Глобальная энергетическая проблема

 

 

 

 

Реферат

На тему: «Глобальная энергетическая проблема»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск,2013

 

 

Оглавление.

Вступление                                                                            стр.2

Проблемы энергетики                                                          стр.4

Пути решения энергетической проблемы                           стр.11

Использование альтернативных источников энергии       стр.14

Энергия солнца                                                                      стр.14

Энергия недр земли                                                               стр.14

Энергия ветра                                                                         стр.15

Энергия мирового океана                                                      стр.15

Заключение                                                                             стр.16

Список литературы                                                                стр.17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступление

Всё живое на Земле нуждается  в энергии. Однако помимо биологических  нужд, человечество по мере технического и научного прогресса становится всё боле 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.

Потребляя энергию, человек  прошел путь от первого костра до атомных  электростанций, освоил добычу традиционных энергетических ресурсов: угля, нефти  и газа, научился использовать энергию  рек, освоил “мирный атом”. Сегодня  суммарное потребление тепловой энергии в мире составляет колоссальную величину – более 1013 Вт в год (эквивалентно 36 млрд. тонн условного топлива). Рост народонаселения Земли и развитие промышленности будут неуклонно  увеличивать приведенные цифры.

Однако современное энергопотребление  основано на использовании невозобновимых запасов ископаемого топлива – угля, нефти, газа, а они, к сожалению, не бесконечны. Все это составляет одну сторону энергетической проблемы, стоящей перед человечеством: быстрое исчерпание невозобновимого ископаемого топлива при нарастающих темпах его потребления.

Проблемы энергетики

 

Сегодня в мире топливо  пока до-бывается, 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 топ-ливноэнергетического 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.

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.

 Бурно развивающаяся  экономика на рубеже XX—XXI столетий  требует все больших энергетических  затрат ( 34). 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.

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. 

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.

 

В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в  основном за счет трех видов энергоресурсов: органического топлива,  воды  и  атомного ядра.  Энергия  воды  и  атомная  энергия   используются   человеком   после превращения  ее  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. Однако и в том и  в другом случае высвобождение энергии из органического топлива связано  с  его сжиганием, следовательно, и с поступлением продуктов  горения  в  окружающую среду.

 

Экологические проблемы тепловой энергетики

 

 За счет сжигания  топлива (включая уголь, дрова  и другие  биоресурсы)  в настоящее время производится около 90%  энергии.  Доля  тепловых источников уменьшается до 80-85% в производстве электроэнергии. При этом в  промышленно развитых  странах  нефть  и  нефтепродукты  используются  в   основном   для обеспечения нужд транспорта. Например, в США (данные  на  1995 г.)  нефть  в общем энергобалансе страны составляла 44%, а в  получении  электроэнергии  - только 3%. Для угля характерна противоположная  закономерность:  при  22%  в общем энергобалансе он является основным в получении  электроэнергии  (52%).

Сжигание топлива - не только основной источник энергии, но и  важнейший поставщик  в  среду  загрязняющих   веществ.   Тепловые   электростанции   в наибольшей степени  «ответственны»  за  усиливающийся  парниковый  эффект  и выпадение  кислотных  осадков.  Они,  вместе с транспортом,  поставляют  в атмосферу основную долю техногенного  углерода  (в  основном  в  виде  СО2), около 50% двуокиси серы, 35% - окислов  азота  и около 35%  пыли.  Имеются данные, что тепловые электростанции в  2-4  раза  сильнее  загрязняют  среду радиоактивными веществами, чем АЭС такой же мощности.

 В  выбросах  ТЭС   содержится  значительное  количество  металлов  и  их соединений. При  пересчете  на  смертельные  дозы  в  годовых  выбросах  ТЭС мощностью 1 млн. кВт содержится алюминия и его соединений  свыше 100 млн. доз, железа-400 млн. доз,  магния  -1,5  млн.  доз.  Летальный эффект  этих загрязнителей не проявляется только потому, что они попадают в  организмы  в незначительных количествах. Это,  однако,  не  исключает их  отрицательного влияния через воду, почвы и другие звенья экосистем.

 Можно считать, что  тепловая энергетика оказывает отрицательное  влияние практически на все элементы среды, а также на человека, другие  организмы и их сообщества.

 Вместе с тем влияние  энергетики на среду и ее  обитателей в большей мере зависит от вида  используемых  энергоносителей  (топлива).  Наиболее  чистым топливом является природный  газ,  далее  следует  нефть  (мазут),  каменные угли, бурые угли, сланцы, торф.Хотя в настоящее время значительная доля электроэнергии производится за счет относительно чистых видов топлива  (газ,  нефть),  однако  закономерной является  тенденция  уменьшения  их  доли.  По  имеющимся   прогнозам,  эти энергоносители потеряют свое ведущее значение  уже  в  первой  четверти  XXI столетия.

    Не   исключена   вероятность   существенного   увеличения   в   мировом энергобалансе  использования  угля.  По  имеющимся  расчетам,  запасы  углей таковы, что они могут обеспечивать мировые потребности в энергии  в  течение 200-300 лет. Возможная добыча  углей,  с учетом  разведанных  и  прогнозных запасов, оценивается более чем в  7  триллионов  тони.  Поэтому  закономерно ожидать увеличения доли углей или продуктов их переработки (например,  газа) в получении энергии, а, следовательно, и в загрязнении среды. Угли  содержат от 0,2 до десятков процентов  серы  в  основном  в  виде  пирита,  сульфата, закисного железа и гипса. Имеющиеся способы улавливания  серы  при  сжигании топлива  далеко  не  всегда  используются  из-за  сложности и дороговизны. Поэтому  значительное  количество  ее  поступает   и,   по-видимому,   будет поступать  в   ближайшей   перспективе   в   окружающую   среду.   Серьезные экологические проблемы связаны с твердыми отходами ТЭС -  золой и шлаками. Хотя зола в основной массе  улавливается  различными  фильтрами,  все  же  в атмосферу в виде  выбросов  ТЭС  ежегодно  поступает  около  250  млн.  тонн мелкодисперсных  аэрозолей.  Последние  способны  заметно  изменить   баланс солнечной радиации у земной поверхности. Они же являются ядрами  конденсации для паров воды и формирования осадков; а, попадая в органы дыхания  человека и других организмов, вызывают различные респираторные заболевания.

Серьезную проблему вблизи ТЭС представляет складирование золы и ишаков. Для  этого  требуются  значительные  территории,  которые  долгое  время  не используются,  а  также  являются  очагами  накопления  тяжелых  металлов  и повышенной радиоактивности.

Имеются данные, что если бы вся сегодняшняя энергетика базировалась  на угле, то выбросы СО, составляли бы 20 млрд. тонн в год (сейчас они близки  к 6 млрд. т/год). Это тот предел, за которым прогнозируются  такие  изменения климата, которые обусловят катастрофические последствия для биосферы.

 ТЭС - существенный  источник подогретых вод, которые используются  здесь как охлаждающий агент. Эти воды нередко попадают в реки  и  другие водоемы, обусловливая их тепловое загрязнение и сопутствующие  ему  цепные  природные реакции (размножение  водорослей,  потерю  кислорода,  гибель  гидробионтов, превращение типично водных экосистем в болотные и т. п.).

 

Экологические проблемы гидроэнергетики

 

Одно из важнейших воздействий  гидроэнергетики  связано  с  отчуждением значительных площадей плодородных (пойменных) земель  под водохранилища.  В России, где за счет использования гидроресурсов производится  не  более  20% электрической энергии, при строительстве ГЭС затоплено не менее  6  млн.  га земель.  На  их  месте  уничтожены  естественные  экосистемы.   Значительные площади земель  вблизи  водохранилищ  испытывают  подтопление  в  результате повышения  уровня  грунтовых  вод.  Эти  земли,  как  правило,  переходят  в категорию  заболоченных.  В равнинных условиях  подтопленные  земли  могут составлять 10% и более от затопленных. Уничтожение земель и свойственных  им экосистем происходит также в результате их разрушения  водой  (абразии)  при формировании  береговой  линии.  Абразионные процессы  обычно  продолжаются десятилетиями,  имеют  следствием  переработку  больших  масс  почвогрунтов, загрязнение вод, заиление водохранилищ.  Таким  образом,  со  строительством водохранилищ  связано  резкое   нарушение   гидрологического   режима   рек, свойственных им экосистем и видового состава гидробионтов.

 Ухудшение  качества  воды  в  водохранилищах  происходит  по  различным причинам. В них резко увеличивается количество органических веществ  как  за счет ушедших под воду экосистем  (древесина, другие  растительные  остатки, гумус  почв  и  т.  п.),  так  и  вследствие их  накопления  в   результате замедленного водообмена. Это своего рода отстойники и аккумуляторы  веществ, поступающих с водосборов.

В водохранилищах резко усиливается  прогревание вод, что интенсифицирует потерю  ими  кислорода   и   другие   процессы,   обусловливаемые   тепловым загрязнением. Последнее, совместно с накоплением биогенных веществ,  создает условия для зарастания водоемов и интенсивного развития  водорослей,  в  том числе и ядовитых синезеленых (цианей). По этим причинам, а также  вследствие медленной обновляемости вод резко снижается их способность  к  самоочищению. Ухудшение качества воды ведет к  гибели  многих  ее  обитателей.  Возрастает заболеваемость рыбного  стада,  особенно  поражение  гельминтами.  Снижаются вкусовые качества обитателей водной среды.  Нарушаются  пути  миграции  рыб,идет разрушение кормовых угодий, нерестилищ и т. п.