Сырьевая и энергетическая проблема мира

Сырьевая и энергетическая проблема мира

Оглавление.

Вступление -------------------------------------------------------

----------- 2

ЧАСТЬ 1

Проблемы сырья и энергетики

Ограниченность ресурсов -----------------------------------------------

----3

нефтяная промышленность ---------------------------------4

электроэнергетика ----------------------------------------------4

энергия рек ----------------------------------------------5

атомная энергия --------------------------------------6

ЧАСТЬ 2

Пути решения сложившейся проблемы

пути решения сырьевой и энергетической проблемы --8

Альтернативные источники энергии

энергия солнца ------------------------------------------9

ветровая энергия ---------------------------------------9

энергия земли -----------------------

-------------------10

энергия мирового океана --------------

--------------10

альтернатива нефти -----------------------------------15

заключение -----------------------------------------------------------

------------23

список литературы ----------------------------------------------------

---------25

Вступление

Конец ХХ в. привел к широкому переосмыслению путей общественного

развития. Концепция экономического роста, которая подходит к анализу

материального производства с чисто экономической точки зрения, была

применима, пока природные ресурсы казались неисчерпаемыми в силу

ограниченного воздействия производственной деятельности человека. В

настоящее время общество приходит к пониманию того, что экономическая

деятельность является лишь частью общечеловеческой деятельности и

экономическое развитие должно рассматриваться в рамках более широкой

концепции общественного развития.

Действительно, все более важное значение приобретают проблемы

природной среды и ее ВОСПРОИЗВОДСТВА

> ОГРАНИЧЕННОСТЬ ЗАПАСОВ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ.

Эта глобальная проблема связана прежде всего с ограниченностью

важнейших органических и минерально-сырьевых ресурсов планеты. Учёные

предупреждают о возможном исчерпании известных и доступных для

использования запасов нефти и газа, а так же об истощении других важнейших

ресурсов: железной и медной руды, никеля, марганца, алюминия, хрома и т.д.

В сегодняшнем мире неуклонно расширяется потребление природных ресурсов

:

| | |

| | |

| | |

Нефть, млн т. 3450

Природный газ млрд м3 2220

Уголь,млн т. 4625

В мире действительно существует ряд природных ограничений. Так, если

брать оценку количества топлива по трем категориям: разведанные, возможные,

вероятные, то угля хватит на 600 лет, нефти – на 90, природного газа – на

50 урана – на 27 лет. Иными словами, все виды топлива по всем категориям

будут сожжены за 800 лет. Предполагается, что к 2010 г. спрос на

минеральное сырье в мире увеличится в 3 раза по сравнению с сегодняшним

уровнем. Уже сейчас в ряде стран богатые месторождения выработаны до конца

или близки к истощению. Аналогичное положение наблюдается и по другим

полезным ископаемым. Если энергопроизводство будет расти сегодняшними

темпами, то все виды используемого сейчас топлива будут истрачены через 130

лет, то есть в начале ХХII в.

И все же вряд ли правомерно говорить о дефиците природных ресурсов на

нашей планете. Человечество вовлекло в хозяйственный оборот меньшую часть

ресурсов Земли: глубина разрезов не превышает 700 м, шахт – 2,5 км, скважин

– 10 тыс. м. Наконец, основные резервы сбережения ресурсов содержатся в

отсталой технологии, из-за которой не используется значительная часть

природных ресурсов. Так, используемая ныне технология извлекает не более 30

– 40% потенциальных запасов нефти, а коэффициент полезного использования

добытых энергетических ресурсов ограничен 30 – 35%.

Нефтяная промышленность.

> Нефтяная промышленность сегодня - это крупный хозяйственный комплекс,

который живет и развивается по своим закономерностям.

Что значит нефть сегодня для хозяйства любой страны?

Это: сырье для нефтехимии в производстве синтетического каучука,

спиртов, полиэтилена, полипропилена, широкой гаммы различных пластмасс и

готовых изделий из них, искусственных тканей; источник для выработки

моторных топлив (бензина, керосина, дизельного и реактивных топлив), масел

и смазок, а также котельно-печного топлива (мазут), строительных материалов

(битумы, гудрон, асфальт); сырье для получения ряда белковых препаратов,

используемых в качестве добавок в корм скоту для стимуляции его роста.

Нефть - национальное богатство, источник могущества страны, фундамент ее

экономики.

Доказанные запасы нефти в мире оцениваются в 140 млрд. т, а ежегодная

добыча составляет около 3.5 млрд. т. Однако вряд ли стоит предрекать

наступление через 40 лет глобального кризиса в связи с исчерпанием нефти в

недрах земли, ведь экономическая статистика оперирует цифрами доказанных

запасов то есть запасов, которые полностью разведаны, описаны и исчислены.

А это далеко не все запасы планеты. Даже в пределах многих разведанных

месторождений сохраняются неучтённые или не вполне учтенные нефтеносные

секторы, а сколько месторождений еще ждет своих открывателей

За последние два десятилетия человечество вычерпало из недр более 60

млрд. т нефти. Казалось бы, доказанные запасы при этом сократились на такую

же величину? Ничуть не бывало. Если в 1977 году запасы оценивались в 90

млрд. т, то в 1987 г. уже в 120 млрд., а к 1997 году увеличились еще на два

десятка миллиардов. Ситуация парадоксальна: чем больше добываешь, тем

больше остается. Между тем этот геологический парадокс вовсе не кажется

парадоксом экономическим. Ведь чем выше спрос на нефть, чем больше ее

добывают, тем большие капиталы вливаются в отрасль, тем активнее идет

разведка на нефть, тем больше людей, техники, мозгов вовлекается в разведку

и тем быстрее открываются и описываются новые месторождения. Кроме того,

совершенствование техники добычи нефти позволяет включать в состав запасов

ту нефть, наличие ( и количество ) которой было ранее известно, но достать

которую было нельзя при техническом уровне прошлых лет. Конечно, это не

означает, что запасы нефти безграничны, но очевидно, что у человечества

есть еще не одно десятилетие, чтобы совершенствовать энергосберегающие

технологии и вводить в оборот альтернативные источники энергии.

При существующих способах добычи нефти коэффициент её извлечения

колеблется в пределах 0.25 – 0.45, что явно недостаточно и означает, что

большая часть её геологических запасов остаётся в земных недрах.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

Энергетика — это основа промышленности всего мирового хозяйства.

Приблизительно 1/4 всех потребляемых энергоресурсов приходится на долю

электроэнергетики. Остальные 3/4 приходятся на промышленное и бытовое

тепло, на транспорт, металлургические и химические процессы. Ежегодное

потребление энергии в мире приближается к 10 млрд. т условного топлива, а к

2009 году оно достигнет, по прогнозам экспертов 20-27 млрд. т.

Теплоэнергетика в основном твердое топливо. Самое распространенное

твердое топливо нашей планеты — уголь. И с экологической и с экономической

точки зрения метод прямого сжигания угля для получения электроэнергии не

лучший способ использования твердого топлива

.

Энергетика является основой развития производственных сил в любом

государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности,

сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие

экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики.

Энергетическая промышленность является частью топливно-энергетической

промышленности и неразрывно связана с другой составляющей этого гигантского

хозяйственного комплекса - топливной промышленностью

Из написанного ясно, что существуют разные факторы, ограничивающие

мощность солнечной энергетики.

Одним из самых перспективных, на данный момент, методов решения

энергетической проблемы- это использование альтернативных видов

электроэнергии.

ЭНЕРГИЯ РЕК

Многие тысячелетия, верно, служит человеку энергия, заключенная в текущей

воде. Запасы ее на Земле колоссальны. Недаром некоторые ученые считают, что

нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а Вода - ведь около трех

четвертей поверхности планеты покрыты водой. Огромным аккумулятором энергии

служит Мировой океан, поглощающий большую ее часть, поступающую от Солнца.

Здесь плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие

океанские течения. Рождаются могучие реки, несущие огромные массы воды в

моря и океаны. Понятно, что человечество в поисках энергии не могло пройти

мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научились использовать

энергию рек.

Но когда наступил золотой век электричества, произошло возрождение

водяного колеса, правда, уже в другом обличье – в виде водяной турбины.

Электрические генераторы, производящие энергию, необходимо было вращать, а

это вполне успешно могла делать вода, тем более что многовековой опыт у нее

уже имелся. Можно считать, что современная гидроэнергетика родилась в 1891

году.

Преимущества гидроэлектростанций очевидны – постоянно возобновляемый

самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения

окружающей среды. Да и опыт постройки и эксплуатации водяных колес мог бы

оказать немалую помощь гидроэнергетикам. Однако постройка плотины крупной

гидроэлектростанции оказалась задачей куда более сложной, чем постройка

небольшой запруды для вращения мельничного колеса. Чтобы привести во

вращение мощные гидротурбины, нужно накопить за плотиной огромный запас

воды. Для постройки плотины требуется уложить такое количество материалов,

что объем гигантских египетских пирамид по сравнению с ним покажется

ничтожным. Поэтому в начале XX века было построено всего несколько

гидроэлектростанций.

Но пока людям служит лишь небольшая часть гидроэнергетического потенциала

земли. Ежегодно огромные потоки воды, образовавшиеся от дождей и таяния

снегов, стекают в моря неиспользованными. Если бы удалось задержать их с

помощью плотин, человечество получило бы дополнительно колоссальное кол-во

энергии.

Атомная энергия.

Открытие излучения урана впоследствии стало ключом к энергетическим

кладовым природы.

Главным, сразу же заинтересовавшим исследователей, был вопрос: откуда

берется энергия лучей, испускаемых ураном, и почему уран всегда чуточку

теплее окружающей среды? Под сомнение ставился либо закон сохранения

энергии, либо утвержденный веками принцип неизменности атомов? Огромная

научная смелость требовалась от ученых, которые перешагнули границы

привычного, отказались от устоявшихся представлений.

Такими смельчаками оказались молодые ученые Эрнест Резерфорд и Фредерик

Содди.

Два года упорного труда по изучению радиоактивности привели их к

революционному по тем временам выводу: атомы некоторых элементов

подвержены распаду, сопровождающемуся излучением энергии в количествах,

огромных по сравнению с энергией, освобождающейся при обычных молекулярных

видоизменениях.

Невиданными темпами развивается сегодня атомная энергетика. За тридцать

лет общая мощность ядерных энергоблоков выросла с 5 тысяч до 23 миллионов

киловатт! Некоторые ученые высказывают мнение, что в 21 веке около

половины всей электроэнергии в мире будет вырабатываться на атомных

электростанциях.

В принципе энергетический ядерный реактор устроен довольно просто - в

нем, так же как и в обычном котле, вода превращается в пар. Для этого

используют энергию, выделяющуюся при цепной реакции распада атомов

урана или другого ядерного топлива. На атомной электростанции нет

громадного парового котла, состоящего из тысяч километров стальных трубок,

по которым при огромном давлении циркулирует вода, превращаясь в пар. Эту

махину заменил относительно небольшой ядерный реактор.

Самый распространенный в настоящее время тип реактора водографитовый.

Еще одна распространенная конструкция реакторов - так называемые водо-

водяные. В них вода не только отбирает тепло от твэлов, но и служит

замедлителем нейтронов вместо графита. Конструкторы довели мощность

таких реакторов до миллиона киловатт. Могучие энергетические агрегаты

установлены на Запорожской, Балаковской и других атомных электростанциях.

Вскоре реакторы такой конструкции, видимо, догонят по мощности и

рекордсмена - полуторамиллионик с Игналинской АЭС.

Но все-таки будущее ядерной энергетики, по-видимому, останется за

третьим типом реакторов, принцип работы и конструкция которых предложены

учеными, - реакторами на быстрых нейтронах. Их называют еще реакторами-

размножителями. Обычные реакторы используют замедленные нейтроны, которые

вызывают цепную реакцию в довольно редком изотопе- уране-235, которого в

природном уране всего около одного процента. Именно поэтому приходится

строить огромные заводы, на которых буквально просеивают атомы урана,

выбирая из них атомы лишь одного сорта урана-235. Остальной уран в

обычных реакторах использоваться не может. Возникает вопрос: а хватит ли

этого редкого изотопа урана на сколько-нибудь продолжительное время или

же человечество вновь столкнется с проблемой нехватки энергетических

ресурсов?

Более тридцати лет назад эта проблема была поставлена перед коллективом

лаборатории Физико-энергетического института. Она была решена.

Руководителем лаборатории Александром Ильичом Лейпунским была предложена

конструкция реактора на быстрых нейтронах.В 1955 году была построена

первая такая установка.

Преимущества реакторов на быстрых нейтронах очевидны. В них для

получения энергии можно использовать все запасы природных урана и

тория, а они огромны - только в Мировом океане растворено более четырех

миллиардов тонн урана.

Но все 450 атомных электростанции, работающих сейчас на планете, не

могут создать угрозу, хотя бы сравнимую с угрозой, исходящей от 50 тысяч

боеголовок.

Нет сомнения в том, что атомная энергетика заняла прочное место в

энергетическом балансе человечества. Она, безусловно, будет развиваться

и впредь, без отказано поставляя столь необходимую людям энергию. Однако

понадобятся дополнительные меры по обеспечению надежности атомных

электростанций, их безаварийной работы, а ученые и инженеры сумеют найти

необходимые решения.

> Пути решения сложившихся проблем.

Пути решения сырьевой и энергетической проблемы.

снижение объёмов

добычи

использование

альтернативных

источников энергии

пути решения

увеличение КПД

добывания и производства

Снижение объёмов добычи очень проблематично,т.к. современному миру

нужно всё больше и больше сырья и энергии, а их сокращение непременно

обернётся мировым кризисом. Увеличение КПД т.ж. малоперспективен т.к. для

его осуществления требуются большие капиталовложения, да и сырьевые запасы

небезграничны. Поэтому приоритет отдаётся альтернативным источникам

энергии.

Альтернативные источники энергии.

ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА.

В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энергии

резко возрос, и хотя этот источник также относится к возобновляемым,

внимание, уделяемое ему во всем мире, заставляет нас рассмотреть его

возможности отдельно.

Потенциальные возможности энергетики, основанной на использовании

непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики.

Заметим, что использование всего лишь 0.0125 % этого количества энергии

Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики,

а использование 0.5 % - полностью покрыть потребности на перспективу.

К сожалению, вряд ли когда-нибудь эти огромные потенциальные ресурсы

удастся реализовать в больших масштабах. Одним из наиболее серьезных

препятствий такой реализации является низкая интенсивность солнечного

излучения. Даже при наилучших атмосферных условиях (южные широты, чистое

небо) плотность потока солнечного излучения составляет не более 250

Вт/м[pic]. Поэтому, чтобы коллекторы солнечного излучения "собирали" за год

энергию, необходимую для удовлетворения всех потребностей человечества

нужно разместить их на территории 130 000 км[pic]!

ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГИЯ.

Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в

сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Постоянно и повсюду

на земле дуют ветры - от легкого ветерка, несущего желанную прохладу в

летний зной, до могучих ураганов, приносящих неисчислимый урон и

разрушения. Всегда неспокоен воздушный океан, на дне которого мы живем.

Ветры, дующие на просторах нашей страны, могли бы легко удовлетворить все

ее потребности в электроэнергии!

Техника 20 века открыла совершенно новые возможности для

ветроэнергетики, задача которой стала другой - получение электроэнергии. В

начале века Н.Е.Жуковский разработал теорию ветродвигателя, на основе

которой могли быть созданы высокопроизводительные установки, способные

получать энергию от самого слабого ветерка. Появилось множество проектов

ветроагрегатов, несравненно более совершенных, чем старые ветряные

мельницы. В новых проектах используются достижения многих отраслей знания.

В наши дни к созданию конструкций ветроколеса - сердца любой

ветроэнергетической установки - привлекаются специалисты-самолетостроители,

умеющие выбрать наиболее целесообразный профиль лопасти, исследовать его в

аэродинамической трубе. Усилиями ученых и инженеров созданы самые

разнообразные конструкции современных ветровых установок.

ЭНЕРГИЯ ЗЕМЛИ.

Издавна люди знают о стихийных проявлениях гигантской энергии, таящейся

в недрах земного шара. Память человечества хранит предания о

катастрофических извержениях вулканов, унесших миллионы человеческих

жизней, неузнаваемо изменивших облик многих мест на Земле. Мощность

извержения даже сравнительно небольшого вулкана колоссальна, она

многократно превышает мощность самых крупных энергетических установок,

созданных руками человека. Правда, о непосредственном использовании энергии

вулканических извержений говорить не приходится - нет пока у людей

возможностей обуздать эту непокорную стихию, да и, к счастью, извержения

эти достаточно редкие события. Но это проявления энергии, таящейся в земных

недрах, когда лишь крохотная доля этой неисчерпаемой энергии находит выход

через огнедышащие жерла вулканов.

Маленькая европейская страна Исландия - "страна льда" в дословном

переводе - полностью обеспечивает себя помидорами, яблоками и даже

бананами! Многочисленные исландские теплицы получают энергию от тепла земли

- других местных источников энергии в Исландии практически нет. Зато очень

богата эта страна горячими источниками и знаменитыми гейзерами-фонтанами

горячей воды, с точностью хронометра вырывающейся из-под земли. И хотя не

исландцам принадлежит приоритет в использовании тепла подземных источников,

жители этой маленькой северной страны эксплуатируют подземную котельную

очень интенсивно. Столица - Рейкьявик, в которой проживает половина

населения страны, отапливается только за счет подземных источников.

Но не только для отопления черпают люди энергию из глубин земли. Уже

давно работают электростанции, использующие горячие подземные источники.

Первая такая электростанция, совсем еще маломощная, была построена в 1904

году в небольшом итальянском городке Лардерелло, названном так в честь

французского инженера Лардерелли, который еще в 1827 году составил проект

использования многочисленных в этом районе горячих источников. Постепенно

Страницы: 1, 2, 3