Учебники Онлайн


61 Мировой энергетический кризис и пути его преодоления

Энергетика является основой всего мирового хозяйства. Примерно четверть всех потребляемых энергоресурсов расходуется в электроэнергетике. Остальные 3/4 - это промышленное и бытовое тепло, транспорт, металлургические и и химические процессы. Ежегодное потребление энергии в мире постоянно возрастает, ведь стабильный прогресс экономики невозможен без постоянного развития энергетикики.

Жизнь - это прежде всего энергия, и история развития цивилизации - это история овладения технологиями получения энергии. Первобытный человек начала с использования возобновляемых источников энергии. Сначала это была энер ргия сжигания дров и другой целюлозовмиснои органики, а также малая энергетика мельниц и мельниц. Но техническая революция стала возможной только при условии перехода к невозобновимые (традиционных) источников, на пер шому этапе - уголь, на втором этапе - нефти и газазу.

протяжении почти всей истории человечества главным источником энергии была ручной труд определенной степени она дополнялась энергией домашних животных, воды и ветра. Но животные не могут долго работать без перерывов вы, применение водных колес требует наличия водоемов, а ветряки крутятся не всегда и с переменной скоростьютю.

К началу XVIII ст уже было изобретено много машин. Основным препятствием к их применению была нехватка движущей силы. Изобретение парового двигателя в конце XVIII в стал переломным моментом, который привел в до. Промышленной революции. Сначала основным топливом для паровых двигателей были дрова. Позднее, с ростом потребностей в энергии и сведением лесов, дрова были заменены на уголь конце XIX века именно в угилля стало главным энергоресурсом человека. Но добыча угля опасное, его неудобно перевозить, а при сжигании оно сильно загрязняет атмосфератмосферу.

Поэтому в начале XX в на смену углю пришла нефть. Люди овладели бурения нефтяных скважин, научились перегонять нефть в бензин, дизельного топлива и мазута, изобрели двигатель внутреннего сго ряння сравнению с углем, нефтепродукты проще транспортировать, а при их сгорании получается меньше отходов, среди которых нет пепла. Кроме того, энергоемкость бензина (т.е. количество энергии, в идиляеться при сжигании единицы массы) значительно выше, чем у угля. Поэтому в середине 50-х годов XX века нефтепродукты стали распространенным энергоресурсом человечества. Природный газ (метан), который добывается вместе с нефтью или при нефтеразведочной работ, при сгорании дает еще меньше, чем нефть, побочных продуктов и не растекается по поверхности земли. Поэтому с точки зрения экологии природный газ является самым чистым па ный пальним.

Также в первой половине XX в появилось электричество. Но она является вторичным энергоресурсом, то есть для ее получения нужен первичный - уголь, нефть, ядерное топливо и в 60-е годы прошлого века еще од ним источником энергии становится ядерное топливо, которое сейчас находится на втором месте по значению в энергоресурсах техносферы. Главным источником его является ископаемый уран, большая часть которого в литосфере очень рассев. Ияніяна.

Среди всех направлений использования человеком топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) можно выделить следующие главные:

- транспорт;

- промышленность - металлургия, химический синтез, изготовление готовых изделий;

- температурный контроль - отопление и охлаждение помещений, горячее водоснабжение;

- производство электроэнергии, необходимой для работы электромоторов, освещения, бытовой и промышленной электроники

Главным потребителем нефтепродуктов остается транспорт; ядерное топливо служит только для производства электричества и не может использоваться на транспорте. Появление нового источника энергии не исправит станов выше, если энергию из этого источника нельзя будет использовать там, где сегодня используют нефть. Итак, главной энергетической проблемой в мире является проблема истощения запасов нефтии"

В 70-е годы XX века многие экономически развитых стран вступили в полосу так называемой"энергетического кризиса", то есть отставание темпов добычи от темпов ее потребления. В результате начался активный й поиск путей экономии энергии и ее альтернативных источников. В настоящее время несоответствие добычу энергоресурсов их потреблению еще больше - мы потребляем гораздо больше, чем производим. Общее ен ергоспоживання выглядит так: нефтепродукты - 44%, природный газ - 21%, угля - 22% в ядерное топливо, гидростанции и другие энергоресурсы - 13ресурси - 13 %.

Месторождения ископаемых видов топлива на планете расположены очень неравномерно. Около трети потенциальных мировых запасов угля и газа и более 20% нефти находятся в. России около 35% нефти и 17% г газа сосредоточено на. Среднем. Востоке. Большой потенциал угля, газа и нефти имеет Северная. Америка. Эти три региона обладают почти 70% разведанных мировых запасов ископаемого топлива. Еще не полностью оценены и большие поля месторождений нефти и газа, расположенных в районах континентального шельфа морей. Северного полушариявкулі.

Второе место по значению в энергоресурсах техносферы занимает ядерное топливо, главным источником которого, как уже было сказано, является ископаемый уран. Как свидетельствуют данные. Мировой энергетической конференции, общие и геологические рудные запасы урана составляют 20400000 т, в т ч разведанные - 3,3 млн т. Содержание урана в породах большинства месторождений колеблется от 0,001 до 0,03%, поэтому приходится осуществлять интенсивное рудное обогащения. На сегодня в мире работают более 440 реакторов атомных электростанций (АЭС) с суммарной тепловой мощностью около 1200. ГВт. Они потребляют за год около 60 тыс. т урана и добавляют 10% к общему техногенного выделения теплоты от использования невосполнимых энергоресурсов. Техника термоядерного синтеза пока не является реальным ресурсом техносферехносфери.

В этом ключе следует рассмотреть некоторые аспекты развития ядерной атомной энергетики. Как известно, во времена. Советского. Союза на его территории ядерные реакторы строили только для производства плутония для ядер рнои оружия время они выделяли много тепла, но его не использовали. Когда подобных"военных"реакторов соорудили уже достаточно, советские ученые получили разрешение на создание реакторов, которые кроме плутония, могли производить и электрическую энергииричну енергію.

Если в. США и других развитых странах стихийный рынок заставил производителей искать лучший и безопасный вариант энергетического реактора, то в. Советском. Союзе использование"мирного атома"началось с по приспособлению реакторов подводных лодок в условиях атомных электростанций. Этот тип реактора в. СССР называли"канальным", а за рубежом -"советским"Все зарубежные ядерные реакторы имели две или три лин ее защиты, задачей которых было исключить возможность проникновения в окружающую среду радионуклидов в случае повреждения или аварии реактора. Эти защитные сооружения должны внешне вид большого железобетонного цилиндрической ра, поэтому назывались"корпусной реакторамиазивались "корпусними реакторами".

Интересный факт, что за границу. СССР продавал"канальные"реакторы с не очень крепким, но с укрытием, а вот дома по соображений удешевления и ускорения строительства. АЭС его не использовали. Корпусная реакторы так и не были массово применены в. СССР по следующим причинам: простым увеличением количества каналов"советский"реактор можно было сделать мощным (а одновременно и самым опасным) в мире, а способны к производству корпусной реакторов заводы были перегружены производством оружияні виробництвом зброї.

Несмотря на все это, надо сказать и о некоторых преимуществах ядерной энергетики. Как известно, основной процесс современных. АЭС - управляемое расщепление, при котором энергия медленно высвобождается в виде тепла теплыми ло используется для кипячения воды и получения пара, приводящего в действие обычные генераторы. Если сравнить работу теплоэлектростанции (ТЭС) и. АЭС одинаковой мощности (например, 1000. МВт) протя течение года, то окажутся такие расхожденияті:

- потребности в топливе: для. ТЭС необходимо 3,5 млн т угля, для. АЭС - 1,5 т обогащенного урана, что соответствует 1 тыс. т урановой руды;

- выделение углекислого газа: в результате работы угольной. ТЭС в атмосферу поступает более 10 млн м3 углекислого газа. АЭС вообще углекислого газа не выделяет;

- двуокись серы и другие компоненты кислотных дождей: выбросы этих соединений на. ТЭС составляют более 400 тыс. т, на. АЭС они вообще не образуются;

- твердые отходы: радиоактивные отходы на. АЭС составляют около 2 т, а на. ТЭС образуются почти 100 тыс т золы

главными проблемами ядерной энергетики является радиоактивные отходы и вероятность аварий на. АЭС

Прогнозировать ресурсы ископаемого топлива достаточно сложно из-за слишком неопределенные предсказания относительно темпов разведки и увеличения расхода энергии. Если взять за основу данные российского академика. ЕН. Велихов ( (1999) о разведанных объемы угля, нефти и газа и прогнозируемые расходы на 2020 p, то запасов газа должно хватить еще на четверть века, нефти - на 40 лет, а угля - на 175. Рокиоків.

Таким образом, человечество поставлено перед необходимостью искать новые источники добычи энергии. Другая потребность в таком поиске - большинство энергии сейчас получается из источников и по технологиям, которые загрязняют окружающую среду. Когда странам хватило собственных запасов энергоносителей и они начали экспортировать, важным фактором стали политические рычаги. Наконец, концентрация промышленности и резкое ухудшение условий проживания населения вследствие загрязнения окружающей среды значительно усилили значимость экологических факторов. Именно они становятся решающими в поисках новых энергетических технологииогій.

Атомная энергетика, на которую возлагали большие надежды, уже второе десятилетие не может выйти из кризисного состояния. После. Чернобыльской катастрофы благодаря мощным усилиям специалистов. АЭС стали достаточно безопасным мы и надежными, что сейчас является главным залогом функционирования атомной энергетики. Кроме того, тщательное соблюдение правил эксплуатации позволяет атомной энергетике соответствовать нормативным требованиям охраны окружающей среды. Мониторинг свидетельствует, что в районах, прилегающих к. АЭС, радиационный фон не превышает естественных величин. По экологическим показателям урановый топливный цикл может быть приравнен к циклу г. Азов электростанций, он существенно ниже цикл на мазуте, а тем более за цикл на угле. АЭС не привязана к топливным источников, т.е. затраты на транспортировку урановых топливных элементов не стано влять существенной доли в общей себестоимости полученной энергииергії.

Однако, кроме потенциальной аварийности, в"черном списке"атомной энергетики есть и несколько других"записей"Это, например, вопросы утилизации радиоактивных отходов, накопление которых продолжается. Энергоблоки, щ работающих ныне на. АЭС, стареют, приближаются сроки их вывода из эксплуатации. И хотя сегодня в мировой практике обосновывается продление срока эксплуатации энергоблоков первого поколения до 40 лет, а второго поколения - до 50 лет, ядерная энергетика потеряла свое преимущество в прогностических оценках новых генерирующих мощностей в большинстве стран, внесенных в отчет. Агентства по атомной эн ргии (ОЭСР) и. Международного энергетического агентства (МЭА). Производство электроэнергии на. АЭС уже не является абсолютно выгодным, как это было еще десять лет назад. Все больше усиливается движение за абсолютную отл ную от. АЭС. На политическом уровне такие решения приняты уже в. Швеции и. Германии. Наконец, даже по самым оптимистичным прогнозам при нынешней технологии медленных нейтронов имеющихся запасов урана выс тачить не более, чем на 100 лет. Этим объясняется стагнация в развитии атомной энергетики в последнем десятилетии. Только в двух странах доля электроэнергии, получаемой на. АЭС, превышает 75% (Лит ва и. Франция), еще в 10 странах (Швеция, Украина,. Словакия,. Болгария,. Корея, Швейцария,. Словения,. Япония,. Венгрия и. Испания) эта доля превышает 30нія) ця частка перевищує 30 %.

Наиболее чистой отраслью энергетики считается гидроэнергетика, поскольку в процессе работы гидроэлектростанций (ГЭС) не загрязняется окружающая. К тому же гидроэнергии является одной из самых дешевых. Это над дзвичайно важный компонент энергосистем, так как он позволяет благодаря прерывистом режима работы гидроэлектростанций тушить пиковые нагрузки в энергосистеме время резервы экологически целесообразно го потенциала гидроэнергии в ведущих странах считаются практически исчерпанными. Не следует также забывать, что строительство. ГЭС всегда связано с большим или меньшим вмешательством в окружающую среду и нео бхиднистю использование значительных объемов металла, цемента и т.д., производство которых также негативно влияет на окружающую средуілля.

Итак, основой электроэнергетики мира пока является тепловая энергетика, есть. ТЭС, в которых используется органическое топливо (уголь, мазут, природный газ). Новые разработки по повышению экономичности и б безопасности. ТЭС для окружающей среды направлены как на улучшение технических показателей топок, применение кипящего слоя и т.д., так и на использование комбинированного паро-газового цикла, позволяет существенно пи двищиты. КПД. Использование газа позволяет значительно уменьшить количество опасных выбросов в окружающую среду, однако в силу ограниченности ресурсов и других причин газ сжигают преимущественно в часы пиков их нагрузкинь.

Невозможность отказаться от сжигания на. ТЭС угля, которое является крупнейшим загрязнителем окружающей среды, может быть компенсирована применением новых технологий газификации угля. Широкому внедрению последние их мешают высокие затраты капитала в развитых странах применяется практика комбинированного использования различных типов топлива. Первая коммерческая парогазовая установка с прямоточным котлом-утилизатором была введена в эксплуатацию в 2000 г на. ТЭС. Она рассчитана на сжигание сжиженного природного газа и примерно на 40% экономичнее других, имеет более низкие выбросы. С02 и концентрацию оксидов азота в газ ах благодаря денитрификацийний станции. Тогда как главной тенденцией энергетики ведущих стран мира является переход на парогазовые турбины, работающие на газе, постепенное падение доли угля стало главной проблемой энергетиков. Но и американские, и европейские специалисты понимают, что длительное обеспечения их стран электроэнергией должно базироваться на использовании угля, запасы которого существенно превышает ют запасы природного газго газу.

Таким образом, статус-кво, сложившийся в последнее время между основными поставщиками энергоносителей, не может быть длительным, так как потребности в энергии растут, прежде всего за счет развивающихся стран. Гидроэнергетические ресурсы ограничены. Широко внедрена атомная технология не имеет поддержки у населения, а также использует уран, ресурсы которого ограничены. Проблема ограниченных ресурсов ископаемого органичног в топлива еще острее, так как наиболее ценное энергетический источник - газ - имеет иссякнуть в первую очередь. С другой стороны, использование органического топлива вызывает значительные выбросы в окружающую среду как. С02 (опасности ка глобального потепления), так и токсичных SO2 и NOх, а также пыли. Это и есть главные причины возникновения глобального энергетического кризисовкризи.

Весь мир сегодня ищет пути выхода из этой энергетического кризиса, есть другие источники получения энергии, а также разрабатывает новейшие технологии использования источников традиционных