Это проблема обеспечения человечества топливом и энергией в настоящее время и в обозримом будущем.

Локальные энергетические кризисы возникали и в доиндустриальной экономике (например, в Англии XVIII в. в связи с исчерпанием лесных ресурсов и переходом на уголь). Но как глобальная проблеманехватка энергоресурсов проявилась в 70-х гг. XX в., когда разразился энергетический кризис, выразившийся в резком повышении цены на нефть (в 14, 5 раза в 1972-1981 гг.), что создало серьезные трудности для мировой экономики. Хотя многие затруднения того времени были преодолены, глобальная проблема обеспечения топливом и энергией сохраняет свое значение и в наши дни.

Главной причиной возникновения глобальной энергетической проблемы следует считать быстрый рост потребления минерального топлива в XX в. Со стороны предложения он вызван открытием и эксплуатацией огромных нефтегазовых месторождений в Западной Сибири, на Аляске, на шельфе Северною моря, а со стороны спроса - увеличением автомобильного парка и ростом объема производства полимерных материалов.

Наращивание добычи топливно-энергетических ресурсов повлекло за собой серьезное ухудшение экологической ситуации (расширение открытой добычи полезных ископаемых, добыча на шельфе и др.). А рост спроса на эти ресурсы усилил конкуренцию как стран - экспортеров топливных ресурсов за лучшие условия продажи, так и между странами-импортерами за доступ к энергетическим ресурсам.

Обеспеченность мирового хозяйства топливно-энергетическими ресурсами

Вместе с тем происходит дальнейшее наращивание ресурсов минерального топлива. Под влиянием энергетического кризиса активизировались крупномасштабные геологоразведочные работы, приведшие к открытию и освоению новых месторождений энергоресурсов. Соответственно возросли и показатели обеспеченности важнейшими видами минерального топлива: считается, что при современном уровне добычи разведанных запасов угля должно хватить на 325 лет. природного газа - на 62 года, а нефти - на 37 лет (если в начале 70-х гг. считалось, что обеспеченность мировой экономики запасами нефти не превышает 25-30 лет; разведанные запасы угля еще в 1984 г. оценивались в 1, 2 трлн т, то к концу 90-х гг. они выросли до 1, 75 трлн т).

В результате преобладавшие в 70-х гг. пессимистические прогнозы обеспеченности потребностей мировой экономики в энергоносителях (так, тогда считалось, что запасов нефти хватит не более чем на 25-30 лет) сменились оптимистическими взглядами, основанными на актуальной информации.

Основные пути решения глобальной энергетической проблемы

Экстенсивный путь решения энергетической проблемы предполагает дальнейшее увеличение добычи энергоносителей и абсолютный рост энергопотребления. Этот путь остается актуальным для современной мировой экономики. Мировое энергопотребление в абсолютном выражении с 1996 по 2003 г. выросло с 12 млрд до 15, 2 млрд т условного топлива. Вместе с тем ряд стран сталкивается с достижением предела собственного производства энергоносителей (Китай) либо с перспективой сокращения этого производства (Великобритания). Такое развитие событий побуждает к поискам способов более рационального использования энергоресурсов.

На этой основе получает импульс интенсивный путь решения энергетической проблемы, заключающийся прежде всего в увеличении производства продукции на единицу энергозатрат. Энергетический кризис 70-х гг. ускорил развитие и внедрение энергосберегающих технологий, придает импульс структурной перестройке экономики. Эти меры, наиболее последовательно проводимые развитыми странами, позволили в значительной степени смягчить последствия энергетического кризиса.

В современных условиях тонна сбереженного в результате сберегающих мер энергоносителя обходится в 3-4 раза дешевле, чем тонна дополнительно добытого. Это обстоятельство явилось для многих стран мощным стимулом повышения эффективности использования энергоносителей. За последнюю четверть XX в. энергоемкость хозяйства США снизилась вдвое, а Германии - в 2, 5 раза.

Под воздействием энергетического кризиса развитые страны в 70-80-х гг. провели масштабную структурную перестройку экономики в направлении снижения доли энергоемких производств. Так, энергоемкость машиностроения и особенно сферы услугв 8-10 раз ниже, чем в ТЭК или в металлургии. Энергоемкие производства сворачивались и переводились в развивающиеся страны. Структурная перестройка в направлении энергосбережения приносит до 20% экономии топливно-энергетических ресурсов в расчете на единицу ВВП.

В то же время многие государства с формирующимися рынками (Россия, Украина, Китай, Индия) продолжают развивать энергоемкие производства (черная и цветная металлургия, химическая промышленность и др.), а также использовать устаревшие технологии. Более того, в этих странах следует ожидать роста энергопотребления как в связи с повышением жизненного уровня и изменением образа жизни населения, так и с нехваткой у многих из этих стран средств на снижение энергоемкости хозяйства. Поэтому в современных условиях именно в странах с формирующимися рынками происходит рост потребления энергетических ресурсов, тогда как в развитых странах потребление сохраняется на относительно стабильном уровне. Но необходимо иметь в виду, что энергосбережение в наибольшей степени проявило себя в промышленности, но под влиянием дешевой нефти 90-х гг. слабо сказывается на транспорте.

Таким образом, глобальной энергетической проблемы в ее прежнем понимании как угрозы абсолютной нехватки ресурсов в мире не существует. Тем не менее проблема обеспечения энергоресурсами сохраняется в модифицированном виде.

В конце ХХ века обозначилась проблема исчерпаемости и нехватки природных ресурсов. Особенно остро стоит проблема энергетической безопасности и обеспеченности топливом.

Об энергетической проблеме как глобальной заговорили после энергетического кризиса 1972-1973 гг., когда в результате скоординированных действий государств-членов ОПЕК цена на продаваемую ими сырую нефть повысилась в 10 раз. Аналогичные действия, но в более скром­ных масштабах (страны — члены ОПЕК не смогли преодолеть внутренние конкурентные противоречия), были предприняты в самом начале 80-х гг. Это позволило говорить о второй волне ми­рового энергетического кризиса. В результате за 1972-1981 гг. цены на нефть выросли в 14,5 раза. В литературе того времени это было названо «мировым нефтяным шоком», который озна­меновал конец эры дешевой нефти и вызвал цепную реакцию по­дорожания различных других видов сырья. Некоторые аналитики тех лет расценивали подобные события как свидетельство исто­щения мировых невозобновимых природных ресурсов и вступ­ления человечества в эпоху длительного энергетического и сы­рьевого «голода».

Энергетический и сырьевой кризисы 70-80-х гг.

несли в себе и положительные моменты. Во-первых, сплоченные действия по­ставщиков природных ресурсов из развивающихся стран позво­ляли странам-аутсайдерам в отношении отдельных соглашений и организаций стран — экспортеров сырья проводить более актив­ную внешнеторговую сырьевую политику. Так, одним из круп­нейших экспортеров нефти и некоторых других видов энергети­ческого и минерального сырья стал бывший Советский Союз.

Во-вторых, кризисы дали импульс развитию энергосберегаю­щих и материалосберегающих технологий, усилению режима эко­номии сырья, ускорению структурной перестройки экономики. Эти меры, предпринятые прежде всего развитыми странами, по­зволили в значительной степени смягчить последствия энергосы­рьевого кризиса. В частности, только за 70-80-е гг. энергоемкость производства в развитых странах снизилась более чем на 1/4.

В–третьих, повышенное внимание стало уделяться использованию аль­тернативных материалов и источников энергии, например, атомной. В насто­ящее время в общемировом производстве электроэнергии доля АЭС составляет 25%.

В-четвертых, под влиянием кризиса стали проводиться крупно­масштабные геолого-разведочные работы, приведшие к открытию новых нефтегазовых месторождений, а также экономически рен­табельных запасов других видов природного сырья.

Так, новыми крупными районами добычи нефти и газа стали Северное море и Аляска, минерального сырья — Австралия, Канада, ЮАР.

В итоге пессимистические прогнозы обеспеченности мировых потребностей в энергоносителях и минеральном сырье сменились более оптимистическими расчетами, основанными на новых данных.

Глобальная энергетическая проблема и перспективы энергетической безопасности России

Если в 70-х — начале 80-х гг. обеспеченность основными видами энергоносителей оценивалась в 30-35 лет, то в конце 90-х гг. она увеличилась по нефти — до 50 лег, природному газу — до 100 лет, а по углю — даже более 400 лет.

Таким образом, глобальной энергосырьевой проблемы в ее прежнем понимании как опасности абсолютной нехватки ресур­сов в мире сейчас не существует. Но сама по себе проблема на­дежного обеспечения человечества сырьем и энергией остается.

Военно-политическая нестабильность во многих регионах мира, прежде всего в развивающихся странах (например, кризис вокруг Ирака), вносят коррективы в, казалось бы, про­гнозируемые ситуации, воздействуют на движение мировых цен на сырьевые товары, в том числе на энергоносители.

В настоящее время решение проблемы ресурсов и энергообес­печения зависят, во-первых, от динамики, спроса, ценовой элас­тичности на уже известные запасы и ресурсы; во-вторых, от из­меняющихся под влиянием научно-технического прогресса по­требностей в энергетических и минеральных ресурсах; в-третьих, от возможностей их замены альтернативными источниками сырья и энергии и уровня цен на заменители; в-четвертых, от возможных новых технологических подходов к решению глобальной энерго­сырьевой проблемы, обеспечить которые может непрерывный на­учно-технический прогресс.

Предыдущая55565758596061626364656667686970Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Глобальные проблемы и причины их возникновения

Глобализация мировых хозяйственных связей обостряет глобальные проблемы человечества, которые можно определить как комплекс связей и отношений между государствами и социальными системами, обществом и природой в общепланетарном масштабе, которые затрагивают жизненные интересы народов всех стран мира и могут быть решены лишь в результате их взаимодействия

Классификация глобальных проблем:

1. Политические проблемы (недопущение мировой ядерной войны и обеспечения стабильного мира, разоружения, военные и региональные конфликты).

2. Природно-экологические проблемы (необходимость эффективной и комплексной охраны окружающей среды, энергетическая, сырьевая, продовольственная, климатическая, борьба с болезнями, проблемы мирового океана и т.д.).

3. Социально-экономические проблемы (стабильность развития мирового сообщества, ликвидация отсталости развивающихся стран, проблема развития человека, преступность, стихийные бедствия, беженцы, безработица, бедность и др.).

4. Научные проблемы освоения космического пространства, долгосрочное прогнозирование и т.д.).

Демографическая проблема . Наиболее распространенной причиной обострения глобальных проблем является интенсивный рост в последние годы народонаселения планеты, или, так называемый, демографический бум, который к тому же сопровождается неравномерностью роста численности населения в разных странах и регионах, причем наибольший прирост населения наблюдается в странах с низким уровнем развития производительных сил. Так, если темп прироста населения в развивающихся странах в течение ХХ в. составлял около 2,5% в год, то в развитых странах не превышал 1%. Это стало причиной того, что в Африке, Азии и Латинской Америке около 1 млрд. чел. живут в условиях абсолютной бедности, около 250 млн. детей хронически недоедают, а от голода и недоедания ежегодно умирает почти 40 млн. чел.

Демографический взрыв вызывает обострение таких глобальных проблем, как продовольственная, экологическая, сырьевая, энергетическая. Важной причиной обострения глобальных проблем с точки зрения материально-вещественного содержания является низкий уровень внедрения ресурсо — и энергосберегающих, а также экологически чистых технологий. Вследствие этого из природного вещества, которое вовлекается в производственный процесс лишь 1,5% принимает форму конечного продукта.

Экологическая проблема . Важной составляющей глобальных проблем есть экологические, связанные с варварским отношением человека к природе, что проявляется в массовой вырубке лесов, уничтожении рек, создании искусственных водохранилищ, загрязнении вредными отходами пресной воды.

По сравнению с началом ХХ в. потребление пресной воды возросло более, чем в 7 раз и в 90-х гг. составляло почти 300 кубометров в год на человека. Учитывая, что четверть человечества испытывает нехватку пресной воды, проблема обеспечения населения качественной питьевой водой выдвигается на первое место. При этом по данным Всемирной организации здравоохранения, возникновение около 80% различных заболеваний связано с потреблением некачественной питьевой воды.

Еще одним признаком экологического кризиса является проблема отходов в результате производственной деятельности человека. Значительные отходы накапливаются в Мировом океане. Океанский планктон ежегодно поглощает около 50 млрд. т углекислого газа, значительная часть которого оседает на дно. Этот процесс существенно влияет на рост содержания углекислого газа в атмосфере планеты.

Пути решения экологической проблемы . Основными путями решения экологической проблемы с точки зрения материально-вещественного содержания общественного способа производства являются:

Быстрое развитие и использование таких основных видов самовосстанавливаемой энергии, как солнечная, ветровая, океаническая, гидроэнергетическая другое;

Структурные изменения в использовании существующих невозобновляемых видов энергии, а именно: увеличение доли угля в энергобалансе при уменьшении доли нефти и газа, поскольку запасы последних на планете значительно меньше, а их ценность для химической промышленности намного больше;

Необходимость создания экологически чистой угольной энергетики, которая бы работала без вредных выбросов газа, что требует значительных государственных расходов на природоохранные мероприятия;

Разработка всеми странами конкретных мер по соблюдению экологических стандартов чистоты воздуха, водных бассейнов, рационального потребления энергии, повышения эффективности своих энергетических систем;

Изучение запасов всех ресурсов с использованием новейших достижений НТП. Как известно, сегодня разведанный неглубокий слой Земли — до 5 км. Поэтому важно открыть новые ресурсы на большей глубине Земли, и на дне Мирового океана;

Интенсивное развитие развивающимися странами собственного сырьевого хозяйства, включая перерабатывающие отрасли хозяйства. Для решения проблемы голода в этих странах необходимо расширять посевные площади, внедрять передовую агротехнику, высокопродуктивное животноводство и растениеводство;

Поиск эффективных методов управления процессом роста народонаселения с целью его стабилизации на уровне 10 млрд. чел. на начало XXII века.;

Приостановление вырубки лесов, особенно тропических, обеспечения их рационального использования;

Формирование экологического мировоззрения у людей, что позволило бы рассматривать все экономические, политические, юридические, социальные, идеологические, национальные, кадровые вопросы как в рамках отдельных стран, так и на межнациональном уровне;

Комплексная разработка законодательства об охране окружающей среды, в том числе об отходах. С этой целью используются налоговые льготы, предоставление субсидий, снижение тарифов на перевозки вторичного сырья и т.д.;

Наращивание экологических инвестиций.

Топливно-энергетическая и сырьевая глобальные проблемы. Использование топливно-энергетических и сырьевых ресурсов на сегодня растет значительными темпами. На каждого жителя планеты производится 2 кВт энергии, а для обеспечения общепризнанных норм качества жизни необходимо 10 кВт. Такой показатель достигнут лишь в развитых странах мира. В связи с этим нерациональное использование энергии в сочетании с ростом народонаселения и неравномерным распределением топливно-энергетических ресурсов разных стран и регионов приводит к необходимости наращивания их производства.

Однако энергетические ресурсы планеты ограничены. При запланированных темпах развития ядерной энергетики суммарные запасы урана будут исчерпаны впервые десятилетия XXI века. Однако, если затраты энергии будут на уровне энергетики теплового барьера, то все запасы невозобновляемых источников энергии сгорят в первые десятилетия. Поэтому с точки зрения материально-вещественного содержания основными причинами обострения топливно-энергетической и сырьевой проблем является рост масштабов вовлечения в производственный процесс природных ресурсов и их ограниченное количество на планете.

Пути решения топливно-энергетической и сырьевой глобальных проблем . Основными путями решения топливно-энергетической и сырьевой проблем с точки зрения материально-вещественного содержания общественного способа производства являются:

Изменение механизма ценообразования на природные ресурсы.

Энергетическая проблема и пути её решения. Перспективы альтернативной энергетики

Так, цены на них в слаборазвитых государствах диктуют крупные ТНК, которые сосредоточили в своих руках контроль над природными богатствами. По данным ЮНКТАД, от трех до шести ТНК контролируют 80-85% мирового рынка меди, 90-95% мирового рынка железной руды, 80% рынка хлопка, пшеницы, кукурузы, кофе, какао другое;

Объединенным усилиям развитых государств противопоставить стратегию объединения действий стран-экспортеров топливно-энергетических и топливных ресурсов. Эта стратегия должна касаться объема добычи всех видов ресурсов, квот их продажи на внешних рынках другое;

Поскольку развитые страны и ТНК пытаются осуществлять лишь первичную обработку минерального сырья в развивающихся странах, то последним необходимо наращивать выпуск готовой продукции, что позволило бы им значительно увеличить доходы от экспорта;

Проведение прогрессивных аграрных преобразований;

Объединение усилий всех стран для решения глобальных проблем, значительное увеличение расходов на устранение экологического кризиса за счет ослабления гонки вооружений и сокращение военных расходов.

Использование комплекса экономических мер управления качеством окружающей среды, в том числе субсидий и дотаций на изготовление экологически чистой продукции, за выполнение государственных экологических проектов другое.

Вопросы для самоконтроля:

1. Сущность процесса глобализации и его признаки.

2. Финансовая глобализация.

3. Ключевые элементы финансовой революции.

4. Глобальные проблемы и причины их возникновения.

5. Классификация глобальных проблем.

6. Пути решения основных глобальных проблем.

7. Международное регулирование глобальных проблем.

Тема 17. Международное регулирование глобальных проблем

План:

1. Международные организации системы ООН.
2. Организации системы ОЭСР.
3.

Международное энергетическое агентство (МЭА).
4. Агентство по ядерной энергии (АЯЭ).
5. Совет Европы. Организация по безопасности и сотрудничеству в Европе (ОБСЕ).
6. Лига арабских государств, Исламская конференция.
7. Мировой банк. Конференция ООН по торговле и развитию (ЮНКТАД).

Борьба за мировое господство и вражда между ведущими странами мира привели к гибели первой модели глобализирующегося мира, которая возникла в начале ХХ ст. (после Первой мировой войны и серии разрушительных революций), для предупреждения новых катаклизмов была организована Лига Наций. Она была создана в 1919 году по инициативе стран-победителей в войне Франции и Великобритании.

В нее вошли более 30 стран. Однако США не вошли в эту организацию, Германия и Италия вышли из нее в 1934 году, уже готовясь к будущей агрессии. После выхода фашистских государств СССР вошел в Лигу Наций, но в 1939 году был исключен из нее за агрессию против Финляндии. Лига Наций не выполнила своей цели и фактически прекратила свое существование. Началась Вторая мировая война.

После ее окончания государства-победители снова сделали попытку создания международной организации, способной регулировать отношения между странами и решать мировые проблемы. В 1945 г. была создана Организация Объединенных Наций (ООН), а годом ранее на Бреттон-Вудской конференции был организован Международный валютный фонд и Всемирный банк. На сегодня в системе международных организаций насчитывается более 4 тыс., из которых более 300 — межгосударственные.

Международные организации можно разделить по нескольким принципам:

1. Межгосударственные (межправительственные) и негосударственные. Подавляющее большинство международных организаций — негосударственные. Среди них большое количество разнообразных ассоциаций, союзов и фондов.

2. Универсальные, открытые для всех государств, и специализированные, например, региональные или отраслевые международные организации.

3. Организации общей компетенции, охватывающие все сферы политических, экономических, социальных и культурных отношений (ООН, Совет Европы, Лига арабских государств), и специальной компетенции, осуществляющих сотрудничество в любой определенной сфере (Всемирный почтовый союз, Международная организация труда, Всемирная организация здравоохранения).

4. Межгосударственные и надгосударственные организации, решение которых в отличие от решений межгосударственных организаций, непосредственно распространяются на физических и юридических лиц государств-членов организаций (например, Решение ЕС обязательны для всех лиц в странах ЕС).

5. Открытые организации, к которым можно свободно вступать, и закрытые, вступление в которых происходит по приглашению первооснователей (например, НАТО).

Международные организации можно классифицировать по направлениям деятельности и объектам регулирования. В соответствии со следующим классификационным признаком международные экономические организации можно разделить на:

а) организации, предназначенные для решения комплексных политических, экономических, социальных и экологических проблем. Сюда относят организации системы ООН, ОЭСР, Совет Европы и др.;

б) организации, которые регулируют мировые финансовые рынки и международные валютно-финансовые отношения (МВФ, группа Всемирного банка и др.);

в) организации, которые регулируют товарные рынки и международные торговые отношения (ВТО, ОПЕК и др.);

г) региональные международные организации (НАФТА, ЕС и др.).

Экстенсивный путь решения энергетической проблемы предполагаетдальнейшее увеличение добычи энергоносителей и абсолютный рост энергопотребления. Этот путь остается актуальным для современной мировой экономики. Мировое энергопотребление в абсолютном выражении с 1996 по 2003 г. выросло с 12 млрд до 15,2 млрд т условного топлива. Вместе с тем ряд стран сталкивается с достижением предела собственного производства энергоносителей (Китай) либо с перспективой сокращения этого производства (Великобритания). Такое развитие событий побуждает к поискам способов более рационального использования энергоресурсов.

На этой основе получает импульс интенсивный путь решения энергетической проблемы, заключающийся прежде всего в увеличении производства продукции на единицу энергозатрат. Энергетический кризис 70-х гг. ускорил развитие ивнедрение энергосберегающих технологий, придает импульс структурной перестройке экономики. Эти меры, наиболее последовательно проводимые развитыми странами, позволили в значительной степени смягчить последствия энергетического кризиса.

В современных условиях тонна сбереженного в результате сберегающих мер энергоносителя обходится в 3-4 раза дешевле, чем тонна дополнительно добытого. Это обстоятельство явилось для многих стран мощным стимулом повышения эффективности использования энергоносителей. За последнюю четверть XX в. энергоемкость хозяйства США снизилась вдвое, а Германии - в 2,5 раза.

Под воздействием энергетического кризиса развитые страны в 70-80-х гг. провели масштабную структурную перестройку экономики в направлении снижения доли энергоемких производств. Так, энергоемкость машиностроения и особенно сферы услуг в 8-10 раз ниже, чем в ТЭК или в металлургии. Энергоемкие производства сворачивались и переводились в развивающиеся страны. Структурная перестройка в направлении энергосбережения приносит до 20% экономии топливно-энергетических ресурсов в расчете на единицу ВВП.

Важным резервом повышения эффективности использования энергии является совершенствование технологических процессов функционирования аппаратов и оборудования. Несмотря на то что это направление является весьма капиталоемким, тем не менее эти затраты в 2-3 раза меньше расходов, необходимых для эквивалентного повышения добычи (производства) топлива и энергии. Основные усилия в этой сфере направлены на совершенствование двигателей и всего процесса использования топлива.

В то же время многие государства с формирующимися рынками (Россия, Украина, Китай, Индия) продолжают развивать энергоемкие производства (черная и цветная металлургия, химическая промышленность и др.), а также использовать устаревшие технологии. Более того, в этих странах следует ожидать роста энергопотребления как в связи с повышением жизненного уровня и изменением образа жизни населения, так и с нехваткой у многих из этих стран средств на снижение энергоемкости хозяйства. Поэтому в современных условиях именно в странах с формирующимися рынками происходит рост потребления энергетических ресурсов, тогда как в развитых странах потребление сохраняется на относительно стабильном уровне. Но необходимо иметь в виду, что энергосбережение в наибольшей степени проявило себя в промышленности, но под влиянием дешевой нефти 90-х гг.

Глобальные проблемы человечества

слабо сказывается на транспорте.

На современном этапе и еще на долгие годы вперед решение глобальной энергетической проблемы будет зависеть от степени снижения энергоемкости экономики, т.е. от расхода энергии на единицу произведенного ВВП.

Таким образом, глобальной энергетической проблемы в ее прежнем понимании как угрозы абсолютной нехватки ресурсов в мире не существует.

Тем не менее проблема обеспечения энергоресурсами сохраняется в модифицированном виде.

Литература

1. Вернадский В.И. Биосфера. М.: Мысль, 1967

2. Вернадский В.И. Живое вещество. М.: Наука, 1976

3. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения, М.: Наука, 1965

4. Биосфера: Сб./под ред. М.С. Гилярова. М.: Мир, 1972

5. Вернадский В.И. Очерки геохимии. М.: Наука, 1983

6. Каталог биосферы. М.: Мысль, 1991

7. Медоуз Д.Х., Медоуз Д.Л., Рандерс И. За пределами роста – М.: Прогресс Пангея, 1994

⇐ Предыдущая123

Читайте также:

Сегодня в мире топливо пока добывается, электростанции работают безостановочно и мировое хозяйство функционирует в убыстряющемся режиме, однако энергетическая проблема остается одной из наиболее острых.
Это объясняется, во-первых, растущим разрывом между высокими темпами развития энергоемких производств развитых (а в ближайшей перспективе и развивающихся) стран и запасами невозобновимых энергоресурсов (нефть, газ, уголь); во-вторых, негативными экологическими последствиями развития энергетики при сохранении традиционной структуры топливноэнергетического баланса (ТЭБ), при резком преобладании загрязняющих видов топлива (около 85% ТЭБ). Оба эти аспекта тесно взаимосвязаны, так как применение возобновимых (альтернативных) источников энергии могло бы значительно облегчить и ресурсную и экологическую напряженность в мире.
Бурно развивающаяся экономика на рубеже XX-XXI столетий требует все больших энергетических затрат. Наука предупреждает, что при современных объемах энергопотребления разведанных запасов органического топлива на Земле хватит примерно на 150 лет, в том числе нефти - на 35, газа - на 50 и угля - на 425 лет (точка отсчета - 1990 г.). Иногда эти прогнозы, высказываемые различными учеными, несколько не совпадают, однако лишь несколько, что, естественно, не придает человечеству дополнительного оптимизма. Таким образом, ограниченность природных запасов углеводородного сырья составляют сегодня главный стержень глобальной энергетической проблемы.
Конечно, по мере расширения поисковых работ достоверные запасы нефти, газа, угля, сланцев возрастают, но это слабое утешение. Во всем мире переходят к разработке месторождений сырья, менее продуктивных или расположенных в труднодоступных районах со сложными природными условиями, что сильно удорожает добычу. Так, эксплуатация нефти с буровых платформ на шельфе Мирового океана обходится гораздо дороже, чем на богатейших месторождениях Ближнего Востока. Во многих странах массовое бурение на нефть и газ ведется уже на глубинах 5-6 км. Истощение ресурсов заставляет вырабатывать ресурсосберегающую политику, широко использовать вторичное сырье.
Впервые об энергетической проблеме заговорили в середине 70х годов, когда на Западе разразился экономический кризис. В течение многих лет нефть оставалась самым дешевым и доступным видом топлива. Благодаря ее дешевизне стоимость энергии долго не изменялась, хотя ее потребление нарастало очень быстро. Арабские нефтедобывающие страны воспользовались продажей нефти как «политическим оружием» в борьбе за свои права и резко повысили на нее цены. Таким образом, основу энергетического кризиса составляли причины не только экономические, но и политические, социальные. Кризис знаменовал собой конец эпохи дешевых источников энергии. Было поставлено под сомнение использование нефти и газа в качестве энергетических ресурсов будущего. Напомним, что эти ресурсы - ценнейшее сырье для химической промышленности.
Итак, сегодня энергетика мира базируется на невозобновляемых источниках энергии - горючих органических и минеральных ископаемых, а также на энергии рек и атома.

Энергетическая проблема

В качестве главных энергоносителей выступают нефть, газ и уголь. Ближайшие перспективы развития энергетики связаны с поисками лучшего соотношения энергоносителей с попытками уменьшить долю жидкого топлива.
Человечество уже сегодня вступило в переходный период - от энергетики, базирующейся на органических природных ресурсах, которые ограничены, к энергетике на практически неисчерпаемой основе (ядерная энергия, солнечная радиация, тепло Земли и т. д.). Для этого периода характерны развитие энергосберегающих технологий и всемерная экономия энергии.

Как же преобразовать гравитационную энергию земли и исключить сжигание природных ресурсов и строительство гидроэлектростанций и других малоэффективных и дорогостоящих сооружений?

Создание гравитационного преобразователя энергии, и это осуществилось.

Предлагаю на суд общественности　 конструкцию двигателя, использующего разницу гравитации земли на воздух и жидкость, что дает возможность получения механической энергии, а затем, используя обычный электрогенератор получить электричество. Схема представлена ниже.

Изготовление действующего образца мощностью в 5 МВт завершено на НПО ЗАО "Электромаш" г. Тирасполь.

Затраты на изготовление данного двигателя 1500$ США, в комплекте с генератором и управляющим устройством будет стоить примерно 120 000$ США, производительностью 3,6 млн. кВт/час　 в месяц, что при стоимости 5 центов за один кВт, срок окупаемости менее одного месяца, а изготовление один месяц и никаких строительно-монтажных работ.

Гравитационную электростанцию можно установить в помещении 20 м.кв. и высотой 4 метра. Модификация конструкции позволит использовать Грав.Э.С. на всех видах транспорта, включая авиацию, обеспечением электроэнергией теплом: дома, поселки и города без использования ЛЭП, трансформирующих мощностей и других необходимых устройств для передачи энергий, ее можно производить где угодно, при любых обстоятельствах и в любых количествах.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГРАВИТАЦИОННОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ И СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ.

Изобретение относится к области механики, а именно к устройствам преобразования гравитационной энергии в механическую энергию.

Техническое решение основано на законе Архимеда о действии на тело, погруженное в жидкость, выталкивающей силы, которая противоположна силе его тяжести и может быть преобразована в механическую энергию.

Устройство для преобразования гравитационной энергии в механическую включает емкость для жидкости, во внутреннем пространстве которой расположены по горизонтали вращающиеся звездочки, соединенные замкнутыми цепями, на которых неподвижно прикреплены емкости-лодочки, при этом верхние звездочки установлены на неподвижной оси, а нижние на подвижной, выходящей за пределы емкости и служащей валом отбора мощности, который снабжен управляемой муфтой сцепления и соединен с повышающим　 редуктором.

Способ осуществляют путем подачи в нижнюю часть емкости газа и вытеснения воды из перевернутых вверх дном емкостей-лодочек, этим приводят в движение цепи и вал отбора мощности.

Изобретение относится к области механики, а именно к устройствам для преобразования гравитационной энергии в механическую энергию.

Техническое решение направлено на получение энергии на основе существующего в природе явления, которое позволяет получить экологически чистым способом механическую энергию, и применение ее в хозяйственной деятельности человека.

Сущность технического решения, не имеющего аналогов, заключается в том, что из погруженных в жидкость перевернутых вверх дном емкостей, условно называемых "лодочками", жестко прик4репленных к вертикальной цепи, путем подачи газа снизу вытесняют воду. Пустотелые емкости-лодочки выталкиваются из жидкости под воздействием на них выталкивающей силы, которая противоположна силе тяжести погруженного в жидкость тела и вычисляется по известному закону Архимеда в соответствии формулой:

Цель изобретения — получение энергии за счет выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело.

Указанная цель достигается тем, что устройство для преобразования гравитационной энергии в механическую включающее вертикально установленную емкость, верхняя торцевая поверхность которой имеет свободный выход в атмосферу, а днище выполнено сплошным, 8герметичным, в верхней части емкости горизонтально установлена неподвижная ось со свободно вращающимися на ней звездочками, а в нижней части также горизонтально установлена подвижная ось с жестко посаженными на ней звездочками, каждая верхняя звездочка соединена с нижней звездочкой замкнутой приводной цепью, на которой неподвижно и горизонтально установлены емкости-лодочки, при этом нижняя подвижная ось выходит за пределы емкости и служит валом отбора мощности. Из перевернутых вверх дном емкостей-лодочек, погруженных в жидкость ее вытесняют путем подачи в нижнюю часть емкости газа, приводят в движение цепи и вал отбора мощности.

Сущность технического решения поясняется иллюстрациями, где на фиг. представлено устройство в двух проекциях: слева — главный вид в разрезе; справа — вид сбоку в разрезе.

Устройство для преобразования гравитационной энергии в механическую включает вертикально установленную емкость 1, наполненную жидкостью 2, в верхней части емкости 1 горизонтально установлена неподвижно верхняя ось 3 с подвижными ведомыми звездочками 4, а в нижней части емкости 1 горизонтально установлена подвижная ось 5 с жестко посаженными на ней звездочками 6, каждая верхняя звездочка с нижней соединена замкнутой приводной цепью 7, на которой неподвижно и горизонтально установлены емкости-лодочки 8, при этом нижняя подвижная ось выходит за пределы емкости 1 и служит валом 9 отбора мощности, который посредством управляемой муфты 10 сцепления соединен с редуктором 11 для повышения числа оборотов вала 9 отбора мощности и полезной нагрузкой 12.

Глобальная энергетическая проблема

Под днищем установлен компрессор 13 для подачи газа 14.

Устройство работает следующим образом.

Вертикально установленную емкость 1 заполняют жидкостью 2, затем при включенной　 управляемой муфте 10 в емкость 1 подают сжатый воздух 14 от компрессора 13. Образующиеся при этом пузырьки газа 14 в жидкости 2 поднимаются вверх и постепенно заполняют перевернутые вверх дном емкости-лодочки 8, вытесняя из них воду. Под действием выталкивающей силы Архимеда емкости-лодочки 8 передвигаются вверх и увлекают за собой приводные цепи 7, которые линейно перемещаются и приводят во вращение ведущие звездочки 6, жестко посаженные на оси 5, а вместе с ними на оси 5, а вместе с ними и вал 9 отбора мощности, который начинает вращаться на холостом ходу быстрее и быстрее, затем при достижении им определенного числа оборотов включают управляемую муфту 10 сцепления и с ее помощью к приводу подключают полезную нагрузку 12. Устройство переходит в рабочий режим и функционирует без участия человека.

Внедрение предлагаемого технического решения позволит в значительной степени экономить исчерпаемые источники энергии и снижать поступление вредных выбросов в окружающую атмосферу, что будет способствовать сохранению экологически благоприятной среды на планете.

Формула изобретения.

Устройство для преобразования гравитационной энергии в механическую　отличающееся　 тем, что, с целью получения энергии за счет выталкивающей силы, действующей в гравитационном поле на тело, погруженное в жидкость, включает вертикально стоящую емкость для жидкости, верхняя торцевая поверхность которой имеет свободный выход в атмосферу, а днище выполнено сплошным, герметичным, во внутреннем пространстве которой установлены по горизонтали вращающиеся звездочки, соединенные замкнутыми цепями, к которым неподвижно прикреплены емкости-лодочки, при этом верхние звездочки установлены на неподвижной оси, а нижние на подвижной, выходящей за пределы емкости и служащей валом отбора мощности, который снабжен управляемой муфтой сцепления и соединен с повышающим редуктором.

Устройство по п.1 ,　отличающийся　 тем, что на перевернутых вверх дном емкостей-лодочек, погруженных в жидкость, ее вытесняют путем подачи в нижнюю часть емкости газа, приводят в движение цепи и вал отбора мощности.

Данный гравитационный двигатель изготовленный на 99% в НПО ЗАО «Электромаш» город Тирасполь. Администрацией предприятием остановлено окончание работ и провидение испытаний без каких либо вразумительных объяснений.

Энергетический баланс указанного на фото изделие “Гравитационный Двигатель” с техническими характеристики
Габариты: 1) Длина = 1метр
2) Ширина=1 метр 3) Высота =3 метра
Рабочие емкости объемом в 12 литров кол-во 42 шт.
Расчет мощности данного изделия P= A/t = (F*S)/t =12кг*18шт.*10*1м/1сек.=2160Дж/1сек (мгновенная мощность = 2,160кВт) соответственно в электротехнике мощность изделия определяется потреблением или выработкой энергии в течении часа.

Соответственно мощность данного изделия равняется 2,160кВт* 3600сек = 7776000 кВт или 7,776 МВт

Для работы данного “ Гравитационного двигателя” должен использоваться и в расчетах был применен компрессор мощностью 2,3кВт с производительностью 50 М 3 в час на глубину 10 метров (паспортные данные) так как у нас емкость высотой 3 метра соответственно будет закачиваться в 3 раза больше т.е. 150М 3 воздуха
Работа гравитационного двигателя начинается с запитки от внешнего источника электроэнергии или остаточного давления в ресивере компрессора, далее переходит на автономный режим работы, то есть компрессор запитывается от рабочего генератора.
В расчетах автором было предложено считать линейную скорость движения рабочих емкостей

V=1м/с
Таким образом данный гравитационный двигатель с выше приведенными ТТХ производит 5 МВт электроэнергии в час с запасом.

Обсуждения данного изобретения ведутся в следующих темах:

http://www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1390902479
http://www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1390902396/new
http://www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1390902313/new
http://www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1390902631/new
http://www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1390902751/new
http://www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1390902684/new
http://www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1233779866

Дата публикации: 28 сентября 2013
Сделать запрос по интересующему вас изобретению

Наша планета и наше общество находятся в процессе непрекращающегося развития, а это требует от нас – людей – своевременно приспосабливаться к изменениям в окружающей среде и условиях жизни. Любые перемены ведут к возникновению новых потребностей в мировом масштабе или в отдельных регионах и использованию новейших технологий для их удовлетворения. Часто оказывается, то, что недавно считалось современным, мгновенно становится устаревшим. Производители должны обладать определенным чутьем на появление новых тенденций, чтобы во время усовершенствовать свою продукцию. Это относится и к трансформаторам, которые, казалось бы, уже не нужно подвергать каким-либо изменениям.

Одно из самых значительных событий за последние несколько десятилетий на планете Земля связано с бурным ростом населения. С 1950 по 2010 оно выросло на 2,7 млрд. человек, а к концу 2011 составило более семи млрд. Более того, ожидается, что рост населения продолжится еще в течение нескольких десятилетий и пойдет на убыль только после 2050 года, к тому времени общее количество людей увеличится еще на 35% и составит 9,2 млрд. человек. Спрос на электроэнергию растет пропорционально росту населения.

Растущая потребность в электроэнергии и электричестве

Кроме увеличения численности население возрастающий спрос на электроэнергию обусловлен становлением развивающихся стран: так, рост ВВП на 1% требует увеличения потребления энергии на 0,6% в среднем. Совокупные расходы на электроэнергию составляют около 7-8 % от общемирового ВВП и представляют собою значительные издержки. Все эти факторы заставляют задуматься об организации высокоэффективных процессов производства и поставки электроэнергии. К тому же, проводя расчеты, важно оценить весь производственный цикл и включить расходы, связанные с энергопотерями и стоимостью оборудования.

Из всей энергии, потребляемой в мире, только 15% приходится на электроэнергию, хотя для производства этого количества расходуется 38% первичных энергоресурсов. В настоящее время электричество может быть использовано во всех сферах деятельности, так как представляет собой высококачественную форму энергии. К тому же оно не загрязняет окружающую среду. Все это предопределяет рост потребности в электричестве в будущем и его все упрочняющуюся роль на энергетическом рынке. Показательными примерами являются замена нефтяного или газового центрального отопления на электротепловые насосы или внедрение электромобилей.

И хотя суммарный КПД растет, что приводит к сокращению потребления первоначальных энергоресурсов, спрос на саму электроэнергию повышается. В то время как в развитых странах на одного человека в среднем приходится около одного 1 кВт, общемировое потребление составляет только 0,3 кВт. Такая статистика указывает на дальнейший значительный рост потребности в электричестве в развивающихся странах, а значит, и увеличение спроса на оборудование, обеспечивающее высокоэффективную передачу и распределение электроэнергии.

Существует один значительный фактор, определяющий рост потребности в электричестве в мировом масштабе, - это его необходимость для функционирования информационных и телекоммуникационных систем. Современные, большие центры обработки и передачи данных, например, относятся к крупнейшим потребителям электроэнергии.

Урбанизация

Еще одной заметной тенденцией является урбанизация. Все больше и больше людей переезжают из сельской местности в большие города. К 2050 году ожидается, что две трети всего населения будут проживать там, для сравнения: сейчас в городах проживает около половины.
Согласно Отделу народонаселения ООН в настоящее время насчитывается 24 мегаполиса с населением более 10 млн. человек. Обеспечить их всем необходимым: едой, товарами и коммунальными услугами – считается основной задачей современных логистических служб. Это также относится к поставкам электроэнергии. Плотность энерговыделения в местах массовой застройки небоскребами очень высока, поэтому необходимы новые решения для безопасного и надежного проведения электросетей в центрах больших городов. Слишком высокая стоимость недвижимости не позволяет размещать подстанции в домах, поэтому их устанавливают под землей.

Одна из наиболее значимых экологических проблем, которые имеют планетарное значение, связана с действием газов, вызывающих парниковый эффект, и изменением климата. Существует несколько видов эмиссий, которые способствуют этому процессу, однако больше всего опасений вызывает углекислый газ. Чтобы избежать существенного нагревания земной поверхности в ближайшие 20 лет, требуется пересмотреть политику и остановить необратимые изменения климата. В 2010 году общемировые выбросы углекислого газа, связанные с электроэнергетикой резко увеличились на 5,3% до рекордных 30,4 гигатон. Если подобная тенденция продолжится, то ожидается увеличение выбросов до 40 гигатон к 2030 году, а это может стать причиной потепления на 3,5 C° . Тем не менее, согласно 450 сценарию МЭА, ожидается, что выбросы, связанные с энергетикой, достигнут наивысшего показателя к 2020 года, а затем снизятся до 21,5 гигатон к 2035 году.

Рациональное использование электросетей может способствовать сокращению выбросов углекислого газа. Распределительные сети обычно на 95% более эффективны, а производительность трансформаторов распределительной сети выше на 99%. Несмотря на этот факт, огромные размеры базы установленных трансформаторов объясняют, почему совокупные энергопотери составляют значительную часть потерь в распределительной сети. Поэтому даже незначительные изменения в производительности трансформаторов способны существенно сократить выбросы углекислого газа.

Производительность трансформаторов рассматривается либо с точки зрения значения уровня потерь, либо уровня их КПД.

Значения КПД сравниваются при нагрузке 50%. Государственные стандарты, определяющие уровень энергопотерь трансформаторов, в последнее время претерпевают серьезные изменения: правительство и представители энергокомпаний стараются соответствовать своим обязательствам и обязанностям в сфере энергоэффективности и климатических изменений. Для разных стран характерны различные уровни эффективности трансформаторов. Низкий и средний упразднены – все страны переходят на высокий, очень высокий и сверхвысокий уровни. Сверхвысокий КПД могут показывать только трансформаторы с сердечником из аморфного металла.

Огромные размеры базы установленных трансформаторов объясняют, почему совокупные энергопотери составляют значительную часть потерь в распределительной сети.
Из всей энергии, потребляемой в мире, только 15% приходится на электроэнергию, хотя для производства этого количества расходуется 38% первичных энергоресурсов.

Еще одним ключевым моментом в борьбе против выбросов CO2 является получение электричества с помощью природных ресурсов: энергии ветра, солнца, волн и геотермальных источников. В 2011 году возобновляемые источники энергии (кроме крупных ГЭС) составили 44% дополнительных мощностей нового поколения по всему миру. В том же году общемировые инвестиции в возобновляемы источники энергии и топлива увеличился на 17 % и достиг новых рекордных показателей – 257 млрд. долларов, что в шесть раз превосходит показатели 2004 года. Согласно докладу МАЭ, посвященному перспективам развития мировой энергетики, ожидается, что доля возобновляемых энергоресурсов, обеспечивающих потребность в первичной энергии, возрастет на 8% к 2030 году.

Стабилизация напряжения за счет возобновляемых энергоносителей, традиционно используемая в трансформаторах высокого и среднего напряжения, в настоящее время будет востребована в электросетях среднего и низкого напряжения для обеспечения локальной стабилизации.

Ключевыми движущими силами для роста доли возобновляемых энергоресурсов являются предоставление правительством льгот и снижение затрат на производство. В 2011 году
стоимость фотоэлектрических модулей упала на 50%, стоимость ветряных турбин уменьшилась на 10%. Это сократило разницу в ценах между возобновляемыми источниками и ископаемыми энергоносителями. Если эта тенденция продолжится, то согласно МАЭ к 2020 году или даже раньше будет достигнут сетевой паритет, который позволит технологиям, использующим солнечную энергию, конкурировать на рынке с традиционными ископаемыми энергоносителями.

Затраты на оборудование с учетом всего срока службы

Чтобы определиться, инвестировать или нет, обычно производят расчеты окупаемости вложений, которые должны принимать во внимание не только стоимость отдельного оборудования, но и предполагаемые расходы в течение всего срока его эксплуатации. Затраты на оборудование предполагают первоначальные затраты при его покупке, затраты, связанные с его установкой, управлением, техническим обслуживание и утилизацией, также нужно учитывать затраты на энергопотери. Несмотря на то, что трансформаторы относятся к приборам, обеспечивающим высокий КПД – обычно более 99%, энергетические потери сводятся к приличным финансовым затратам, которые значительно превышают первоначальные. В такой ситуации энергокомпании все чаще используют специально разработанный метод, получивший название общая стоимость издержек (TOC) для того, чтобы определить окупаемость инвестиций. Этот показатель выражает величины потерь на холостом ходу и при нагрузке в денежном эквиваленте. В основном эти величины зависят от затрат на электроэнергию и условий инвестирования предприятия.

Одной из основных задач объединения различных источников генерирования электрической энергии является влияние на качество электроэнергии, особенно полосы напряжения, охватывающей разноплановые местные генераторы и технические условия сетевой нагрузки. В прошлом электроснабжение имело централизованный характер благодаря однонаправленному потоку электроэнергии, и основной проблемой были спады напряжения. Тем не менее, в настоящее время, а в будущем еще в большей степени в связи с применением различных источников генерирования электроэнергии, электропоток становится все более сложным, что ведет не только к спаду напряжения, но его скачкам. А это представляет собой новый уровень регулирования напряжения: традиционно стабилизация напряжения применялась в высоко- и средневольтных трансформаторах, сейчас она необходима и в средне- и низковольтных электросетях для обеспечения местной стабилизации.

Системный контроль

Еще одним развивающимся направлением является системный контроль за распределение электроэнергии, который позволяет операторам организовать надежную распределительную сеть и определять проблемы прежде, чем произойдет поломка. Можно легко установить вид неисправностей и их расположение и сократить время аварийного простоя.
Традиционно трансформаторы распределительной сети считались пассивными элементами оборудования, но в будущем им отведена более активная роль в обеспечении сетей надежностью и эффективностью.

Перспективы на будущее

Рост населения и увеличение потребления энергии – это главные причины выброса углекислого газа, следствием которого являются нежелательные изменения в климате. Для того, чтобы не допустить дальнейшее распространение этого негативного процесса, необходимо использовать энергосберегающие компоненты в электросетях и вводить технологии с низким содержанием углерода.

Энергетические проблемы человечества

Для того чтобы представить энергетические потребности че­ловечества и сравнить их с энергетикой процессов, происходящих в геосферах Земли, мы приводим эти энергетические величины в табл. 21.1.

Рассмотрение таблицы показывает, что у человечества есть в резерве мощные источники энергии. Однако их использование, вероятно, является делом далекого будущего. Таблица также показывает, что энергетика техногенных процессов уже стала соизмеримой с энергетикой крупных геофизических процессов.

Материалы данной главы базируются, в основном, на рабо­тах .

Природные ресурсы широко используются для получения энергии. Ископаемое топливо, радиоактивные элементы, потен­циальная энергия воды являются основными видами энергети­ческих ресурсов. При их использовании окружающей среде на­носится существенный вред.

Энергетика является основой благосостояния человечества. Во всем мире наблюдается непрерывный рост энергопотребле­ния. Например, в 50-70-х гг. XX в. среднедушевое потребление энергии возросло почти в два раза. За 200 лет глобальное по­требление энергии возросло почти в 30 раз и составило 13 Гт у. т. (тонна условного топлива (у. т.) равна 29,3 ГДж). Уровень жизни населения всех странах определяется обеспеченностью энергией, хотя обеспеченность энергией может сильно различаться, напри­мер, из-за климатических условий. Душевое потребление энергии является важнейшим показателем, характеризующим не только уровень благосостояния жителей страны, но и ее этап экономиче­ского развития. В наиболее богатых странах на душу населения приходится в год 10-14 т у.т. (США, Канада, Норвегия), в наи­более бедных - 0,3-0,4 т у. т. (Мали, Чад, Бангладеш). Абсолют­ные цифры душевого потребления топлива не дают представле­ния о том, как топливо расходуется. В странах, расположенных в тяжелых климатических условиях, имеющих значительную

485

3. Загрязнение гидросферы: тепловое загрязнение водоемов,
выбросы загрязняющих веществ, изменение режима под­
земных и поверхностных вод.

4. Загрязнение литосферы при транспортировке энергоноси­
телей и захоронении отходов, при производстве энергии.

5. Загрязнение радиоактивными и токсичными отходами
окружающей среды.

6. Изменение гидрологического режима рек гидроэлектро­
станциями и, как следствие, загрязнение на территории
водотока.

7. Создание электромагнитных полей вокруг линий электро­
передач.

8. Изменяется видовое разнообразие в районах размещения
объектов топливно-энергетического комплекса. "

9. Инициирование геологических процессов.

Топливно-энергетический комплекс поставляет в огромных количествах в окружающую среду оксид углерода, сернистый ангидрид, оксиды азота, углеводороды, сажу, тяжелые металлы, нефтепродукты, фенолы, хлориды, сульфаты и др.

Как добиться того, чтобы постоянный рост энергопотребле­ния не сопровождался ростом отрицательных последствий энер­гетики, учитывая, что в ближайшее время человечество ощутит ограниченность ископаемого топлива? В качестве путей решения проблемы можно указать следующие.

1. Экономия энергии. Степень влияния прогресса на эконо­мию энергии можно продемонстрировать на примере паро­вых машин. Как известно, КПД паровых машин 100 лет назад составлял 3-5%, а сейчас достигает 40%. Развитие мировой экономики после энергетического кризиса 70-х го­дов также показало, что на этом пути у человечества есть значительные резервы. В период с 1975 по 1985 г. энерго­емкость валового национального продукта США снизилась на 71%, Франции - на 70%, Японии - на 78%. Однако общее потребление энергии продолжало расти. Примене­ние ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий обеспечило значительное сокращение потребления топлива и материалов в развитых странах.

Гл. 21. Экологические проблемы энергетики

2. Развитие экологически более чистых видов производства энергии.

Решить проблему, вероятно, способно развитие альтернатив­ных видов энергетики, таких как солнечная и геотермальная энергетика, ветровая энергетика, использование энергии океанов и других видов энергии. /По принятой терминологии все виды энергии, в основе которой*лежит солнечная энергия, называются возобновимыми источниками энергии. В Европе 6% энергии от ее общего потребления производится на основе использования биомассы и гидроэнергии.

Основные технологии, использующие возобновляемые источ­ники энергии, приведены в табл. 21.2.

Приведенный в таблице перечень достаточно широк, его рас­смотрение показывает, что в перспективе возобновимые виды получения энергии могут потеснить методы получения энергии, основанные на ископаемых видах топлива. В большинстве стран мира запасы возобновимых видов энергии намного превышают запасы невозобновимых видов энергии. Например, в США оцен­ки запасов общего объема энергии возобновимых видов составля­ют около 600 000 млрд баррелей нефтяного эквивалента, а оценки запасов общего объема энергии невозобновимых видов составля­ют около 45 000 млрд баррелей нефтяного эквивалента. Более реальные оценки, проведенные с учетом ограничений, наклады­ваемых на использование геотермальной и ветровой энергетики, уменьшают это превосходство запасов возобновимых видов энер­гии, но перспективность запасов сохраняется.

Пока возобновимые источники дают не более 20% общеми­рового потребления энергии. Основной вклад в эти 20% дают использование биомассы и гидроэнергетика. По мере совершен­ствования технологий возрастает вклад солнечной и ветровой энергетики. При определении перспектив развития того или иного вида энергетики встает вопрос об оценке экологического риска. Под экологическим риском подразумевается вероятность неблагоприятных для человека и биоты последствий загрязнений среды. Экологический риск включает экономические, экологи­ческие, биологические, социальные, токсикологические аспекты.

Основная часть электроэнергии производится в настоящее время на тепловых электростанциях (ТЭС). В 1989 г. в СССР на ТЭС было произведено 65%, на ГЭС - 24%, на АЭС - 11% . В 1997 г. в России доля разных источников в производ­ство электроэнергии была следующей: природный газ - 41,7%;

___________ Гл. 21 Экологические проблемы энергетики__________ 489

в десятки раз. В конечном счете, изменяется видовая структура экосистемы водоема - развитие сине-зеленых водорослей, изме­нение численности и видового состава планктона и рыбы На­пример, в заполярном озере Имандра, которое используется для охлаждения вод с Кольской АЭС, исчез холодолюбивый голец, но появилась теплолюбивая радужная форель. Известно много случаев, когда в водоемах охладителях средней полосы хоро­шо акклиматизируются рыбы теплолюбивых видов. Например, в водоеме-охладителе Березовской ТЭС акклиматизировались такие теплолюбивые виды, как пестрый толстолобик, буффало, а в водоеме охладителе Шахтинской ТЭС акклиматизировалась африканская рыба тиляпия. Иногда растительноядные теплолю­бивые виды «помогают» вести борьбу с зарастанием водоемов.

Испарительные градирни башенного типа, широко использу­емые на тепловых и атомных станциях, как оказалось, являются мощными источниками инфразвуковых шумов с частотами ме­нее 10 Гц. Излученные градирней инфразвуковые шумы слабо затухают и распространяются по акустическому каналу, сформи­рованному тепловым факелом градирни, на значительные рас­стояния. В этом состоит еще одно отрицательное воздействие ТЭС и АЭС на окружающую среду. Жители, попавшие в зону инфразвукового воздействия, могут испытывать изменения ар­териального давления и частоты сердечной деятельности.

Для тепловых электростанций характерно высокое радиаци­онное и токсичное загрязнение окружающей среды. Это обуслов­лено тем, что обычный уголь, его зола содержат микропримеси урана и ряда токсичных элементов (кадмий, кобальт, мышьяк и др.) в больших концентрациях, чем земная кора. При работе ТЭС радионуклиды и токсичные элементы поступают в атмосферу, почву, водоемы. Как следствие, радиационное загрязнение и за­грязнение токсичными элементами вокруг ТЭС, работающей на угле, выше фонового загрязнения в среднем в 10-100 раз.

Значительные территории вокруг ТЭС подвергаются дей­ствию кислотных дождей, золы, содержащей токсичные примеси. В зонах размещения ТЭС наблюдается хроническое угнетение растительности. Как следствие имеет место сокращение сельхоз­продукции, накопление токсичных элементов в растениях.

В РФ тепловые электростанции дают 90-95% общего поступ­ления выбросов в атмосферу от объектов энергетики твердых и жидких загрязнений, сернистого ангидрида, оксида азота. На­земные и водные экосистемы загрязняются, в основном, тепло­выми электростанциями.

Гл. 21. Экологические проблемы энергетики

При строительстве крупных тепловых станций или их ком­плексов загрязнение окружающей среды еще более значительно. При этом могут возникать новые эффекты, например, обуслов­ленные превышением скорости сжигания кислорода над ско­ростью его образования за счет фотосинтеза земных растений на данной территории или вызванные увеличением концентрации углекислого газа в приземном слое.

Из ископаемых источников топлива наиболее перспективным является уголь - это обусловлено тем, что его запасы огромны по сравнению с запасами нефти и газа. Главнейшие мировые запасы угля сосредоточены в России, Китае и США. В настоящее время основное количество энергии вырабатывается на ТЭС за счет использования нефтепродуктов. Таким образом, структура запасов ископаемого топлива не соответствует структуре его современного использования для производства энергии. В пер­спективе переход на новую структуру потребления ископаемого топлива вызовет значительные экологические проблемы, матери­альные затраты и крупные изменения во всей промышленности Ряд развитых стран мира уже начал структурную перестройку энергетики. Например, для концепции развития производства электроэнергии США характерно увеличение вклада угля при сокращении вклада газа и нефти.

Основные достоинства гидроэлектростанций - низкая се­бестоимость вырабатываемой электроэнергии, быстрая окупае­мость (себестоимость примерно в 4 раза ниже, а окупаемость в 3-4 раза быстрее, чем на тепловых электростанциях), высокая маневренность, что очень важно в периоды пиковых нагрузок, возможность аккумуляции энергии. Даже при полном использо­вании потенциала всех рек Земли можно обеспечить не более чет­верти современных энергетических потребностей человечества. В России пока используется менее 20% гидроэнергетического по­тенциала. Однако более полное использование гидроэнергетиче­ского потенциала РФ связано со значительными экономически­ми затратами, так как реки, перспективные для использования, расположены в труднодоступных регионах. В развитых странах эффективность использования гидроресурсов в 2-3 раза выше, чем в России, так что здесь у России есть определенные резервы.

Сооружение ГЭС на равнинных реках приводит ко многим экологическим проблемам. Водохранилища, необходимые для обеспечения равномерной работы ГЭС, вызывают изменения климата на прилегающих территориях на расстояниях до сотен километров, являются естественными накопителями загрязне­ний, в том числе радиоактивных. Если реализовать некоторые

491

Проекты ликвидации водохранилищ, то возникнет не менее слож­ная задача утилизации загрязнений, которые были накоплены в водохранилищах за длительное время. В водохранилищах раз­виваются сине-зеленые водоросли, ускоряются процессы эфтро-фикации, что приводит к ухудшению качества воды, нарушается функционирование экосистем. При строительстве водохранилищ нарушаются естественные нерестилища, происходит затопление плодородных земель, изменяется уровень подземных вод. Более перспективным является сооружение ГЭС на горных реках. Это обусловлено более высоким гидроэнергетическим потенциалом горных рек по сравнению с равнинными реками. При сооружении водохранилищ в горных районах не изымаются из землепользо­вания большие площади плодородных земель. Гидроэлектростан­ции малой и средней мощности не получили широкого распро­странения, так как удельные капиталовложения в них гораздо выше, чем в ТЭС и крупные ГЭС и АЭС. Однако в последнее время, в связи с возникшими трудностями с завозом топлива в районы Крайнего Севера и другие труднодоступные регионы, возобновился интерес к строительству гидроэлектростанций ма­лой и средней мощности. В рамках федеральной целевой про­граммы «Топливо и энергия», подпрограммы «Энергообеспече­ние районов Крайнего Севера и приравненных к ним территорий, а также мест проживания малочисленных народов Севера, Сиби­ри и Дальнего Востока за счет использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии и местных видов топлива» начато строительство гидроэлектростанций мощностью от десят­ков Вт до десятков МВт. Десятки гидроэлектростанций малой мощности сооружены в последние пять лет на Сахалине, Кам­чатке, Крайнем Севере, Алтае, в ряде района Урала.

В ряде развитых стран высока доля электроэнергии, выра­батываемой на атомных электростанциях (АЭС). Так во Фран­ции доля энергии, вырабатываемой на атомных электростанци­ях, достигает 77% в энергообеспечении страны, в ФРГ - 34%. АЭС не вырабатывают углекислого газа, объем других загряз­нений атмосферы и земель по сравнению с ТЭС также мал. При нормальном режиме работы АЭС радиоактивное загрязнение в районах станций мало по сравнению с естественным фоном и не оказывает заметного влияния на дозы облучения населения и биоты. Количество радиоактивных веществ, образующихся в период эксплуатации АЭС, сравнительно невелико. Радиологи­ческое воздействие отходов может проявится спустя длитель­ное время и на ограниченной территории. В этом заключается

Гл. 21. Экологические проблемы энергетики

Важное преимущество АЭС перед тепловыми станциями, ток­сическое воздействие отходов которых проявляется сразу и на больших пространствах. В течение длительного времени АЭС представлялись как наиболее экологически чистый вид электро­станций и как перспективная замена ТЭС, оказывающих влияние на глобальное потепление. Однако процесс безопасной эксплу­атации АЭС еще не решен, не решена проблема захоронения радиоактивных отходов, например, долгоживущего С 14 (период полураспада составляет 5 760 лет, и поэтому он может накап­ливаться в биосфере). Углерод является основой всех органиче­ских соединений, входит в состав молекул белков, ДНК. Входя в молекулы органических соединений, С 14 является внутренним облучателем.

С другой стороны, замена основной массы ТЭС на АЭС для устранения их вклада в загрязнение атмосферы в масштабе планеты не осуществима из-за огромных экономических затрат.

За период существования ядерной энергетики произошло три крупных радиационных аварии: в 1957 г. в Великобритании (Уиндскейл), в 1979 г. в США (Три-Майл-Айленд), в 1986 г. на Чернобыльской АЭС. По площади загрязнения и величине вы­брошенной активности Чернобыльская авария является наиболее тяжелой. В результате аварии радиоактивному загрязнению под­верглась территория не только СССР, но и других стран Европы, пострадавшим регионам нанесен значительный экономический ущерб. Чернобыльская катастрофа привела к коренному изме­нению отношения населения к АЭС, прежде всего в регионах размещения станций или их возможного строительства. В ряде стран возникла проблема социальной преемственности ядерной энергетики. Психологический стресс, связанный с проживанием на загрязненных территориях, переселением пострадавшего на­селения, сохранится в течение длительного времени. Поэтому перспектива развития атомной энергетики в ближайшие годы неясна.

Ограниченные возможности атомной энергетики и гидро­энергетики, ограниченность запасов ископаемого топлива (и в перспективе - исчерпание), необходимого для работы тепловых электростанций, их мощное тепловое воздействие на атмосферу заставляют более внимательно рассмотреть нетрадиционные ис­точники получения энергии.

Некоторые страны уже достигли значительных успехов в об­ласти использования нетрадиционных методов получения энер­гии. Например, Индия занимает 3-е место в мире по суммарной

Гл. 21. Эколо?ические проблемы энергетики 493

Мощности ветровых электростанций. В районах Гималаев широ­ко развернуто строительство малых ГЭС. суммарная мощность которых уже превысила 160 МВт. В деревенских общинах Индии строятся биогазовые установки, солнечные плиты, применение которых значительно сокращает поступление продуктов сгора­ния в атмосферу. Ветродвигатели на трех перевалах в Кали­форнии (Алтамонт, Техачапи, Сан-Горгонио) имеют суммарную мощность 1 500 МВт. Ветровые установки Дании дают более 5% всей вырабатываемой в стране энергии, причем стоимость элек­троэнергии, полученной на ветроэнергетических установках, уже ниже стоимости энергии, полученной на АЭС и ТЭС.

В России реализуется комплексная программа освоения нетрадиционных источников энергии. Программа была разра­ботана на 1991-2005 гг., она предусматривала доведение доли нетрадиционных источников энергии к 2000 г. до 0,8% объема внутреннего энергопотребления. Государственная научно-техни­ческая программа «Экологически чистая энергетика» определяет направление и темпы развития фотоэлектрических преобразо­вателей. Конкретные вопросы развития нетрадиционных видов энергетики решаются в рамках федеральной целевой программы «Топливо и энергия», подпрограммы «Энергообеспечение районов Крайнего Севера и приравненных к ним территорий, а также мест проживания малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока за счет использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии и местных видов топлива». В России около 45% жилищ отапливается печами. В настоящее время в РФ около 70% территории с населением 10 млн человек относится к зоне децентрализованного энергоснабжения. Вы­работка электроэнергии в таких регионах производится, в основном, на бензиновых и дизельных генераторах малой мощности. Резкий рост стоимости привозного органического топлива делает удаленные районы Крайнего Севера и Дальнего Востока РФ перспективными для развития нетрадиционных источников энергии.

Солнечная энергетика

Мощность солнечной радиации, поглощенной атмосферой и земной поверхностью, составляет 10 5 ТВт (10 17 Вт). Эта вели­чина кажется огромной по сравнению с современным мировым энергопотреблением, равным 10 ТВт. Велики и другие потоки энергии у поверхности Земли. Так перенос тепла атмосферой

Гл 21. Экологические проблемы энергетики 495

Преобразователь представляет собой полупроводниковый диод большой площади. Эффективность поглощения света зависит от материала и толщины элемента Например, аморфный кремний поглощает в 50 раз эффективнее, чем кристаллический. Эффективность работы полупроводниковых преобразователей сильно зависит от чистоты материала. Чистота кремния должна составлять 99,99%, для обеспечения ее необходимы сложная технология и значительные затраты. Эффективность работы преобразователя также зависит от спектральной чувствитель­ности материала. Элементы на кристаллическом кремнии обла­дают чувствительностью в ультрафиолетовой части, видимой и в ближней инфракрасной областях солнечного спектра. Тео­ретически КПД преобразователя на кристаллическом кремнии достигает 28%.

Как уже говорилось, низкая плотность солнечного излучения является одним из препятствий его широкого использования. Для устранения этого недостатка при конструировании фото­электрических преобразователей используются различного рода концентраторы излучения. Для компенсации периодичности по­ступления солнечной энергии фотоэлектрические системы целе­сообразно включать в гибридные станции. На таких станциях в период плохих погодных условий выработка энергии может про­водиться за счет традиционных систем. Главные преимущества фотоэлектрических установок заключаются в следующем. Они не имеют движущихся частей, их конструкция очень проста, про­изводство технологично. Солнечные батареи собираются из од­нотипных модулей. Важным преимуществом фотоэлектрических преобразователей является устойчивая тенденция снижения их стоимости. В начале 90-х гг. в мире существовало около 20 круп­ных солнечных электростанций мощностью до 7 МВт, исполь­зующих фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии.

К недостаткам фотоэлектрических преобразователей можно отнести разрушение полупроводникового материала от времени, зависимость эффективности работы системы от ее запыленно­сти, необходимость разработки сложных методов очистки бата­рей от загрязнения. Все это ограничивает срок службы фото­электрических преобразователей.

Гибридные станции, состоящие из фотоэлектрических преоб­разователей и дизельных генераторов, уже широко используются для электроснабжения на территориях, где нет распределитель­ных электрических сетей. Например, система такого типа обес­печивает электроэнергией жителей Кокосового острова, распо­ложенного в Торресовом проливе.

Гл. 21. Экологические проблемы энергетики 497

Тепловой аккумулятор, который обеспечивает смягчение
зависимости от суточной изменчивости и погодных усло­
вий;

Теплообменники, образующие нагревательный и охлади­
тельный источники тепловой машины.

Системы улавливания солнечной радиации, в зависимости от конструкции, обеспечивают разные степени концентрации. Малая степень концентрации (до 100) получается при исполь­зовании, например, параболических отражателей, ось которых перпендикулярна плоскости движения Солнца. Средняя степень концентрации (до 1000) может быть обеспечена применением фокусирующих гелиостатов, управляемых по двум степеням сво­боды. Примером такого гелиостата является зеркало в форме параболоида вращения, ось которого ориентируется на Солн­це. Высокая степень концентрации (более 1000) осуществляет­ся оптической системой, состоящей из плоских гелиостатов и параболоидного отражателя. Система аккумуляции позволяет смягчить влияние изменчивости погодных условий и суточной изменчивости. Аккумулирование может быть кратковременным для предотвращения колебаний тепловой нагрузки из-за облач­ности, суточным - для выработки электроэнергии в темное вре­мя суток и сезонным - для обеспечения энергией потребителей в неблагоприятные сезоны. Аккумуляция энергии, как правило, осуществляется за счет накопления тепла. Низкотемпературные системы аккумуляции (до 100°С), в частности водяные, широко применяются для отопления зданий и горячего водоснабжения. В низкотемпературных системах используются также фазовые переходы и обратимые реакции гидратации и сольватации солей и кислот. Для среднетемпературного аккумулирования (от 100 до 550 °С) используются гидраты оксидов щелочно-земельных металлов. Высокотемпературное аккумулирование (температура выше 550 °С) осуществляется с помощью обратимых экзоэндо-термических реакций.

Тип термодинамического цикла и рабочего тела определяется областью рабочих температур теплового двигателя.

В настоящее время идеи термодинамического преобразования реализуются в схемах двух типов: гелиостаты башенного типа и станции с распределенным приемником энергии.

На гелиостанции башенного типа энергия от каждого ге­лиостата передается оптическим способом. Управление гелиоста­тами осуществляет ЭВМ. До 80% стоимости станции составля­ет стоимость гелиостатов. Система сбора и передачи энергии в

Гл 21 Экологические проблемы энергетики 499

Солнечные станции на околоземной орбите. Конструкторы пред­полагают разместить на геосинхронной орбите солнечные бата­реи большой мощности. Размещение станции на геосинхронной орбите обеспечивает расположение станции над определенным пунктом Земли. Энергия на земную поверхность передается в форме высокочастотного электромагнитного излучения. Плот­ность солнечного излучения на геосинхронной орбите оказыва­ется выше, чем на Земле. Соответствующий выбор положения плоскости орбиты обеспечивает почти круглогодичное поступле­ние солнечной энергии на батареи станции Не возникает про­блемы очистки панелей станции и нарушения землепользования, теплового загрязнения.

Биоконверсия солнечной энергии

Биомасса, как источник энергии, используется с древнейших времен. В процессе фотосинтеза солнечная энергия запасается в виде химической энергии в зеленой массе растений. Запасенная в биомассе энергия может быть использована в виде пищи челове­ком или животными или для получения энергии в быту и произ­водстве. В настоящее время до 15% энергии в мире производится из биомассы Из одной тонны древесных опилок современные технологии позволяют получить 700 кг жидкого топлива, а в России находится 20% лесных ресурсов планеты.

Самый древний, и еще широко применяемый, способ получе­ния энергии из биомассы заключается в ее сжигании. В сельской местности до 85% энергии получают этим способом. Как топливо, биомасса имеет ряд преимуществ перед ископаемым топливом. При сжигании биомассы выделяется в 10-20 раз меньше серы и в 3-5 раз меньше золы, чем при сжигании угля. Количество углекислого газа, выделившегося при сжигании биомассы, равно количеству углекислого газа, затраченного в процессе фотосин­теза. Таким образом обеспечивается нулевой баланс эмиссии ок­сида углерода.

Энергию биомассы можно получать из специальных сель­скохозяйственных культур. Например, в субтропическом поясе России предлагается выращивать карликовые породы быстро­растущего вида папайи. С одного гектара за 6 месяцев на опыт­ных участках получают более 5 т биомассы по сухому весу, которую можно использовать для получения биогаза. Биомассу можно также использовать для получения биологически актив­ных пищевых и кормовых добавок. К перспективным видам относятся быстрорастущие деревья, растения, богатые углево­дами, которые применяются для получения этилового спирта.

Гл 21 Экологические проблемы энергетики

Для производства этилового спирта наиболее широко исполь­зуется сахарный тростник. В Бразилии чистый этанол и смесь этанола с бензином являются широко распространенным видом топлива. Такое биотопливо легко хранить и транспортировать, оно обладает высокой теплотворной способностью, более полно сгорает в двигателе. При сгорании такого топлива атмосфе­ра загрязняется гораздо меньше, чем при сжигании обычного топлива. Бразилия, приступившая к использованию этанола в качестве автомобильного топлива в 70-е гг., обладает лучшей в мире технологией его производства. К числу перспективных методов биоконверсии относится способ получения моторного топлива (метилового эфира) из семян рапса. Моторное топливо на основе рапса, обладая характеристиками, близкими к дизель­ному топливу, практически не дает выбросов вредных веществ. В Чехии производится около 1 млн т биодизельного топлива в год. В США разработан способ производства спирта из кукурузы, в Италии ведутся работы над разработкой способа рентабельного производства спирта из сорго. Около 200 автобусов в Стокгольме уже работают на спирте.

Широко распространенный способ получения энергии из био­массы заключается в получении биогаза путем анаэробного пе-ребраживания. Такой газ содержит около 70% метана. Биомета-ногенез был открыт еще в 1776 г. Вольтой, который обнаружил метан в болотном газе. Биогаз позволяет использовать газовые турбины, являющиеся самыми современными средствами теп­лоэнергетики. Для производства биогаза используются органи­ческие отходы сельского хозяйства и промышленности. Это на­правление является одним из перспективных и многообещающих способов решения проблемы энергообеспечения сельских райо­нов. Например, из 300 т сухого вещества навоза, превращенного в биогаз, выход энергии составляет около 30 т нефтяного экви­валента. Более перспективным является термохимическое преоб­разование биомассы, в котором синтетический газ получается в процессе сжигания биомассы при температуре 800-15 000 °С. Га­зотурбинные электростанции с установками газификации имеют КПД 40-45%.

В Индии, Китае эксплуатируются несколько десятков милли­онов установок для производства биогаза в сельской местности.

Биомассу для последующего получения биогаза можно вы­ращивать в водной среде, культивируя водоросли и микроводо­росли.

Гл 21 Экологические проблемы энергетики 503

Сравнительно низкая плотность, сильная изменчивость во вре­мени и высокая стоимость волновых энергетических установок.

В настоящее время накоплен значительный объем инстру­ментальных измерений ветрового волнения в Мировом океане. На основе этих данных волновая климатология определяет рай­оны с наиболее интенсивным и постоянным волнением. Потери волновой энергии за счет прибоя для земного шара оцениваются в 2 ■ 10 9 кВт. Общая длина береговой линии равна 200000 км, т. е. в среднем на метр береговой линии приходится 10 кВт. Однако существуют районы побережья, в которых средняя волновая мощность значительно выше. Они постоянно подвергаются воз­действию океанских волн, длиной 50-200 м, высотой более 2-5 м. Образование этих волн не обязательно связано с действием мест­ных ветров. Волны, возникшие в одной части океана, способны проходить огромные расстояния в сотни и тысячи миль, так как они слабо затухают в глубоком океане. Согласно некоторым оцен­кам среднегодовая мощность волн, приходящаяся на каждый метр западного побережья Великобритании, достигает 80 кВт, а полная волновая мощность побережья равна 120 ГВт, что примерно в 5 раз превышает современные потребности электро­энергии в стране. На многих участках шельфовой зоны США и Японии плотность волновой энергии составляет около 40 кВт/м.

В большинстве преобразователей волновой энергии исполь­зуют двухступенчатую схему преобразования, на первом этапе осуществляется передача энергии от волны к телу-поглотителю и решается задача концентрирования волновой энергии. На вто­ром этапе поглощенная энергия преобразуется в вид, удобный для потребления. Существует три основных типа проектов по извлечению волновой энергии. В первом используется метод по­вышения концентрации волновой энергии и превращения ее в потенциальную энергию воды. Во втором - тело с несколькими степенями свободы находится у поверхности воды. Волновые силы, действующие на тело, передают ему часть волновой энер­гии. Основным недостатком такого проекта является уязвимость тела, находящегося под действием волн. В третьем типе проектов система, поглощающая волновую энергию, находится под водой. Передача волновой энергии приемному устройству происходит под действием волнового давления или скорости. Более общей классификацией волновых преобразователей является их деле­ние на активные и пассивные. К активным типам преобразо­вателей волновой энергии относятся преобразователи, имеющие

Гл. 21 Экологические проблемы энергетики

Имени ее изобретателя. В Англии, где был предложен целый ряд усовершенствований установки, она называется осциллирующим водным столбом. Устройства подобного типа уже широко исполь­зуются для энергообеспечения автономных буйковых станций.

Сила, с которой волны воздействуют на сооружения в бе­реговой зоне, достигает нескольких тонн на квадратный метр. Это силовое воздействие тоже может быть использовано для преобразования волновой энергии. Представим себе буй с основа­нием в виде трапеции, заякоренный в прибрежной зоне. Широкая сторона трапеции обращена в сторону океана - это позволяет концентрировать волновую энергию. Эта сторона буя открыта для волн. Внутри буй разделен на секции, которые заверша­ются цилиндрами с поршнями. Волны, воздействуя на поршни, приводят в движение воздух, который в свою очередь движет воздушную турбину. При размере основания в 350 м и высоте буя в 20 м мощность составит около 100 МВт.

Преобразователи волновой энергии, в которых имеется значи­тельное число подвижных частей, чувствительны к воздействию морской воды и нерегулярных силовых нагрузок. Поэтому пред­почтение отдается системам с минимальным числом движущих­ся частей.

Параллельность берегу гребней волн в прибрежной зоне, обусловленная явлением рефракции, используется в следующем типе преобразователя волновой энергии. Цилиндр положитель­ной плавучести полностью погружается в воду. Ось цилиндра параллельна гребню падающей волны. На заданной глубине ци­линдр удерживается при помощи четырех тросов, обладающих нейтральной плавучестью. К концам тросов крепится пружин­ная нагрузка. Такая система крепления позволяет перемещаться цилиндру в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Если гребень падающей волны параллелен оси цилиндра, то цилиндр будет совершать движение, подобное тому, которое совершают частицы воды в волне. Расположение дополнительных цилин­дров с другими параметрами позволяет расширить диапазон длин волн, в котором происходит эффективное поглощение вол­новой энергии. Полное заглубление цилиндров повышает эксплу­атационную надежность системы по сравнению со схемами, в которых движущиеся части расположены на поверхности воды.

В качестве перспективных типов преобразователей волновой энергии в последнее время рассматриваются индукционно-ем-костные преобразователи волновой энергии. В преобразователях такого типа одной обкладкой конденсатора является волновая

Гл 21 Экологические проблемы энергетики

На Земле, в связи со стремительным истощением сырьевых запасов возникла сырьевая проблема, имеющая общие черты с энергетической проблемой, поэтому специалисты рассматривают их в неразрывной связи, как общую топливно-сырьевую проблему планеты. Для развития цивилизации необходимо сырье и топливо, но, к сожалению, месторождения минерального и углеводородного сырья на планете истощаются, проблема его недостатка приобретает глобальные масштабы, подтвержденные сырьевым кризисом 70 годов.

Сырье – исходный материал для множества технологических процессов. Это понятие включает в себя вещества природного и синтетического происхождения, используемые в промышленном производстве как исходный материал для получения энергии и необходимой продукции. Существует разделение сырья по его происхождению, на промышленное и сельскохозяйственное. Но чаще всего термин - «сырьевые ресурсы», связывают с минеральным сырьем. Полезные ископаемые – основа развития и существования человечества. Промышленность на планете развивается стремительными темпами, потребность в сырье растет, следовательно, растут объемы добычи. К сожалению, запасы нефти, газа, железной руды и других ископаемых на планете ограничены, поэтому через некоторое время они будут исчерпаны.

Причины возникновения сырьевой проблемы:

• Стремительный рост количества добываемого из недр планеты сырья.
• Естественным истощением месторождений в результате добычи.
• Разведанные запасы углеводородов не бесконечны.
• Необходимость добычи обедненных руд с низким содержанием полезных веществ.
• Увеличение расстояния между регионами добычи и переработки.
• Необходимость использования месторождения с плохими горно-геологическими условиями.
• Разработка вновь открытых месторождений в регионах со сложными природными условиями.

Вышеперечисленные причины оказывают огромное влияние на обеспеченность промышленности природными ресурсами на глобальном уровне, которая постоянно снижается. Расчеты обеспеченности ресурсами планеты, сделанные специалистами, использующими разные методики, часто не совпадают, между результатами возникают большие расхождения. В наше время назрела острая необходимость рационального использования и более полного извлечения из недр Земли минерального сырья. Например, современные технологии добычи нефти с низким коэффициентом извлечения, не превышающим 0,25-0,45, нужно усовершенствовать, ведь большая часть ценнейшего энергетического сырья остается в недрах. Если коэффициент извлечения увеличить даже на 1%, то при существующих объемах добычи нефти получим значительный экономический эффект. Если в 20 веке преобладала «ресурсная расточительность», то в 21 веке человечество вынуждено было перейти к рациональному потреблению ресурсов.

Основные моменты перехода:

• Энергетический кризис 70-х годов дал толчок развитию энергосберегающих технологий и начался интенсивный путь развития всей мировой экономики. Уменьшение потребление энергии произошло в промышленной и непроизводственной сфере, что привело к существенной экономии углеводородного сырья.
• Несовершенство традиционных технологий привело к тому, что только 20% добываемого сырья используется в готовой продукции, все остальное скапливается в отвалах. Они складываются из миллиардов тонн шлаковых отходов металлургии, зольных отходов ТЭС и огромного количества горных пород. Уже появились инновационные технологии, использующие отходы для извлечения из них металлов, химических веществ и производства строительных материалов. Такие технологии способствуют значительному снижению «ресурсной расточительности» и переходу к рациональному использованию ресурсов планеты.

Энергетическая проблема

Для цивилизации необходимо наличия топлива и энергии в долгосрочной перспективе. Но ограниченность количества и увеличение темпов потребления углеводородных и минерально-сырьевых ресурсов на Земле стало причиной возникновения энергетической проблемы.

Региональные кризисы возникали в отдельных государствах и в доиндустриальную эпоху. Яркий пример – в Англии 18 века вырубка лесов достигла таких размеров, что для отопления страна вынуждена была перейти на каменный уголь. Тогда это была локальная проблема, но во время мирового энергетического кризиса 70-х годов, она приобрела глобальный характер. Резко увеличившиеся цены на нефть привели к стагнации мировой экономики.

Кризис был преодолен, но проблема обеспеченности мировой экономики энергией и топливом никуда не исчезла, она сохранила свое значение. В среднем один рабочий на производстве использует количество энергии эквивалентное 100 л. с. Количество производимой энергии на жителя планеты – показатель качества жизни. Считается, что норма на душу населения – 10 кВт, а среднее значение для населения планеты всего 2 кВт.

Высокоразвитые страны мира уже достигли общепринятых норм выработки энергии на человека. Но нерациональное использование ресурсов, увеличение количества населения, неравномерное распределение сырья и топлива по регионам планеты, будут, приводить к постоянному увеличению их потребления и производства. Например, урановые руды, используемые в атомной энергетике, при современных темпах добычи будут полностью исчерпаны уже в первой половине 21 века.

Одна из причин топливно-энергетической проблемы – увеличение масштабов использования природных ресурсов, количество которых не безгранично. Бывшие социалистические страны отличались чрезвычайно затратной экономикой, в которой потери энергетических ресурсов были огромны. Положение, после распада СССР, немного улучшилось, но и сейчас страны СНГ на выработку единицы продукции используют сырья в 2 раза больше, чем Европейские страны. Увеличивается добыча нефти и газа. Разведаны и эксплуатируются богатейшие нефтегазовые месторождения Западной Сибири, на шельфе Северного моря, на Аляске с одновременным ухудшением экологической ситуации.

Ученые и специалисты произвели сложные расчеты, показавшие – если темпы использования каменного угля сохранятся, то его хватит на 325 лет, газа на 62 года, а запасы нефти истощатся через 37 лет. Постоянно открываются новые месторождения углеводородов, как на материке, так и на шельфе. Открытие новых энергетических источников разрушило пессимистические прогнозы 70 годов.

Пути решения проблем

Существуют два пути разрешения энергетической проблемы – экстенсивный и интенсивный путь.

Экстенсивный путь – это увеличение добычи углеводородного сырья и рост энергопотребления. Китай и Англия уже достигли предела добычи собственных энергоносителей с перспективой сокращения их количества. Недостаток энергоресурсов вынуждает многие страны искать технологии, позволяющие их рациональное использование.

Интенсивный путь – уменьшение энергозатрат на единицу продукции.

Энергетический кризис привел к перестройке структуры экономики, к внедрению инновационных энергосберегающих технологий и это позволило уменьшить последствия энергетического кризиса. Если сберечь тонну энергоносителя, то его цена будет в 3 или 4 раза меньше, чем добытая тонна. Уже к завершению 20 века США и Германия уменьшили энергоемкость производства в 2,5 раза.

Например:

По сравнению с металлургией энергоемкость в машиностроении уменьшилась практически в 10 раз.

Все энергоемкие производства развитые страны переводили в страны третьего мира. Энергосбережение сэкономило 20% энергоресурсов на единицу ВВП.

Повышение эффективности потребления энергии связано с внедрением современных технологических процессов. Инновационные технологии очень капиталоемкие, но это перспективный путь развития - затраты в 3 раза меньше расходов на увеличение добычи энергоресурсов.

Удивительно, но некоторые государства, например Китай, Россия, Индия, Украина по-прежнему используют устаревшие технологии в металлургии и химической промышленности. Они даже стремятся развивать эти чрезвычайно энергоемкие производства.

Увеличение энергопотребления в этих государствах связано с недостатком средств на внедрение современных технологий и с небольшим повышением уровня жизни населения. Глобальная энергетическая проблема и ее решение связано с расходом энергии на изготовление продукции. В настоящее время недостатка энергетических ресурсов на планете нет. Для некоторых регионов и государств сохраняется характерная проблема обеспечения энергоресурсами.

Глобальная сырьевая проблема, пути решения

• Организовывать и финансировать геологоразведочные и геолого-поисковые экспедиции. При успешном завершении поиска запасы минерального сырья увеличатся. Например, в послевоенный период разведанное количество запасов бокситов увеличилось почти в 36 раз, а добыча только в 10 раз. В этот период почти в 7 раз увеличились разведанные запасы медных руд с увеличением добычи только в 3 раза. Разведано множество месторождений нерудных ископаемых – калийных солей, фосфоритов, каменной соли. Современная техника позволяет проводить поиск и разведку месторождений не только на материке, но на дне морей и Мирового океана.
Внедрение энергосберегающих технологий, уменьшение материалоемкости изделий и энергоемкости процессов изготовления конечной продукции.
• Добиваться полной и безотходной переработки минеральных ресурсов.
• Использование в промышленности вторичного сырья - важного элемента рационального использования природных ресурсов.
• Применение искусственных материалов для замены природного сырья, например керамики, стекловолокна, углеволокна и других материалов.

Несмотря на огромные природные запасы полезных ископаемых – руды, нефти, газа, экономика России, развивающаяся экстенсивным путем, стала испытывать определенные кризисные явления. Постепенно богатые месторождения полезных ископаемых истощаются, растет себестоимость их добычи, наблюдается постепенное снижение запасов углеводородного и минерального сырья государства.

Введение

Всё живое на Земле нуждается в энергии поэтому, вопрос энергетики - одна из важнейших составляющих более глубокой и всеобъемлющей проблемы дальнейшего развития человечества. Однако, помимо биологических нужд, человечество по мере технического и научного прогресса становится всё более уязвимо в своей зависимости от внешних источников энергии, необходимых для производства множества товаров и услуг. В целом, энергия позволяет людям жить в меняющихся природных условиях и условиях большой плотности населения, а также контролировать своё окружение. Степень такой зависимости определяется многими факторами - начиная климатом и заканчивая уровнем жизни в данной стране: очевидно, что чем комфортнее человек делает свою жизнь, тем больше он зависит от внешних источников энергии.

Проблема обеспечения человечества энергией. От истоков до наших дней

энергетика экономика экологический анропогенный

Человек с момента своего появления нуждался в энергетических ресурсах. На раннем этапе развития он удовлетворял эту потребность через пищу. Но с развитием человечества росли его энергетические потребности и расширялись возможности их удовлетворения. На первых этапах развития цивилизации использовались первичные природные энергетические ресурсы - древесина, затем ископаемый уголь. Постепенно начинает использоваться энергия ветра и воды. Примитивные ветряные двигатели (ветряные мельницы) появились еще 2 тысячи лет назад. Природный битум начал использоваться 1 тысячу лет назад. Первые нефтяные скважины появились в XVII веке, а в середине XIX века началась промышленная добыча нефти и газа. В эпоху индустриализации потребность в энергетических ресурсах резко увеличивается, но расширяются и возможности человечества: началось производство электроэнергии с использованием гидроресурсов, энергии Солнца и атомной энергии. Использование энергетических ресурсов во все времена ограничивалось запасами природных энергоресурсов, возможностями человека извлекать энергию из этих энергоресурсов и последствиями их извлечения и использования.

Локальные энергетические кризисы возникали и в доиндустриальной экономике (например, в Англии XVIII в. в связи с исчерпанием лесных ресурсов и переходом на уголь). Но как глобальная проблема нехватка энергоресурсов проявилась в 70-х гг. XX в., когда разразился энергетический кризис, выразившийся в резком повышении цены на нефть (в 14,5 раза в 1972-1981 гг.), что создало серьезные трудности для мировой экономики. Хотя многие затруднения того времени были преодолены, глобальная проблема обеспечения топливом и энергией сохраняет свое значение и в наши дни.

Главной причиной возникновения глобальной энергетической проблемы следует считать быстрый рост потребления минерального топлива в XX в. Со стороны предложения он вызван открытием и эксплуатацией огромных нефтегазовых месторождений в Западной Сибири, на Аляске, на шельфе Северною моря, а со стороны спроса -- увеличением автомобильного парка и ростом объема производства полимерных материалов.

Наращивание добычи топливно-энергетических ресурсов повлекло за собой серьезное ухудшение экологической ситуации (расширение открытой добычи полезных ископаемых, добыча на шельфе и др.). А рост спроса на эти ресурсы усилил конкуренцию как стран -- экспортеров топливных ресурсов за лучшие условия продажи, так и между странами-импортерами за доступ к энергетическим ресурсам.

Вместе с тем происходит дальнейшее наращивание ресурсов минерального топлива. Под влиянием энергетического кризиса активизировались крупномасштабные геологоразведочные работы, приведшие к открытию и освоению новых месторождений энергоресурсов. Соответственно возросли и показатели обеспеченности важнейшими видами минерального топлива: считается, что при современном уровне добычи разведанных запасов угля должно хватить на 325 лет. природного газа -- на 62 года, а нефти -- на 37 лет (если в начале 70-х гг. считалось, что обеспеченность мировой экономики запасами нефти не превышает 25-30 лет; разведанные запасы угля еще в 1984 г. оценивались в 1,2 трлн. т, то к концу 90-х гг. они выросли до 1,75 трлн. т).

В результате преобладавшие в 70-х гг. пессимистические прогнозы обеспеченности потребностей мировой экономики в энергоносителях (так, тогда считалось, что запасов нефти хватит не более чем на 25-30 лет) сменились оптимистическими взглядами, основанными на актуальной информации.