Az emberiség energiaproblémája és megoldási módjai

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Az emberiség energiaproblémája évről évre egyre szélesebb körben elterjedt. Ennek oka a világ népességének növekedése és a technológia intenzív fejlődése, amely az energiafogyasztás folyamatosan növekvő szintjéhez vezet. A nukleáris, alternatív és vízenergia használata ellenére az emberek továbbra is a Föld béléből nyerik ki az üzemanyag oroszlánrészét. Az olaj, a földgáz és a szén nem megújuló természeti energiaforrások, és mára készleteik kritikus szintre csökkentek.

A vég eleje

Az emberiség energiaproblémájának globalizációja a múlt század 70-es éveiben kezdődött, amikor véget ért az olcsó olaj korszaka. Az ilyen típusú üzemanyagok hiánya és drágulása súlyos válságot váltott ki a világgazdaságban. És bár költsége idővel csökkent, a mennyiségek folyamatosan csökkennek, így az energia- és nyersanyagproblémaaz emberiség egyre élesebb.

Például, csak a huszadik század 60-as és 80-as évei közötti időszakban a világ széntermelése 40%, olaj - 75%, földgáz - 80% volt ezen erőforrások teljes mennyiségének. század eleje óta használják.

Annak ellenére, hogy az üzemanyaghiány a 70-es években kezdődött, és kiderült, hogy az energiaprobléma globális probléma az emberiség számára, az előrejelzések nem számoltak a fogyasztás növekedésével. A tervek szerint 2000-re az ásványkinyerés volumene háromszorosára nő. A későbbiekben természetesen ezek a tervek visszaszorultak, de az erőforrások évtizedekig tartó rendkívül pazarló kiaknázása következtében mára gyakorlatilag megszűntek.

Az emberiség energiaproblémájának fő földrajzi vonatkozásai

A növekvő tüzelőanyaghiány egyik oka a kitermelés feltételeinek romlása, és ennek következtében a folyamat költségének emelkedése. Ha néhány évtizeddel ezelőtt a természeti erőforrások feküdtek a felszínen, ma már folyamatosan növelnünk kell a bányák, gáz- és olajkutak mélységét. Észak-Amerika, Nyugat-Európa, Oroszország és Ukrajna régi ipari régióiban különösen érezhetően romlottak az energiaforrások előfordulásának bányászati és geológiai feltételei.

Tekintettel az emberiség energia- és nyersanyagproblémáinak földrajzi vonatkozásaira, azt kell mondanunk, hogy megoldásuk az erőforrás-határok kiterjesztésében rejlik. Újat kell tanulnienyhébb bányászati és geológiai adottságokkal rendelkező területek. Így az üzemanyag-előállítás költsége csökkenthető. Figyelembe kell azonban venni, hogy az energiaforrások új helyeken történő kitermelésének általános tőkeintenzitása általában jóval magasabb.

Az emberiség energia- és nyersanyagproblémáinak gazdasági és geopolitikai vonatkozásai

A természetes tüzelőanyag-készletek kimerülése heves versenyhez vezetett a gazdasági, politikai és geopolitikai szférában. Az óriásüzemanyag-vállalatok az üzemanyag- és energiaforrások felosztásával és a befolyási övezetek újraelosztásával foglalkoznak ebben az iparágban, ami folyamatos áringadozásokhoz vezet a gáz, a szén és az olaj világpiacán. A helyzet instabilitása súlyosan súlyosbítja az emberiség energiaproblémáját.

Globális energiabiztonság

Ez a fogalom a 21. század elején került használatba. Az ilyen biztonság stratégiájának elvei megbízható, hosszú távú és környezetileg elfogadható energiaellátást biztosítanak, amelynek árai indokoltak és megfelelnek az üzemanyagot exportáló és importáló országoknak egyaránt.

E stratégia megvalósítása csak akkor lehetséges, ha az emberiség energiaproblémáinak okait felszámolják, és gyakorlati intézkedésekkel a világgazdaság további ellátását célozzák mind a hagyományos üzemanyagokkal, mind az alternatív forrásokból származó energiával. Sőt, különös figyelmet kell fordítani az alternatív energia fejlesztésére.

Energiatakarékossági politika

Az olcsó üzemanyagok idején a világ számos országa rendkívül erőforrás-igényes gazdaságot fejlesztett ki. Először is ezt a jelenséget az ásványkincsekben gazdag államokban figyelték meg. A lista élén a Szovjetunió, az USA, Kanada, Kína és Ausztrália végzett. Ugyanakkor a Szovjetunióban az egyenértékű üzemanyag-fogyasztás többszöröse volt, mint Amerikában.

Ez az állapot szükségessé tette az energiatakarékossági politikák sürgős bevezetését a háztartási, ipari, közlekedési és a gazdaság egyéb szektoraiban. Az emberiség energia- és nyersanyagproblémáinak minden aspektusát figyelembe véve megkezdődtek ezen országok GDP-jének fajlagos energiaintenzitásának csökkentését célzó technológiák fejlesztése és bevezetése, valamint a világgazdaság teljes gazdasági szerkezetének újjáépítése.

Sikerek és kudarcok

Az energiatakarékosság terén a legjelentősebb sikereket a nyugati gazdaságilag fejlett országok érték el. Az első 15 évben sikerült a GDP energiaintenzitását 1/3-ával csökkenteniük, aminek köszönhetően a világ energiafelhasználásában való részesedésük 60-ról 48 százalékra csökkent. Ez a tendencia a mai napig folytatódik, a GDP növekedése Nyugaton meghaladja a növekvő üzemanyag-fogyasztást.

Sokkal rosszabb a helyzet Közép- és Kelet-Európában, Kínában és a FÁK-országokban. Gazdaságuk energiaintenzitása nagyon lassan csökken. De a gazdasági anti-minősítés vezetői a fejlődő országok. Például a legtöbb afrikai és ázsiai országbana kapcsolódó üzemanyag (földgáz és olaj) veszteségei 80 és 100 százalék között mozognak.

Valóságok és kilátások

Az emberiség energiaproblémája és megoldásának módjai ma az egész világot foglalkoztatják. A jelenlegi helyzet javítása érdekében különféle műszaki és technológiai újításokat vezetnek be. Az energiatakarékosság érdekében fejlesztik az ipari és kommunális berendezéseket, takarékosabb autókat gyártanak stb.

Az elsődleges makrogazdasági intézkedések között szerepel a gáz-, szén- és olajfogyasztás szerkezetének fokozatos megváltoztatása, kilátásba helyezve a nem hagyományos és megújuló energiaforrások arányának növelését.

Az emberiség energiaproblémájának sikeres megoldásához kiemelt figyelmet kell fordítani a tudományos és technológiai forradalom jelenlegi szakaszában elérhető, alapvetően új technológiák fejlesztésére és megvalósítására.

Atomenergia-ipar

Az energiaellátás területén az egyik legígéretesebb terület az atomenergia. Egyes fejlett országokban már új generációs atomreaktorokat helyeztek üzembe. Az atomtudósok ismét aktívan vitatják a gyors neuronokkal hajtott reaktorok témáját, amelyek az egykori elképzelések szerint az atomenergia új és sokkal hatékonyabb hullámává válnak. Fejlesztésüket azonban leállították, de most ez a kérdés ismét aktuálissá vált.

MHD generátorok használata

A hőenergia közvetlen elektromos árammá alakítása gőzkazánok és turbinák nélkül lehetővé teszimagnetohidrodinamikus generátorokat végezni. Ennek az ígéretes iránynak a kialakulása a múlt század 70-es éveinek elején kezdődött. 1971-ben Moszkvában piacra dobták az első kísérleti ipari MHD-t 25 000 kW teljesítménnyel.

A magnetohidrodinamikus generátorok fő előnyei:

• nagy hatékonyság;
• környezeti (nincs káros kibocsátás a légkörbe);
• azonnali indítás.

Kriogén turbógenerátor

A kriogén generátor működési elve az, hogy a forgórészt folyékony hélium hűti, ami szupravezetés hatását eredményezi. Ennek az egységnek a vitathatatlan előnyei közé tartozik a nagy hatékonyság, a kis tömeg és a méretek.

A kriogén turbógenerátor kísérleti prototípusát még a szovjet korszakban elkészítették, és jelenleg hasonló fejlesztések zajlanak Japánban, az Egyesült Államokban és más fejlett országokban.

Hidrogén

A hidrogén üzemanyagként való felhasználása nagy kilátásokat rejt magában. Sok szakértő szerint ez a technológia segít megoldani az emberiség legfontosabb globális problémáit - az energia- és nyersanyagproblémát. Mindenekelőtt a hidrogénüzemanyag a természetes energiaforrások alternatívája lesz a gépészetben. Az első hidrogénes autót a japán Mazda cég készítette még a 90-es évek elején, új motort fejlesztettek ki hozzá. A kísérlet meglehetősen sikeresnek bizonyult, ami megerősíti ennek az iránynak az ígéretét.

Elektrokémiai generátorok

Ezek üzemanyagcellák, amelyek szintén hidrogénnel működnek. Az üzemanyag áthaladpolimer membránok speciális anyaggal - katalizátorral. Az oxigénnel való kémiai reakció eredményeként maga a hidrogén vízzé alakul, és égés közben kémiai energia szabadul fel, amely elektromos energiává alakul át.

Az üzemanyagcellás motorokat a legmagasabb hatásfok (70% feletti) jellemzi, ami kétszerese a hagyományos erőművekének. Ráadásul könnyen használhatóak, működés közben csendesek és nem igényelnek javítást.

Egészen a közelmúltig az üzemanyagcellák szűk hatókörrel rendelkeztek, például az űrkutatásban. Most azonban az elektrokémiai generátorok bevezetésére irányuló munka aktívan folyik a legtöbb gazdaságilag fejlett országban, amelyek között Japán az első helyet foglalja el. Ezen egységek teljes teljesítményét a világon millió kW-ban mérik. New Yorkban és Tokióban például már vannak ilyen cellákat használó erőművek, és a német Daimler-Benz autógyártó volt az első, aki létrehozta az ezen az elven működő motorral rendelkező autó működőképes prototípusát.

Irányított termonukleáris fúzió

Több évtizede folynak kutatások a termonukleáris energia területén. Az atomenergia a maghasadás reakcióján, a termonukleáris energia pedig a fordított folyamaton alapul - a hidrogénizotópok (deutérium, trícium) magjai egyesülnek. 1 kg deutérium nukleáris elégetése során a felszabaduló energia mennyisége 10 milliószor nagyobb, mint a szénből nyert energia. Az eredmény valóban lenyűgöző! Éppen ezért a termonukleáris energiát tartják az egyik legígéretesebb területnek a globális problémák megoldásábanenergiahiány.

Előrejelzések

Ma különböző forgatókönyvek léteznek a globális energiaszektor helyzetének jövőbeni alakulására vonatkozóan. Egyesek szerint 2060-ra a globális energiafelhasználás olajegyenértékben 20 milliárd tonnára nő. Ugyanakkor a fogyasztás tekintetében a fejlődő országok megelőzik a fejletteket.

A 21. század közepére a fosszilis energiaforrások mennyisége jelentősen csökken, de a megújuló energiaforrások, különösen a szél-, nap-, geotermikus és árapály-források aránya növekedni fog.