Människans energiproblem och sätt att lösa det

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Människans energiproblem för varje år blir mer och mer utbrett. Detta beror på tillväxten av världens befolkning och den intensiva utvecklingen av teknik, vilket leder till en ständigt växande nivå av energiförbrukning. Trots användningen av kärnkraft, alternativ och vattenkraft fortsätter människor att utvinna lejonparten av bränslet från jordens tarmar. Olja, naturgas och kol är icke-förnybara naturliga energiresurser, och vid det här laget har deras reserver reducerats till en kritisk nivå.

Början på slutet

Globaliseringen av mänsklighetens energiproblem började på 70-talet av förra seklet, när den billiga oljans era tog slut. Bristen och en kraftig ökning av priset på denna typ av bränsle framkallade en allvarlig kris i den globala ekonomin. Och även om kostnaden har minskat med tiden, minskar volymerna stadigt, så energi- och råvaruproblemetmänskligheten blir skarpare.

Till exempel, endast under perioden från 60-talet till 80-talet av 1900-talet var världsvolymen kolproduktion 40 %, olja - 75 %, naturgas - 80 % av den totala volymen av dessa resurser använts sedan början av seklet.

Trots att bränslebristen började på 70-talet och det visade sig att energiproblemet är ett glob alt problem för mänskligheten, förutsåg inte prognoserna en ökning av dess förbrukning. Det var planerat att år 2000 skulle utvinningsvolymen av mineraler öka tre gånger. Senare minskade naturligtvis dessa planer, men som ett resultat av det extremt slösaktiga utnyttjandet av resurser som varade i decennier är de i dag praktiskt taget borta.

De huvudsakliga geografiska aspekterna av mänsklighetens energiproblem

En av anledningarna till den växande bristen på bränsle är försämringen av villkoren för dess utvinning och, som ett resultat, de ökade kostnaderna för denna process. Om det för några decennier sedan låg naturresurser på ytan måste vi idag hela tiden öka djupet på gruvor, gas- och oljekällor. Gruvdriften och de geologiska förhållandena för förekomsten av energiresurser i de gamla industriregionerna i Nordamerika, Västeuropa, Ryssland och Ukraina har särskilt märkbart försämrats.

Med tanke på de geografiska aspekterna av mänsklighetens energi- och råvaruproblem, måste det sägas att deras lösning ligger i att utvidga resursgränserna. Behöver lära sig nyttområden med lättare gruvdrift och geologiska förhållanden. Därmed kan kostnaden för bränsleproduktion minskas. Det bör dock beaktas att den totala kapitalintensiteten för att utvinna energiresurser på nya platser vanligtvis är mycket högre.

Ekonomiska och geopolitiska aspekter av mänsklighetens energi- och råvaruproblem

Utarmningen av naturliga bränslereserver har lett till hård konkurrens på den ekonomiska, politiska och geopolitiska sfären. Jättebränsleföretag är engagerade i uppdelningen av bränsle- och energiresurser och omfördelningen av inflytandesfärer inom denna industri, vilket leder till konstanta prisfluktuationer på världsmarknaden för gas, kol och olja. Situationens instabilitet förvärrar allvarligt mänsklighetens energiproblem.

Global energisäkerhet

Detta koncept kom i bruk i början av 2000-talet. Principerna för strategin för sådan säkerhet ger en tillförlitlig, långsiktig och miljömässigt acceptabel energiförsörjning, vars priser kommer att vara motiverade och passa länder som både exporterar och importerar bränsle.

Genomförandet av denna strategi är endast möjligt om orsakerna till mänsklighetens energiproblem elimineras och praktiska åtgärder syftar till att ytterligare förse världsekonomin med både traditionella bränslen och energi från alternativa källor. Dessutom bör särskild uppmärksamhet ägnas åt utvecklingen av alternativ energi.

Energisparpolicy

Under det billiga bränslets tid har många länder i världen utvecklat en mycket resurskrävande ekonomi. Först och främst observerades detta fenomen i stater rika på miner altillgångar. Listan toppades av Sovjetunionen, USA, Kanada, Kina och Australien. Samtidigt var volymen motsvarande bränsleförbrukning i Sovjetunionen flera gånger större än i Amerika.

Det här tillståndet krävde ett brådskande införande av energisparpolitik inom hushålls-, industri-, transport- och andra sektorer av ekonomin. Med hänsyn till alla aspekter av mänsklighetens energi- och råvaruproblem började tekniker som syftade till att minska den specifika energiintensiteten i dessa länders BNP utvecklas och implementeras, och hela världsekonomins ekonomiska struktur byggdes upp igen.

framgångar och misslyckanden

De mest anmärkningsvärda framgångarna inom energibesparingsområdet har uppnåtts av de ekonomiskt utvecklade länderna i väst. Under de första 15 åren lyckades de minska energiintensiteten i sin BNP med 1/3, vilket ledde till att deras andel av världens energiförbrukning minskade från 60 till 48 procent. Hittills har denna trend fortsatt, med BNP-tillväxten i väst som överträffar den växande bränsleförbrukningen.

Situationen är mycket värre i Central- och Östeuropa, Kina och OSS-länderna. Energiintensiteten i deras ekonomi minskar mycket långsamt. Men ledarna för den ekonomiska anti-rating är utvecklingsländer. Till exempel i de flesta afrikanska och asiatiska länderförluster av tillhörande bränsle (naturgas och olja) varierar från 80 till 100 procent.

Verkligheter och framtidsutsikter

Mänsklighetens energiproblem och sätt att lösa det idag är av intresse för hela världen. För att förbättra den befintliga situationen införs olika tekniska och tekniska innovationer. För att spara energi förbättras industriell och kommunal utrustning, bränslesnålare bilar tillverkas etc.

Bland de primära makroekonomiska åtgärderna är en gradvis förändring av själva strukturen för förbrukningen av gas, kol och olja med utsikten att öka andelen icke-traditionella och förnybara energiresurser.

För att framgångsrikt lösa mänsklighetens energiproblem är det nödvändigt att ägna särskild uppmärksamhet åt utvecklingen och implementeringen av fundament alt ny teknologi som är tillgänglig i det nuvarande skedet av den vetenskapliga och tekniska revolutionen.

Kärnkraftsindustrin

Ett av de mest lovande områdena inom energiförsörjningsområdet är kärnenergi. I vissa utvecklade länder har den nya generationens kärnreaktorer redan tagits i drift. Kärnkraftsforskare diskuterar återigen aktivt ämnet reaktorer som drivs av snabba neuroner, som, som man en gång hade tänkt sig, kommer att bli en ny och mycket effektivare våg av kärnenergi. Deras utveckling avbröts dock, men nu har den här frågan blivit aktuell igen.

Användning av MHD-generatorer

Direkt omvandling av värmeenergi till el utan ångpannor och turbiner tillåterutföra magnetohydrodynamiska generatorer. Utvecklingen av denna lovande riktning började i början av 70-talet av förra seklet. 1971 lanserades den första pilotindustriella MHD med en kapacitet på 25 000 kW i Moskva.

De huvudsakliga fördelarna med magnetohydrodynamiska generatorer är:

• hög effektivitet;
• miljö (inga skadliga utsläpp till atmosfären);
• snabbstart.

Kryogen turbogenerator

Funktionsprincipen för en kryogen generator är att rotorn kyls av flytande helium, vilket resulterar i effekten av supraledning. De obestridliga fördelarna med denna enhet inkluderar hög effektivitet, låg vikt och dimensioner.

En pilotprototyp av en kryogen turbogenerator skapades redan i sovjettiden, och nu pågår liknande utveckling i Japan, USA och andra utvecklade länder.

väte

Användningen av väte som bränsle har stora framtidsutsikter. Enligt många experter kommer denna teknik att hjälpa till att lösa mänsklighetens viktigaste globala problem - energi- och råvaruproblemet. Först och främst kommer vätebränsle att bli ett alternativ till naturliga energiresurser inom maskinteknik. Den första vätgasbilen skapades av det japanska företaget Mazda redan i början av 90-talet; en ny motor utvecklades för den. Experimentet visade sig vara ganska framgångsrikt, vilket bekräftar löftet om denna riktning.

Elektrokemiska generatorer

Det här är bränsleceller som också drivs med vätgas. Bränsle passerar igenompolymermembran med en speciell substans - en katalysator. Som ett resultat av en kemisk reaktion med syre omvandlas väte i sig till vatten och frigör kemisk energi under förbränningen, som omvandlas till elektrisk energi.

Bränslecellsmotorer kännetecknas av den högsta verkningsgraden (över 70 %), vilket är dubbelt så högt som för konventionella kraftverk. Dessutom är de lätta att använda, tysta under drift och krävande att reparera.

Fram till nyligen hade bränsleceller en snäv räckvidd, till exempel inom rymdforskning. Men nu utförs arbetet med införandet av elektrokemiska generatorer aktivt i de flesta ekonomiskt utvecklade länder, bland vilka Japan upptar första platsen. Den totala effekten av dessa enheter i världen mäts i miljoner kW. New York och Tokyo, till exempel, har redan kraftverk som använder sådana celler, och den tyska biltillverkaren Daimler-Benz var först med att skapa en fungerande prototyp av en bil med en motor som fungerar enligt denna princip.

Kontrollerad termonukleär fusion

Under flera decennier har forskning bedrivits inom termonukleär energi. Atomenergi är baserad på reaktionen av kärnklyvning, och termonukleär energi är baserad på den omvända processen - kärnorna av väteisotoper (deuterium, tritium) smälter samman. I processen med kärnkraftsförbränning av 1 kg deuterium är mängden energi som frigörs 10 miljoner gånger större än den som erhålls från kol. Resultatet är verkligen imponerande! Det är därför termonukleär energi anses vara ett av de mest lovande områdena för att lösa globala problemenergiunderskott.

Prognoser

Idag finns det olika scenarier för utvecklingen av situationen i den globala energisektorn i framtiden. Enligt några av dem kommer den globala energiförbrukningen i oljeekvivalenter år 2060 att öka till 20 miljarder ton. Samtidigt, när det gäller konsumtion, kommer utvecklingsländerna att gå om de utvecklade.

I mitten av 2000-talet borde mängden fossila energikällor minska avsevärt, men andelen förnybara energikällor, i synnerhet vind-, sol-, geotermiska och tidvattenkällor, kommer att öka.