Inimkonna energiaprobleem ja selle lahendamise viisid

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Inimkonna energiaprobleem muutub iga aastaga üha levinumaks. Selle põhjuseks on maailma rahvastiku kasv ja tehnoloogia intensiivne areng, mis toob kaasa pidev alt kasvava energiatarbimise taseme. Vaatamata tuuma-, alternatiiv- ja hüdroenergia kasutamisele ammutavad inimesed jätkuv alt lõviosa kütusest Maa sisikonnast. Nafta, maagaas ja kivisüsi on taastumatud loodusvarad ning praeguseks on nende varud kahanenud kriitilise tasemeni.

Lõpu algus

Inimkonna energiaprobleemi globaliseerumine sai alguse eelmise sajandi 70ndatel, mil lõppes odava nafta ajastu. Seda tüüpi kütuse puudus ja järsk hinnatõus kutsusid esile tõsise kriisi maailmamajanduses. Ja kuigi selle maksumus on aja jooksul vähenenud, vähenevad mahud pidev alt, seega on energia- ja tooraineprobleeminimkond muutub teravamaks.

Näiteks ainult ajavahemikul 60ndatest kuni 20. sajandi 80ndateni moodustas söe tootmine maailmas 40%, nafta - 75%, maagaas - 80% nende ressursside kogumahust. kasutatud alates sajandi algusest.

Hoolimata asjaolust, et 70ndatel algas kütusepuudus ja selgus, et energiaprobleem on inimkonna jaoks ülemaailmne probleem, ei näinud prognoosid ette selle tarbimise kasvu. Plaaniti, et aastaks 2000 suureneb maavarade kaevandamise maht 3 korda. Hiljem neid plaane muidugi vähendati, kuid aastakümneid kestnud äärmiselt raiskava ressursside kasutamise tulemusena on need tänaseks praktiliselt kadunud.

Inimkonna energiaprobleemi peamised geograafilised aspektid

Kütuse suureneva puuduse üheks põhjuseks on selle kaevandamise tingimuste halvenemine ja sellest tulenev alt selle protsessi kallinemine. Kui veel mõnikümmend aastat tagasi lebasid maapinnal loodusvarad, siis täna peame pidev alt suurendama kaevanduste, gaasi- ja naftapuuraukude sügavust. Eriti märgatav alt on halvenenud Põhja-Ameerika, Lääne-Euroopa, Venemaa ja Ukraina vanade tööstuspiirkondade kaevandus- ja geoloogilised tingimused energiaressursside tekkeks.

Arvestades inimkonna energia- ja tooraineprobleemide geograafilisi aspekte, tuleb öelda, et nende lahendus peitub ressursside piiride laiendamises. Vaja õppida uutkergemate kaevandus- ja geoloogiliste tingimustega alad. Seega saab kütuse tootmise kulusid vähendada. Siiski tuleb arvestada, et üldine kapitalimahukus uutes kohtades energiaressursside ammutamisel on tavaliselt palju suurem.

Inimkonna energia- ja tooraineprobleemide majanduslikud ja geopoliitilised aspektid

Looduslike kütusevarude ammendumine on toonud kaasa ägeda konkurentsi majanduslikus, poliitilises ja geopoliitilises sfääris. Kütusehiidkorporatsioonid tegelevad selles tööstusharus kütuse- ja energiaressursside jagamise ning mõjusfääride ümberjagamisega, mis toob kaasa pidevad hinnakõikumised gaasi, söe ja nafta maailmaturul. Olukorra ebastabiilsus süvendab tõsiselt inimkonna energiaprobleemi.

Globaalne energiajulgeolek

See kontseptsioon võeti kasutusele 21. sajandi alguses. Sellise turvalisuse strateegia põhimõtted näevad ette usaldusväärse, pikaajalise ja keskkonnasõbraliku energiavarustuse, mille hinnad on õigustatud ja sobivad nii kütust eksportivatele kui ka importivatele riikidele.

Selle strateegia elluviimine on võimalik ainult siis, kui inimkonna energiaprobleemi põhjused on kõrvaldatud ja praktilised meetmed on suunatud maailmamajanduse edasisele varustamisele nii traditsiooniliste kütuste kui ka alternatiivsetest allikatest saadava energiaga. Lisaks tuleks erilist tähelepanu pöörata alternatiivenergia arendamisele.

Energiasäästupoliitika

Odava kütuse ajal on paljudes maailma riikides välja kujunenud väga ressursimahukas majandus. Esiteks täheldati seda nähtust maavarade rikastes osariikides. Nimekirja esikohal olid Nõukogude Liit, USA, Kanada, Hiina ja Austraalia. Samal ajal oli samaväärse kütusekulu maht NSV Liidus mitu korda suurem kui Ameerikas.

Selline olukord nõudis energiasäästupoliitika kiiret juurutamist kodu-, tööstus-, transpordi- ja muudes majandussektorites. Võttes arvesse inimkonna energia- ja toormeprobleemide kõiki aspekte, hakati välja töötama ja juurutama tehnoloogiaid, mille eesmärk on vähendada nende riikide SKT spetsiifilist energiamahukust, ning ehitati ümber kogu maailma majanduse majandusstruktuur.

Edumised ja ebaõnnestumised

Kõige märkimisväärsemad edusammud energiasäästu vallas on saavutanud Lääne majanduslikult arenenud riigid. Esimese 15 aastaga suutsid nad vähendada oma SKT energiamahukust 1/3 võrra, mis viis nende osakaalu vähenemiseni maailma energiatarbimises 60 protsendilt 48 protsendile. Siiani see suundumus jätkub, SKP kasv läänes ületab kasvavat kütusekulu.

Palju hullem on olukord Kesk- ja Ida-Euroopas, Hiinas ja SRÜ riikides. Nende majanduse energiamahukus väheneb väga aeglaselt. Majandusliku antireitingu juhid on aga arengumaad. Näiteks enamikus Aafrika ja Aasia riikidesseotud kütuse (maagaas ja nafta) kaod jäävad vahemikku 80–100 protsenti.

Reaalsus ja väljavaated

Inimkonna energiaprobleem ja selle lahendamise viisid on tänapäeval muret tekitavad kogu maailmale. Olemasoleva olukorra parandamiseks juurutatakse erinevaid tehnilisi ja tehnoloogilisi uuendusi. Energia säästmiseks täiustatakse tööstus- ja kommunaalseadmeid, toodetakse kütusesäästlikumaid autosid jne.

Esmaste makromajanduslike meetmete hulgas on gaasi, söe ja nafta tarbimisstruktuuri järkjärguline muutmine, mille eesmärk on suurendada ebatraditsiooniliste ja taastuvate energiaallikate osakaalu.

Inimkonna energiaprobleemi edukaks lahendamiseks on vaja pöörata erilist tähelepanu teaduse ja tehnoloogilise revolutsiooni praeguses etapis saadaolevate põhimõtteliselt uute tehnoloogiate väljatöötamisele ja rakendamisele.

Tuumaenergiatööstus

Üks paljutõotavamaid valdkondi energiavarustuse valdkonnas on tuumaenergia. Mõnes arenenud riigis on uue põlvkonna tuumareaktorid juba kasutusele võetud. Tuumateadlased arutavad taas aktiivselt kiirete neuronite jõul töötavate reaktorite teemat, millest, nagu kunagi ette kujutati, saab uus ja palju tõhusam tuumaenergia laine. Nende arendamine aga katkestati, kuid nüüd on see probleem uuesti aktuaalseks muutunud.

MHD generaatorite kasutamine

Soojusenergia otsene muundamine elektrienergiaks ilma aurukatelde ja turbiinideta võimaldabteostada magnetohüdrodünaamilisi generaatoreid. Selle paljutõotava suuna arendamine algas eelmise sajandi 70ndate alguses. 1971. aastal lasti Moskvas turule esimene piloottööstuslik MHD võimsusega 25 000 kW.

Magnetohüdrodünaamiliste generaatorite peamised eelised on:

• kõrge efektiivsus;
• keskkond (ilma kahjulike heitmeteta atmosfääri);
• kohene algus.

Krüogeenne turbogeneraator

Krüogeense generaatori tööpõhimõte seisneb selles, et rootorit jahutatakse vedela heeliumiga, mille tulemuseks on ülijuhtivuse efekt. Selle seadme vaieldamatud eelised on kõrge efektiivsus, väike kaal ja mõõtmed.

Nõukogude ajal loodi krüogeense turbogeneraatori pilootprototüüp ja praegu on sarnased arendused käimas Jaapanis, USA-s ja teistes arenenud riikides.

Vesinik

Vesiniku kasutamisel kütusena on suured väljavaated. Paljude ekspertide sõnul aitab see tehnoloogia lahendada inimkonna kõige olulisemaid globaalseid probleeme – energia- ja tooraineprobleemi. Esiteks saab vesinikkütusest alternatiiv looduslikele energiaressurssidele masinaehituses. Esimese vesinikuauto lõi Jaapani firma Mazda juba 90ndate alguses, selle jaoks töötati välja uus mootor. Katse osutus üsna edukaks, mis kinnitab selle suuna lubadust.

Elektrokeemiageneraatorid

Need on kütuseelemendid, mis töötavad ka vesinikul. Kütus lastakse läbipolümeermembraanid spetsiaalse ainega - katalüsaatoriga. Hapnikuga toimuva keemilise reaktsiooni tulemusena muutub vesinik ise veeks, vabastades põlemisel keemilist energiat, mis muutub elektrienergiaks.

Kütuseelemendiga mootoreid iseloomustab kõrgeim kasutegur (üle 70%), mis on kaks korda suurem kui tavalistel elektrijaamadel. Lisaks on neid lihtne kasutada, need on töö ajal vaiksed ja ei vaja remonti.

Kuni viimase ajani oli kütuseelementidel kitsas ulatus, näiteks kosmoseuuringutes. Kuid nüüd tehakse tööd elektrokeemiliste generaatorite kasutuselevõtuga aktiivselt enamikus majanduslikult arenenud riikides, mille hulgas on esikohal Jaapan. Nende seadmete koguvõimsust maailmas mõõdetakse miljonites kW-des. Näiteks New Yorgis ja Tokyos on juba selliseid elemente kasutavad elektrijaamad ning Saksa autotootja Daimler-Benz oli esimene, kes lõi sellel põhimõttel töötava mootoriga auto toimiva prototüübi.

Juhitav termotuumasüntees

Mitu aastakümmet on termotuumaenergia valdkonnas tehtud uuringuid. Aatomienergia põhineb tuuma lõhustumise reaktsioonil ja termotuumaenergia pöördprotsessil - vesiniku isotoopide (deuteerium, triitium) tuumad ühinevad. 1 kg deuteeriumi tuumapõletamisel vabaneb 10 miljonit korda suurem energiakogus kui kivisöest saadav energia. Tulemus on tõeliselt muljetavaldav! Seetõttu peetakse termotuumaenergiat üheks kõige lootustandvamaks valdkonnaks globaalsete probleemide lahendamiselenergiapuudus.

Prognoosid

Täna on globaalse energiasektori olukorra arenguks tulevikus erinevaid stsenaariume. Mõnede hinnangute kohaselt kasvab ülemaailmne energiatarbimine aastaks 2060 naftaekvivalendis 20 miljardi tonnini. Samal ajal lähevad arengumaad tarbimise poolest arenenud riikidest mööda.

21. sajandi keskpaigaks peaks fossiilsete energiaallikate hulk oluliselt vähenema, kuid taastuvate energiaallikate, eelkõige tuule-, päikese-, maasoojus- ja loodete allikate osakaal suureneb.