Menneskets energiproblem og måter å løse det på

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Menneskehetens energiproblem for hvert år blir mer og mer utbredt. Dette skyldes veksten i verdens befolkning og den intensive utviklingen av teknologi, som fører til et stadig økende nivå av energiforbruk. Til tross for bruk av atomkraft, alternativ kraft og vannkraft, fortsetter folk å hente ut brorparten av drivstoffet fra jordens tarm. Olje, naturgass og kull er ikke-fornybare naturlige energiressurser, og reservene deres er nå redusert til et kritisk nivå.

Begynnelsen på slutten

Globaliseringen av menneskehetens energiproblem begynte på 70-tallet av forrige århundre, da æraen med billig olje tok slutt. Mangelen og en kraftig økning i prisen på denne typen drivstoff provoserte en alvorlig krise i den globale økonomien. Og selv om kostnadene har gått ned over tid, synker volumene jevnt, så energi- og råvareproblemetmenneskeheten blir stadig skarpere.

For eksempel, bare i perioden fra 60- til 80-tallet av det tjuende århundre, var verdensvolumet av kullproduksjon 40 %, olje - 75 %, naturgass - 80 % av det totale volumet av disse ressursene brukt siden begynnelsen av århundret.

Til tross for at drivstoffmangel begynte på 70-tallet og det viste seg at energiproblemet er et glob alt problem for menneskeheten, ga ikke prognosene noen økning i forbruket. Det var planlagt at innen år 2000 skulle volumet av utvinning av mineraler øke 3 ganger. Deretter ble selvfølgelig disse planene redusert, men som et resultat av den ekstremt sløsende utnyttelsen av ressursene som varte i flere tiår, er de i dag praktisk t alt borte.

De viktigste geografiske aspektene ved menneskehetens energiproblem

En av årsakene til den økende mangelen på drivstoff er forverringen av betingelsene for utvinning og, som et resultat, økningen i kostnadene for denne prosessen. Hvis naturressurser for noen tiår siden lå på overflaten, må vi i dag stadig øke dybden på gruver, gass og oljebrønner. Gruvedriften og de geologiske forholdene for forekomsten av energiressurser i de gamle industriområdene i Nord-Amerika, Vest-Europa, Russland og Ukraina er spesielt merkbart forverret.

Gitt de geografiske aspektene ved menneskehetens energi- og råvareproblemer, må det sies at deres løsning ligger i å utvide ressursgrensene. Trenger å lære nyttområder med lettere gruvedrift og geologiske forhold. Dermed kan kostnadene ved drivstoffproduksjon reduseres. Det bør imidlertid tas i betraktning at den samlede kapitalintensiteten for å utvinne energiressurser på nye steder vanligvis er mye høyere.

Økonomiske og geopolitiske aspekter ved menneskehetens energi- og råvareproblemer

Uttømmingen av naturlige drivstoffreserver har ført til hard konkurranse på det økonomiske, politiske og geopolitiske området. Gigantiske drivstoffselskaper er engasjert i deling av drivstoff og energiressurser og omfordeling av innflytelsessfærer i denne industrien, noe som fører til konstante prissvingninger i verdensmarkedet for gass, kull og olje. Situasjonens ustabilitet forverrer menneskehetens energiproblem alvorlig.

Global energisikkerhet

Dette konseptet kom i bruk på begynnelsen av det 21. århundre. Prinsippene for strategien for slik sikkerhet sørger for en pålitelig, langsiktig og miljømessig akseptabel energiforsyning, prisene som vil være rettferdiggjorte og passe land både som eksporterer og importerer drivstoff.

Implementeringen av denne strategien er bare mulig hvis årsakene til menneskehetens energiproblem elimineres og praktiske tiltak er rettet mot ytterligere å forsyne verdensøkonomien med både tradisjonelle drivstoff og energi fra alternative kilder. Dessuten bør spesiell oppmerksomhet rettes mot utvikling av alternativ energi.

Retningslinjer for energisparing

I tiden med billig drivstoff har mange land i verden utviklet en svært ressurskrevende økonomi. Først av alt ble dette fenomenet observert i stater rike på mineralressurser. Listen ble toppet av Sovjetunionen, USA, Canada, Kina og Australia. Samtidig var volumet av ekvivalent drivstofforbruk i USSR flere ganger større enn i Amerika.

Denne tingenes tilstand krevde en presserende innføring av energisparepolitikk i husholdnings-, industri-, transport- og andre sektorer av økonomien. Ved å ta hensyn til alle aspekter av menneskehetens energi- og råvareproblemer, begynte teknologier rettet mot å redusere den spesifikke energiintensiteten til BNP til disse landene å bli utviklet og implementert, og hele den økonomiske strukturen til verdensøkonomien ble gjenoppbygd.

Suksesser og fiaskoer

De mest bemerkelsesverdige suksessene innen energisparing har blitt oppnådd av de økonomisk utviklede landene i Vesten. I løpet av de første 15 årene klarte de å redusere energiintensiteten i deres BNP med 1/3, noe som førte til en reduksjon i deres andel av verdens energiforbruk fra 60 til 48 prosent. Til dags dato fortsetter denne trenden, med BNP-veksten i Vesten som overgår økende drivstofforbruk.

Situasjonen er mye verre i Sentral- og Øst-Europa, Kina og CIS-landene. Energiintensiteten i økonomien deres synker veldig sakte. Men lederne for den økonomiske anti-rating er utviklingsland. For eksempel i de fleste afrikanske og asiatiske landtap av tilhørende drivstoff (naturgass og olje) varierer fra 80 til 100 prosent.

Realities and prospects

Menneskehetens energiproblem og måter å løse det på i dag er av interesse for hele verden. For å forbedre den eksisterende situasjonen, introduseres ulike tekniske og teknologiske innovasjoner. For å spare energi forbedres industrielt og kommun alt utstyr, det produseres mer drivstoffeffektive biler osv.

Blant de primære makroøkonomiske tiltakene er en gradvis endring i selve strukturen i forbruket av gass, kull og olje med utsikter til å øke andelen utradisjonelle og fornybare energiressurser.

For å lykkes med å løse menneskehetens energiproblem, er det nødvendig å være spesielt oppmerksom på utviklingen og implementeringen av grunnleggende nye teknologier som er tilgjengelige på det nåværende stadiet av den vitenskapelige og teknologiske revolusjonen.

Atomkraftindustri

Et av de mest lovende områdene innen energiforsyning er kjernekraft. I noen utviklede land er ny generasjons atomreaktorer allerede satt i drift. Atomforskere diskuterer igjen aktivt temaet reaktorer drevet av raske nevroner, som, som en gang var forestilt, vil bli en ny og mye mer effektiv bølge av kjernekraft. Utviklingen deres ble imidlertid avbrutt, men nå har denne saken blitt aktuelt igjen.

Bruke MHD-generatorer

Direkte konvertering av varmeenergi til elektrisitet uten dampkjeler og turbiner tillater detutføre magnetohydrodynamiske generatorer. Utviklingen av denne lovende retningen begynte på begynnelsen av 70-tallet av forrige århundre. I 1971 ble den første pilot-industrielle MHD med en kapasitet på 25 000 kW lansert i Moskva.

De viktigste fordelene med magnetohydrodynamiske generatorer er:

• høy effektivitet;
• miljømessig (ingen skadelige utslipp til atmosfæren);
• umiddelbar start.

Cryogenic turbogenerator

Prinsippet for drift av en kryogen generator er at rotoren kjøles av flytende helium, noe som resulterer i effekten av superledning. De ubestridelige fordelene med denne enheten inkluderer høy effektivitet, lav vekt og dimensjoner.

En pilotprototype av en kryogen turbogenerator ble laget tilbake i sovjettiden, og nå er lignende utvikling på gang i Japan, USA og andre utviklede land.

Hydrogen

Bruk av hydrogen som drivstoff har store utsikter. Ifølge mange eksperter vil denne teknologien bidra til å løse menneskehetens viktigste globale problemer - energi- og råvareproblemet. Først og fremst vil hydrogendrivstoff bli et alternativ til naturlige energiressurser innen maskinteknikk. Den første hydrogenbilen ble skapt av det japanske selskapet Mazda på begynnelsen av 90-tallet; en ny motor ble utviklet for den. Eksperimentet viste seg å være ganske vellykket, noe som bekrefter løftet om denne retningen.

Elektrokjemiske generatorer

Dette er brenselceller som også går på hydrogen. Drivstoff føres gjennompolymermembraner med et spesielt stoff - en katalysator. Som et resultat av en kjemisk reaksjon med oksygen, omdannes hydrogen i seg selv til vann, og frigjør kjemisk energi under forbrenning, som blir til elektrisk energi.

Brennselcellemotorer kjennetegnes av den høyeste effektiviteten (over 70 %), som er dobbelt så stor som konvensjonelle kraftverk. I tillegg er de enkle å bruke, stille under drift og lite krevende å reparere.

Inntil nylig hadde brenselceller et snevert virkeområde, for eksempel innen romforskning. Men nå utføres arbeidet med innføring av elektrokjemiske generatorer aktivt i de fleste økonomisk utviklede land, blant hvilke Japan inntar førsteplassen. Den totale effekten til disse enhetene i verden er målt i millioner av kW. New York og Tokyo, for eksempel, har allerede kraftverk som bruker slike celler, og den tyske bilprodusenten Daimler-Benz var den første som laget en fungerende prototype av en bil med en motor som fungerer etter dette prinsippet.

Kontrollert termonukleær fusjon

I flere tiår har det blitt forsket innen termonukleær energi. Atomenergi er basert på reaksjonen av kjernefysisk fisjon, og termonukleær energi er basert på omvendt prosess - kjernene til hydrogenisotoper (deuterium, tritium) smelter sammen. I prosessen med kjernefysisk forbrenning av 1 kg deuterium er mengden energi som frigjøres 10 millioner ganger større enn den som oppnås fra kull. Resultatet er virkelig imponerende! Det er grunnen til at termonukleær energi regnes som et av de mest lovende områdene for å løse globale problemerenergiunderskudd.

Prognoser

I dag er det ulike scenarier for utviklingen av situasjonen i den globale energisektoren i fremtiden. I følge noen av dem vil det globale energiforbruket i oljeekvivalenter innen 2060 øke til 20 milliarder tonn. Samtidig, når det gjelder forbruk, vil utviklingslandene gå forbi de utviklede.

Ved midten av det 21. århundre bør mengden fossile energikilder reduseres betydelig, men andelen fornybare energikilder, spesielt vind, sol, geotermisk og tidevannskilder, vil øke.