Адамзаттың энергетикалық мәселесі және оны шешу жолдары

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Адамзаттың энергетикалық проблемасы жылдан жылға кеңейіп келеді. Бұл дүние жүзіндегі халық санының өсуіне және энергияны тұтынудың үнемі өсіп келе жатқан деңгейіне әкелетін технологияның қарқынды дамуына байланысты. Ядролық, балама және гидроэнергетиканы қолдануға қарамастан, адамдар жер қойнауынан отынның көп бөлігін алуды жалғастыруда. Мұнай, табиғи газ және көмір қалпына келмейтін табиғи энергия ресурстары болып табылады және қазір олардың қорлары өте маңызды деңгейге дейін қысқарды.

Соңның басы

Адамзаттың энергетикалық проблемасының жаһандануы арзан мұнай дәуірі аяқталған өткен ғасырдың 70-жылдарынан басталды. Жанармайдың бұл түрінің тапшылығы мен бағасының күрт өсуі әлемдік экономикада күрделі дағдарысты тудырды. Уақыт өте келе оның құны төмендегенімен, көлемі тұрақты түрде азайып келеді, сондықтан энергия мен шикізат мәселесіадамзат өткірленіп келеді.

Мысалы, ХХ ғасырдың 60-80-жылдарының аралығында ғана көмір өндірудің дүниежүзілік көлемі осы ресурстардың жалпы көлемінің 40%, мұнай – 75%, табиғи газ – 80% құрады. ғасырдың басынан бері қолданылған.

Жанармай тапшылығы 70-ші жылдары басталып, энергетикалық мәселе адамзат үшін жаһандық проблема екені белгілі болғанымен, болжамдар оны тұтынуды арттыруды қарастырмаған. 2000 жылға қарай пайдалы қазбаларды өндіру көлемі 3 есеге артады деп жоспарланған болатын. Кейіннен, әрине, бұл жоспарлар қысқартылды, бірақ ондаған жылдарға созылған ресурстарды тым ысырапшыл пайдалану нәтижесінде бүгінде олар іс жүзінде жойылды.

Адамзаттың энергетикалық проблемасының негізгі географиялық аспектілері

Жанармай тапшылығының күшеюінің бір себебі - оны өндіру жағдайының қиындауы және соның салдарынан бұл процестің құнының қымбаттауы. Бірнеше онжылдықтар бұрын жер бетінде табиғи ресурстар жатқан болса, бүгінде бізге шахталардың, газ және мұнай ұңғымаларының тереңдігін ұдайы арттыруға тура келеді. Солтүстік Американың, Батыс Еуропаның, Ресейдің және Украинаның ескі өнеркәсіптік аймақтарында энергетикалық ресурстардың пайда болуының тау-кен-геологиялық жағдайлары әсіресе айтарлықтай нашарлады.

Адамзаттың энергетикалық және шикізаттық мәселелерінің географиялық аспектілерін ескере отырып, оларды шешу ресурстар шекарасын кеңейтуде екенін айту керек. Жаңадан үйрену керектау-кен-геологиялық жағдайы жеңіл аймақтар. Осылайша, отын өндірісінің өзіндік құнын төмендетуге болады. Дегенмен, жаңа жерлерде энергия ресурстарын өндірудің жалпы капитал сыйымдылығы әдетте әлдеқайда жоғары екенін ескеру қажет.

Адамзаттың энергетикалық және шикізат проблемаларының экономикалық және геосаяси аспектілері

Табиғи отын қорының таусылуы экономикалық, саяси және геосаяси салаларда қатаң бәсекелестікке әкелді. Алып отын корпорациялары отын-энергетикалық ресурстарды бөлумен және осы саладағы ықпал ету салаларын қайта бөлумен айналысады, бұл газдың, көмірдің және мұнайдың әлемдік нарығында тұрақты бағаның ауытқуына әкеледі. Жағдайдың тұрақсыздығы адамзаттың энергетикалық мәселесін күрт ушықтырады.

Жаһандық энергетикалық қауіпсіздік

Бұл тұжырымдама 21 ғасырдың басында қолданыла бастады. Мұндай қауіпсіздік стратегиясының принциптері сенімді, ұзақ мерзімді және экологиялық қолайлы энергиямен қамтамасыз етуді көздейді, оның бағасы негізделген және отынды экспорттаушы да, импорттаушы елдерге де сәйкес келеді.

Адамзаттың энергетикалық проблемасының себептері жойылып, практикалық шаралар әлемдік экономиканы дәстүрлі отынмен де, баламалы көздерден алынатын энергиямен де одан әрі қамтамасыз етуге бағытталған жағдайда ғана бұл стратегияны жүзеге асыру мүмкін болады. Оның үстіне баламалы энергетиканы дамытуға ерекше назар аудару керек.

Энергия үнемдеу саясаты

Арзан отын кезінде әлемнің көптеген елдерінде ресурстарды көп қажет ететін экономика дамыды. Бұл құбылыс бірінші кезекте минералдық ресурстарға бай мемлекеттерде байқалды. Тізімді Кеңес Одағы, АҚШ, Канада, Қытай және Австралия көш бастады. Сонымен бірге КСРО-да отынның баламалы тұтыну көлемі Америкадағыдан бірнеше есе көп болды.

Бұл жағдай экономиканың ішкі, өнеркәсіптік, көліктік және басқа да салаларында энергия үнемдеу саясатын шұғыл енгізуді талап етті. Адамзаттың энергетикалық және шикізаттық мәселелерінің барлық аспектілерін ескере отырып, осы елдердің ЖІӨ-нің меншікті энергия сыйымдылығын төмендетуге бағытталған технологиялар әзірленіп, енгізіле бастады, дүниежүзілік шаруашылықтың бүкіл экономикалық құрылымы қайта құрылды.

Жетістіктер мен сәтсіздіктер

Энергияны үнемдеу саласындағы ең көрнекті табыстарға Батыстың экономикалық дамыған елдері қол жеткізді. Алғашқы 15 жылда олар ЖІӨ-нің энергия сыйымдылығын 1/3-ке төмендете алды, бұл олардың әлемдік энергия тұтынудағы үлесін 60-тан 48 пайызға дейін қысқартуға әкелді. Бүгінгі таңда бұл үрдіс жалғасуда, Батыста ЖІӨ өсімі өсіп келе жатқан отын тұтынудан асып түсті.

Орталық және Шығыс Еуропа, Қытай және ТМД елдеріндегі жағдай әлдеқайда нашар. Олардың экономикасының энергия сыйымдылығы өте баяу төмендейді. Бірақ экономикалық антирейтингтің көшбасшылары дамушы елдер. Мысалы, Африка және Азия елдерінің көпшілігіндеілеспе отынның (табиғи газ және мұнай) шығыны 80-ден 100 пайызға дейін ауытқиды.

Шындықтар мен перспективалар

Адамзаттың энергетикалық мәселесі және оны шешу жолдары бүгінде бүкіл әлемді алаңдатып отыр. Қалыптасқан жағдайды жақсарту үшін әртүрлі техникалық және технологиялық жаңалықтар енгізілуде. Энергияны үнемдеу мақсатында өнеркәсіптік және коммуналдық жабдықтар жетілдіріліп, жанармай үнемдейтін автокөліктер шығарылуда және т.б.

Бастапқы макроэкономикалық шаралардың қатарында дәстүрлі емес және жаңартылатын энергия ресурстарының үлесін ұлғайту перспективасымен газды, көмірді және мұнайды тұтыну құрылымының бірте-бірте өзгеруі жатады.

Адамзаттың энергетикалық мәселесін табысты шешу үшін ғылыми-техникалық революцияның қазіргі кезеңінде қол жетімді принципті жаңа технологияларды әзірлеуге және енгізуге ерекше назар аудару қажет.

Атом энергетикасы

Энергиямен қамтамасыз ету саласындағы ең перспективалы бағыттардың бірі – атом энергетикасы. Кейбір дамыған елдерде жаңа буын ядролық реакторлары іске қосылды. Ядролық ғалымдар бір кездері болжанғандай, ядролық энергияның жаңа және әлдеқайда тиімді толқынына айналатын жылдам нейрондармен жұмыс істейтін реакторлар тақырыбын тағы да белсенді түрде талқылап жатыр. Дегенмен, олардың дамуы тоқтатылды, бірақ қазір бұл мәселе қайтадан өзекті болды.

MHD генераторларын пайдалану

Бу қазандықтары мен турбиналары жоқ жылу энергиясын тікелей электр энергиясына түрлендіруге мүмкіндік бередімагнитогидродинамикалық генераторларды орындау. Бұл перспективалық бағыттың дамуы өткен ғасырдың 70-жылдарының басында басталды. 1971 жылы Мәскеуде қуаттылығы 25 000 кВт бірінші тәжірибелік-өнеркәсіптік MHD іске қосылды.

Магнитогидродинамикалық генераторлардың негізгі артықшылықтары:

• жоғары тиімділік;
• экологиялық (атмосфераға зиянды шығарындылар жоқ);
• лезде бастау.

Криогенді турбогенератор

Криогендік генератордың жұмыс істеу принципі ротор сұйық гелиймен салқындатылады, бұл асқын өткізгіштік әсерін тудырады. Бұл құрылғының сөзсіз артықшылықтарына жоғары өнімділік, төмен салмақ және өлшемдер жатады.

Криогендік турбогенератордың тәжірибелік үлгісі сонау кеңестік дәуірде жасалған және қазір Жапонияда, АҚШ-та және басқа дамыған елдерде осындай әзірлемелер жүргізілуде.

Сутегі

Сутекті отын ретінде пайдаланудың болашағы зор. Көптеген сарапшылардың пікірінше, бұл технология адамзаттың ең маңызды жаһандық мәселелерін – энергетикалық және шикізат мәселесін шешуге көмектеседі. Ең алдымен сутегі отыны машина жасауда табиғи энергетикалық ресурстарға балама болады. Бірінші сутегі көлігін жапондық Mazda компаниясы 90-жылдардың басында жасады, ол үшін жаңа қозғалтқыш жасалды. Эксперимент айтарлықтай сәтті болды, бұл осы бағыттың уәдесін растайды.

Электрохимиялық генераторлар

Бұл сутегімен де жұмыс істейтін отын элементтері. Жанармай өтедіарнайы зат – катализаторы бар полимерлі мембраналар. Оттегімен химиялық реакция нәтижесінде сутегінің өзі суға айналады, жану кезінде химиялық энергия бөлінеді, ол электр энергиясына айналады.

Жанармай элементтері бар қозғалтқыштар ең жоғары тиімділікпен (70%-дан астам) сипатталады, бұл әдеттегі электр станцияларынан екі есе көп. Оған қоса, оларды пайдалану оңай, жұмыс кезінде үнсіз және жөндеуді талап етпейді.

Соңғы уақытқа дейін отын ұяшықтары тар ауқымда болды, мысалы, ғарыштық зерттеулерде. Бірақ қазір электрохимиялық генераторларды енгізу бойынша жұмыс экономикалық дамыған елдердің көпшілігінде белсенді түрде жүргізілуде, олардың арасында Жапония бірінші орынды алады. Әлемдегі бұл қондырғылардың жалпы қуаты миллиондаған кВт-пен өлшенеді. Мысалы, Нью-Йорк пен Токиода мұндай ұяшықтарды пайдаланатын электр станциялары бар және неміс автоөндіруші Daimler-Benz осы принцип бойынша жұмыс істейтін қозғалтқышы бар автомобильдің жұмыс істейтін прототипін бірінші болып жасады.

Бақыланатын термоядролық синтез

Бірнеше онжылдықтар бойы термоядролық энергетика саласында зерттеулер жүргізілді. Атом энергиясы ядроның бөліну реакциясына, ал термоядролық энергия кері процеске негізделген – сутегі изотоптарының ядролары (дейтерий, тритий) бірігуі. 1 кг дейтерийдің ядролық жануы кезінде бөлінетін энергия мөлшері көмірден алынған энергиядан 10 миллион есе көп. Нәтиже шынымен де әсерлі! Сондықтан да термоядролық энергетика жаһандық мәселелерді шешудегі ең перспективалы бағыттардың бірі болып саналадыэнергия тапшылығы.

Болжамдар

Бүгінгі таңда жаһандық энергетикалық сектордағы жағдайдың болашақта дамуының түрлі сценарийлері бар. Олардың кейбіреулері бойынша, 2060 жылға қарай мұнай эквивалентіндегі әлемдік энергия тұтыну 20 миллиард тоннаға дейін артады. Сонымен қатар тұтыну көлемі бойынша дамушы елдер дамыған елдерді басып озады.

21 ғасырдың ортасына қарай қазбалы энергия көздерінің көлемі айтарлықтай азаюы керек, бірақ жаңартылатын энергия көздерінің, атап айтқанда жел, күн, геотермалдық және су толқыны көздерінің үлесі артады.