Die energieprobleem van die mensdom en maniere om dit op te los

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Energieprobleem van die mensdom word elke jaar meer en meer wydverspreid. Dit is as gevolg van die groei van die wêreld se bevolking en die intensiewe ontwikkeling van tegnologie, wat lei tot 'n voortdurend groeiende vlak van energieverbruik. Ten spyte van die gebruik van kern-, alternatiewe en hidrokrag, gaan mense voort om die leeueaandeel van brandstof uit die ingewande van die Aarde te onttrek. Olie, aardgas en steenkool is nie-hernubare natuurlike energiebronne, en hul reserwes is nou tot 'n kritieke vlak verminder.

Begin van die einde

Die globalisering van die energieprobleem van die mensdom het in die 70's van die vorige eeu begin, toe die era van goedkoop olie geëindig het. Die tekort en 'n skerp styging in die prys van hierdie tipe brandstof het 'n ernstige krisis in die wêreldekonomie uitgelok. En hoewel die koste daarvan mettertyd afgeneem het, neem volumes geleidelik af, so die energie- en grondstowweprobleemdie mensdom word skerper.

Byvoorbeeld, slegs in die tydperk van die 60's tot die 80's van die twintigste eeu, was die wêreldvolume van steenkoolproduksie 40%, olie - 75%, aardgas - 80% van die totale volume van hierdie hulpbronne gebruik sedert die begin van die eeu.

Ondanks die feit dat brandstoftekorte in die 70's begin het en dit geblyk het dat die energieprobleem 'n wêreldwye probleem vir die mensdom is, het voorspellings nie voorsiening gemaak vir 'n toename in sy verbruik nie. Daar is beplan dat die volume van ontginning van minerale teen die jaar 2000 3 keer sou toeneem. Daarna is hierdie planne natuurlik verminder, maar as gevolg van die uiters verkwistende ontginning van hulpbronne wat vir dekades geduur het, is dit vandag feitlik weg.

Die belangrikste geografiese aspekte van die energieprobleem van die mensdom

Een van die redes vir die groeiende tekort aan brandstof is die verergering van die toestande vir die ontginning daarvan en, as gevolg daarvan, die styging in die koste van hierdie proses. As 'n paar dekades gelede natuurlike hulpbronne op die oppervlak gelê het, moet ons vandag voortdurend die diepte van myne, gas- en oliebronne vergroot. Die mynbou en geologiese toestande van die voorkoms van energiebronne in die ou nywerheidsstreke van Noord-Amerika, Wes-Europa, Rusland en Oekraïne het veral merkbaar versleg.

Gegewe die geografiese aspekte van die energie- en grondstofprobleme van die mensdom, moet gesê word dat hul oplossing daarin lê om die hulpbrongrense uit te brei. Moet nuut leergebiede met ligter mynbou en geologiese toestande. Die koste van brandstofproduksie kan dus verminder word. Dit moet egter in ag geneem word dat die algehele kapitaalintensiteit van die ontginning van energiebronne op nuwe plekke gewoonlik baie hoër is.

Ekonomiese en geopolitieke aspekte van die energie- en grondstofprobleme van die mensdom

Die uitputting van natuurlike brandstofreserwes het gelei tot hewige mededinging in die ekonomiese, politieke en geopolitieke sfere. Reusebrandstofkorporasies is besig met die verdeling van brandstof- en energiebronne en die herverdeling van invloedsfere in hierdie bedryf, wat lei tot konstante prysskommelings in die wêreldmark vir gas, steenkool en olie. Die onstabiliteit van die situasie vererger die energieprobleem van die mensdom ernstig.

Globale energiesekuriteit

Hierdie konsep het aan die begin van die 21ste eeu in gebruik gekom. Die beginsels van die strategie van sulke sekuriteit maak voorsiening vir 'n betroubare, langtermyn- en omgewingsaanvaarbare energievoorsiening, waarvan die pryse geregverdig sal wees en sal pas by lande wat brandstof uitvoer sowel as invoer.

Die implementering van hierdie strategie is slegs moontlik as die oorsake van die energieprobleem van die mensdom uitgeskakel word en praktiese maatreëls daarop gemik is om die wêreldekonomie verder van beide tradisionele brandstof en energie uit alternatiewe bronne te voorsien. Verder moet spesiale aandag gegee word aan die ontwikkeling van alternatiewe energie.

Energiebesparingsbeleid

Tydens die tyd van goedkoop brandstof het baie lande van die wêreld 'n baie hulpbron-intensiewe ekonomie ontwikkel. Eerstens is hierdie verskynsel waargeneem in state ryk aan minerale hulpbronne. Die lys is boaan deur die Sowjetunie, VSA, Kanada, China en Australië. Terselfdertyd was die volume ekwivalente brandstofverbruik in die USSR verskeie kere groter as in Amerika.

Hierdie toedrag van sake het die dringende instelling van energiebesparingsbeleide in die huishoudelike, nywerheids-, vervoer- en ander sektore van die ekonomie vereis. Met inagneming van alle aspekte van die energie- en grondstofprobleme van die mensdom, is tegnologieë wat daarop gemik is om die spesifieke energie-intensiteit van die BBP van hierdie lande te verminder, begin ontwikkel en geïmplementeer, en die hele ekonomiese struktuur van die wêreldekonomie is herbou.

Suksesse en mislukkings

Die mees noemenswaardige suksesse op die gebied van energiebesparing is deur die ekonomies ontwikkelde lande van die Weste behaal. In die eerste 15 jaar het hulle daarin geslaag om die energie-intensiteit van hul BBP met 1/3 te verminder, wat gelei het tot 'n vermindering in hul aandeel in wêreldenergieverbruik van 60 tot 48 persent. Tot op hede duur hierdie neiging voort, met BBP-groei in die Weste wat groter brandstofverbruik verbysteek.

Die situasie is baie erger in Sentraal- en Oos-Europa, China en die GOS-lande. Die energie-intensiteit van hul ekonomie neem baie stadig af. Maar die leiers van die ekonomiese anti-gradering is ontwikkelende lande. Byvoorbeeld, in die meeste Afrika- en Asiatiese landeverliese aan geassosieerde brandstof (aardgas en olie) wissel van 80 tot 100 persent.

Realiteite en vooruitsigte

Die energieprobleem van die mensdom en maniere om dit vandag op te los is vir die hele wêreld kommerwekkend. Om die bestaande situasie te verbeter, word verskeie tegniese en tegnologiese innovasies ingestel. Om energie te bespaar, word industriële en munisipale toerusting verbeter, meer brandstofdoeltreffende motors word vervaardig, ens.

Onder die primêre makro-ekonomiese maatreëls is 'n geleidelike verandering in die struktuur van die verbruik van gas, steenkool en olie met die vooruitsig om die aandeel van nie-tradisionele en hernubare energiebronne te vergroot.

Om die energieprobleem van die mensdom suksesvol op te los, is dit nodig om spesiale aandag te skenk aan die ontwikkeling en implementering van fundamenteel nuwe tegnologieë wat in die huidige stadium van die wetenskaplike en tegnologiese revolusie beskikbaar is.

Kernkragbedryf

Een van die mees belowende gebiede op die gebied van energievoorsiening is kernenergie. In sommige ontwikkelde lande is nuwe generasie kernreaktors reeds in werking gestel. Kernwetenskaplikes bespreek weer aktief die onderwerp van reaktore wat deur vinnige neurone aangedryf word, wat, soos vroeër in die vooruitsig gestel is, 'n nuwe en baie doeltreffender golf van kernenergie sal word. Hulle ontwikkeling is egter gestaak, maar nou het hierdie uitgawe weer relevant geword.

Gebruik MHD-kragopwekkers

Direkte omskakeling van hitte-energie in elektrisiteit sonder stoomketels en turbines laat toemagnetohidrodinamiese kragopwekkers uit te voer. Die ontwikkeling van hierdie belowende rigting het in die vroeë 70's van die vorige eeu begin. In 1971 is die eerste loods-industriële MHD met 'n kapasiteit van 25 000 kW in Moskou gelanseer.

Die belangrikste voordele van magnetohidrodinamiese kragopwekkers is:

• hoë doeltreffendheid;
• omgewing (geen skadelike emissies in die atmosfeer nie);
• kis begin.

Kryogeniese turbogenerator

Die beginsel van werking van 'n kriogene kragopwekker is dat die rotor deur vloeibare helium afgekoel word, wat die effek van supergeleiding tot gevolg het. Die onbetwisbare voordele van hierdie eenheid sluit in hoë doeltreffendheid, lae gewig en afmetings.

'n Loodsprototipe van 'n kriogene turbogenerator is in die Sowjet-era geskep, en nou is soortgelyke ontwikkelings aan die gang in Japan, die VSA en ander ontwikkelde lande.

Waterstof

Die gebruik van waterstof as brandstof het groot vooruitsigte. Volgens baie kenners sal hierdie tegnologie help om die belangrikste globale probleme van die mensdom op te los - die energie- en grondstofprobleem. Eerstens sal waterstofbrandstof 'n alternatief vir natuurlike energiebronne in meganiese ingenieurswese word. Die eerste waterstofmotor is in die vroeë 90's deur die Japannese maatskappy Mazda geskep; 'n nuwe enjin is daarvoor ontwikkel. Die eksperiment was redelik suksesvol, wat die belofte van hierdie rigting bevestig.

Elektrochemiese kragopwekkers

Dit is brandstofselle wat ook op waterstof werk. Brandstof word deurgelaatpolimeermembrane met 'n spesiale stof - 'n katalisator. As gevolg van 'n chemiese reaksie met suurstof word waterstof self in water omgeskakel, wat chemiese energie tydens verbranding vrystel, wat in elektriese energie verander.

Brandstofsel-enjins word gekenmerk deur die hoogste doeltreffendheid (meer as 70%), wat twee keer dié van konvensionele kragsentrales is. Boonop is hulle maklik om te gebruik, stil tydens gebruik en nie veeleisend om te herstel nie.

Brandstofselle het tot onlangs toe 'n eng omvang gehad, byvoorbeeld in ruimtenavorsing. Maar nou word werk aan die bekendstelling van elektrochemiese kragopwekkers aktief uitgevoer in die meeste ekonomies ontwikkelde lande, waaronder Japan die eerste plek beklee. Die totale krag van hierdie eenhede in die wêreld word in miljoene kW gemeet. New York en Tokio het byvoorbeeld reeds kragsentrales wat sulke selle gebruik, en die Duitse motorvervaardiger Daimler-Benz was die eerste om 'n werkende prototipe van 'n motor met 'n enjin te skep wat op hierdie beginsel werk.

Beheerde termonukleêre samesmelting

Vir etlike dekades is navorsing op die gebied van termonukleêre energie gedoen. Atoomenergie is gebaseer op die reaksie van kernsplyting, en termonukleêre energie is gebaseer op die omgekeerde proses - die kerne van waterstofisotope (deuterium, tritium) smelt saam. In die proses van kernverbranding van 1 kg deuterium is die hoeveelheid energie wat vrygestel word 10 miljoen keer groter as wat uit steenkool verkry word. Die resultaat is werklik indrukwekkend! Dit is hoekom termonukleêre energie beskou word as een van die mees belowende gebiede in die oplossing van die probleme van globaleenergietekort.

Voorspellings

Daar is vandag verskeie scenario's vir die ontwikkeling van die situasie in die globale energiesektor in die toekoms. Volgens sommige van hulle sal wêreldwye energieverbruik in olie-ekwivalent teen 2060 tot 20 miljard ton toeneem. Terselfdertyd, wat verbruik betref, sal die ontwikkelende lande die ontwikkelde inhaal.

Teen die middel van die 21ste eeu behoort die hoeveelheid fossielenergiebronne aansienlik te verminder, maar die aandeel van hernubare energiebronne, veral wind-, son-, geotermiese en getybronne, sal toeneem.