Энергетические ресурсы

1















































Содержание

Введение........................................................................................................3

Классификация и экономическая оценка энергетических ресурсов...........  3

Запасы и разработка энергоресурсов, электроэнергетика........................4

Решение проблемы энергоресурсов............................................................8

Альтернативные источники энергии………………………………………………10

Заключение....................................................................................................16

Список использованной литературы...........................................................17















































1. Введение.

       Для современной цивилизации в наступившем XXI в. характерно возрастание роли мировой политики и международных отношений, взаимосвязанность и масштабность мировых процессов в экономической, политической, социальной и культурной жизни планеты, включение в международную жизнь и общение всё больших масс населения Земли. Всё это свидетельствует о наличии объективных предпосылок для появления в современном мире таких проблем, которые имеют глобальный, планетарный характер. Они затрагивают интересы всего человечества. К таким проблемам относятся: предотвращение мирового ядерного конфликта, мировых и локальных войн, сохранение природной среды, надёжное обеспечение человечества энергией, сырьём, продовольствием, пресной водой, управление демографическими процессами, хозяйственное освоение Мирового океана и космического пространства.

       При изучении глобальных проблем необходимо учитывать как общие закономерности и общие тенденции развития производительных сил, в том числе под воздействием научно – технической революции, так и действие социальных факторов развития: быстрого роста населения планеты, увеличение межгосударственного взаимовлияния. Произошёл крупный качественный скачок во всех сферах человеческой деятельности. Крупные масштабы и динамизм экономической деятельности в современных условиях повлекли за собой не только положительные, но и отрицательные последствия: резкое и не всегда оправданное увеличение расходования природных ресурсов, отрицательное воздействие производственной сферы на природную среду, ухудшение экологии, усиление неравномерности в уровне социально – экономического развития между развитыми и развивающимися странами и др. 

        Все эти факторы в немалой степени способствовали появлению и обострению глобальных проблем. Уже сейчас существуют: угроза необратимых изменений экологических свойств среды обитания, угроза нарушения формирующейся целостности мирового сообщества, угроза самоуничтожения цивилизации.

        В последнее время также всё острее встаёт проблема нехватки природных ресурсов, в особенности, энергетических. Хотя в настоящее время нехватка энергетических ресурсов почти не ощутима, данная проблема требует немедленного рассмотрения и решения, так как большинство таких ресурсов не возобновляемы, а запасы их весьма невелики. От того, насколько быстро и качественно будет решена данная проблема зависит, сможет ли человечество в ближайшие 100 –150 лет стабильно получать тепло и свет, то есть те минимальные удобства, без которых современные люди попросту не смогут выжить. Таким образом, решение ресурсной проблемы для энергетики – вопрос жизни и смерти для человечества. 



2.Классификация и экономическая оценка энергетических ресурсов.

       Природная среда является местом обитания человека и источником всех благ. Развитие человеческого общества во все века было связано с использованием разнообразных ресурсов. Степень использования ресурсов определяется социально – экономическими потребностями.

       За XX в. из недр Земли извлечено полезных ископаемых больше, чем за всю историю цивилизации. За последнее столетие потребление ископаемого топлива возросло почти в 30 раз. Объём мирового промышленного производства вырос в 50 раз. Причём ¾ роста потребления топлива и 4/5 увеличения объёма промышленного производства произошло за период с начала 1950 – х годов. Для удовлетворения своих потребностей современный человек нуждается в значительно большем количестве ресурсов, чем раньше. Наиболее необходимыми, а, следовательно, и наиболее ценными, для человечества являются так называемые энергетические ресурсы.

Существуют несколько классификаций энергоресурсов по разным направления:

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

Экономическая оценка энергетических природных ресурсов позволят производить их добычу по минимальной цене, таким образом добиваясь рационального использования, что является основой для их полного или частичного сохранения. Грамотная экономическая оценка – основа максимального показателя ресурсообеспеченности территории, то есть отношения между величиной разведанных запасов ресурсов и масштабами их использования.   

  

	 3. Запасы и разработка энергоресурсов, электроэнергетика.

       В мире действительно существует ряд природных ограничений. Так, если брать оценку количества топлива по трем категориям: разведанные, возможные, вероятные, то угля хватит на 600 лет, нефти – на 90, природного газа – на 50 урана – на 27 лет. Иными словами, все виды топлива по всем категориям будут сожжены за 800 лет. Предполагается, что к 2010 г. спрос на минеральное сырье в мире увеличится в 3 раза. Сейчас в ряде стран богатые месторождения выработаны до конца или близки к истощению. Аналогичное положение наблюдается и по другим полезным ископаемым. Если энергопроизводство будет расти сегодняшними темпами, то все виды используемого сейчас топлива будут истрачены через 130 лет, то есть в начале ХХII в.

И все же вряд ли правомерно говорить о дефиците природных ресурсов на нашей планете. Человечество вовлекло в хозяйственный оборот меньшую часть ресурсов Земли: глубина разрезов не превышает 700 м, шахт – 2,5 км, скважин – 10 тыс. м. Наконец, основные резервы сбережения ресурсов содержатся в отсталой технологии, из-за которой не используется значительная часть природных ресурсов. Так, используемая ныне технология извлекает не более 30 – 40% потенциальных запасов нефти, а коэффициент полезного использования добытых энергетических ресурсов ограничен 30 – 35%.

                                            Нефтяная промышленность.

Нефтяная промышленность сегодня - это крупный хозяйственный комплекс, который живет и развивается по своим закономерностям.

Что значит нефть сегодня для хозяйства любой страны? 

Это: сырье для нефтехимии в производстве синтетического каучука, спиртов, полиэтилена, полипропилена, широкой гаммы различных пластмасс и готовых изделий из них, искусственных тканей; источник для выработки моторных топлив (бензина, керосина, дизельного и реактивных топлив), масел и смазок, а также котельно-печного топлива (мазут), строительных материалов (битумы, гудрон, асфальт); сырье для получения ряда белковых препаратов, используемых в качестве добавок в корм скоту для стимуляции его роста. Нефть - национальное богатство, источник могущества страны, фундамент ее экономики.

    Доказанные запасы нефти в мире оцениваются в 140 млрд. т, а ежегодная добыча составляет около 3.5 млрд. т. Однако вряд ли стоит предрекать наступление через 40 лет глобального кризиса в связи с исчерпанием нефти в недрах земли, ведь экономическая статистика оперирует цифрами доказанных запасов то есть запасов, которые полностью разведаны, описаны и исчислены. А это далеко не все запасы планеты. Даже в пределах многих разведанных месторождений сохраняются неучтённые или не вполне учтенные нефтеносные секторы, а сколько месторождений еще ждет своих открывателей

За последние два десятилетия человечество вычерпало из недр более 60 млрд. т нефти. Казалось бы, доказанные запасы при этом сократились на такую же величину? Ничуть не бывало. Если в 1977 году запасы оценивались в 90 млрд. т, то в 1987 г. уже в 120 млрд., а к 1997 году увеличились еще на два десятка миллиардов. Ситуация парадоксальна: чем больше добываешь, тем больше остается. Между тем этот геологический парадокс вовсе не кажется парадоксом экономическим. Ведь чем выше спрос на нефть, чем больше ее добывают, тем большие капиталы вливаются в отрасль, тем активнее идет разведка на нефть, тем больше людей, техники, мозгов вовлекается в разведку и тем быстрее открываются и описываются новые месторождения. Кроме того, совершенствование техники добычи нефти позволяет включать в состав запасов ту нефть, наличие ( и количество ) которой было ранее известно, но достать которую было нельзя при техническом уровне прошлых лет. Конечно, это не означает, что запасы нефти безграничны, но очевидно, что у человечества есть еще не одно десятилетие, чтобы совершенствовать энергосберегающие технологии и вводить в оборот альтернативные источники энергии.

         При существующих способах добычи нефти коэффициент её извлечения колеблется в пределах 0.25 – 0.45, что явно недостаточно и означает, что большая часть её геологических запасов остаётся в земных недрах. 

                                                    Электроэнергетика.

        Энергетика — это основа промышленности всего мирового хозяйства. Приблизительно 1/4 всех потребляемых энергоресурсов приходится на долю электроэнергетики. Остальные 3/4 приходятся на промышленное и бытовое тепло, на транспорт, металлургические и химические процессы. 

 Теплоэнергетика в основном твердое топливо. Самое распространенное твердое топливо нашей планеты — уголь. И с экологической и с экономической точки зрения метод прямого сжигания угля для получения электроэнергии не лучший способ использования твердого топлива.

Энергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Энергетика  обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики.

       Энергетическая промышленность является частью топливно-энергетической промышленности и неразрывно связана с другой составляющей этого гигантского хозяйственного комплекса - топливной промышленностью

 Из написанного ясно, что существуют разные факторы, ограничивающие мощность солнечной энергетики.

Одним из самых перспективных, на данный момент, методов решения энергетической проблемы- это использование альтернативных видов электроэнергии.



                                                             Энергия рек.

     Многие тысячелетия, верно, служит человеку энергия, заключенная в текущей воде. Запасы ее на Земле колоссальны. Недаром некоторые ученые считают, что нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а Вода - ведь около трех четвертей поверхности планеты покрыты водой. Огромным аккумулятором энергии служит Мировой океан, поглощающий большую ее часть, поступающую от Солнца. Здесь плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие океанские течения. Рождаются могучие реки, несущие огромные массы воды в моря и океаны. Понятно, что человечество в поисках энергии не могло пройти мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научились использовать энергию рек.

Но когда наступил золотой век электричества, произошло возрождение водяного колеса, правда, уже в другом обличье – в виде водяной турбины. Электрические генераторы, производящие энергию, необходимо было вращать, а это вполне успешно могла делать вода, тем более что многовековой опыт у нее уже имелся. Можно считать, что современная гидроэнергетика родилась в 1891 году.

Преимущества гидроэлектростанций очевидны – постоянно возобновляемый самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения окружающей среды. Да и опыт постройки и эксплуатации водяных колес мог бы оказать немалую помощь гидроэнергетикам. Однако постройка плотины крупной гидроэлектростанции оказалась задачей куда более сложной, чем постройка небольшой запруды для вращения мельничного колеса. Чтобы привести во вращение мощные гидротурбины, нужно накопить за плотиной огромный запас воды. Для постройки плотины требуется уложить такое количество материалов, что объем гигантских египетских пирамид по сравнению с ним покажется ничтожным. Поэтому в начале XX века было построено всего  несколько гидроэлектростанций. 

Но пока людям служит лишь небольшая часть гидроэнергетического потенциала земли. Ежегодно огромные потоки воды, образовавшиеся от дождей и таяния снегов, стекают в моря неиспользованными. Если бы удалось задержать их с помощью плотин, человечество получило бы дополнительно колоссальное кол-во энергии.



                                                      Атомная энергия.

Открытие излучения  урана  впоследствии  стало  ключом  к энергетическим кладовым природы.

Главным, сразу  же  заинтересовавшим  исследователей,  был вопрос: откуда берется энергия лучей,  испускаемых ураном,  и почему уран всегда чуточку теплее окружающей среды? Под сомнение ставился либо закон сохранения энергии,  либо утвержденный веками принцип неизменности атомов?  Огромная научная смелость требовалась от ученых, которые перешагнули границы привычного, отказались от устоявшихся представлений.

Такими смельчаками оказались молодые ученые Эрнест Резерфорд и Фредерик Содди. 

Два года упорного труда по изучению радиоактивности привели их к революционному по тем временам  выводу: атомы некоторых элементов подвержены распаду, сопровождающемуся излучением энергии в количествах,  огромных по сравнению с энергией, освобождающейся при обычных молекулярных видоизменениях.

Невиданными темпами развивается сегодня атомная энергетика. За тридцать лет общая мощность ядерных энергоблоков выросла с 5 тысяч до 23 миллионов киловатт! Некоторые ученые высказывают мнение,  что в 21 веке около половины всей электроэнергии в мире будет вырабатываться на атомных электростанциях.

В принципе энергетический ядерный реактор устроен довольно просто - в нем,  так же как и в обычном котле, вода превращается в пар.  Для этого используют  энергию,  выделяющуюся  при цепной  реакции распада атомов урана или другого ядерного топлива. На атомной электростанции нет громадного парового котла, состоящего из тысяч километров стальных трубок, по которым при огромном давлении циркулирует вода, превращаясь в пар. Эту махину заменил относительно небольшой ядерный реактор.

Самый распространенный в настоящее время тип реактора водографитовый.

Еще одна распространенная конструкция реакторов - так называемые  водо-водяные.  В  них вода не только отбирает тепло от твэлов,  но и служит замедлителем  нейтронов  вместо  графита. Конструкторы довели мощность таких реакторов до миллиона киловатт. Могучие энергетические агрегаты установлены на Запорожской,  Балаковской и других атомных электростанциях. Вскоре реакторы такой конструкции,  видимо,  догонят по мощности и  рекордсмена - полуторамиллионик с Игналинской АЭС.

Но все-таки будущее ядерной энергетики,  по-видимому, останется за третьим типом реакторов, принцип работы и конструкция которых предложены учеными,  - реакторами на быстрых нейтронах.  Их называют еще реакторами-размножителями. Обычные реакторы используют замедленные нейтроны,  которые вызывают цепную  реакцию в довольно редком изотопе- уране-235,  которого в природном уране всего около одного  процента.  Именно  поэтому приходится строить огромные заводы,  на которых буквально просеивают атомы урана,  выбирая из них атомы  лишь одного  сорта урана-235.  Остальной  уран в обычных реакторах использоваться не может.  Возникает вопрос: а хватит ли этого редкого изотопа урана  на  сколько-нибудь продолжительное время или же человечество вновь столкнется с  проблемой  нехватки  энергетических ресурсов?

Более тридцати лет назад эта проблема была поставлена перед коллективом лаборатории Физико-энергетического института. Она была решена. Руководителем лаборатории Александром Ильичом Лейпунским  была  предложена  конструкция  реактора на быстрых нейтронах.В 1955 году была построена первая такая установка.

Преимущества реакторов  на быстрых нейтронах очевидны.  В них для получения энергии можно использовать все  запасы  природных  урана  и тория,  а они огромны - только в Мировом океане растворено более четырех миллиардов тонн урана.

       Но все 450 атомных электростанции,  работающих сейчас на планете, не могут создать угрозу, хотя бы сравнимую с угрозой, исходящей от 50 тысяч боеголовок.

Нет сомнения в том, что атомная энергетика заняла прочное место в энергетическом балансе  человечества.  Она,  безусловно, будет развиваться и впредь, без отказано поставляя столь необходимую людям энергию.  Однако понадобятся дополнительные меры по  обеспечению надежности атомных электростанций,  их безаварийной работы,  а ученые и инженеры сумеют найти  необходимые решения.



 4. Решение проблемы энергоресурсов.

   Как видно из всего выше сказанного, в настоящее время человек не испытывает недостатка в энергоресурсах. Энергетическая ситуация, сложившаяся в результате ограниченности энергоресурсов и монополизации контроля над добычей, особенно нефти, а также в виду активного роста потребления энергии, в особенности в «странах третьего мира», привела к дефициту энергоресурсов, а, следовательно, к резкому повышению цен на них, которое можно наблюдать во всех станах мира (для обывателя это увеличение цен на бензин, увеличение тарифов на электроэнергию, газ). И хотя пока население Земли не испытывает недостатка в энергоресурсах, данная проблема уже сейчас требует поиска возможных решений. К сожалению, проблеме нехватки энергоресурсов не уделяется должного внимания. Это происходит по нескольким причинам: 1) отсутствие недостатка энергоресурсов в настоящее время, 2) наличие в современном мире других, как некоторые считают, более «насущных» проблем (например, проблема мирового терроризма), 3) непросвещённость основной массы населения по этому вопросу, а, следовательно, отсутствие внимания к этому вопросу и оказания влияния на разрешение его мировым сообществом (лишь 1 из 30 опрошенных понимает суть вопроса, его «серьёзность»). Стоить отметить, что главной чертой, характеризующей «энергетический кризис», является неизбежность его наступления. Нельзя не отметить и тот факт, что экологические проблемы, связанные с добычей и переработкой энергоресурсов, также приобрели ныне значительную остроту.

      Про проблему нехватки энергетических ресурсов написано множество работ, книг, диссертаций. Из всех этих работ можно вынести два главных тезиса, на которых строится энергетическая проблема и которые доказывают само существование этой проблемы. Также они отвечают на вопрос: почему нельзя без конца увеличивать объёмы отнимаемых у природы ресурсов. Итак, проблема нехватки природных очевидна, т. к. 1) многие из них невозобновляемы и уже близки к исчерпанию, и 2) их массированная добыча, переработка и использование наносят огромный ущерб внешней среде, т. е. всей планете. 

Существует также много размышлений о способе решения данной проблемы. Теоретическое решение проблемы выглядит приблизительно следующим образом: 

1. для разрешения проблемы нехватки энергоресурсов, а, следовательно, и энергии необходимо, первоначально, освободиться от зависимости, основанной на недостаточном количестве природных ресурсов;

2. для этого надо изменить саму модель экономического роста: перейти от наращивания объёмов потребления ресурсов к рационализации их производства и потребления следующими способами:

путём снижения энерго – и материалоёмкости производства

путём замены в энергетики нефти и угля менее «грязным» газом

путём развития нетрадиционных видов энергии, как уже используемых, так и тех, которые ещё пока экспериментальные.

     3. путём стимулирования рационального и экономичного использования ресурсов;

     4. после изменения модели экономического роста в мировом масштабе необходим

      контроль, опять же Мирового сообщества, за сохранением достигнутых результатов;

     5. контроль специально созданной независимой организации за соблюдением 

     экологических норм и предписаний всеми предприятиями и фирмами, в т. ч. частными.

     Такое решение проблемы невозможно для человечества для уровня его современного развития по многим причинам. Среди них можно назвать: а) относительно невысокий уровень прогресса (как технического, так и в экономической области), б) отсутствие политической стабильности, существование возможности нарушения мира, в) непонимание сути проблемы некоторыми представителями человечества – вот три главных причины невозможности применения данного решения на современном уровне развития человечества. Т. е. это те самые причины «благодаря» которым в настоящее время и не происходит активного разрешения сложившийся критической ситуации. Но, к великому сожалению, остальные предложения, которые поступают по этому вопросу, либо донельзя абсурдны, либо настолько «фантастичны», что для воплощения их в жизнь потребуется очень длительное время – настолько длительное, что топливно-энергетические ресурсы закончатся намного раньше, даже по самым оптимистическим прогнозам, поэтому попытка воплощения этих идей в жизнь никак и ничем не обоснованна.

      Но нельзя сказать, что данной проблемой не занимаются вовсе. Так увеличивается использование «альтернативных» источников энергии, разрабатываются совершенно новые, основанные на новейших технологиях, электростанции, проводятся работы по нахождению и использованию новых энергоресурсов, проводится их внедрение в повседневную жизнь (последним таким достижением стали солнечные батареи). Большее внимание стало уделяться экологическому вопросу – сильнее развивается экобизнес (создание очистных сооружений), всё чаще ставятся вопросы о нормировании и регуляции эксплуатации природных энергоресурсов, о воздействии перерабатывающих комплексов на окружающую среду и др.

Начался переход от эпохи природной расточительности к эпохе рационального энергопотребления. За последние 50 лет достигнуто (в производственной сфере):

· снижение потребления топлива автомобилями и другими техническими средствами на 25 – 30 %(на один автомобиль);

· снижено количество потребляемой энергии на производство практически всех единиц производимой продукции (особенно в странах с высоким уровнем научно – технического прогресса, таких как Япония, США);

· разрабатываемая продукция стала более энергосберегающей (в основном бытовая техника), причём это достигнуто без видимого увеличения стоимости этой продукции для потребителя, что говорит о решении вопроса не за счёт покупателя;

· научно – техническая революция позволила создать качественно новые схемы потребления энергии (в том числе, использующие «альтернативные» источники энергии) – началось постепенное проникновение этих схем в «бытовую» жизнь;

 · при использовании «традиционных» энергоресурсов используются искусственные методы увеличения их главного качества – теплотворности, для увеличения максимально возможного количества, выделяемой из них энергии (всевозможные «присадки»);

· на АЭС созданы мощные, так называемые «барьеры безопасности», которые, при правильной эксплуатации, позволяют говорить об экологической безопасности энергии ядерного распада;

· активно решается вопрос о переработке использованного ядерного топлива и повторном его использовании – в России, Франции и ещё нескольких странах уже функционируют специальные заводы, основная задача которых такая переработка.

На государственном и мировом уровнях:

· созданы многочисленные организации, в целях которых не последнее (а иногда и первое) место занимает вопрос оптимального использования и охраны природных ресурсов, в т. ч. топливно-энергетических; в их число входят:  Green Peace, ORGANIZACION DE LA CUENCA DE LA PLATA(Ла – Платская группа), CARIBBEAN COMUNITY (CARICOM)(Карибское сообщество), EL PACTO AMAZONICO, ASSOCIATION OF SOUTH EAST ASION NATIONS (ASEAN)(Ассоциация Государств юго – восточной Азии), ACUERDO DE INTEGRATION SUBREGIONAL ANDINA (AISA)(Андский пакт), ORGANIZATION OF AFRICAN UNITY (OAU)(Организация Африканского Единства, ОАЭ), ORGANIZATION FOR ECONOMIC COOPERATION AND DEVELOPMENT (OECD)(Организация Экономического сотрудничества и развития, ОЭСР), ORGANIZATION OF THE PETROLIUM EXPORTING COUNTRIES (OPEC)(Организация стран – экспортёров нефти)  и другие; 

· в большинстве развитых стран, в т. ч. в России существует множество законодательных и нормативных актов, кодексов, указов, в задачу которых входит регулирование использования природных ресурсов, в т. ч. топливно-энергетических;

· во всём мире проводятся программы, акции призывающие население к рациональному потреблению энергоресурсов;

· созданы многочисленные (государственные и независимые) министерства по рациональному природопользованию и охране природных ресурсов, а также организации по предотвращению нарушений направленных на «неправильное» использованию этих ресурсов (экологическая милиция в России);

· на государственном и мировом уровнях преодолён психологический барьер, касающийся предположения, что только богатая ресурсами страна (в основном, конечно же, топливно-энергетическими) способна стать экономически развитой, с нормальными условиями проживания населения (быстрый рост экономики Японии доказал, что и страна расположенная на архипелагах, на небольшой территории может занимать первое место во многих сферах деятельности);

·  в настоящее время общеизвестная мировая независимая UNITED NATIONS ORGANIZATION (UNO) – Организация Объединённых Наций (ООН) всё чаще обращает внимание общественности на нехватку ресурсов как таковых, так и в частности энергетических, два специализированных учреждения ООН (Организация Объединённых Наций по вопросам образования, науки и культуры – ЮНЕСКО и Международное агентство по атомной энергетике - МАГАТЭ) в плотную занимаются способами решения вопросов недостаточности, рационального использования и нахождения «альтернативных» источников энергии. 

     Таким образом очевидно, что проблема не остаётся без внимания. Однако, очевиден и тот факт, что внимание, которое уделяется данной проблеме, недостаточно. Пока действия, направленные на разрешение сложившийся ситуации, носят либо чисто формальный характер, либо чересчур пассивны и не приносят должного результата. Для того чтобы дело сдвинулось, наконец, с «мёртвой точки» необходимо: во- первых, более активное финансирование государствами программ, направленных на разработку уже известных и нахождению новых НВИЭ; и во- вторых донесение проблемы до масс людей через программы информирования населения путём агитации, в т. ч. с помощью телевидения, возможно даже ввода некоторых ограничений на использования энергетических ресурсов (причём эти ограничения должны быть обоснованны и, в то же время, не должны «стеснять» основную массу людей, не должны быть для них слишком обременительными). Необходима тщательная подготовка к переходу на новые источники энергии, тепла и топлива.

                                 

5.Альтернативные источники энергии.

                                            

                                                   Энергия солнца.

В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энергии резко возрос, и хотя этот источник также относится к возобновляемым, внимание, уделяемое ему во всем мире, заставляет нас рассмотреть его возможности отдельно.

Потенциальные возможности энергетики, основанной на использовании непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики.

Заметим, что использование всего лишь 0.0125 % этого количества энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование

0.5 % - полностью покрыть потребности на перспективу.

        К сожалению, вряд ли когда-нибудь эти огромные потенциальные ресурсы удастся реализовать в больших масштабах. Одним из наиболее серьезных препятствий такой реализации является низкая интенсивность солнечного излучения. Даже при наилучших атмосферных условиях (южные широты, чистое небо) плотность потока солнечного излучения составляет не более 250 Вт/м. Поэтому, чтобы коллекторы солнечного излучения "собирали" за год энергию, необходимую для удовлетворения всех потребностей человечества нужно разместить их на территории 130 000 км!



                                     Ветровая энергия.

       Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Постоянно и повсюду на земле дуют ветры - от легкого ветерка, несущего желанную прохладу в летний зной, до могучих ураганов, приносящих неисчислимый урон и разрушения. Всегда неспокоен воздушный океан, на дне которого мы живем. Ветры, дующие на просторах нашей страны, могли бы легко удовлетворить все ее потребности в электроэнергии!

       Техника 20 века открыла совершенно новые возможности для ветроэнергетики, задача которой стала другой - получение электроэнергии. В начале века Н.Е.Жуковский разработал теорию ветродвигателя, на основе которой могли быть созданы высокопроизводительные  установки, способные получать энергию от самого слабого ветерка. Появилось множество проектов ветроагрегатов, несравненно более совершенных, чем старые ветряные мельницы. В новых проектах используются достижения многих отраслей знания.

        В наши дни к созданию конструкций ветроколеса - сердца любой ветроэнергетической установки - привлекаются специалисты-самолетостроители, умеющие выбрать наиболее целесообразный профиль лопасти, исследовать его в аэродинамической трубе. Усилиями ученых и инженеров созданы самые разнообразные конструкции современных ветровых установок.

                                                   Энергия земли.

        Издавна люди знают о стихийных проявлениях гигантской энергии, таящейся в недрах земного шара. Память человечества хранит предания о катастрофических извержениях вулканов, унесших миллионы человеческих жизней, неузнаваемо изменивших облик многих мест на Земле. Мощность извержения даже сравнительно небольшого вулкана колоссальна, она многократно превышает мощность самых крупных энергетических установок, созданных руками человека. Правда, о непосредственном использовании энергии вулканических извержений говорить не приходится - нет пока у людей  возможностей обуздать эту непокорную стихию, да и, к счастью, извержения эти достаточно редкие события. Но это проявления энергии, таящейся в земных недрах, когда лишь крохотная доля этой неисчерпаемой энергии находит выход через огнедышащие жерла вулканов.

       Маленькая европейская страна Исландия - "страна льда" в дословном переводе - полностью обеспечивает себя помидорами, яблоками и даже бананами! Многочисленные исландские теплицы получают энергию от тепла земли - других местных источников энергии в Исландии практически нет. Зато очень богата эта страна горячими источниками и знаменитыми гейзерами-фонтанами горячей воды, с точностью хронометра вырывающейся из-под земли. И хотя не исландцам принадлежит приоритет в использовании тепла подземных источников, жители этой маленькой северной страны эксплуатируют подземную котельную очень интенсивно. Столица - Рейкьявик, в которой проживает половина населения страны, отапливается только за счет подземных источников.

       Но не только для отопления черпают люди энергию из глубин земли. Уже давно работают электростанции, использующие горячие подземные источники. Первая такая электростанция, совсем еще маломощная, была построена в 1904 году в небольшом итальянском городке Лардерелло, названном так в честь французского инженера Лардерелли, который еще в 1827 году составил проект использования многочисленных в этом районе горячих источников. Постепенно мощность электростанции росла, в строй вступали все новые агрегаты, использовались новые источники горячей воды, и в наши дни мощность станции достигла уже внушительной величины-360 тысяч киловатт. В Новой Зеландии существует такая электростанция в районе Вайракеи, ее мощность 160 тысяч киловатт. В 120 километрах от Сан-Франциско в США производит электроэнергию геотермальная станция мощностью 500 тысяч киловатт.



                                         Энергия мирового океана.

Известно, что запасы энергии в Мировом океане колоссальны. Так, тепловая (внутренняя) энергия, соответствующая перегреву поверхностных вод океана по сравнению с донными, скажем, на 20 градусов, имеет величину порядка 10 Дж. Кинетическая энергия океанских течений оценивается величиной порядка 10 Дж. Однако пока что люди умеют утилизовать лишь ничтожные доли этой энергии, да и то ценой больших и медленно окупающихся капиталовложений, так  что  такая энергетика до сих пор казалась малоперспективной.

     Однако происходящее весьма быстрое истощение запасов ископаемых топлив, использование которых к тому же связано с существенным загрязнением окружающей среды, резкая ограниченность запасов урана (энергетическое использование которых к тому же порождает опасные радиоактивные отходы) и неопределенность как сроков, так и экологических последствий промышленного использования термоядерной энергии заставляет ученых и инженеров уделять все большее внимание поискам  возможностей рентабельной утилизации обширных и безвредных источников энергии в Мировом океане. Широкая общественность,  да  и  многие специалисты еще не знают, что поисковые работы по извлечению энергии из  морей  и океанов приобрели  в  последние годы в ряде стран уже довольно большие масштабы и что их  перспективы  становятся  все  более обещающими.

Наиболее очевидным способом использования океанской энергии представляется постройка приливных электростанций (ПЭС). С 1967 г. в устье реки Ранс во Франции на приливах высотой до 13 метров работает  ПЭС мощностью 240 тыс.  кВт с годовой отдачей 540 тыс. кВтч. Советский инженер Бернштейн разработал удобный способ постройки  блоков  ПЭС,  буксируемых на плаву в нужные места, и рассчитал рентабельную процедуру включения ПЭС в энергосети  в  часы  их максимальной нагрузки потребителями. Его идеи проверены на ПЭС,  построенной в 1968 году  в  Кислой Губе около Мурманска;  своей очереди ждет ПЭС на 6 млн.  кВт в Мезенском заливе на Баренцевом море.

Неожиданной возможностью  океанской  энергетики оказалось выращивание с плотов в океане быстрорастущих гигантских  водорослей, легко перерабатываемых в метан для энергетической замены природного газа.  По  имеющимся  оценкам,  для  полного обеспечения энергией каждого человека - потребителя достаточно одного гектара плантаций водорослей.

      Большое внимание  приобрела "океанотермическая энергоконверсия" (ОТЭК), т.е. получение электроэнергии за счет разности температур между  поверхностными  и засасываемыми насосом глубинными океанскими водами,  например при использовании в замкнутом цикле турбины таких легкоиспаряющихся жидкостей как пропан, фреон или аммоний.  В какой-то мере аналогичными,  но как пока кажется, вероятно, более далекими представляются перспективы получения электроэнергии за счет различия между соленой и пресной, например морской и речной водой.

Уже немало инженерного искусства вложено в макеты генераторов электроэнергии,  работающих  за  счет морского волнения, причем обсуждаются перспективы электростанций с мощностями  на многие тысячи киловатт. Еще больше сулят гигантские турбины на таких интенсивных и стабильных океанских течениях, как Гольфстрим.

Представляется, что некоторые из предлагавшихся океанских энергетических установок могут быть реализованы,  и стать рентабельными уже в настоящее время.  Вместе с тем  следует  ожидать, что творческий энтузиазм,  искусство и изобретательность научно-инженерных работников улучшить существующие и  создадут новые перспективы для промышленного использования энергетических ресурсов Мирового океана. Думается,  что при  современных темпах научно-технического  прогресса существенные  сдвиги  в океанской энергетике должны произойти в ближайшие десятилетия. Океан  наполнен  внеземной   энергией,  которая поступает  в него из космоса. Она доступна и безопасна, и не загрязняет окружающую среду, неиссякаема и свободна. Из космоса поступает энергия Солнца. Она нагревает воздух и образует ветры, вызывающие волны. Она нагревает океан, который накапливает тепловую энергию.  Она приводит в движение течения, которые  в то же время меняют свое направление под воздействием вращения Земли.

Из космоса же поступает энергия солнечного и лунного притяжения. Она является движущей силой системы Земля - Луна  и вызывает приливы и отливы.

     Океан - это не плоское, безжизненное водное пространство, а огромная  кладовая беспокойной энергии.  Здесь плещут волны, рождаются приливы и отливы,  пересекаются течения,  и все  это наполнено энергией.

Бакены и маяки,  использующие энергию  волн,  уже  усеяли прибрежные воды Японии.  В течение многих лет бакены – свистки береговой охраны США действуют благодаря волновым  колебаниям. Сегодня вряд  ли  существует прибрежный район,  где не было бы своего собственного изобретателя,  работающего  над  созданием устройства, использующего энергию волн.

      Начиная с 1966  года  два французских города полностью удовлетворяют свои  потребности  в  электроэнергии  за счет энергии приливов и  отливов. Энергоустановка  на реке Ранс (Бретань), состоящая  из двадцати четырех реверсивных  турбогенераторов, использует эту энергию.  Выходная мощность установки 240  мегаватт - одна из наиболее мощных гидроэлектростанций во Франции.

       В 70-х годах  ситуация  в энергетике изменилась.  Каждый раз, когда поставщики на Ближнем Востоке,  в Африке и Южной Америке поднимали цены на нефть,  энергия  приливов становилась все более  привлекательной, так как она успешно конкурировала в цене с ископаемыми  видами топлива. Вскоре за этим  в  Советском Союзе,  Южной Корее и Англии возрос интерес к  очертаниям береговых линий и возможностям создания на них энергоустановок.  В  этих  странах стали всерьез подумывать  об использовании энергии приливов волн и выделять средства на научные исследования  в этой области, планировать их.

       Не так  давно группа ученых океанологов обратила внимание на тот факт, что Гольфстрим несет свои  воды  вблизи  берегов Флориды со скоростью 5 миль в час. Идея использовать этот поток теплой воды была весьма заманчивой.

Возможно ли это?  Смогут ли гигантские турбины и подводные пропеллеры,  напоминающие ветряные мельницы,  генерировать электричество, извлекая энергию из течений и воли? "Смогут" -  таково в 1974 году было заключение Комитета Мак-Артура,  находящегося под эгидой Национального управления по исследованию океана и атмосферы в Майами (Флорида). Общее  мнение заключалось  в  том, что   имеют место  определенные  проблемы, но все они могут быть решены в  случае  выделения ассигнований, так как "в этом проекте нет ничего такого, что превышало бы возможности современной инженерной и технологической мысли".

      В океане  существует  замечательная среда для поддержания жизни, в состав которой входят питательные вещества, соли и другие минералы. В этой среде растворенный в воде кислород питает всех морских животных от самых маленьких до самых больших,  от амебы до акулы. Растворенный углекислый газ точно так же поддерживает жизнь всех морских растений от одноклеточных  диатомовых водорослей  до  достигающих  высоты 60-90 метров бурых водорослей.

      Морскому биологу нужно сделать лишь шаг вперед, чтобы перейти от восприятия океана как природной  системы  поддержания жизни к  попытке начать  на  научной основе извлекать из этой системы энергию.

      При поддержке  военно-морского  флота США в середине 70-х годов группа специалистов в области исследования океана, морских инженеров  и водолазов  создала  первую  в мире океанскую энергетическую ферму на глубине 12 метров под залитой солнцем  гладью  Тихого  океана вблизи города Сан-Клемент. Ферма была небольшая.  По сути своей, все это было лишь экспериментом. На  ферме выращивались бурые гигантские калифорнийские водоросли.

      По мнению директора проекта доктора Говарда А.  Уилкокса, сотрудника Центра исследования морских и  океанских  систем  в Сан-Диего (Калифорния), "до 50 % энергии этих водорослей может быть превращено в топливо - в природный газ  метан.  Океанские фермы будущего, выращивающие  бурые водоросли на площади примерно  40 000 га,  смогут давать энергию, которой хватит,  чтобы  полностью удовлетворить потребности американского города с населением в    50 000 человек".

       В наши дни,  когда возросла необходимость в  новых  видах топлива, океанографы, химики, физики, инженеры и технологи обращают все большее внимание на океан как на потенциальный  источник энергии. В океане растворено огромное количество солей.  Может  ли соленость быть использована, как источник энергии? Может. Большая концентрация соли в океане навела ряд исследователей Скриппского океанографического института в Ла-Колла (Калифорния) и других центров на мысль о создании таких установок. Они  считают,  что для получения большого количества энергии вполне возможно  сконструировать батареи,  в  которых происходили бы реакции между соленой и несоленой водой.

Температура воды океана в разных местах  различна.  Между тропиком Рака и тропиком Козерога поверхность воды нагревается до 82 градусов по Фаренгейту (27 C).  На глубине 600 метров температура падает до 35,36,37 или 38 градусов по Фаренгейту (2-3.5 С).  Возникает вопрос:  есть ли  возможность использовать разницу температур для получения энергии? Могла бы тепловая энергоустановка,  плывущая под водой,  производить электричество? Да, и это возможно.

      В далекие 20-е годы прошлого столетия Жорж Клод, одаренный, решительный и весьма настойчивый французский физик, решил исследовать такую возможность. Выбрав участок океана вблизи берегов Кубы, он сумел-таки после серии неудачных попыток получить установку мощностью 22 киловатта.  Это явилось большим научным достижением и приветствовалось многими учеными.

       Используя теплую воду на поверхности и холодную на глубине и создав соответствующую технологию,  мы  располагаем  всем необходимым для производства электроэнергии, уверяли сторонники использования  тепловой  энергии  океана.  "Согласно  нашим оценкам, в  этих  поверхностных  водах имеются запасы энергии, которые в 10 000 раз превышают общемировую потребность в ней". "Увы, - возражали скептики, - Жорж Клод получил в заливе Матансас всего 22 киловатта электроэнергии.  Дало ли это  прибыль?"  Не  дало,  так как,  чтобы получить эти 22 киловатта, Клоду пришлось затратить 80 киловатт на работу своих насосов.

       Сегодня профессор Скриппского института океанографии Джон Исаакс делает вычисления более аккуратно. По его оценкам, современная технология  позволит  создавать энергоустановки, использующие для производства электричества разницу температур в океане, которые производили бы его в два раза больше,  чем общемировое потребление на сегодняшний день. Это будет электроэнергия, производимая электростанцией, преобразующей термальную энергию океана (ОТЕС).

        Однако самолеты и легковые автомобили,  автобусы и грузовики могут приводиться в движение газом,  который можно извлекать из воды,  а уж воды-то в морях достаточно. Этот газ - водород, и он может использоваться в качестве горючего. Водород - один из наиболее распространенных элементов во  Вселенной.  В океане он содержится в каждой капле воды.  Помните формулу воды? Формула   H-OH значит, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Извлеченный из воды водород можно сжигать как топливо и использовать не  только  для того, чтобы приводить в движение различные транспортные средства, но и для получения электроэнергии.

         Все большее число химиков и инженеров с энтузиазмом относится к "водородной энергетике" будущего,  так как  полученный водород достаточно удобно хранить:  в виде сжатого газа в танкерах или в сжиженном виде в криогенных контейнерах при температуре       -203 С.  Его можно хранить и в твердом виде после соединения с  железо-титановым  сплавом или с  магнием  для образования металлических гидридов.  После этого их можно легко транспортировать и использовать  по  мере необходимости.  В 60-е  годы  специалистам  из НАСА удалось столь успешно осуществить процесс электролиза воды и столь эффективно  собирать высвобождающийся  водород,  что  получаемый таким образом водород использовался во время полетов по программе "Аполлон".

      Таким образом,  в  океане,  который составляет 71 процент поверхности планеты, потенциально имеются различные виды энергии -  энергия волн и приливов;  энергия химических связей газов, питательных веществ,  солей и других  минералов;  скрытая энергия водорода, находящегося в молекулах воды; энергия течений, спокойно и нескончаемо движущихся в различных частях океана; удивительная по запасам энергия,  которую можно получать, используя разницу температур воды океана на  поверхности  и  в глубине, и их можно преобразовать в стандартные виды топлива.

       Такие количества энергии, многообразие ее форм гарантируют, что  в  будущем человечество не будет испытывать в ней недостатка. В то же время не возникает необходимости зависеть от одного - двух основных источников энергии,  какими,  например, являются давно использующиеся ископаемые виды топлива и  ядерного горючего,  методы получения которого были разработаны недавно. Разумеется, трудно даже представить себе переход от столь привычных, традиционных видов топлива - угля,  нефти и природного газа - к  незнакомым,  альтернативным  методам  получения энергии. Разница температур? Водород,  металлические   гидриды, энергетические фермы в океане?  Для многих это звучит как научная фантастика.

       И, тем не менее, несмотря на то, что извлечение энергии океана находятся на стадии экспериментов и  процесс  ограничен  и дорогостоящ, факт остается фактом,  что по мере развития научно-технического прогресса энергия в будущем может в значительной степени добываться из моря.  Когда - зависит от того,  как скоро эти процессы станут достаточно дешевыми. В конечном итоге дело  упирается не в возможность извлечения из океана энергии в различных формах, а в стоимость такого извлечения, которая определит, насколько быстро будет развиваться тот или иной способ добычи. Когда бы это время ни наступило,  переход к использованию энергии океана принесет двойную пользу: сэкономит общественные средства и сделает более жизнеспособной третью планету Солнечной системы - нашу Землю.















6. Заключение.

     За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергии на  новые,  более совершенные. И не потому, что старый источник был исчерпан.

      Солнце светило и обогревало человека всегда: и тем не менее однажды люди приручили огонь, начали жечь древесину.

Затем древесина уступила  место  каменному  углю.  Запасы древесины казались безграничными,  но паровые машины требовали более калорийного "корма".

Но и  это  был лишь этап.  Уголь вскоре уступает свое лидерство на энергетическом рынке нефти.

      И вот новый виток: в наши дни ведущими видами топлива пока остаются        нефть и газ.  Но за каждым новым кубометром газа  или тонной нефти нужно идти все дальше на север или восток,  зарываться все глубже в землю.  Немудрено, что нефть и газ будут с каждым годом стоить нам все дороже.

Замена? Нужен новый  лидер  энергетики.  Им,  несомненно, станут ядерные источники.

Запасы урана,  если, скажем, сравнивать их с запасами угля,  вроде  бы не столь уж и велики. Но зато на единицу веса он содержит в себе энергии в миллионы раз больше, чем уголь. А итог  таков:  при получении электроэнергии на АЭС нужно затратить,  считается, в сто тысяч раз меньше средств и труда, чем при извлечении энергии из угля. И ядерное горючее приходит на смену нефти и углю...  Всегда было так:  следующий источник энергии был и более мощным.  То была, если можно так выразиться, "воинствующая" линия энергетики.

     В погоне за избытком энергии человек все глубже погружался в стихийный мир природных явлений и  до  какой-то  поры  не очень задумывался о последствиях своих дел и поступков.

Но времена изменились. Сейчас начинается новый, значительный этап земной энергетики. Появилась "щадящая" энергетика, построенная  так,  чтобы  человек  не  рубил сук, на котором он сидит.  Заботился об охране уже сильно поврежденной биосферы.

Несомненно, в  будущем  параллельно с линией интенсивного развития энергетики получат широкие права гражданства и  линия экстенсивная: рассредоточенные  источники  энергии не слишком большой мощности,  но зато с высоким КПД, экологически чистые, удобные в обращении.

Яркий пример тому - быстрый старт электрохимической энергетики, которую позднее, видимо, дополнит энергетика солнечная.

Энергетика очень быстро аккумулирует,  ассимилирует, вбирает в себя все самые новейшие идей,  изобретения,  достижения науки. Это и понятно:  энергетика связана буквально со всем, и все тянется к энергетике, зависит от нее.

Поэтому энергохимия,  водородная энергетика, космические электростанции, энергия, запечатанная в антивеществе, кварках, "черных дырах",  вакууме, - это всего лишь наиболее яркие  вехи, штрихи,  отдельные черточки того сценария,  который пишется на наших глазах и который можно назвать Завтрашним Днем Энергетики.

Лабиринты энергетики.  Таинственные переходы, узкие, извилистые тропки. Полные загадок, препятствий, неожиданных озарений, воплей печали и поражений, кликов радости и побед. Тернист, непрост, непрям энергетический путь человечества. Но мы верим, что мы на пути к Эре Энергетического Изобилия и что все препоны, преграды и трудности будут преодолены.

      Рассказ об  энергии  может  быть бесконечен,  неисчислимы альтернативные формы ее  использования  при  условии,  что  мы должны разработать для этого эффективные и экономичные методы. Не так важно, каково ваше мнение о нуждах энергетики,  об источниках энергии,  ее качестве, и себестоимости. Нам, по-видимому, следует лишь согласиться с тем,  что сказал ученый  мудрец, имя которого осталось неизвестным:  "Нет простых решений, есть только разумный выбор".



7. Список использованной литературы.



Энциклопедия для детей. Том 3. География. Под редакцией М. Аксёновой и др. – 3- е изд., испр. - М.: «Аванта+», 1999. – 640 с.

Алисов, Н. В. Физическая и экономическая география мира. 2 – е изд. / Н. В. Алисов – М.: «Айрис - пресс», 2003.  – 349 с.

Голдин, А. Океаны энергии. / А Голдин – М.: «Знание», 1983. – 87 с.



 Гаврилов, В.П. Чёрное золото планеты. / В.П Гаврилов  –  М.: «Недра», 1990. - 160 с.



Куликов, Л.М. Основы экономической теории: учебное пособие. / Л.М. Куликов – М.: «Финансы и статистика», 2003. –393 с.

Родионова, И. А. Экономическая география. Полный курс для поступающих в вузы: учебно-справочное пособие. В 2–ух томах. / И. А. Родионова – М.: «Экзамен», 2003. –  416 с.

Юдасин, Л. С. Энергетика: проблемы и надежды. / Л. С. Юдасин  – М.: «Просвещение», 1990. – 207 с.