Роль энергетики в развитии человеческого общества

В энергосистему страны входит также и патриарх отечественной энергетики – БелГРЭС, которая была воздвигнута в 1930 году в рекордно-короткие сроки – три года и пять месяцев. Это была в то время самая крупная гидроэлектростанция союзного значения – одна из 30 по плану ГОЭЛРО. Она разместилась в недрах торфяных болот в 2-х десятках километров от Орши в г.п. Ореховск Оршанского района.

Кстати, первая в РБ электростанция была построена на территории Гомельской обл. в 1898 году при Добрушской бумажной фабрике, затем через 5 лет была пущена в эксплуатацию Минская электростанция, потом появилась Витебская и др. Всего в 1913 году на территории республики действовало 11 электростанций общей мощностью 5,3 тыс кВт. Протяжённость электролиний была в пределах 200 км.

Поскольку при передаче электроэнергии на большие расстояния наблюдаются значительные её потери, для рынка этой продукции характерным является использование её из местных и ближайших районов. Поэтому наибольшее количество импортируемой в РБ элетроэнергии приходится на долю наших соседей – России(70%), Литвы (30%). Всего в 2000 году Беларусь импортировала 7,2 млрд кВт*ч электроэнергии. Небольшую часть энергии РБ экспортировала в Польшу и на Украину. С вводом в эксплуатацию в 2001 году новой подстанции цепной линии электропередач в 110 киловатт и новой 15- тиклиометровой высоковольтной линии в Бяло-Подлясском воеводстве(Польша) будет осуществлено транспортирование электроэнергии из Беларуси на Запад.

 

 

Роль энергетики в экономическом развитии

 

Существует тесная взаимосвязь между энергообеспечением, богатством и благосостоянием народа. Уровень развития общества определяется способом его энергообеспечения. По подсчётам академика А.Берга ещё 100 лет назад 98% потребляемой энергии прихоилось на мускульную силу человека и животных. Энергия, вырабатываемая ветровыми мельницами, водяными колёсами, паровыми и электрическими машинами составила лишь малую долю в 2%.

Рост цен на энергоресурсы делает экономически целесообразной задачу энергосбережения. На сегодняшний день в любой отечественный продукт заложено в 3-5-10 раз больше энергозатрат, чем в аналогичный западноевропейский. Радикальным решением является использование нового технологического оборудования и процессов с меньшим потреблением электроэнергии.

О важной роли энергетики и энергоресурсов в развитии экономики свидетельствуют данные об удельном энергопотреблении в различных странах мира. Взаимосвязь между объемом ВВП и энергопотреблением отметил академик П.Л. Капица. На основе данных ООН и Всемирного банка он показал, что между этими величинами существует сильная линейная зависимость, и сделал вытекающий из неё с очевидностью вывод: "Если люди будут лишаться энергетических ресурсов, их материальное благосостояние будет падать".

Следует отметить, что к настоящему времени произошло значительное ослабление данной зависимости, и уровень экономического благосостояния в конкретной стране определяется уже не только объемом, но и эффективностью использования энергоресурсов. 

Одним из основных факторов бурного развития промышленности и повышения уровня жизни в двадцатом веке стала электрификация. На сегодняшний день электроэнергия является самым универсальным и удобным из известных видов энергии, темпы прироста её производства почти в полтора раза превышают темпы роста суммарного энергопотребления, электроэнергетика является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей. Без достаточного количества электроэнергии невозможен экономический рост, и строительству новых промышленных и жилых объектов предшествует опережающее наращивание мощности электроэнергетической системы, которую многие аналитики называют самой критической инфраструктурой мира.

Удельное электропотребление в наименее развитых странах и средний показатель по странам ОЭСР различаются на два порядка (в 2000 году – 83 и 8053 кВт •ч/чел•год соответственно), что также дает основания говорить о ярко выраженном неравноправии в области потребления энергии на региональном уровне. В Беларуси наибольшее потребление электроэнергии было зафиксировано в 1991 г. и составило 49,2 млрд. кВт •ч (4825 кВт •ч/чел•год). После распада СССР в связи с общим экономическим кризисом и спадом производства произошло резкое снижение данного показателя до 32 млрд. кВт •ч (3150 кВт •ч/чел•год). В последние годы ситуация несколько стабилизировалась, и наметилась тенденция плавного роста электропотребления, достигшего в 2004 г. 34,1 млрд. кВт •ч (3480 кВт •ч/чел•год).

По объемам удельного потребления электроэнергии и топливно-энергетических ресурсов в целом наша республика существенно уступает индустриально развитым странам, но еще большее отставание наблюдается по эффективности их использования.

 

Первичные энергоресурсы. Структура топливно-энергетического баланса.

 

 На рубеже ХХ-ХХI веков необычайно возросшие масштабы хозяйственной деятельности и быстрый рост народонаселения в мире вызвали многократное увеличение совокупного спроса на энергоресурсы. Для сбалансированного экономического развития всех стран мира не хватает примерно 5-6 кратного количества энергии по отношению к ныне производимой. Очевидно, что для обеспечения экономического роста необходимо опережающими темпами развивать энергетику. По прогнозам Мировой энергетической конференции, потребность в энергии к 2020 г. может увеличиться еще на 75%. Проанализировав темпы роста энергопотребления в мире, Международный институт прикладного системного анализа (Австрия) разработал два основных сценария потребления энергии в будущем – «высокий» и «низкий». Согласно первому, расход энергии будет ежегодно увеличиваться на 2,7%, тогда как второй сценарий предусматривает 1,8%-ный рост. Но даже при таких темпах приблизительно через столетие мировое потребление энергии возрастет более чем в 10 раз.

 

Запасы, производство, потребление основных энергоресурсов: нефть, уголь, газ.

 

В настоящее время энергетические потребности человечества обеспечиваются в основном за счет  2 трех видов энергоресурсов: органического топлива, воды и атомного ядра. Однако доминирующим источником энергии по-прежнему остается ископаемое топливо. Традиционные энергоресурсы – уголь, нефть, природный газ – являются невозобновляемыми невоспроизводимыми ресурсами. По подсчетам специалистов, при современных объемах энергопотребления разведанных запасов топлива на Земле хватит на 150 лет, в частности нефти – на 35 лет, природного газа – на 50 , угля – на 425 лет.

Удовлетворение быстро растущих потребностей в энергоресурсах происходило в недавнем прошлом преимущественно экстенсивным путем, за счет вовлечения в оборот все новых и новых объемов энергоресурсов, их расточительного, не всегда оправданного расходования. Переход на энергосберегающую технику и технологию начался лишь под давлением энергетического кризиса 70-х годов ХХ века, главным образом в технически передовых странах. Энергетический кризис всерьез заставил задуматься об ограниченности запасов и принять оперативные меры по экономии энергии. Однако, в подавляющем большинстве развивающихся государств, в том числе и быстро индустриализирующихся, этот процесс, требующий крупных капиталовложений, сильно задержался. В формировании и обострении энергетической проблемы свою роль сыграли и региональные различия в запасах и потреблении энергоресурсов, особенно нефти, между развитыми и развивающимися странами, доля которых в мировых запасах обратно пропорциональна доле в мировом энергопотреблении.

В целом можно отметить ухудшение условий производства минерального топлива и, как следствие, значительный рост расходов на геологоразведку, добычу и транспортировку энергоносителей на большие расстояния. Районы добычи нефти и газа все более отдаляются от основных центров их потребления. При этом в качестве крупных потребителей энергоресурсов ныне выступают не только промышленно развитые регионы мира, но и большое число развивающихся государств, в том числе такие многонаселенные страны, как Индия и Китай. Освоение новых источников нефти и газа на шельфе Каспийского моря предполагает многомиллиардные затраты на строительство трубопроводов, проходящих через границы многих государств, по территории труднодоступных горных районов. Что же касается таких стран, как Россия, США, Канада, Норвегия, Великобритания, то их нефте- и газодобыча все более перемещается в малонаселенные и необитаемые районы шельфов Арктических морей. Согласно оценкам, именно арктические и субарктические территории – регионы с наиболее высокой концентрацией минеральных ресурсов. Однако решающее влияние на объем добычи топлива оказывает сегодня постоянно растущий спрос и ценовая политика.

 

Тепловая и гидроэлектроэнергия.

 

Энергия воды и атомная энергия используются человеком для превращения их в электрическую энергию. В то же время значительное количество энергии, заключенной в органическом топливе, используется в виде тепловой, и только часть ее превращается в электрическую энергию. Однако, и в том, и в другом случаях высвобождение энергии из органического топлива связано с его сжиганием, и, следовательно, поступлением продуктов горения в окружающую среду. За счет сжигания топлива в настоящее время производится до 90% энергии. При этом в промышленно развитых странах нефть и нефтепродукты используются в основном как транспортное топливо. Доля угля в общем энергобалансе составляет 22%, а в получении электроэнергии он является основным видом топлива, его доля составляет 52%. Гидроресурсы в мировом масштабе обеспечивают получение около 5–6% электроэнергии, атомная энергетика дает 17–18% электроэнергии.

Электроэнергетика занимает в настоящее время более 25% энергобаланса техносферы, на выработку электроэнергии и попутного тепла идет 3520 ГВтч2, причем в процессе преобразования более 55% теряется, а выработанные 1580 ГВтч распределяются между электроэнергией и полезным теплом в соотношении 2:1. Доля электроэнергии в конечном потреблении составляет 9,7%. Преимущества гидроэнергетики очевидны – постоянно возобновляемый самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения окружающей среды. Однако развитие гидроэнергетики требует учета территориальных аспектов. Строительство гидроэлектростанций является целесообразным и экономически выгодным только для горных рек. В противном случае, при строительстве ГЭС на равнинных реках возникает ряд негативных экономических и экологических последствий. Наиболее серьезными из них являются: затопление земель, изъятие их из хозяйственного оборота; снижение скорости течения рек, замедление водообмена и самоочищения; изменение микроклимата окружающей территории; подтопление берегов, заболачивание, развитие оползневых процессов.

Поэтому в перспективе доля гидроэнергетики не будет сильно возрастать из-за ограниченности ресурсов и территориальной емкости энергоустановок.

 

Нетрадиционные источники получения энергии.

 

К нетрадиционным возобновляемым источникам энергии относят солнечную энергию, энергию ветра, морей и океанов, геотермальное тепло подземных источников и вулканов, био-энергетику и водородную энергетику.

По оценкам различных авторов, общий ветроэнергетический потенциал Земли равен 1200 ГВтч, однако возможности использования этого вида энергии в различных районах Земли неодинаковы. Среднегодовая скорость ветра на высоте 20–30 м должна быть достаточно большой, чтобы мощность воздушного потока, проходящего через вертикальное сечение, ориентированное надлежащим образом, достигала значения, приемлемого для преобразования. Малые ветроэлектрические агрегаты предназначены для снабжения электроэнергией отдельных домов. Широкому применению ветроэлектрических агрегатов в обычных условиях пока препятствует их высокая себестоимость Энергетика Земли – геотермальная энергетика – базируется на использовании природного тепла недр. Земная кора толщиной 32–35 км значительно тоньше лежащего под ней слоя – мантии, простирающейся примерно на 2900 км к горячему жидкому ядру. Мантия является источником богатых газами огненно-жидких пород (магмы), которые извергаются действующими вулканами. Тепло выделяется в основном вследствие радиоактивного распада веществ в земном ядре.

К категории гидротермальных конвективных систем относят подземные бассейны пара или горячей воды, которые выходят на поверхность земли, образуя гейзеры, сернистые грязевые озера. Ко второму типу геотермальных ресурсов относятся магма и непроницаемые горячие сухие породы (зоны застывшей породы вокруг магмы).

Последнее десятилетие характеризуется определенными успехами в использовании тепловой энергии океана. Известно, что запасы энергии в Мировом океане колоссальны, ведь две трети земной поверхности (361 млн. км2) занимают моря и океаны. Существуют также приливные электростанции, в которых используется перепад уровней воды, образующийся во время прилива и отлива.

У солнечной энергии два основных преимущества. Во-первых, ее много и она относится к возобновляемым энергоресурсам: длительность существования Солнца оценивается приблизительно в 5 млрд. лет. Во-вторых, ее использование не влечет за собой нежелательных экологических последствий.

Однако солнечная энергетика относится к наиболее капитало- и материалоемким видам производства энергии. Ее крупномасштабное использование влечет за собой гигантское увеличение потребности в инвестициях и материалах для производства солнечных батарей.

 Новейшими технологически перспективными направлениями энергетики являются утилизация биомассы, получение и использование био-газа и водородная энергетика.

 

Альтернативные технологии производства и использования энергии.

 

 Большое значение для развития  энергетики имеет разработка  и внедрение новых технологий при добыче, переработке и транспортировке всех видов первичных энергоресурсов, а также производстве электроэнергии. Кроме того, активизируется развитие энергоэффективных и энергосберегающих технологий в энергопотребляющих секторах, в том числе под воздействием жестких экологических стандартов.

Следует отметить, что применение высоких технологий при добыче первичных энергоресурсов существенно улучшает экономическую рентабельность производства и потребления энергетических ресурсов. Особое внимание должно уделяться разработке экологически чистых технологий, нетрадиционных источников энергии и энергосбережению.

 

 

Влияние энергетики на устойчивое развитие

Энергосбережение в целях устойчивого развития.

 

Под устойчивым развитием энергетики понимается создание и функционирование такой системы энергетики, которая обеспечивает растущие нужды социально-экономического развития мирового сообщества на основе равноправного, экономически приемлемого доступа к энергетическим ресурсам, не наносящего невосполнимого ущерба окружающей среде и не ущемляющего интересы будущих поколений. Одной из реальных угроз устойчивому развитию представляется ожидаемое повышение спроса на энергию в ближайшие десятилетия: проблема не только в обеспечении доступа к коммерческим источникам энергии, но и в предотвращении существенного роста выбросов парниковых газов (т.к. доминирующими видами, способными удовлетворить ожидаемый повышенный спрос, являются нефть и уголь). В качестве долговременной стратегии решения энергетической проблемы необходимо улучшать существующие технологии производства в сторону энергосбережения. Важнейшим направлением решения энергетической проблемы является изменение структуры мирового энергобаланса, в котором заметное место отводится альтернативным источникам энергии. Одним из путей решения проблемы является также рост в структуре энергетического баланса развивающихся стран доли природного газа и электроэнергии, вырабатываемой на базе возобновляемых источников энергии.