cu energie este energia nucleară. În unele țări dezvoltate, reactoare nucleare de nouă generație au fost deja puse în funcțiune. Oamenii de știință nucleari discută din nou activ subiectul reactoarelor alimentate de neuroni rapizi, care, așa cum s-a imaginat cândva, va deveni un val de energie nucleară nou și mult mai eficient. Cu toate acestea, dezvoltarea lor a fost întreruptă, dar acum această problemă a devenit din nou relevantă.

Utilizarea generatoarelor MHD

Conversia directă a energiei termice în energie electrică fără cazane și turbine cu abur permiteexecută generatoare magnetohidrodinamice. Dezvoltarea acestei direcții promițătoare a început la începutul anilor 70 ai secolului trecut. În 1971, primul MHD-pilot-industrial cu o capacitate de 25.000 kW a fost lansat la Moscova.

Principalele avantaje ale generatoarelor magnetohidrodinamice sunt:

• eficiență ridicată;
• mediu (fără emisii nocive în atmosferă);
• pornire instantanee.

Turbogenerator criogenic

Principiul de funcționare al unui generator criogenic este că rotorul este răcit cu heliu lichid, ceea ce are ca rezultat efectul de supraconductivitate. Avantajele incontestabile ale acestei unități includ eficiență ridicată, greutate și dimensiuni reduse.

Un prototip pilot de turbogenerator criogenic a fost creat în epoca sovietică, iar acum dezvoltări similare sunt în curs de desfășurare în Japonia, SUA și alte țări dezvoltate.

Hidrogen

Utilizarea hidrogenului ca combustibil are perspective mari. Potrivit multor experți, această tehnologie va ajuta la rezolvarea celor mai importante probleme globale ale omenirii - problema energiei și a materiilor prime. În primul rând, combustibilul cu hidrogen va deveni o alternativă la resursele naturale de energie în inginerie mecanică. Prima mașină cu hidrogen a fost creată de compania japoneză Mazda la începutul anilor 90; pentru aceasta a fost dezvoltat un nou motor. Experimentul s-a dovedit a fi destul de reușit, ceea ce confirmă promisiunea acestei direcții.

Generatoare electrochimice

Acestea sunt pile de combustibil care funcționează și cu hidrogen. Combustibilul este trecut prinmembrane polimerice cu o substanță specială - un catalizator. Ca rezultat al unei reacții chimice cu oxigenul, hidrogenul însuși este transformat în apă, eliberând energie chimică în timpul arderii, care se transformă în energie electrică.

Motoarele cu celule de combustie sunt caracterizate de cea mai mare eficiență (peste 70%), care este de două ori mai mare decât a centralelor electrice convenționale. În plus, sunt ușor de utilizat, silențios în timpul funcționării și nu necesită reparații.

Până de curând, celulele de combustie aveau un domeniu de aplicare restrâns, de exemplu în cercetarea spațială. Dar acum lucrările privind introducerea generatoarelor electrochimice se desfășoară în mod activ în majoritatea țărilor dezvoltate economic, printre care Japonia ocupă primul loc. Puterea totală a acestor unități în lume este măsurată în milioane de kW. New York și Tokyo, de exemplu, au deja centrale electrice care folosesc astfel de celule, iar producătorul auto german Daimler-Benz a fost primul care a creat un prototip funcțional al unei mașini cu un motor care funcționează pe acest principiu.

Fuziune termonucleară controlată

De câteva decenii s-au efectuat cercetări în domeniul energiei termonucleare. Energia atomică se bazează pe reacția de fisiune nucleară, iar energia termonucleară se bazează pe procesul invers - nucleele izotopilor de hidrogen (deuteriu, tritiu) se contopesc. În procesul de ardere nucleară a 1 kg de deuteriu, cantitatea de energie eliberată este de 10 milioane de ori mai mare decât cea obținută din cărbune. Rezultatul este cu adevărat impresionant! De aceea, energia termonucleară este considerată una dintre cele mai promițătoare domenii în rezolvarea problemelor globaledeficit energetic.

Prognoze

Astăzi există diverse scenarii pentru dezvoltarea situației din sectorul energetic global în viitor. Potrivit unora dintre aceștia, până în 2060 consumul global de energie în echivalent petrol va crește la 20 de miliarde de tone. În același timp, din punct de vedere al consumului, țările în curs de dezvoltare le vor depăși pe cele dezvoltate.

Până la mijlocul secolului al XXI-lea, cantitatea de surse de energie fosilă ar trebui să scadă semnificativ, dar ponderea surselor de energie regenerabilă, în special a surselor eoliene, solare, geotermale și mareelor, va crește.