Menneskehedens energiproblem og måder at løse det på

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Menneskehedens energiproblem bliver hvert år mere og mere udbredt. Dette skyldes væksten i verdens befolkning og den intensive udvikling af teknologi, som fører til et konstant voksende niveau af energiforbrug. På trods af brugen af atomkraft, alternativ energi og vandkraft fortsætter folk med at udvinde brorparten af brændstoffet fra jordens indvolde. Olie, naturgas og kul er ikke-vedvarende naturlige energiressourcer, og deres reserver er nu reduceret til et kritisk niveau.

Begyndelsen på slutningen

Globaliseringen af menneskehedens energiproblem begyndte i 70'erne af forrige århundrede, da æraen med billig olie sluttede. Manglen og en kraftig stigning i prisen på denne type brændstof fremkaldte en alvorlig krise i den globale økonomi. Og selvom omkostningerne er faldet over tid, er mængderne støt faldende, så energi- og råvareproblemetmenneskeheden bliver skarpere.

For eksempel, kun i perioden fra 60'erne til 80'erne af det tyvende århundrede, var verdens mængde kulproduktion 40%, olie - 75%, naturgas - 80% af den samlede mængde af disse ressourcer brugt siden begyndelsen af århundredet.

På trods af det faktum, at brændstofmangel begyndte i 70'erne, og det viste sig, at energiproblemet er et glob alt problem for menneskeheden, forudså prognoserne ikke en stigning i dets forbrug. Det var planlagt, at i år 2000 ville mængden af udvinding af mineraler stige 3 gange. Efterfølgende blev disse planer naturligvis reduceret, men som et resultat af den ekstremt sløsede udnyttelse af ressourcer, der varede i årtier, er de i dag praktisk t alt væk.

De vigtigste geografiske aspekter af menneskehedens energiproblem

En af årsagerne til den voksende mangel på brændstof er forværringen af betingelserne for dets udvinding og som følge heraf stigningen i omkostningerne ved denne proces. Hvis der for få årtier siden lå naturressourcer på overfladen, er vi i dag nødt til konstant at øge dybden af miner, gas- og oliebrønde. Minedriften og de geologiske forhold for forekomsten af energiressourcer i de gamle industriområder i Nordamerika, Vesteuropa, Rusland og Ukraine er især blevet mærkbart forværret.

I betragtning af de geografiske aspekter af menneskehedens energi- og råstofproblemer, må det siges, at deres løsning ligger i at udvide ressourcegrænserne. Har brug for at lære nytområder med lettere minedrift og geologiske forhold. Således kan omkostningerne ved brændstofproduktion reduceres. Det skal dog tages i betragtning, at den samlede kapitalintensitet ved at udvinde energiressourcer på nye steder norm alt er meget højere.

Økonomiske og geopolitiske aspekter af menneskehedens energi- og råstofproblemer

Udtømningen af naturlige brændstofreserver har ført til hård konkurrence på det økonomiske, politiske og geopolitiske område. Kæmpe brændstofselskaber er engageret i opdelingen af brændstof og energiressourcer og omfordelingen af indflydelsessfærer i denne industri, hvilket fører til konstante prisudsving på verdensmarkedet for gas, kul og olie. Situationens ustabilitet forværrer alvorligt menneskehedens energiproblem.

Global energisikkerhed

Dette koncept kom i brug i begyndelsen af det 21. århundrede. Principperne i strategien for en sådan sikkerhed sørger for en pålidelig, langsigtet og miljømæssigt acceptabel energiforsyning, hvis priser vil være berettigede og passer til lande, der både eksporterer og importerer brændstof.

Implementeringen af denne strategi er kun mulig, hvis årsagerne til menneskehedens energiproblem elimineres, og praktiske foranst altninger er rettet mod yderligere at forsyne verdensøkonomien med både traditionelle brændstoffer og energi fra alternative kilder. Desuden bør der lægges særlig vægt på udviklingen af alternativ energi.

Energisparepolitik

I tiden med billigt brændstof har mange lande i verden udviklet en meget ressourcekrævende økonomi. Først og fremmest blev dette fænomen observeret i stater rige på mineralressourcer. Listen blev toppet af Sovjetunionen, USA, Canada, Kina og Australien. Samtidig var mængden af tilsvarende brændstofforbrug i USSR flere gange større end i Amerika.

Denne situation krævede en hurtig indførelse af energibesparelsespolitikker i husholdnings-, industri-, transport- og andre sektorer af økonomien. Under hensyntagen til alle aspekter af menneskehedens energi- og råvareproblemer begyndte teknologier, der sigtede på at reducere den specifikke energiintensitet i disse landes BNP, at blive udviklet og implementeret, og hele verdensøkonomiens økonomiske struktur blev genopbygget.

Succeser og fiaskoer

De mest bemærkelsesværdige succeser inden for energibesparelse er opnået af de økonomisk udviklede lande i Vesten. I de første 15 år lykkedes det dem at reducere energiintensiteten af deres BNP med 1/3, hvilket førte til en reduktion i deres andel af verdens energiforbrug fra 60 til 48 procent. Til dato fortsætter denne tendens, hvor BNP-væksten i Vesten overgår det voksende brændstofforbrug.

Situationen er meget værre i Central- og Østeuropa, Kina og SNG-landene. Energiintensiteten i deres økonomi falder meget langsomt. Men lederne af den økonomiske anti-rating er udviklingslande. For eksempel i de fleste afrikanske og asiatiske landetab af tilhørende brændstof (naturgas og olie) varierer fra 80 til 100 procent.

Realiteter og udsigter

Menneskets energiproblem og måder at løse det på i dag bekymrer hele verden. For at forbedre den eksisterende situation indføres forskellige tekniske og teknologiske innovationer. For at spare energi forbedres industrielt og kommun alt udstyr, der produceres mere brændstoføkonomiske biler osv.

Blandt de primære makroøkonomiske foranst altninger er en gradvis ændring i selve strukturen af forbruget af gas, kul og olie med udsigt til at øge andelen af ikke-traditionelle og vedvarende energiressourcer.

For at løse menneskehedens energiproblem med succes er det nødvendigt at være særlig opmærksom på udviklingen og implementeringen af grundlæggende nye teknologier, der er tilgængelige på det nuværende stadie af den videnskabelige og teknologiske revolution.

Atomkraftindustrien

Et af de mest lovende områder inden for energiforsyning er atomenergi. I nogle udviklede lande er den nye generation af atomreaktorer allerede sat i drift. Atomforskere diskuterer igen aktivt emnet reaktorer drevet af hurtige neuroner, der, som man engang havde forestillet sig, vil blive en ny og meget mere effektiv bølge af atomenergi. Deres udvikling blev dog afbrudt, men nu er dette spørgsmål blevet aktuelt igen.

Brug af MHD-generatorer

Direkte konvertering af varmeenergi til elektricitet uden dampkedler og turbiner tillader detudføre magnetohydrodynamiske generatorer. Udviklingen af denne lovende retning begyndte i begyndelsen af 70'erne af forrige århundrede. I 1971 blev den første pilot-industrielle MHD med en kapacitet på 25.000 kW lanceret i Moskva.

De vigtigste fordele ved magnetohydrodynamiske generatorer er:

• høj effektivitet;
• miljømæssig (ingen skadelige emissioner til atmosfæren);
• øjeblikkelig start.

Kryogen turbogenerator

Princippet for driften af en kryogen generator er, at rotoren afkøles af flydende helium, hvilket resulterer i effekten af superledning. De ubestridelige fordele ved denne enhed omfatter høj effektivitet, lav vægt og dimensioner.

En pilotprototype af en kryogen turbogenerator blev skabt tilbage i sovjettiden, og nu er lignende udvikling i gang i Japan, USA og andre udviklede lande.

Hydrogen

Brugen af brint som brændstof har store udsigter. Ifølge mange eksperter vil denne teknologi hjælpe med at løse menneskehedens vigtigste globale problemer - energi- og råvareproblemet. Først og fremmest vil brintbrændstof blive et alternativ til naturlige energiressourcer inden for maskinteknik. Den første brintbil blev skabt af det japanske firma Mazda tilbage i begyndelsen af 90'erne; en ny motor blev udviklet til den. Eksperimentet viste sig at være ret vellykket, hvilket bekræfter løftet om denne retning.

Elektrokemiske generatorer

Dette er brændselsceller, der også kører på brint. Brændstof ledes igennempolymermembraner med et specielt stof - en katalysator. Som et resultat af en kemisk reaktion med ilt omdannes brint selv til vand og frigiver kemisk energi under forbrændingen, som bliver til elektrisk energi.

Brændselscellemotorer er kendetegnet ved den højeste effektivitet (over 70 %), hvilket er det dobbelte af konventionelle kraftværker. Derudover er de nemme at bruge, støjsvage under drift og krævende at reparere.

Indtil for nylig havde brændselsceller et snævert anvendelsesområde, for eksempel inden for rumforskning. Men nu udføres arbejdet med indførelse af elektrokemiske generatorer aktivt i de fleste økonomisk udviklede lande, blandt hvilke Japan indtager førstepladsen. Den samlede effekt af disse enheder i verden er målt i millioner af kW. New York og Tokyo har for eksempel allerede kraftværker, der bruger sådanne celler, og den tyske bilproducent Daimler-Benz var den første til at skabe en fungerende prototype af en bil med en motor, der fungerer efter dette princip.

Kontrolleret termonuklear fusion

I flere årtier er der blevet udført forskning inden for termonuklear energi. Atomenergi er baseret på reaktionen af nuklear fission, og termonuklear energi er baseret på den omvendte proces - kernerne af brintisotoper (deuterium, tritium) smelter sammen. I processen med nuklear forbrænding af 1 kg deuterium er mængden af frigivet energi 10 millioner gange større end den, der opnås fra kul. Resultatet er virkelig imponerende! Det er grunden til, at termonuklear energi anses for at være et af de mest lovende områder til at løse globale problemerenergiunderskud.

prognoser

I dag er der forskellige scenarier for udviklingen af situationen i den globale energisektor i fremtiden. Ifølge nogle af dem vil det globale energiforbrug i olieækvivalenter i 2060 stige til 20 milliarder tons. Samtidig vil udviklingslandene forbrugsmæssigt overhale de udviklede.

I midten af det 21. århundrede skulle mængden af fossile energikilder falde betydeligt, men andelen af vedvarende energikilder, især vind-, sol-, geotermiske kilder og tidevandskilder, vil stige.