Энергетическая и сырьевая проблемы. Энерго-сырьевая проблема

Сырьевая проблема

Замечание 1

Между сырьевой и энергетической проблемами есть общие черты, поэтому их часто рассматривают в виде одной топливно-сырьевой проблемы. Касаются они обеспечения человечества топливом и сырьем. Проблема обеспеченности стран сырьем и раньше имела определенную остроту, но возникала она на региональных уровнях. Однако сырьевой кризис 70-х годов показал её глобальные масштабы.

Понятие «сырье» само по себе является очень ёмким. Это могут быть материалы и предметы труда, которые уже претерпели какое-то изменение и подлежат дальнейшей переработке, например, нефть, руда, древесная щепа, шерсть, пластмассы, смолы и др. Вообще всё сырье по происхождению делят на промышленное и сельскохозяйственное, но чаще всего сырьевые ресурсы ассоциируются с минеральными ресурсами. Минеральные ресурсы или полезные ископаемые есть не что иное, как основа существования человеческой цивилизации. С бурным развитием промышленности потребность в минеральных ресурсах увеличивается, темпы их добычи растут, а сами ресурсы в недрах Земли ограничены. Со временем они будут просто исчерпаны.

Появление сырьевой проблемы связано с целым рядом причин:

1. Ростом объемов извлекаемого из недр Земли минерального сырья;
2. Истощением бассейнов и месторождений;
3. Обеднение многих руд полезными веществами;
4. Ограниченностью разведанных запасов углеводородов;
5. Ухудшением горно-геологических условий залегания полезных ископаемых;
6. Территориальным разрывом между районами добычи сырья и районами его потребления;
7. Открытием новых месторождений в районах со сложными природными условиями.

Следствием данных причин стало общее снижение обеспеченности минеральными ресурсами на глобальном уровне, при этом надо иметь в виду, что для отдельных видов сырья необходим дифференцированный подход. Многие специалисты делают расчеты обеспеченности ресурсами, но между ними часто бывают большие расхождения. Тем не менее, в век научно-технической революции важным является рациональное использование минерального сырья, более полное извлечение из земных недр полезных ископаемых. Например, существующие современные способы добычи нефти имеют коэффициент её извлечения $ 0,25$-$0,45$, а это означает, что большая часть геологических запасов остаётся в недрах. При повышении коэффициента нефтеотдачи хотя бы на $1$ % дает большой экономический эффект. «Ресурсная расточительность» $XX$ века перешла к эпохе рационального потребления ресурсов.

Этот переход связан с двумя основными моментами:

1. Благодаря энергетическому кризису $70$-х годов началось развитие энергосберегающих технологий и переход мировой экономики на интенсивный путь развития. Производственная и непроизводственная сферы в значительной степени уменьшили расходы энергии, следствием чего явилась экономия углеводородного сырья;
2. Из всего добываемого на планете сырья на производство готовой продукции идет только $20$ %, а вся остальная горная масса накапливается в отвалах. За многие десятилетия накопились миллиарды тонн горных пород. Здесь же лежат миллиарды тонн зольных отходов электростанций и шлаковых отходов металлургических предприятий. Многое из этих отходов можно использовать для получения новых веществ, например, для производства ряда металлов, химических продуктов, таких строительных материалов как кирпич, цемент, известь и др. Отсюда этот второй момент ассоциируется со снижением «прямой» ресурсной расточительности.

Энергетическая проблема

Суть проблемы состоит в том, что в настоящее время и в будущем человечество должно быть обеспечено топливом и энергией. Энергетическая проблема на планете появилась, потому что важнейшие органические и минерально-сырьевые ресурсы ограничены, а использование топливно-энергетических ресурсов растет быстрыми темпами.

Замечание 2

Небольшие энергетические кризисы имели место и в доиндустриальной экономике. В $XVIII$ веке в Англии, например, были исчерпаны лесные ресурсы, и стране пришлось перейти на уголь. Данная проблема была локальной, а глобальной она стала, когда разразился мировой энергетический кризис. Это были $70$-е годы $XX$ века. Цены на нефть резко поднялись, и мировая экономика испытала серьезные трудности.

Надо сказать, что возникшие затруднения были преодолены, но сама проблема обеспеченности топливом и энергией, сохранила своё значение. В процессе промышленного производства каждый работник в наше время использует энергию, равную примерно $100$ лошадиным силам. А одним из показателей качества жизни населения планеты является количество производимой энергии на одного человека. По общепризнанным нормам на душу населения необходимо производить $10$ кВт, а производится только около $2$ кВт.

Общепризнанных норм достигли некоторые высокоразвитые страны мира. Если учесть, что с одной стороны население планеты растет, а с другой стороны энергия и сырье используются нерационально, топливно-энергетические ресурсы по странам мира размещаются неравномерно, то следует, что их производство и потребление будут увеличиваться и дальше. К сожалению, энергетические ресурсы Земли не безграничны. При тех темпах, например, которые планируются в атомной энергетике, суммарные запасы урановых руд будут исчерпаны в первой половине $XXI$ века.

Если говорить о вещественном содержании, то причина топливно-энергетической проблемы связана с ростом масштабов вовлечения природных ресурсов в хозяйственное обращение при их ограниченности. Затратная экономика бывших социалистических стран была связана с огромными потерями энергетических ресурсов. Да и сегодня на производство единицы продукции страны СНГ расходуют сырья в $2$ раза больше, чем страны Западной Европы. Наращивание добычи топливных ресурсов продолжается. Открыты и эксплуатируются огромные нефтегазоносные площади в Западной Сибири, на Аляске, на шельфе Северного моря, что в свою очередь привело к ухудшению экологической ситуации.

Замечание 3

Специалисты подсчитали, что разведанных запасов угля при современном уровне его добычи должно хватить на $325$ лет, разведанных запасов газа хватит на $62$ года, а нефти на $37$ лет. С открытием новых месторождений энергоносителей пессимистические прогнозы $70$-х годов сменились на оптимистические взгляды, которые были основаны на более актуальной информации.

Пути решения проблем

В решении энергетической проблемы существует два пути – экстенсивный и интенсивный путь.

При решении проблемы экстенсивным путем требуется дальнейшее увеличение добычи энергоносителей и абсолютный рост энергопотребления. Для современной мировой экономики этот путь является актуальным, потому что в абсолютном выражении к $2003$ году мировое энергопотребление выросло с $12$ до $15,2$ млрд. тонн условного топлива. Такие страны как Китай, столкнувшийся уже с достижением предела собственного производства энергоносителей или Великобритания, столкнувшаяся с перспективой сокращения этого производства. Развитие событий таким путем заставляет страны искать способы более рационального использования энергоресурсов.

Решение проблемы интенсивным путем заключается в увеличении производства продукции на единицу энергозатрат.

Энергетический кризис ускорил внедрение энергосберегающих технологий и перестроил структуру экономики, что в значительной степени смягчило последствия энергетического кризиса. В настоящее время одна тонна сбереженного энергоносителя стоит в $3$-$4$ раза дешевле, чем дополнительно добытая тонна. К концу $XX$ века энергоёмкость хозяйства таких стран как США и Германия снизилась соответственно в $2$ и $2,5$ раза.

Например:

1. Энергоёмкость машиностроения в $8$-$10$ раз стала ниже, чем в металлургии и топливно-энергетическом комплексе;
2. Энергоёмкие производства выводились в развивающиеся страны. Энергосберегающая перестройка хозяйства давала до $20$ % экономии топливно-энергетических ресурсов в расчете на единицу ВВП;
3. Совершенствование технологических процессов функционирования оборудования является важным резервом повышения эффективности использования энергии. Направление в данном случае очень капиталоёмкое, но затраты на него в $2$-$3$ раза меньше расходов на увеличение добычи топлива и энергии.

Замечание 4

Как ни странно, такие государства как Россия, Китай, Индия, Украина стремятся развивать именно энергоёмкие производства – металлургия, химическая промышленность – при использовании устаревших технологий.

Рост энергопотребления в этих странах ожидается как в связи с повышением уровня жизни, так и с нехваткой у некоторых из них достаточных средств на снижение энергоёмкости хозяйства. Ещё долгие годы решение глобальной энергетической проблемы будет зависеть от расхода энергии на единицу произведенной продукции. Сегодня глобальная энергетическая проблема в понимании нехватки энергетических ресурсов в мире не существует. Сохраняется проблема обеспечения энергоресурсами в модифицированном виде.

Каковы пути решения глобальной сырьевой проблемы.

1. Проводить геолого-поисковые и геолого-разведочные работы. Их цель – увеличить разведанные запасы минерального сырья. Решение данной задачи идет довольно успешно. Например, разведанные запасы бокситов за послевоенный период увеличились в $36$ раз, а добыча увеличилась только в $10$ раз. За этот же период в $7$ раз увеличились разведанные запасы меди, а её добыча увеличилась в $3 $раза. Увеличились разведанные запасы нерудных полезных ископаемых – фосфоритов, калийных солей и др. Перспективными становятся поиски и разведка сырья на материковом шельфе, материковом склоне, и, даже, на глубоководном дне Мирового океана;
2. Полное и комплексное использование минеральных ресурсов, извлекаемых из недр планеты;
3. Снижение материалоёмкости производственных процессов и осуществление политики ресурсосбережения;
4. Важным элементом рационального природопользования должно стать широкое использование вторичного сырья;
5. Замена природного сырья искусственными материалами, по качеству не уступающих натуральным – это пластмассы, керамика, стекловолокно и другие материалы.

Замечание 5

России тоже необходим этот переход к ресурсосбережению, несмотря на то, что она имеет огромный природно-ресурсный потенциал. Хозяйство страны, развивавшееся экстенсивным путем, в последнее время стало испытывать кризисные явления. Месторождения природных ресурсов истощаются, растет стоимость их добычи, снижается прогнозная и действительная ресурсообеспеченность страны.

Эта глобальная проблема связана прежде всего с ограниченностью важнейших органических и минерально-сырьевых ресурсов планеты. Учёные предупреждают о возможном исчерпании известных и доступных для использования запасов нефти и газа, а так же об истощении других важнейших ресурсов: железной и медной руды, никеля, марганца, алюминия, хрома и т.д.

В сегодняшнем мире неуклонно расширяется потребление природных ресурсов:

• · Нефть, млн. т. 3450
• · Природный газ млрд. м 3 2220
• · Уголь, млн. т. 4625

В мире действительно существует ряд природных ограничений. Так, если брать оценку количества топлива по трем категориям: разведанные, возможные, вероятные, то угля хватит на 600 лет, нефти - на 90, природного газа - на 50 урана - на 27 лет. Иными словами, все виды топлива по всем категориям будут сожжены за 800 лет. Предполагается, что к 2010 г. спрос на минеральное сырье в мире увеличится в 3 раза по сравнению с сегодняшним уровнем. Уже сейчас в ряде стран богатые месторождения выработаны до конца или близки к истощению. Аналогичное положение наблюдается и по другим полезным ископаемым. Если энергопроизводство будет расти сегодняшними темпами, то все виды используемого сейчас топлива будут истрачены через 130 лет, то есть в начале ХХII в.

И все же вряд ли правомерно говорить о дефиците природных ресурсов на нашей планете. Человечество вовлекло в хозяйственный оборот меньшую часть ресурсов Земли: глубина разрезов не превышает 700 м, шахт - 2,5 км, скважин - 10 тыс. м. Наконец, основные резервы сбережения ресурсов содержатся в отсталой технологии, из-за которой не используется значительная часть природных ресурсов. Так, используемая ныне технология извлекает не более 30 - 40% потенциальных запасов нефти, а коэффициент полезного использования добытых энергетических ресурсов ограничен 30 - 35%.

Нефтяная промышленность сегодня - это крупный хозяйственный комплекс, который живет и развивается по своим закономерностям.Сырье для нефтехимии в производстве синтетического каучука, спиртов, полиэтилена, полипропилена, широкой гаммы различных пластмасс и готовых изделий из них, искусственных тканей; источник для выработки моторных топлив (бензина, керосина, дизельного и реактивных топлив), масел и смазок, а также котельно-печного топлива (мазут), строительных материалов (битумы, гудрон, асфальт); сырье для получения ряда белковых препаратов, используемых в качестве добавок в корм скоту для стимуляции его роста. Нефть - национальное богатство, источник могущества страны, фундамент ее экономики.

Доказанные запасы нефти в мире оцениваются в 140 млрд. т, а ежегодная добыча составляет около 3.5 млрд. т. Однако вряд ли стоит предрекать наступление через 40 лет глобального кризиса в связи с исчерпанием нефти в недрах земли, ведь экономическая статистика оперирует цифрами доказанных запасов, то есть запасов которые полностью разведаны, описаны и исчислены. А это далеко не все запасы планеты. Даже в пределах многих разведанных месторождений сохраняются неучтённые или не вполне учтенные нефтеносные секторы, а сколько месторождений еще ждет своих открывателей.

За последние два десятилетия человечество вычерпало из недр более 60 млрд. т нефти. Казалось бы, доказанные запасы при этом сократились на такую же величину? Ничуть не бывало. Если в 1977 году запасы оценивались в 90 млрд. т, то в 1987 г. уже в 120 млрд., а к 1997 году увеличились еще на два десятка миллиардов. Ситуация парадоксальна: чем больше добываешь, тем больше остается. Между тем этот геологический парадокс вовсе не кажется парадоксом экономическим. Ведь чем выше спрос на нефть, чем больше ее добывают, тем большие капиталы вливаются в отрасль, тем активнее идет разведка на нефть, тем больше людей, техники, мозгов вовлекается в разведку и тем быстрее открываются и описываются новые месторождения. Кроме того, совершенствование техники добычи нефти позволяет включать в состав запасов ту нефть, наличие (и количество) которой было ранее известно, но достать которую было нельзя при техническом уровне прошлых лет.

Конечно, это не означает, что запасы нефти безграничны, но очевидно, что у человечества есть еще не одно десятилетие, чтобы совершенствовать энергосберегающие технологии и вводить в оборот альтернативные источники энергии.

При существующих способах добычи нефти коэффициент её извлечения колеблется в пределах 0.25 - 0.45, что явно недостаточно и означает, что большая часть её геологических запасов остаётся в земных недрах.

Энергетика - это основа промышленности всего мирового хозяйства. Приблизительно 1/4 всех потребляемых энергоресурсов приходится на долю электроэнергетики. Остальные 3/4 приходятся на промышленное и бытовое тепло, на транспорт, металлургические и химические процессы. Ежегодное потребление энергии в мире приближается к 10 млрд. т условного топлива, а к 2009 году оно достигнет, по прогнозам экспертов 20-27 млрд. т.

Теплоэнергетика в основном твердое топливо. Самое распространенное твердое топливо нашей планеты - уголь. И с экологической и с экономической точки зрения метод прямого сжигания угля для получения электроэнергии не лучший способ использования твердого топлива.

Энергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики.

Энергетическая промышленность является частью топливно-энергетической промышленности и неразрывно связана с другой составляющей этого гигантского хозяйственного комплекса - топливной промышленностью

Из написанного ясно что существуют разные факторы, ограничивающие мощность солнечной энергетики.

Одним из самых перспективных, на данный момент, методов решения энергетической проблемы - это использование альтернативных видов электроэнергии.

Многие тысячелетия, верно, служит человеку энергия, заключенная в текущей воде. Запасы ее на Земле колоссальны. Недаром некоторые ученые считают, что нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а Вода - ведь около трех четвертей поверхности планеты покрыты водой. Огромным аккумулятором энергии служит Мировой океан, поглощающий большую ее часть, поступающую от Солнца. Здесь плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие океанские течения. Рождаются могучие реки, несущие огромные массы воды в моря и океаны. Понятно, что человечество в поисках энергии не могло пройти мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научились использовать энергию рек.

Но когда наступил золотой век электричества, произошло возрождение водяного колеса, правда, уже в другом обличье - в виде водяной турбины. Электрические генераторы, производящие энергию, необходимо было вращать, а это вполне успешно могла делать вода, тем более что многовековой опыт у нее уже имелся. Можно считать, что современная гидроэнергетика родилась в 1891 году.

Преимущества гидроэлектростанций очевидны - постоянно возобновляемый самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения окружающей среды. Да и опыт постройки и эксплуатации водяных колес мог бы оказать немалую помощь гидроэнергетикам. Однако постройка плотины крупной гидроэлектростанции оказалась задачей куда более сложной, чем постройка небольшой запруды для вращения мельничного колеса. Чтобы привести во вращение мощные гидротурбины, нужно накопить за плотиной огромный запас воды. Для постройки плотины требуется уложить такое количество материалов, что объем гигантских египетских пирамид по сравнению с ним покажется ничтожным. Поэтому в начале XX века было построено всего несколько гидроэлектростанций.

Но пока людям служит лишь небольшая часть гидроэнергетического потенциала земли. Ежегодно огромные потоки воды, образовавшиеся от дождей и таяния снегов, стекают в моря неиспользованными. Если бы удалось задержать их с помощью плотин, человечество получило бы дополнительно колоссальное количество энергии.

Атомная энергия. Открытие излучения урана впоследствии стало ключом к энергетическим кладовым природы.

Главным, сразу же заинтересовавшим исследователей, был вопрос: откуда берется энергия лучей, испускаемых ураном, и почему уран всегда чуточку теплее окружающей среды? Под сомнение ставился либо закон сохранения энергии, либо утвержденный веками принцип неизменности атомов? Огромная научная смелость требовалась от ученых, которые перешагнули границы привычного, отказались от устоявшихся представлений.

Такими смельчаками оказались молодые ученые Эрнест Резерфорд и Фредерик Содди. Два года упорного труда по изучению радиоактивности привели их к революционному по тем временам выводу: атомы некоторых элементов подвержены распаду, сопровождающемуся излучением энергии в количествах, огромных по сравнению с энергией, освобождающейся при обычных молекулярных видоизменениях.

Невиданными темпами развивается сегодня атомная энергетика. За тридцать лет общая мощность ядерных энергоблоков выросла с 5 тысяч до 23 миллионов киловатт! Некоторые ученые высказывают мнение, что в 21 веке около половины всей электроэнергии в мире будет вырабатываться на атомных электростанциях.

В принципе энергетический ядерный реактор устроен довольно просто - в нем, так же как и в обычном котле, вода превращается в пар. Для этого используют энергию, выделяющуюся при цепной реакции распада атомов урана или другого ядерного топлива. На атомной электростанции нет громадного парового котла, состоящего из тысяч километров стальных трубок, по которым при огромном давлении циркулирует вода, превращаясь в пар. Эту махину заменил относительно небольшой ядерный реактор. Самый распространенный в настоящее время тип реактора водогра-фитовый.

Еще одна распространенная конструкция реакторов - так называемые водо-водяные. В них вода не только отбирает тепло от твэлов, но и служит замедлителем нейтронов вместо графита. Конструкторы довели мощность таких реакторов до миллиона киловатт. Могучие энергетические агрегаты установлены на Запорожской, Балаковской и других атомных электростанциях. Вскоре реакторы такой конструкции, видимо, догонят по мощности и рекордсмена - полуторамиллионик с Игналинской АЭС.

Но все-таки будущее ядерной энергетики, по-видимому, останется за третьим типом реакторов, принцип работы и конструкция которых предложены учеными, - реакторами на быстрых нейтронах. Их называют еще реакторами-размножителями. Обычные реакторы используют замедленные нейтроны, которые вызывают цепную реакцию в довольно редком изотопе - уране 235, которого в природном уране всего около одного процента. Именно поэтому приходится строить огромные заводы, на которых буквально просеивают атомы урана, выбирая из них атомы лишь одного сорта урана 235. Остальной уран в обычных реакторах использоваться не может. Возникает вопрос: а хватит ли этого редкого изотопа урана на сколько-нибудь продолжительное время или же человечество вновь столкнется с проблемой нехватки энергетических ресурсов?

Более тридцати лет назад эта проблема была поставлена перед коллективом лаборатории Физико-энергетического института. Она была решена. Руководителем лаборатории Александром Ильичом Лейпунским была предложена конструкция реактора на быстрых нейтронах. В 1955 году была построена первая такая установка.

Преимущества реакторов на быстрых нейтронах очевидны. В них для получения энергии можно использовать все запасы природных урана и тория, а они огромны - только в Мировом океане растворено более четырех миллиардов тонн урана.

Но все 450 атомных электростанции, работающих сейчас на планете, не могут создать угрозу, хотя бы сравнимую с угрозой, исходящей от 50 тысяч боеголовок.

Нет сомнения в том, что атомная энергетика заняла прочное место в энергетическом балансе человечества. Она, безусловно, будет развиваться и впредь, без отказано поставляя столь необходимую людям энергию. Однако понадобятся дополнительные меры по обеспечению надежности атомных электростанций, их безаварийной работы, а ученые и инженеры сумеют найти необходимые решения.

Энергетическая проблема
Глобальная энергетическая проблема – это прежде всего
проблема надежного обеспечения человечества топливом
и энергией. Но в глобальном масштабе она впервые
проявилась в 70-х гг. XX в., когда разразился
энергетический кризис. Этот кризис вызвал настоящую
цепную реакцию, затронув всю мировую экономику. И
хотя цены на нефть упали, 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.

Пути решения
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, либо с перспективой
сокращения этого производства. Такое развитие событий
побуждает к поискам способов более рационального
использования энергоресурсов.

Пути решения
Интенсивный путь решения энергетической проблемы,
заключается 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.

Сырьевая проблема
Глобальная сырьевая проблема имеет ряд общих черт с
проблемой энергетической. Сущность проблемы
заключается в возрастающих трудностях снабжения
сырьем, которые раньше возникали на национальном или
региональном уровнях, а теперь стали обнаруживаться и
на уровне глобальном. Об этом свидетельствует мировой
сырьевой кризис 1970-х гг., отрицательно сказавшийся на
всех сырьевых отраслях, да и на всем мировом хозяйстве.
Подобные «сбои» случались и позднее, что
свидетельствует об известной цикличности развития.

Пути решения
1)Дальнейшее продолжение геолого-поисковых и геологоразведочных работ с целью увеличения разведанных
запасов минерального сырья.Так, разведанные запасы
бокситов только в 1945–1985 гг. выросли в 36 раз, тогда
как добыча – примерно в 10 раз. Разведанные запасы меди
за тот же период увеличились в 7 раз, а добыча – в 3 раза.
В десятки раз возросли запасы фосфоритов, калийных
солей, многих других нерудных ископаемых. Особо
следует отметить перспективы, открывающиеся в связи с
разведкой и последующим освоением полезных
ископаемых на шельфе, материковом склоне и
глубоководном дне Мирового океана.

Пути решения
2)Более полное и, главное, комплексное использование
извлекаемых из недр Земли минеральных ресурсов.
3)Более последовательное и энергичное осуществление
политики ресурсосбережения и снижения общей
материалоемкости производственных процессов.
4)Более широкое использование вторичного сырья, которое
во многих развитых странах уже стало важным
составным элементом рационального
природопользования.

Пути решения
5)Замена части природного сырья и полученных на его
основе материалов более экономичными искусственными
материалами, к числу которых относятся нашедшие уже
широкое применение пластмассы, керамика,
стекловолокно и др.

Для России, как страны с огромным природно-ресурсным
потенциалом, на первый взгляд сырьевая проблема не
должна быть актуальной. Так оно и было, пока хозяйство
страны развивалось преимущественно по экстенсивному
пути. Но в последнее время ее сырьевая экономика стала все
чаще испытывать разного рода кризисные явления.
Происходит истощение месторождений, растет стоимость
добычи сырья, снижается настоящая и прогнозная
ресурсообеспеченность. Поэтому и для России не просто
важен, а необходим переход к ресурсосбережению и более
эффективному развитию сырьевых отраслей экономики.

Начиная с овладения огнем, человек в своей жизнедеятельности постоянно использовал и другие, кроме пищи, источники энергии, его энергетическая мощь постоянно возрастала.

Если при собирательстве и первобытном рыболовстве он затрачивал на питание мощность в 140 Вт, то при подсечно-огневом и первобытном скотоводстве - уже 250 - 300 Вт, а при традиционном земледелии и скотоводстве - около 500 Вт. Но самый быстрый рост мощности человеческого хозяйства начался после второй технологической (промышленной) революции XVIII в., когда были разработаны методы применения энергии ископаемого топлива (в первую очередь каменного угля и нефти) в различных технологиях. Затем была повышена эффективность традиционных источников энергии: воды, ветра и солнца. Наконец, в XX в. началось использование ядерной энергии. В целом энерговооруженность человека возросла в тысячи раз, возникла энергетическая цивилизация - цивилизация большой социоприродной энергетики.

В XX в. мощность, используемая человеком на отопление, освещение, транспорт, промышленное и сельскохозяйственное производство, обработку и передачу информации и т.п., достигла в среднем 2 - 3 кВт/чел.
В настоящее время свои энергетические потребности человечество удовлетворяет в основном за счет углеродсодержащих видов топлива (каменного угля, нефти, газа, дров, сланцев, торфа) и урана. С 1973 по 1998 г. глобальное потребление этих энергоносителей возросло в 5 раз.

При сжигании топлива реализуется первичная (тепловая) энергия, которая может быть преобразована в электрическую с определенным коэффициентом полезного действия (40-44% на тепловых электростанциях, где сжигается углеродсодержащее топливо, и 30 - 33% на атомных электростанциях). Выработка одновременно электрической энергии и горячей воды на теплоэлектроцентралях повышает КПД использования первичной энергии до 80%.

Электрическая энергия - основа современной цивилизации. Во всем мире она рассматривается в качестве самого предпочтительного промежуточного вида энергии, универсального (легко преобразующегося в любых количествах в тепло, свет, механическую энергию и т.п.), передаваемого на значительные расстояния и вызывающего наименьшее загрязнение окружающей среды в местах потребления. Подавляющее большинство машин и устройств, которые использует человечество, содержат электрические цепи и соответствующие узлы, работа которых невозможна без электрической энергии.

Ископаемые виды топлива по-прежнему являются доминирующими среди источников первичной энергии, доля угля была максимальной приблизительно в 1920 г., когда он обеспечивал производство более 70% всего потребляемого топлива; доля нефти достигла максимума в начале 70-х годов XX в., составив немногим больше 40%. Предполагается, что природный газ, который загрязняет окружающую среду меньше, чем нефть и уголь, в будущем станет использоваться шире в мировом производстве энергии. Первичная электроэнергия здесь включает в себя энергию, производимую на ГЭС и АЭС.

Разведанные запасы каменного угля оцениваются в 1280 млрд т. При современном уровне его потребления этих запасов хватит на 200 лет.

Запасы нефти - 137 млрд т (1993 г.) (66% на Среднем Востоке), газа - 142 трлн м3 (40 % в Восточной Европе и СНГ, 36 % - в России, 32% - на Среднем Востоке (данные на 1993 г.)).

Прогнозируемые (неразведанные) запасы нефти в 1993 г. оценивались в 100-120 млрд т, газа - 400 трлн м3,
Если открытие новых месторождений природного газа в конечном счете приведет к увеличению его сегодняшних мировых запасов в 4 раза, то современный уровень потребления этого вида топлива сможет оставаться устойчивым до 2230 г. Однако истощение запасов нефти наряду с , связанными с использованием угля, может переориентировать мир на потребление газа. Если потребление газа будет продолжать расти нынешними темпами, составляющими 3,3% в год, то запасы, которые в 4 раза превышают известные сегодня, могут быть исчерпаны к 2054 г.

Таким образом, при современном уровне добычи нефти и газа их запасы кончатся после 2050 г. В общем производстве энергии в 1996 г. на долю нефти приходилось 40%, угля - 28, газа - 23%. АЭС создавали 7% энергии, прочие источники энергии давали 2,6%. Легко видеть, что нефть и газ дают примерно 2/3 потребляемой в мире энергии и являются основой экономики современного общества.

Альтернативные источники энергии - энергия ветра, солнца, геотермальная энергия (энергия горячих подземных вод), энергия течений - пока вносят незначительный вклад в мировое производство энергии.

Важную роль в жизни населения развивающихся стран играют дрова. По данным ФАО, в 1998 г. более 2 млрд человек в странах Азии, Африки и Латинской Америки (примерно до 90 % сельского и более 30 % городского населения) для приготовления пищи и обогрева используют древесину. На эти цели в развивающихся странах расходуется 80 % древесины.

В Непале, 9/10 энергетических потребностей удовлетворяется за счет древесного топлива, в - 82, - 74, - 71, - 64, и - 50%. В деревнях Гималаев и некоторых районах Африки женщины и дети проводят от 100 до 300 дней в году за сбором хвороста.

Энергетика является одной из наиболее крупномасштабных отраслей промышленного производства. Это основа развития всех отраслей промышленности, определяющих прогресс в целом.

Вместе с тем самым серьезным фактором загрязнения природной среды являются добыча и использование ископаемых энергоносителей, прежде всего нефти, угля и природного газа, обеспечивающего более 90% мировой потребности в энергии.

Рассмотрим экологические характеристики энергетики, основанной на сжигании углеродсодержащих видов топлива (тепловой энергетики), атомной энергетики, гидроэнергетики, использующей энергию падающей воды, и альтернативные ее источники.

Воздействие систем производства, передачи и использования энергии на окружающую среду проявляется в таких процессах и явлениях, как:

1. изъятие территорий для добычи топлива, размещения электростанций и линий электропередачи и захоронения отходов;
2. загрязнение атмосферы и продуктами сгорания (выбросы в , шлаки, радиоактивные отходы и т.п.);
3. тепловое (термическое) загрязнение - сброс тепловой энергии электростанции в окружающую среду и повышение температуры среды;
4. электромагнитное загрязнение - создание электрических, магнитных и электромагнитных полей, создающих угрозу для человека и ;
5. радиоактивное загрязнение;
6. затопление полезных территорий (в случае гидроэлектростанций);
7. воздействие на климат
8. воздействие на флору и фауну;
9. наведенная - возникновение при создании энергоустановок, в первую очередь гидроэлектростанций.

1. Попытайтесь определить наиболее оптимальные, с вашей точки зрения, территории и акватории планеты для сооружения электростанций, работающих на альтернативных источниках энергии.

Россия обладает колоссальным суммарным потенциалом энергии ветра. Вдоль берегов Северного Ледовитого океана на протяжении 12 тыс. км господствуют ветры со среднегодовой скоростью свыше 5-7 м/с. (Считается, что ветроустановки эффективны при среднегодовых скоростях ветра выше 4-5 м/с.) Приливные станции - самые дорогие сооружения. Районами их строительства могут стать заливы и устья рек с очень высоким уровнем приливов. В заливе Фанди (Канада) он достигает 18 м, в устье р. Северн (Великобритания) - 14,5 м, в порту Гранвилъ (Франция) - 14,7 м. Потенциальных районов для строительства крупных ПЭС в России несколько: Мезенская губа, Тугурский залив Охотского моря. Станция в Мезенской губе могла бы иметь мощность 15 000 МВт, в Тугурском заливе - 10 300. В отношении геотермальной энергии перспективными являются Камчатка и Курильские острова. Для использования солнечной энергии оптимален экваториальный пояс планеты в силу его наибольшей освещенности.

2. Широкое осознание ресурсной проблемы произошло лишь в конце прошлого столетия. Как вы думаете, с чем это связано?

Это связано с тем, что главные причины усиливающегося антропогенного воздействия на окружающую среду, такие как рост населения и возрастание масштабов потребления природных ресурсов, наиболее явно проявились именно во второй половине ХХ в. Широкому осознанию проблемы также способствовало ее научное изучение и освещение в СМИ.

3. Почему энергетическая и сырьевая проблемы, не являющиеся острыми для отдельных стран, имеют тем не менее глобальный характер?

То, что энергетическая и сырьевая проблемы не являются острыми для отдельных стран - это всего лишь вопрос времени, так как ресурсы планеты ограничены. К тому же ошибочно считать, что глобальная проблема должна проявляться везде, куда «попадет указка на глобусе». Так, жителям многих процветающих государств неведомы голод и недоедание, но эта проблема все равно остается глобальной, так как глобальность любой проблемы определяется ее значением для судеб всего человечества.

4. В чем преимущества и недостатки альтернативных источников энергии?

Один из путей решения энергетической проблемы многие ученые и специалисты видят в масштабном использовании возобновляемых альтернативных источников энергии. Так, гелиоэнергетика, безусловно, может сыграть очень важную роль в решении локальных проблем некоторых пустынных районов и, возможно, даже некоторых южных стран в целом. Но решить проблему полной замены ныне действующих способов получения энергии она не в состоянии: сказывается рассеянность солнечной энергии и необходимость сооружения колоссальных по площади и расходу материалов энергетических установок.

Энергия ветра все более приближается по стоимости к ископаемому топливу (Дания, Нидерланды, США, КНР и др.). За последние 30 лет она упала с 30 до 4-5 центов за 1 кВт>ч на лучших ветряных электростанциях. По имеющимся прогнозам, уже в 2060 г. энергия ветра и Солнца будет покрывать половину мирового спроса на энергию. Негативные стороны ветряной энергетики - мощный гул, издаваемый такими установками, гибель пернатых, а также непостоянство ветровых потоков (нет ветра - нет энергии). Кроме того, при широкомасштабном применении ветровой энергии будет происходить нарушение теплового баланса вследствие изменения условий переноса тепла вдоль земной поверхности.

Роль энергии приливов и геотермальных вод в отдаленном будущем еще недостаточно ясна. Сравнительно высокие капитальные затраты на сооружение электростанций, использующих эти виды энергии, их жесткая географическая привязка не оставляют больших надежд на повышение их доли в суммарном производстве энергии в мире. Действительно, можно сосчитать по пальцам страны, обладающие широкими возможностями освоения энергии приливов и геотермальных вод (Франция, Россия, Канада, США и др.)

5. Известно выражение «безотходное производство». Однако лишь величину более 90% считают соответствующей такому производству. Почему?

Понятие безотходное производство не следует воспринимать абсолютно, т.е. было бы ошибочным полагать, что может быть производство без отходов. Представить себе полностью безотходное производство просто невозможно, ибо такого нет и в природе.

6. Как вы понимаете выражение «комплексное использование сырья»?

Комплексное использования сырья - наиболее полное, экономически оправданное использованиевсех полезных компонентов, содержащихся в сырье, а также в отходах производства. Почти все виды сырья минерального и органического происхождения содержат ряд ценных компонентов. Полнота их извлечения и использования зависит от потребности в них и уровня развития техники.

7. Приведите четыре аргумента, доказывающие существование глобальной энергетической и сырьевой проблем.

1. По самым пессимистическим прогнозам, в ближайшие десятилетия будут исчерпаны доступные месторождения нефти, свинцовых и цинковых руд, олова, золота, серебра, платины, асбеста, а затем прекратится добыча никеля, кобальта, алюминия и т. д.

2. Во всем мире сегодня началось освоение менее продуктивных месторождений или расположенных в труднодоступных районах со сложными природными условиями, что сильно удорожает добычу.

3. Ведется переход энерго- и материалосберегающим технологиям, использованию вторичного сырья.

4. Активно разрабатываются и внедряются технологии использования альтернативных источников энергии.

8. Обсудите все «за» и «против» развития атомной энергетики в мире, и в частности в нашей стране.

Энергия, выделяющаяся в ядерных реакциях, в миллионы раз выше, чем та, которую дают обычные химические реакции (например, реакция горения), так что теплотворная способность ядерного топлива оказывается неизмеримо большей, чем обычного топлива. Использовать ядерное топливо для выработки электроэнергии -- чрезвычайно заманчивая идея. Преимущества атомных электростанций (АЭС) перед тепловыми (ТЭЦ) и гидроэлектростанциями (ГЭС) очевидны: нет отходов, газовых выбросов, нет необходимости вести огромные объемы строительства, возводить плотины и хоронить плодородные земли на дне водохранилищ. Пожалуй, более экологичны, чем АЭС, только электростанции, использующие энергию солнечного излучения или ветра. Но и ветряки, и гелиостанции пока маломощны и не могут обеспечить потребности людей в дешевой электроэнергии - а эта потребность все быстрее растет.

И все же целесообразность строительства и эксплуатации АЭС часто ставят под сомнение из-за вредного воздействия радиоактивных веществ на окружающую среду и человека. Аварии на объектах атомной энергетики - самый больной вопрос эксплуатации АЭС. Однако несмотря на их тяжесть, в целом вероятность таких аварий невелика. С момента появления атомной энергетики произошло не более трех десятков аварий, и лишь в четырех случаях имел место выброс радиоактивных веществ в окружающую среду. Однако масштабы загрязнений, сопутствующих таким авариям, часто приобретают глобальный характер. Даже если атомная электростанция работает идеально и без малейших сбоев, ее эксплуатация неизбежно ведет к накоплению радиоактивных веществ. Поэтому людям приходится решать очень серьезную проблему, имя которой -- безопасное хранение отходов.

После неплохого старта наша страна отстала от передовых стран мира в области развития атомной энергетики по всем параметрам. Конечно, от ядерной энергетики можно вообще отказаться. Тем самым будет полностью устранена опасность облучения людей и угроза ядерных аварий. Но тогда для удовлетворения потребностей в энергии придется наращивать строительство ТЭЦ и ГЭС. А это неизбежно приведет к большому загрязнению атмосферы вредными веществами, к накоплению в атмосфере избыточного количества углекислого газа, изменению климата Земли и нарушению теплового баланса в масштабах всей планеты. Несмотря на относительно недавние трагические события на японской АЭС “Фукусима-1”, официальная позиция России не изменилась: ядерную энергетику нужно развивать, в том числе строить Балтийскую АЭС в Калининградской области.

9. Используя материалы средств массовой информации, приведите примеры путей решения энергетической и сырьевой проблем в России. В чем смысл инициатив нашей страны в решении глобальной энергетической проблемы?

Обнинская АЭС мощностью 5 МВт была запущена 27 июня 1954 года в СССР. Она стала первой в мире промышленной атомной электростанцией. Впервые в мире неводяные пары как тепловой носитель применены на Паратунской ГеоТЭС в 1967 году. Сегодня на Камчатке 40 % потребляемой энергии вырабатывается на геотермальных источниках.

В 2009 году в России вступил в силу федеральный закон «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности в Российской Федерации», целью которого является стимулирование энергосбережения и повышения энергоэффективности. Техническое развитие классической электроэнергетики России связывается введением в энергосистему более эффективных и маневренных парогазовых установок в том числе и в составе теплоцентралей. Перспективное развитие гидроэнергетики связывают с освоением сибирского потенциала - достройкой Бурейского и Колымского каскадов, в проектах Нижнезейские ГЭС, Нижнеангарские или Среднеенисейская ГЭС, Южно-Якутский ГЭК. В европейской части страны производится существенное (соизмеримое со строительством новых станций) повышение рабочей мощности Волжских ГЭС. На севере рассматривается достройка Белопорожской ГЭС. Технический потенциал ветровой энергии России оценивается в размере свыше 50 трлн кВт ч/год. Установленная мощность ветряных электростанций в стране на 2014 год составляет около 83 МВт, суммарная выработка не превышает 40 млн кВт ч/год.