Energetický problém ľudstva a spôsoby jeho riešenia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Energetický problém ľudstva sa každým rokom stáva čoraz rozšírenejším. Je to spôsobené rastom svetovej populácie a intenzívnym rozvojom technológií, čo vedie k neustále rastúcej úrovni spotreby energie. Napriek využívaniu jadrovej, alternatívnej a vodnej energie ľudia naďalej získavajú leví podiel paliva z útrob Zeme. Ropa, zemný plyn a uhlie sú neobnoviteľné prírodné zdroje energie a ich zásoby sa v súčasnosti znížili na kritickú úroveň.

Začiatok konca

Globalizácia energetického problému ľudstva začala v 70. rokoch minulého storočia, keď sa skončila éra lacnej ropy. Nedostatok a prudký nárast cien tohto druhu paliva vyvolali vážnu krízu vo svetovej ekonomike. A hoci jeho náklady v priebehu času klesli, objemy neustále klesajú, takže problém s energiou a surovinamiľudstvo je čoraz ostrejšie.

Napríklad len v období od 60. do 80. rokov dvadsiateho storočia bol svetový objem produkcie uhlia 40 %, ropy – 75 %, zemného plynu – 80 % z celkového objemu týchto zdrojov používané od začiatku storočia.

Napriek tomu, že nedostatok paliva sa začal v 70. rokoch a ukázalo sa, že energetický problém je globálnym problémom ľudstva, prognózy nepočítali so zvýšením jeho spotreby. Plánovalo sa, že do roku 2000 sa objem ťažby nerastov zvýši 3-násobne. Následne sa, samozrejme, tieto plány zredukovali, no v dôsledku extrémne nehospodárneho využívania zdrojov, ktoré trvalo desaťročia, sú dnes prakticky preč.

Hlavné geografické aspekty energetického problému ľudstva

Jedným z dôvodov rastúceho nedostatku paliva je zhoršovanie podmienok na jeho ťažbu a v dôsledku toho zdražovanie tohto procesu. Ak pred niekoľkými desaťročiami ležali prírodné zdroje na povrchu, dnes musíme neustále zväčšovať hĺbku baní, plynových a ropných vrtov. Výrazne sa zhoršili najmä banské a geologické podmienky výskytu energetických zdrojov v starých priemyselných oblastiach Severnej Ameriky, západnej Európy, Ruska a Ukrajiny.

Vzhľadom na geografické aspekty energetických a surovinových problémov ľudstva treba povedať, že ich riešenie spočíva v rozširovaní hraníc zdrojov. Potreba sa učiť novéoblasti s ľahšími banskými a geologickými podmienkami. Tak možno znížiť náklady na výrobu paliva. Treba však vziať do úvahy, že celková kapitálová náročnosť ťažby energetických zdrojov na nových miestach je zvyčajne oveľa vyššia.

Ekonomické a geopolitické aspekty energetických a surovinových problémov ľudstva

Vyčerpanie prírodných zásob paliva viedlo k tvrdej konkurencii v ekonomickej, politickej a geopolitickej sfére. Obrovské palivové korporácie sa zaoberajú rozdelením palivových a energetických zdrojov a prerozdelením sfér vplyvu v tomto odvetví, čo vedie k neustálemu kolísaniu cien na svetovom trhu s plynom, uhlím a ropou. Nestabilita situácie vážne zhoršuje energetický problém ľudstva.

Globálna energetická bezpečnosť

Tento koncept sa začal používať na začiatku 21. storočia. Princípy stratégie takéhoto zabezpečenia zabezpečujú spoľahlivé, dlhodobé a environmentálne prijateľné dodávky energie, ktorých ceny budú opodstatnené a vyhovujú krajinám vyvážajúcim aj dovážajúcim palivo.

Implementácia tejto stratégie je možná len vtedy, ak sa odstránia príčiny energetického problému ľudstva a praktické opatrenia budú smerovať k ďalšiemu zásobovaniu svetovej ekonomiky tradičnými palivami a energiou z alternatívnych zdrojov. Okrem toho by sa osobitná pozornosť mala venovať rozvoju alternatívnej energie.

Zásady úspory energie

V čase lacného paliva si mnohé krajiny sveta rozvinuli hospodárstvo veľmi náročné na zdroje. V prvom rade bol tento jav pozorovaný v štátoch bohatých na nerastné suroviny. Na čele rebríčka sa umiestnili Sovietsky zväz, USA, Kanada, Čína a Austrália. Zároveň bol objem ekvivalentnej spotreby paliva v ZSSR niekoľkonásobne väčší ako v Amerike.

Tento stav vecí si vyžadoval urýchlené zavedenie politík na úsporu energie v domácom, priemyselnom, dopravnom a iných sektoroch hospodárstva. S prihliadnutím na všetky aspekty energetických a surovinových problémov ľudstva sa začali rozvíjať a implementovať technológie zamerané na znižovanie špecifickej energetickej náročnosti HDP týchto krajín a prebudovávala sa celá ekonomická štruktúra svetovej ekonomiky.

Úspechy a neúspechy

Najvýraznejšie úspechy v oblasti úspory energie dosiahli ekonomicky vyspelé krajiny Západu. Za prvých 15 rokov sa im podarilo znížiť energetickú náročnosť ich HDP o 1/3, čo viedlo k zníženiu ich podielu na svetovej spotrebe energie zo 60 na 48 percent. K dnešnému dňu tento trend pokračuje, pričom rast HDP na Západe prevyšuje rastúcu spotrebu paliva.

Situácia je oveľa horšia v strednej a východnej Európe, Číne a krajinách SNŠ. Energetická náročnosť ich ekonomiky klesá veľmi pomaly. Ale lídrami ekonomického anti-ratingu sú rozvojové krajiny. Napríklad vo väčšine afrických a ázijských krajínstraty súvisiaceho paliva (zemný plyn a ropa) sa pohybujú od 80 do 100 percent.

Reality a vyhliadky

Energetický problém ľudstva a spôsoby jeho riešenia dnes znepokojujú celý svet. Na zlepšenie súčasného stavu sa zavádzajú rôzne technické a technologické novinky. S cieľom šetriť energiu sa zlepšuje priemyselné a komunálne vybavenie, vyrábajú sa autá s nižšou spotrebou paliva atď.

Medzi primárne makroekonomické opatrenia patrí postupná zmena samotnej štruktúry spotreby plynu, uhlia a ropy s perspektívou zvyšovania podielu netradičných a obnoviteľných zdrojov energie.

Pre úspešné vyriešenie energetického problému ľudstva je potrebné venovať osobitnú pozornosť vývoju a implementácii zásadne nových technológií dostupných v súčasnej fáze vedeckej a technologickej revolúcie.

Priemysel jadrovej energetiky

Jednou z najsľubnejších oblastí v oblasti zásobovania energiou je jadrová energia. V niektorých vyspelých krajinách už boli uvedené do prevádzky jadrové reaktory novej generácie. Jadroví vedci opäť aktívne diskutujú na tému reaktorov poháňaných rýchlymi neurónmi, ktoré sa, ako sa kedysi predpokladalo, stanú novou a oveľa efektívnejšou vlnou jadrovej energie. Ich vývoj bol však prerušený, no teraz sa táto otázka opäť stala aktuálnou.

Používanie generátorov MHD

Umožňuje priamu premenu tepelnej energie na elektrickú energiu bez parných kotlov a turbínvykonávať magnetohydrodynamické generátory. Rozvoj tohto sľubného smeru sa začal začiatkom 70. rokov minulého storočia. V roku 1971 bol v Moskve spustený prvý pilotno-priemyselný MHD s výkonom 25 000 kW.

Hlavné výhody magnetohydrodynamických generátorov sú:

• vysoká účinnosť;
• environmentálne (žiadne škodlivé emisie do atmosféry);
• začiatok okamžite.

Kryogénny turbogenerátor

Princíp činnosti kryogénneho generátora spočíva v tom, že rotor je chladený tekutým héliom, čo má za následok efekt supravodivosti. Medzi nesporné výhody tejto jednotky patrí vysoká účinnosť, nízka hmotnosť a rozmery.

Pilotný prototyp kryogénneho turbogenerátora bol vytvorený ešte v sovietskej ére a teraz prebieha podobný vývoj v Japonsku, USA a ďalších rozvinutých krajinách.

Vodík

Využitie vodíka ako paliva má veľkú perspektívu. Podľa mnohých odborníkov táto technológia pomôže vyriešiť najdôležitejšie globálne problémy ľudstva – energetický a surovinový problém. V prvom rade sa vodíkové palivo stane alternatívou k prírodným zdrojom energie v strojárstve. Prvý vodíkový automobil vytvorila japonská spoločnosť Mazda už začiatkom 90. rokov, bol preň vyvinutý nový motor. Experiment dopadol celkom úspešne, čo potvrdzuje prísľub tohto smerovania.

Elektrochemické generátory

Sú to palivové články, ktoré tiež fungujú na vodík. Palivo prechádza cezpolymérové membrány so špeciálnou látkou - katalyzátorom. V dôsledku chemickej reakcie s kyslíkom sa samotný vodík premieňa na vodu, pričom sa pri spaľovaní uvoľňuje chemická energia, ktorá sa mení na elektrickú energiu.

Motory na palivové články sa vyznačujú najvyššou účinnosťou (viac ako 70 %), ktorá je dvojnásobná v porovnaní s konvenčnými elektrárňami. Navyše sa ľahko používajú, sú počas prevádzky tiché a nenáročné na opravu.

Donedávna mali palivové články úzky rozsah, napríklad vo vesmírnom výskume. Teraz sa však práca na zavedení elektrochemických generátorov aktívne vykonáva vo väčšine ekonomicky rozvinutých krajín, medzi ktorými je Japonsko na prvom mieste. Celkový výkon týchto jednotiek vo svete sa meria v miliónoch kW. Napríklad New York a Tokio už majú elektrárne využívajúce takéto články a nemecká automobilka Daimler-Benz ako prvá vytvorila funkčný prototyp auta s motorom, ktorý funguje na tomto princípe.

Riadená termonukleárna fúzia

Už niekoľko desaťročí prebieha výskum v oblasti termonukleárnej energie. Atómová energia je založená na reakcii jadrového štiepenia a termonukleárna energia je založená na reverznom procese - jadrá izotopov vodíka (deutérium, trícium) sa spájajú. V procese jadrového spaľovania 1 kg deutéria je množstvo uvoľnenej energie 10 miliónov krát väčšie ako množstvo energie získanej z uhlia. Výsledok je skutočne pôsobivý! Preto je termonukleárna energetika považovaná za jednu z najsľubnejších oblastí pri riešení globálnych problémovenergetický deficit.

Prognózy

V súčasnosti existujú rôzne scenáre vývoja situácie v globálnom energetickom sektore do budúcnosti. Podľa niektorých z nich sa do roku 2060 celosvetová spotreba energie v ropnom ekvivalente zvýši na 20 miliárd ton. Rozvojové krajiny zároveň v spotrebe predbehnú tie vyspelé.

Do polovice 21. storočia by sa množstvo fosílnych zdrojov energie malo výrazne znížiť, ale podiel obnoviteľných zdrojov energie, najmä veterných, solárnych, geotermálnych a prílivových zdrojov, sa bude zvyšovať.