Что такое энергетическая проблема это
Что такое и в чём заключается энергетическая проблема человечества?
Содержание:
Сырьевая и энергетическая проблемы – это постепенное истощение природных ресурсов, которые необходимы для нормального существования человечества. К таким ресурсам относят топливо, сырье, повсеместно используемое людьми. Энергетический кризис наступал и в прежние века, но он касался отдельного региона или страны. Это объяснялось недостаточным обеспечением территории природными богатствами. Глобализация проблемы приходится на семидесятые годы двадцатого века.
Минеральное топливо и электрическая энергия стали потребляться намного интенсивнее, что вызвано развитием и оптимизацией производственного сектора. В разы увеличилось количество машин, самолетов, кораблей. Предприятия начали производить огромные партии полимеров. Производители перестали задумываться об энергосбережении, сохранении природного баланса. Проблема стала особенно серьезной для развитых государств.
Сырьевая и энергетическая проблемы человечества – причины возникновения
Сегодня наступил этап, когда решение глобальной проблемы требует комплексного подхода. Странам необходимо кардинально изменить отношение к использованию даров природы. Минеральные ресурсы должны использоваться рационально, так как они не восстанавливаются. Рост количества инновационных решений позволяет максимально точно найти выход из ситуации. Полезные ископаемые должны извлекаться полнее, чем это делается сейчас. Причины формирования глобальной сырьевой проблемы:
На планете заканчиваются важнейшие сырьевые, минеральные запасы. По мнению ученых, природный газ и нефть могут полностью закончиться. Аналогичная ситуация складывается с марганцем, алюминием, никелем.
Энергетическая и сырьевая проблемы — пути решения
Чтобы разрешить сырьевую и энергетическую ситуации, все страны должны принять участие в обсуждении и поиске вариантов. Современные разработки позволяют в развитых государствах использовать ресурсосберегающие технологии, применять сырье вторично. Исследователи продолжают поиск альтернативных источников топлива, энергии.
Для интенсивной борьбы с возможным кризисом необходимо увеличить объемы производимой продукции на определенное количество затраченной энергии. Внедрить энергосберегающие технологии могут не все страны, однако в развитых государствах это сделать удалось. В результате хозяйства снизили количество потребляемой энергии в несколько раз. Как решить сырьевую и энергетическую проблему:
К сожалению, снизить объемы добычи в современном мире практически невозможно. Сырье и энергия расходуются с колоссальной скоростью. Их недостаток приведет к глобальному кризису на планете. Увеличить КПД обойдется миру слишком дорого. Единственным решением на сегодняшний день являются альтернативные источники и рационализация.
Энергетическая проблема и пути её решения. Перспективы альтернативной энергетики
Время не стоит на месте. В глубокой древности люди использовали как источник энергии только собственные силы, или, по возможности, силы домашних животных. Потом первым внешним источником энергии, который научились использовать люди, был огонь. Все, что вначале умели получить от огня, это приготовление еды и обогрев своего жилища. Сегодня на службе у человечества находятся источники энергии, которые превышают человеческую силу в миллионы раз. Сейчас мы готовим еду не только с помощью огня, специальной техникой поднимаем тонны грузов, используя ракеты, покоряем космос, заглядываем в глубины Земли и строим миллионы городов. Тем не менее, в мире все чаще возникают локальные энергетические кризисы, связанные с недостатком энергетических ресурсов.
Закон энергии
Энергия никогда не исчезает, она может менять форму и накапливаться. Например, растения нуждаются в солнечном свете, они превращают солнечную энергию и накапливают ее. Вместе с тем, они отдают ее нам в виде съедобных продуктов, люди и животные потребляют эти растения и превращают эту энергию, которая в них накапливается, например, в мышечную работу. С другой стороны, при сжигании дров на костре также освобождается энергия, происходящая от Солнца. Кроме того, все ископаемые ресурсы планеты, прежде всего уголь, природный газ, нефть являются накопителями солнечной энергии. Все эти топливно-энергетические ресурсы образовались из останков животных и растений, которые существовали миллионы лет назад, под действием давления и чрезвычайно высокой температуры в земной коре.
Средневековому человеку показалось бы волшебством, если бы перед его глазами кто-нибудь добыл свет из угля или привел бы в движение машину с помощью нефти. Но это волшебство заключается только в том, чтобы сделать возможным накопление энергии и переход ее из одной формы в другую. В наше время этот процесс стал для всех настолько обычным, что мало кто задумывается об энергетической проблеме и о тех ресурсах, которые мы для этого берем. С того времени, когда человечество начало разгадывать секреты энергии, оно старается добыть энергию с наименьшими затратами. Идеальным вариантом было бы изобрести машину времени, так называемую «перпертум мобиле», которая производила бы энергию сама, получая ее из ничего. Но, к сожалению, такой вечный двигатель, который бы решил все проблемы энергетических ресурсов, создать невозможно. Общее количество энергии всегда остается неизменным, ее нельзя создать, можно лишь освободить накопившуюся энергию и превратить в другую: световую, электрическую, тепловую, физическую, химическую и т. д.
Вода как источник энергии
Человек может использовать мощную силу воды, на некоторых этапах вмешиваться в природный кругооборот воды, чтобы таким образом добывать энергию. Сегодня на гидроэлектростанциях производится электроэнергия, которую можно накапливать или же сразу потреблять по назначению.
Невероятной силы морские волны ежесекундно разбиваются о многочисленные побережья, мощная энергия их выполняет свою работу. Но человечество до сих пор не в силах использовать силу морских волн для производства энергии, хотя существует бессчетное количество теоретических моделей и идей их реализации для решения энергетической проблемы. С недавнего времени, а именно после аварии на Чернобыльской АЭС правительства многих морских государств всерьез заинтересовались этим безопасным источником энергии, до этого проводились испытания в основном в области атомной энергетики.
Уголь
Уголь и нефть по своему происхождению и химическому составу принадлежат к одной группе. На самом деле из угля так же, как из нефти, можно получить бензин. Этот способ был разработан в Германии во время Второй мировой войны, когда нефти для производства бензина не хватало. Этот метод заключается в том, что в процессе сжигания уголь размельчается и проходит определенные химические процессы, в результате чего получается отличное топливо.
Нефть
Как и другие виды ископаемого топлива, которое человечество сжигает для получения тепла и электроэнергии, нефть имеет чрезвычайно почтенный возраст. Самые старые месторождения нефти были образованы 600 млн лет назад. Нефть заполняла все пустоты и щели земной коры, создавая громадные месторождения. В наше время они активно отыскиваются, бурятся скважины и добываются огромные запасы этих залежей.
Природный газ
Природный газ, который сгорает во время приготовления еды, выделяет энергии в два раза больше, чем электрический ток, производимый тепловыми электростанциями. Природный газ, так же как и уголь, является ископаемым топливом, но по своему происхождению ближе к нефти. Именно поэтому он добывается вместе с нефтью или в виде самостоятельных газовых образований. Проще всего добывать природный газ из месторождений, которые находятся под землей, как на Ближнем Востоке или в Сибири. Безопасность при его выработке обеспечивается системой соединительных труб и вентилей, с помощью которых регулируют давление, так как газовые месторождения постоянно находятся под огромным давлением.
Главные европейские месторождения газа находятся в Италии, Франции и Голландии, а также в Северном море, возле побережья Великобритании и Норвегии. Кроме этого, Россия поставляет сибирский газ разветвленной системой газопроводов в страны Центральной Европы. Россия – главный поставщик газа, из Сибири поступает третья часть всех используемых в мире запасов газа.
Энергия из атомов
Атомную энергию человечество научилось получать на электростанциях путем расщепления ядра атома урана. Именно этот элемент имеет нестабильное ядро и легче всего расщепляется под действием нейтронов. В результате распада ядра освобождаются новые нейтроны, которые, в свою очередь, расщепляют другие ядра атомов. Этот процесс превращается в цепную реакцию и освобождает огромное количество энергии, которая используется для превращения воды в пар, приводящий в движение турбину и электрогенератор. К сожалению, этот способ решения энергетической проблемы небезопасный, вместе с энергией атомных ядер происходит радиоактивное излучение, опасное для всех живых организмов. Поэтому защита с помощью специальных кожухов на таких электростанциях должна быть максимальной.
Мягкие энергии
По мнению ученых, решение энергетической проблемы в будущем за мягкими альтернативными видами энергии. Существуют такие формы, как энергия ветра, биоэнергия и солнечная энергия. Они не тратят полезные ископаемые и не вредят окружающей среде. Еще их называют возобновляемыми источниками энергии. До тех пор, пока существует жизнь на Земле, сила ветра, биоэнергия и солнечная энергия неисчерпаемы, а ископаемые источники в виде угля, газа и нефти когда-нибудь исчезнут.
Биоэнергия
Биоэнергия – энергия, которая вырабатывается из растений. Для животных и людей растения являются самым важным источником энергии и пищевым продуктом. Растения получают запас энергии непосредственно от Солнца, древесина – носитель возобновляемой биоэнергии. Но потребности нашего индустриального общества настолько велики, что вся древесина на планете сможет удовлетворить только небольшую ее часть, не решая проблемы энергетической. Во многих странах древесина выступает основным источником энергии. Неконтролируемая вырубка ведет к уменьшению количества деревьев, поскольку часто для их насаждений не хватает денег. В таком случае этот источник постепенно становится невозобновляемым, что станет одной из причин энергетической проблемы.
Еще один пример использования биоэнергии представляют собой калифорнийские побережья. На морских фермах выращивается одна из разновидностей морских водорослей, которые ежедневно вырастают на полметра. Их также перерабатывают для получения бензина, а другие виды водорослей используют как сырье на тепловых электростанциях, уменьшая энергетическую и сырьевую проблему.
Энергия ветра
Ветер – один из традиционных источников энергии. Еще в VII веке до н. э. в Персии использовали ветряки, а в 1920 году в США впервые ветряк использовали для производства электроэнергии. Еще спустя 10 лет в Австрии и Баварии были построены ветряные установки, которые обеспечивали собственным электричеством целые местности.
Современные силовые установки производят электроэнергию. С помощью силы ветра движутся электрогенераторы, которые питают электросеть или же накапливают энергию в аккумуляторных батареях. По мнению специалистов, использование силы ветра имеет большое будущее, если человечество отдаст предпочтение развитию технологии альтернативной энергетики, а не атомной энергетике и использованию нефти как источника энергии.
Солнечная энергия
Солнечные батареи постоянно совершенствуются. Пока они еще очень дорогие, но надеемся, что в недалеком будущем они станут достаточно эффективными и дешевыми и смогут решить глобальную энергетическую проблему, удовлетворить значительную часть потребностей человечества в электроэнергии. Такие солнечные фермы сейчас находятся в нежилых краях из-за чрезвычайной жары. Перспективы использования солнечной энергии огромные, по мнению специалистов, если техника для производства водорода будет дальше развиваться, то накопленную в пустынных районах солнечную энергию можно будет доставлять в виде водорода к странам-потребителям.
Зачем беречь энергетические запасы?
Залежи нефти, угля и природного газа, образованные нашей планетой на протяжении миллионов лет, человечество тратит за несколько лет. Когда мы бездумно тратим эти запасы с увеличением добычи энергоносителей, мы обворовываем своих потомков.
Кроме того, время истощения энергетических ресурсов уже пришло. Ученые бьют тревогу, доказывая, что энергетических ископаемых запасов хватит на несколько десятков лет, затем потребление энергии снизится и благосостояние человечества тоже. Решение проблемы в быстром переходе общества к разумному потреблению энергетических запасов и разработке новых альтернативных и безопасных методов добычи энергии.
Энергетическая проблема человечества: причины и возможные пути решения
Люди постоянно создают новые технологии, совершая огромные прорывы в разных сферах. С одной стороны, это шанс раскрыть тайны, связанные с человеческим телом, мирозданием, Космосом, созданием планеты, преодолением смертельных болезней. С другой же стороны, это истощение ресурсов, которые дает планета людям.
Кроме того, из-за активной деятельности человечества наблюдается серьезное давление на природу, окружающую среду. Из-за этого ученые уже несколько десятилетий говорят о глобальных проблемах, с которыми нужно бороться. Одной из самых острых и актуальных является энергетическая проблема.
Причины появления
Впервые об энергетической проблеме заговорили в 1970-е годы, когда ученые стали утверждать, что жители планеты столкнуться со сложностями обеспечения топливом и энергией. Серьезные опасения ученых возникли из-за крупного энергетического кризиса, который положил конец эпохе недорогой нефти.
После этого начался экономический кризис, затронувший весь мир. Сложности закончились, нефть снова стала дешевой, но энергетическая проблема и дальше продолжает беспокоить правительства стран мира.
На самом деле, причин развития и углубления энергетической проблемы гораздо больше. Современные корпорации, предприятия, сфера образования, коммунальных услуг, инфраструктура, логистическая и транспортная системы требуют колоссальных затрат электричества и топлива. Ресурсов постоянно не хватает, поэтому в некоторых странах увеличивается их потребление, в других – правительство пытается разработать альтернативные источники топлива и сделать использование традиционных вариантов энергии эффективным и безопасным.
Способы решения энергетической проблемы
Выделяют традиционные и инновационные пути преодоления данной глобальной проблемы. Большинство стран мира стараются наращивать ресурсы минерального топлива. Суть метода заключается в увеличении запасов нефти и газа за счет поиска новых мест ископаемых. Количество ресурсов возросло в несколько раз, если сравнивать с темпами добычи топлива.
Этот способ предусматривает не только наращивание количество топлива, но и их экономное и рациональное использование. В результате чего возникла ресурсоемкая экономика, базирующая на энергосбережении.
Второй способ касается сохранения ресурсов. Данная политика проводится в различных технологиях, в промышленности, транспорте, коммунальной и бытовой сфере, обществе, сфере образования.
Чтобы усилить процесс энергосбережения, стали использовать технологические нововведения. В частности, улучшили промышленное и коммунальное оборудование, стали выпускать экономичные автомобили. Постепенно стала меняться структура потребления энергетических ресурсов, направленных на увеличение числа возобновляемых и нетрадиционных первичных энергоресурсов.
Третий способ касается развития атомной энергетики, которая основана на использовании атомных реакторов нового поколения. Несмотря на закрытие в Европе многочисленных АЭС и массового отказа от такого вида энергетики, способ и дальше рассматривается как основной для решения энергетической проблемы.
Четвертый метод – прямое преобразование тепловой энергии в энергетическую с помощью магнитогидродинамических генераторов. Они имеют высокий уровень КПД, не осуществляют выбросы вредных веществ в атмосферу.
Пятый метод – создание криогенного турбогенератора, который должен работать за счет охлаждения ротора жидким гелием, благодаря чему достигается эффект сверхпроводимости.
Шестой способ – использование в качестве топлива водорода, на котором будет работать новый тип двигателя.
Ведутся разработки по созданию электрохимических генераторов (топливных элементов). Они тоже должны работать на водороде, который должны пропускать через полимерные мембраны с катализатором. Последние новинки в сфере поиска новых видов топлива касаются создания управляемого термоядерного синтеза. Он основан на слиянии ядер изотопов водорода. При ядерном сжигании 1 кг дейтерия выделяется в 10 млн. раз больше энергии, чем при сжигании 1 килограмма угля.
Перспективы
Один из способов развиваться не будет. Ставка делается на использовании всех возможных методов, чтобы уменьшить долю использования различных видов топлива. В результате, в энергетической сфере будут происходить важные структурные изменения. Прогнозируется, что возрастет доля возобновляемых источников топлива при уменьшении части ископаемых. Ученые говорят, что в последующие годы будут активно использовать солнечную, ветровую, приливную и геотермальную энергии.
Огромные перспективы у биотоплива, способного давать огромное количество электроэнергии.
Несмотря на разработки и достижения, и дальше будут наблюдаться истощения отдельных бассейнов топлива, что поменяет структуру горной промышленности. Альтернативные источники энергетики не помешают наращивать темпы добычи ископаемых.
Ситуация может поменяться, если ученые добьются значительного прорыва в ядерной энергетике.
Таким образом, энергетическая проблема обострилась в 1970-е годы в результате активной деятельности людей по добыче топливных ископаемых. Глобально заниматься проблемой стали только в конце ХХ века, сделав ставку на уменьшение традиционных минералов, необходимых в энергосфере. Большой прорыв в данной области связан с созданием альтернативных источников энергетики.
Характеристика энергетической и сырьевой проблемы
Энергетическая проблема человечества — что под этим понимается
В связи с активным ростом населения планеты и интенсивным наращиванием темпов производства потребность человечества в энергетических ресурсах увеличивается каждый день. Хоть в последнее время и уделяется значительное внимание использованию альтернативных источников энергии, все же большую ее часть до сих пор получают из невозобновляемых природных источников – нефти, угля и газа.
В связи с этим человечество столкнулось с энергетической проблемой – потенциальной нехваткой энергетического сырья в ближайшем будущем. Несмотря на все усилия, проблема усугубляется с каждым годом, и запасы полезных ископаемых на данный момент истощились до критического уровня.
Актуальность данной проблемы уходит корнями в прошлое. Начиная с 70-х годов XX века нефть резко подорожала, вследствие чего экономический кризис проявился во многих областях. С каждым годом запасы ресурсов истощаются все сильнее: в период с 60-х по 80-е годы люди извлекли из земных недр 40% угля, 75% нефти и 80% газа относительно количества этих ресурсов, добытых с начала XX века.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Всего за 8 лет (с 1996 по 2003 год) энергопотребление в единицах условного топлива выросло с 12 миллиардов до 15.2 миллиардов тонн. Были введены в эксплуатацию новые месторождения с гигантскими запасами природных ресурсов (на Аляске, в Сибири).
При этом количество автомобилей с каждым годом продолжает расти. В огромных количествах природные ресурсы расходуются и на производство полимерных материалов, что делает энергетическую проблему одной из самых актуальных проблем современности.
Последствия энергетической проблемы затрагивают практически всех членов общества: каждый зависит от природных ресурсов вследствие необходимости перемещений на транспорте, обогрева жилья и приобретения продуктов промышленного производства. Именно поэтому огромное количество сил, денег и прочих ресурсов вкладывается в разработку новых источников энергии.
Энергетический кризис также связан с острыми экологическими проблемами, обусловленными неконтролируемой добычей природных ресурсов. Возникла еще одна проблема, требующая решения в рамках энергетического вопроса – сохранение биоразнообразия на Земле.
Обеспеченность мирового хозяйства топливно-энергетическими ресурсами
Несмотря на серьезность проблемы, темпы добычи полезных ископаемых продолжают нарастать. В качестве одного из ее решений проводятся крупномасштабные геологические работы по открытию новых месторождений ценных ресурсов.
По последним прогнозам, предсказывающим скорое истощение запасов ископаемых, угля человечеству хватит еще на 325 лет, нефти – на 37 лет, природного газа – на 62 года. При этом в начале 70-х эксперты уже пророчили полное истощение запасов нефти через 25-30 лет, однако с открытием новых месторождений ситуация изменилась, и прогнозы сменились на более оптимистические.
Однако в определенный момент критическая точка настанет, и человечеству необходимо быть к ней подготовленным.
Экономические и геополитические аспекты
Нехватка природных ресурсов провоцирует жестокую конкуренцию в геополитике и экономике. Из-за борьбы между корпорациями-гигантами, которые постоянно занимаются перераспределением сфер влияния в данной отрасли, цены на полезные ископаемые довольно резко и часто меняются.
Подобная нестабильность крайне негативно сказывается на мировой экономике, что в результате также приводит к дальнейшему усугублению ситуации с энергоресурсами.
Основные географические аспекты проблемы
Несмотря на открытие новых месторождений, их разработка ассоциирована с рядом проблем. Чаще всего подобные месторождения находятся во все более труднодоступных местах, где добыча полезных ископаемых осложнена. Шахты и скважины становятся все глубже. Наиболее ярко это проявляется в США, России, западноевропейских странах.
Для решения данной проблемы необходимо расширять масштабы геологоразведки, осваивать территории с приемлемыми условиями добычи, что в результате снизит стоимость топлива. Это связано с рядом трудностей, в первую очередь, необходимостью больших вложений в разработку новых месторождений.
Глобальная сырьевая проблема на примере стран
Многие страны сталкиваются со значительным снижением добычи и производства энергетических ресурсов. В связи с этим США, Россия, западноевропейские страны, Китай и другие активно ищут пути решения энергетической проблемы. В то же время напряженная политическая ситуация на Ближнем Востоке, кризис миграции в Евросоюзе и другие современные политические сложности также оказывают влияние на ситуацию.
Страны хотят обеспечить себе доступ к классическим энергоресурсам (нефти, газу и углю) и к передовым технологиям получения энергии. В современном мире борьба за энергоресурсы носит критический характер. В то же время огромное количество людей, преимущественно в Центральной Африке и Азиатско-Тихоокеанском регионе, живут и вовсе без электричества.
Возможно ли решить топливно-сырьевую проблему
Существует несколько путей решения энергетической проблемы. Первый путь – экстенсивный, он подразумевает увеличение темпов роста добычи полезных ископаемых, рост энергопотребления. По большей части именно этим путем на данный момент идет человечество. Очевидно, что он не является оптимальным, и в конце концов человечеству все-таки придется сократить объемы добычи полезных ископаемых.
Существует необходимость поиска интенсивных путей решения проблемы. Они заключаются в сокращении затрат энергоресурсов на единицу произведенной продукции. Это можно сделать за счет внедрения энергосберегающих технологий, повышения эффективности использования энергии.
В конце XX века США смогли в два раза снизить энергоемкость хозяйства, Германия – в 2.5 раза. Энергоемкие производства переводятся в развивающиеся страны, снижается их доля, развиваются технологии энергосбережения. Прогресс в области разработки оборудования позволяет создавать более эффективные двигатели, рациональнее использовать топливо.
В развивающихся странах ситуация обстоит хуже – энергоемкие производства продолжают развиваться, хозяйство потребляет все больше энергии, оборудование модернизируется недостаточно быстро.
Серьезную роль в решении энергетической проблемы отводят альтернативным источникам энергии – солнечной, ветряной, геотермальной, волновой, безопасной атомной энергетике. Одним из самых перспективных направлений в разработке альтернативных источников энергии остается атомная энергетика.
Разрабатываются реакторы нового поколения, в некоторых развитых странах они успешно испытываются и вводятся в эксплуатацию. Причиной такого интереса является выгодность ядерной энергетики, а также относительная экологическая чистота атомных электростанций.
Также интересное направление в исследованиях – термоядерная энергетика. Если в атомной энергетике используется энергия деления ядер, то в термоядерной энергетике, напротив, энергия выделяется при слиянии ядер изотопов водорода (дейтерия, трития). Из одного килограмма дейтерия энергии можно получить в 10 миллионов раз больше, чем из такого же количества угля.
Основные пути обеспечения энергетической безопасности
Понятие энергетической безопасности появилось относительно недавно – в начале XXI века. Оно определяется как надежное энергоснабжение, цены на которое устраивают как потребителей, так и производителей. Помимо этого, такое энергоснабжение должно приемлемо сказываться на экологии.
Обеспечение такого энергоснабжения возможно лишь в случае решения энергетической проблемы. Для этого необходимо сохранить обеспечение стран классическими видами энергоресурсов, и в то же время развивать альтернативные источники производства энергии.
На данный момент многие страны начинают с большим вниманием относиться к энергетической проблеме. Совершенствуется бытовое оборудование, автомобили, промышленные установки. Ученые разрабатывают абсолютно новые технологии, которые становятся возможными благодаря развитию науки.
Вывод: решение энергетической проблемы требует как пересмотра процесса добычи и эксплуатации классических природных ресурсов, так и разработки альтернативных источников энергии.