Energetický problém lidstva a způsoby jeho řešení

Energetický problém lidstva roste každým rokem. Je to způsobeno rostoucí populací planety a intenzivním vývojem technologií, což způsobuje stále rostoucí míru spotřeby energie. Navzdory využívání jaderných, alternativních a vodních elektráren lidé nadále vybírají lví podíl paliv z hlubin Země. Ropa, zemní plyn a uhlí jsou neobnovitelnými přírodními zdroji energie, nyní jejich zásoby klesly na kritickou úroveň.

Začátek konce

Globalizace energetického problému lidstva začala v 70. letech minulého století, kdy skončila doba levné ropy. Deficit a prudký nárůst cen tohoto druhu paliva způsobily vážnou krizi ve světové ekonomice. A i když se jeho hodnota časem snižuje, objemy se neustále snižují, takže problém energie a surovin lidstva se stává stále více akutní.

Například pouze v období 60. až 80. let 20. století činila světová produkce uhlí 40%, ropa - 75%, zemní plyn - 80% z celkového množství těchto zdrojů používaných od začátku století.

Navzdory skutečnosti, že v sedmdesátých letech začal palivový nedostatek a bylo zjištěno, že energetický problém je globálním problémem lidstva, prognózy nestanovily růst jeho spotřeby. Bylo plánováno, že do roku 2000 se objem těžby zvýší na trojnásobek. Následně byly samozřejmě tyto plány sníženy, ale v důsledku extrémně zbytečného využívání zdrojů, které trvalo desítky let, jsou dnes téměř pryč.

Hlavní geografické aspekty energetického problému lidstva

Jedním z důvodů rostoucího nedostatku paliva je zvýšení podmínek pro jeho těžbu a v důsledku toho i nárůst nákladů na tento proces. Pokud před několika desetiletími ležely přírodní zdroje na povrchu, musíme neustále zvyšovat hloubku dolů, plynových a ropných vrtů. Zejména výrazně zhoršily geologické podmínky výskytu energetických zdrojů ve starých průmyslových oblastech Severní Ameriky, západní Evropy, Ruska a Ukrajiny.

Vzhledem k geografickým aspektům energetických a surovinových problémů lidstva je třeba říci, že jejich řešením je rozšíření zdrojů. Je nutné rozvíjet nové oblasti s snazšími těžebními a geologickými podmínkami. Je tak možné snížit náklady na výrobu paliva. Je třeba mít na paměti, že celková kapitálová náročnost těžby energetických zdrojů na nových místech je obvykle mnohem vyšší.

Ekonomické a geopolitické aspekty energetických a surovinových problémů lidstva

Vyčerpání zásob přírodních paliv způsobilo nejsilnější konkurenci v ekonomické, politické a geopolitické sféře. Obrovské palivové společnosti se zabývají rozdělením palivových a energetických zdrojů a redistribucí sfér vlivu v tomto odvětví, což vede ke stálým cenovým výkyvům na světovém trhu s plynem, uhlím a ropou. Nestabilita situace vážně zhoršuje energetický problém lidstva.

Globální energetická bezpečnost

Tento koncept začal být používán na počátku 21. století. Zásady této bezpečnostní strategie poskytují spolehlivé, dlouhodobé a environmentálně přijatelné dodávky energie, jejichž ceny budou odůvodněny a uspokojeny zeměmi, které vyvážejí i dovážejí palivo.

Provádění této strategie je možné pouze tehdy, jsou-li odstraněny příčiny energetického problému lidstva a přijata praktická opatření k dalšímu zajištění světové ekonomiky jak s tradičními druhy paliva, tak s energií z alternativních zdrojů. A rozvoj alternativní energie by měla být věnována zvláštní pozornost.

Politika úspory energie

V době levných pohonných hmot se v mnoha zemích světa rozvíjela ekonomika náročná na zdroje. Tento jev byl nejprve pozorován ve státech bohatých na nerostné suroviny. Seznam byl veden Sovětským svazem, Spojenými státy, Kanadou, Čínou a Austrálií. V SSSR byl objem spotřeby konvenčního paliva několikanásobně vyšší než v USA.

Tento stav věcí vyžadoval naléhavé zavedení politik ochrany energie v komunálních, průmyslových, dopravních a dalších odvětvích ekonomiky. S ohledem na všechny aspekty energetických a surovinových problémů lidstva se začaly rozvíjet a zavádět technologie zaměřené na snížení specifické energetické náročnosti HDP těchto zemí a měla by být rekonstruována celá ekonomická struktura světového hospodářství.

Úspěchy a neúspěchy

Nejvýraznější úspěch v oblasti úspor energie dosáhli ekonomicky rozvinuté západní země. Za prvních 15 let se podařilo snížit energetickou náročnost svého HDP o 1/3, což vedlo ke snížení jejich podílu na světové spotřebě energie ze 60 na 48%. Dosavadní trend pokračuje a růst HDP na západě překonává rostoucí objem spotřeby paliva.

Mnohem horší jsou věci v zemích střední a východní Evropy, v Číně av zemích SNS. Energetická náročnost jejich ekonomiky klesá velmi pomalu. Ale lídry ekonomického anti-ratingu jsou rozvojové země. Například ve většině afrických a asijských zemí je ztráta přidruženého paliva (zemního plynu a oleje) mezi 80 a 100 procenty.

Realita a vyhlídky

Energetický problém lidstva a způsoby, jakým je dnes řešeno, se týkají celého světa. Pro zlepšení stávající situace jsou zavedeny různé technické a technologické inovace. Za účelem úspor energie se zlepšuje průmyslové a komunální zařízení, vyrábí se úspornější automobily atd.

Mezi primární makroekonomická opatření patří postupná změna ve struktuře spotřeby plynu, uhlí a ropy s perspektivou zvýšení podílu netradičních a obnovitelných zdrojů energie.

K úspěšnému řešení energetického problému lidstva je třeba věnovat zvláštní pozornost vývoji a zavádění zásadně nových technologií, které jsou k dispozici v současné fázi vědecké a technologické revoluce.

Jaderná energetika

Jednou z nejslibnějších oblastí v oblasti dodávky energie je jaderná energie. V některých rozvinutých zemích již byly již zadány jaderné reaktory nové generace. Dnešní jaderní vědci opět aktivně diskutují o tématu reaktorů, které pracují na rychlých neuronech, což se, jak se kdysi předpokládalo, stane novou a mnohem účinnější vlnou jaderné energie. Nicméně jejich vývoj byl přerušený, ale nyní se tato otázka znovu stala naléhavou.

Použití generátorů MHD

Přímá přeměna tepelné energie na elektřinu bez parních kotlů a turbín umožňuje provádět magnetohydrodynamické generátory. Vývoj tohoto slibného směru začal na počátku 70. let. V roce 1971 byla v Moskvě uvedena do provozu první experimentální průmyslová MHD o výkonu 25 000 kW.

Hlavní výhody magnetohydrodynamických generátorů jsou:

• Vysoká účinnost;
• Ekologická kompatibilita (do ovzduší nejsou žádné škodlivé emise);
• Okamžitý start.

Kryogenní turbínový generátor

Princip kryogenního generátoru spočívá v tom, že rotor je chlazen kapalným héliem, čímž je dosažen supravodivý účinek. Nepochybnou výhodou této jednotky je vysoká účinnost, malá hmotnost a rozměry.

Experimentální a průmyslový vzorek kryogenního turbogenerátoru byl vytvořen v sovětské éře a nyní se podobný vývoj provádí v Japonsku, USA a dalších rozvinutých zemích.

Vodík

Používání vodíku jako paliva má velké vyhlídky. Podle mnoha odborníků tato technologie pomůže vyřešit nejdůležitější lidské problémy - problém s energií a surovinami. Za prvé, vodíkové palivo se stane alternativou k přírodním zdrojům energie ve strojírenství. První vůz na vodíku byl vytvořen japonskou společností "Mazda" na počátku 90. let, pro něj byl vyvinut nový motor. Experiment se ukázal být docela úspěšný, což potvrzuje vyhlídky tohoto směru.

Elektrochemické generátory

Jedná se o palivové články, které také pracují na vodíku. Palivo prochází polymerními membránami se speciální látkou - katalyzátorem. V důsledku chemické reakce s kyslíkem se samotný vodík přemění na vodu a uvolňuje chemickou energii během spalování, která se mění na elektrickou energii.

Motory s palivovými články jsou charakterizovány nejvyšší možnou účinností (více než 70%), což je dvakrát vyšší než u klasických elektráren. Navíc jsou snadno použitelné, během provozu bezhlučné a nenáročné k opravě.

Až donedávna měly palivové články úzký rozsah, například v kosmickém výzkumu. Nyní se však práce na zavedení elektrochemických generátorů aktivně provádí ve většině ekonomicky rozvinutých zemích, z nichž první je obsazeno Japonskem. Celková kapacita těchto jednotek na světě je měřena v milionech kW. Například v New Yorku a Tokiu fungují elektrárny na těchto prvcích a německá automobilka Daimler-Benz byla první, kdo vytvořil pracovní prototyp vozu s motorem pracujícím na tomto principu.

Kontrolovaná termonukleární fúze

Již několik desetiletí probíhá výzkum v oblasti termonukleární energie. Jádrem atomové energie je reakce jaderného štěpení a termonukleární je založena na reverzním procesu - jádra vodíkových izotopů (deuteria, tritia) se spojí. Při procesu jaderného spalování 1 kg deuteria množství uvolněné energie přesahuje 10 milionů krát stejnou hodnotu získanou z uhlí. Výsledkem je skutečně působivé! Proto je termonukleární energie považována za jeden z nejslibnějších směrů při řešení problémů globálního energetického deficitu.

Předpovědi

Dnes existují různé scénáře pro vývoj situace ve světovém energetickém průmyslu v budoucnu. Podle některých z nich do roku 2060 celosvětová spotřeba energie v ropném ekvivalentu vzroste na 20 miliard tun. Zároveň budou rozvojové země překonávat rozvinuté země, pokud jde o objemy spotřeby.

Do poloviny 21. století by se měl výrazně snížit objem fosilních zdrojů energie, ale zvýší se podíl obnovitelných zdrojů energie, zejména větrné, solární, geotermální a přílivové energie.