4.Основные пути решения глобальной энергетической проблемы в мире

2010 г. привнес череду техногенных и природных катастроф и впервые - беспрецедентные климатические аномалии, сместившие ход относительно устоявшегося развития и нанесшие большой ущерб в важных секторах глобальной энергетики. Вслед за крупной аварией на Саяно-Шушенской ГЭС произошла катастрофа морской платформы в Мексиканском заливе в апреле 2010 г., повлекшая массовую утечку нефти и огромный экологический урон региону, а в октябре - крупная утечка ядовитых химикатов в Венгрии, нанесшая большой трансграничный ущерб. Извержение вулкана в Исландии надолго нарушило авиасообщение в Западной Европе (и повлияло на расход топлива). Устойчивый и рекордно высокотемпературный антициклон, установившийся в центральной части России и вызвавший масштабные пожары и ущерб, контрастировал с разрушительными наводнениями в странах Центральной и Восточной Европы, в Индии и Пакистане. По сообщениям телеграфных агентств, ускорилось таяние альпийских ледников (до 1% в год), приближая дефицит воды в регионе, а уровень Мирового океана стал повышаться почти на 1 см в каждые три года. Все это нарушило традиционный уклад жизни миллионов людей, деятельность многих предприятий и отразилось на энергетической сфере.

Глобальная энергетическая проблема - это проблема надежного обеспечения человечества топливом и энергией. Основные пути её решения: это традиционные, имеющие преимущественно экстенсивный характер, так и более новые и интенсивные. Самый традиционный путь заключается в дальнейшем наращивании ресурсов минерального топлива. Однако данный путь противоречит политике энергосбережения. Обществу нужны новые пути решения, связанные с достижением НТР. Во-первых, это относится к развитию атомной энергетики, где уже начинает входить в эксплуатацию новое поколение атомных реакторов Во-вторых, ведутся работы по прямому преобразованию тепловой энергии в электрическую, при помощи МГД-генераторов. В-третьих, положено начало созданию криогенного турбогенератора, в котором за счет охлаждения ротора жидким гелием достигается эффект сверхпроводимости. В-четвертых, огромное значение имеет использование в качестве топлива водорода. И самое главное, эта попытка осуществить реакцию управляемого термоядерного синтеза. Координация стран при МАГАТЭ может служить примером консолидации сил и идей различных государств во имя одной цели.

Основные пути решения топливно-энергетической и сырьевой проблем:

Установление национальной собственности на все природные ресурсы. Это мероприятие в известной мере ослабит процесс ограбления топливно-энергетических и сырьевых ресурсов стран, которые развиваются.

Изучение запасов всех ресурсов с использованием новейших достижений НТР. Как известно, в настоящее время разведанный относительно неглубокий слой земной коры -- до 5 км. Поэтому важно открыть новые ресурсы в глубинах Земли, а также на дне Мирового океана.

Существенное изменение механизма ценообразования на природные ресурсы в слаборазвитых странах, который в сущности определяется гигантскими транснациональными корпорациями (ТНК), которые контролируют естественные богатства. По данным экспертов ЮНКТАД (Конференции ООН по торговле и развитию), от трех до шести компаний контролируют 80--85% рынку меди, 90--95% рынка железной руды, 80% рынка, хлопчатнику, пшеницы, кукурузы, какао, кофе и грейпфрутов, 70-- 75% рынку бананов, 60% рынка сахара. ТНК с помощью политики "разделяй и властвуй" добиваются несогласованности между странами -- экспортерами природных ресурсов.

Противопоставление объединенной силе развитых стран стратегии действий стран -- экспортеров топливно-энергетических и сырьевых ресурсов. Эта стратегия должна касаться как объемов добычи всех видов ресурсов, так и квот их продажи, на внешние рынки. Из-за отсутствия такой стратегии высокоразвитые страны и ТНК добиваются низких цен на нефть на мировом рынке, который дает им возможность за бесценок накапливать громадные запасы ресурсов. Да, в США общий запас сырой нефти и продуктов ее переработки достигает свыше 1 млрд. бар.. Кроме того, в этих запасах не учитываются дополнительные свыше 500 млн. бар. нефти, которые являются правительственным стратегическим нефтяным резервом.

Использование альтернативных источников энергии, т.е. энергию солнца, ветра, вод, термоядерного синтеза и других источников.

Солнце как источник тепловой энергии это практически неисчерпаемый источник энергии. Его можно использовать прямо (посредством улавливания техническими устройствами) или опосредствованно через продукты фотосинтеза, круговорот воды, движение воздушных масс и другие процессы, которые обусловливаются солнечными явлениями. Использование солнечного тепла - наиболее простой и дешевый путь решения отдельных энергетических проблем. На Кипре в 90% коттеджей, многих отелях и многоквартирных домах проблемы теплообеспечения и горячего водоснабжения решаются за счет солнечных водонагревателей. В Израиле доля жилищ, обеспечивающихся солнечной энергией, близка к 65%. В других странах целенаправленное использование солнечной энергии пока не велико, но интенсивно увеличивается производство различного рода солнечных коллекторов.

Преобразование солнечной энергии в электрическую возможно посредством использования фотоэлементов, в которых солнечная энергия индуцируется в электрический ток безо всяких дополнительных устройств. КПД таких устройств невелик, но в тех случаях, когда требуется получение небольшого количества энергии, использование фотоэлементов уже в настоящее время экономически целесообразно. В качестве примеров такого использования называет калькуляторы, телефоны, телевизоры, кондиционеры, маяки, буи, небольшие оросительные системы и т. п.

Использование солнечной энергии через фотосинтез и биомассу. Самый простой путь использования энергии фотосинтеза - прямое сжигание биомассы. Более оправданной, однако, является переработка биомассы в другие виды топлива, например в биогаз или этиловый спирт. Первый является результатом анаэробного (без доступа кислорода), а второй аэробного (в кислородной среде) брожения. Большие энергетические ресурсы сконцентрированы также в канализационном иле, мусоре и других органических отходах. Спирт, получаемый из биоресурсов, все более широко используют в двигателях внутреннего сгорания. Для получения спирта используется разное органическое сырье. Ограничивающими факторами для использования спирта в качестве энергоносителя являются недостаток земель для получения органической массы и загрязнение среды при производстве спирта (сжигание ископаемого топлива), а также значительная дороговизна (он примерно в 2 раза дороже бензина). Основное преимущество этого ресурса - его постоянная и быстрая возобновимость, а при грамотном использовании и неистощимость.

Ветер, как и движущаяся вода, являются наиболее древними источниками энергии. В течение нескольких столетий эти источники использовались как механические на мельницах, пилорамах, в системах подачи воды к местам потребления и т. п. Широко ведутся работы по использованию энергии ветра в Канаде, Нидерландах, Дании, Швеции, Германии и других странах. Кроме неисчерпаемости ресурса и высокой экологичности производства, к достоинствам ветротурбин относится невысокая стоимость получаемой на них энергии. Она здесь в 2-3 раза ниже, чем на ТЭС и АЭС.

Гидроресурсы продолжают оставаться важным потенциальным источником энергии при условии использования более экологичных, чем современные, методов ее получения. В настоящее время имеются турбины, позволяющие получать энергию, используя естественное течение рек, без строительства, плотин. Такие турбины легко монтируются на реках и при необходимости перемещаются в другие места. Хотя стоимость получаемой на таких установках энергии заметно выше, чем на крупных ГЭС, ТЭС или АЭС, но высокая экологичность делает целесообразным ее получение.

Большими энергетическими ресурсами обладают водные массы морей и океанов. К ним относится энергия приливов и отливов, морских течений, а также градиентов температур на различных глубинах. В настоящее время эта энергия используется в крайне незначительном количестве из-за высокой стоимости получения. Однако, кроме высокой стоимости энергии, электростанции такого типа нельзя отнести к высокоэкологичным. При их строительстве плотинами перекрываются заливы, что резко изменяет экологические факторы и условия обитания организмов. В океанических водах для получения энергии можно использовать разности температур на различных глубинах. Трудности связаны с громоздкостью сооружений и их дороговизной. Несравнимо более реальны возможности использования геотермальных ресурсов. В данном случае источником тепла являются разогретые воды, содержащиеся в недрах земли. В отдельных районах такие воды изливаются на поверхность в виде гейзеров (например, на Камчатке).

Геотермальная энергия может использоваться как в виде тепловой, так и для получения электричества. В настоящее время отдельные города или предприятия обеспечиваются энергией геотермальных вод. Это, в частности, относится к столице Исландии - Рейкьявику.

Термоядерная энергия. Современная атомная энергетика базируется на расщеплении ядер атомов на два более легких с выделением энергии пропорционально потере массы. Источником энергии и продуктами распада при этом являются радиоактивные элементы. С ними связаны основные экологические проблемы ядерной энергетики. Еще большее количество энергии выделяется в процессе ядерного синтеза, при котором два ядра сливаются в одно более тяжелое, но также с потерей массы и выделением энергии. Исходными элементами для синтеза является водород, конечным - гелий. Несмотря на некоторые положительные результаты по осуществлению управляемого ядерного синтеза, высказываются мнения, что в ближайшей перспективе он вряд ли будет использован для решения энергетических и экологических проблем. Это связано с нерешенностью многих вопросов и с необходимостью колоссальных затрат на дальнейшие экспериментальные, а тем более промышленные разработки.

Биотопливо является достаточно обширным понятием, охватывающим целый ряд различных видов топлива, получаемых специальным способом из биомасс. Различают твердую биомассу, жидкое топливо и биогазы. Биотопливо получает все большую популярность среди общественности и ученых из-за повышения цен на нефть, необходимости увеличения энергетической обеспеченности и из-за проблемы парникового эффекта, вызываемого использованием ископаемых видов топлива.

В 2008 г. объем биотоплива составлял 1,8% топлива, используемого транспортом по всему миру. Размеры инвестиций на его производство превысили $4 млрд. и в настоящий момент растут.

Наиболее яркими примерами биотоплива являются:

· Биоэтанол - спирт, полученный методом брожения сахара и крахмала, которые содержатся в растениях. В настоящий моментразвивается технология получения этанола из целлюлозных биомасс, таких как деревья и трава. Этанол можно использовать как чистое топливо для автомобилей, однако зачатую его применяют лишь как добавку к бензину для увеличения октанового числа и уменьшения вредных выбросов в атмосферу. Данный вид топлива широко используется в США и Бразилии.

· Биодизель - дизельное топливо, полученное из растительного масла или животного жира (включая повторно переработанный). Подобно биоэтанолу, биодизель пригоден для использования как чистого топлива для автомобилей, но в наше время его добавляют в «обычный» дизель, чтобы сократить объем выхлопных газов. Биодизель распространен в Европе.

· Биогаз - производится благодаря анаэробному перегниванию органического материала анаэробными микроорганизмами.Биогаз может быть получен из биологически разложимых отходов либо из специальных растений, помещенных в метантенки (резервуары значительной вместимости для биологической переработки с помощью бактерий). При этом, побочные продукты такого рода производства могут также использоваться как биотопливо либо как удобрение.

· Твердое биотопливо - пожалуй, самый доступный и распространенный вид биотоплива: дерево, опилки, скошенная трава, бытовые отходы, древесный уголь, сельскохозяйственные отходы, непищевые растения и высушенный навоз.

Производство биотоплива (главным образом этанола) по оценкам превысит 6.5 млн барр./сут. к 2030 году по сравнению с уровнем в 1.8 млн барр./сут. в 2010 году, обеспечивая 30% глобального роста предложения в течение следующих 20 лет, и весь чистый рост за пределами ОПЕК.

Сохраняющаяся политическая поддержка, высокие цены на нефть в последние годы, а также технологические нововведения вносят вклад в быстрое расширение его производства.

В производстве биотоплива по-прежнему будут доминировать США и Бразилия; в совокупности они обеспечат 68% общего производства в 2030 году (по сравнению с 76% в 2010 году). Ожидается, что львиную долю роста обеспечит биотопливо первого поколения. После 2020 года примерно 40% глобального роста спроса на жидкое топливо будет удовлетворять биотопливо (по сравнению с 13% в 2010 году), причем в росте потребления будут лидировать США и Европа. К 2030 году этот уровень приблизится к 60%.

Видится достаточно очевидным, что в дальнейшем, только объединяя усилия всех государств можно достичь стабильной энергетической обстановки в мире, прийти к общему решению в выработке стратегии стабильной энергетической политике, направленной на решение глобальной энергетической проблемы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Энергия как обобщенное понятие, включающее в себя различные виды энергии, является универсальным средством производства, которое в процессе интенсификации производства замещает живой труд, а само не может быть ничем замещено. В этих условиях нормы должны препятствовать всем нерациональным расходам энергоресурсов и способствовать росту полезного потребления энергии.

На современном этапе внедрение энерготехнологии, под которой понимается оптимальное сочетание технологии и ее энергетики, является одним из элементов технического прогресса, приводящего к существенному повышению энергетической эффективности общественного производства. В таких процессах возможностями и средствами энергетики решаются в первую очередь вопросы интенсификации самого технологического процесса при одновременном повышении эффективности использования энергии процесса.

Исчерпание запасов энергетического сырья и отрицательные побочные эффекты потребления традиционных энергоносителей – составная часть проблемы истощения природных ресурсов и деградации природной среды.

Мировая экономика, включая выработку электроэнергии, на 70-80% зависит от углеводородного сырья – нефти, газа, угля. Оно является невозобновляемым ресурсом.

Добыча углеводородов в мире растёт, причём примерно теми же темпами, что и численность населения, и мировая экономика в целом.

За последние 35 лет объём добычи различных видов углеводородного топлива вырос в 1,3-3 раза.

Большую часть углеводородов потребляет энергетическая отрасль, их доля в производстве электроэнергии с 1973 по 2008 год снизилась незначительно – с 75% до 68%, притом что производство электроэнергии за тот же период выросло в 3,3 раза – с 6,1 тыс. до 20,2 тыс. ТВт (1 ТВт = 1012 Вт).