Энерго-экологические проблемы современности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция 1. Энерго - экологические проблемы современности

Содержание лекции: проблемы современной энергетики: дефицит и рост стоимости энергии, политизация, международная торговля энергией и энергетическими ресурсами, вред среде обитания, стремление потребителей к независимости от монополий, децентрализация, ввод в оборот новых энергетических ресурсов, создание автономных энергосистем для конкретных объектов. торговля энергетический ресурс

Цель лекции: показать причины возникновения проблем энергетики и экологии, определить возможные пути их решения.

Развитие человеческого общества всегда было противоречивым. Оно постоянно сопровождалось не только установлением гармоничной связи с природой, но и разрушительным воздействием на неё. Охрана природы до недавнего времени была делом отдельных лиц и общественных организаций, а экология первоначально не имела никакого отношения к охране природы. Резкая перемена произошла в силу двух взаимосвязанных обстоятельств, характерных для второй половины прошлого века: роста населения Земли и научно-технической революции. Быстрый рост населения Земли сопровождался изъятием у природы огромных территорий под жилые дома и общественные учреждения, дороги, аэропорты и пристани, посевы и пастбища. Сотнями квадратных километров вырубались леса, степи и прерии превращались в пустыни. Одновременно с демографическим взрывом произошла и научно-техническая революция. Человек освоил ядерную энергию, ракетную технику, вышел в космос. Он изобрел компьютер, создал электронную технику и промышленность синтетических материалов. Демографический взрыв и научно-техническая революция привели к колоссальному увеличению потребления природных ресурсов. При высоких темпах потребления стало очевидным исчерпание многих природных ресурсов в ближайшее время. Одновременно отходы гигантских производств стали все больше загрязнять окружающую среду, разрушая здоровье населения. Антропогенное воздействие на природу достигло таких масштабов, что возникли проблемы разрушения среды обитания глобального характера, о которых в начале ХХ века никто не мог даже подозревать.

Прирост населения Земли составляет 3 человека в секунду. Население Земли достигло 6,89 миллиардов человек и, согласно прогнозам экспертов, через 50 лет на Земле будут проживать 9,1 миллиардов человек.

В результате интенсивного развития экономики и материальной культуры в ХХ веке при росте численности населения в 3,8 раза в мире произошло 15 кратное увеличение потребления энергетических ресурсов, среднее потребление энергии на душу населения также возросло - почти в 4 раза, составив около 1,5 т. нефтяного эквивалента на человека в год. Увеличение производства энергии привело к вовлечению в оборот новых объемов первичных энергетических ресурсов, их добычу, переработку, транспортировку, наращиванию структуры транспортных магистралей, как по первичным ресурсам, так и по линиям передач электроэнергии.

В это же время экономика развивающихся стран и депрессивных регионов других стран сильно отстает от экономик развитых стран.

На долю аграрных стран и регионов приходится свыше 90% сельского населения мира, но, как ни парадоксально, они не в состоянии обеспечить себе достойный уровень жизни. Необходимость осваивать новые технологии, развивать промышленность требует энергии и участия в мировой торговле, однако по ряду причин это им затруднительно. Некоторые из этих стран обладают огромными запасами нефти, но не в состоянии обратить их в свою пользу, не имея доступа к электроэнергии.

Ситуация в мире характеризуется следующими данными:

-1,3 млрд. людей, которые живут меньше чем на 1 доллар в день;

-1,5 млрд. людей испытывают перебои с безопасной питьевой водой;

- 2,0 млрд. людей не имеют доступа к электричеству.

Устранение отставания отдельных регионов и развивающихся стран, сохранения среды обитания необходимо всем, в том числе и самым развитым странам и городам. Это во многом определяет судьбу человечества, глобальную миграцию населения в поисках благоприятных условий жизни, доступа к энергии, воде, продуктам и цивилизации.

В нашем индустриальном обществе от энергии зависит всё. С её помощью движутся поезда, автомобили, улетают в космос ракеты. С её помощью можно сварить и обработать металл, приготовить пищу, обогреть жилище и привести в действие кондиционеры, осветить улицы, вывести в море корабли, пользоваться компьютером, телевизором и радиотелефоном.

Производство и использование электрической, тепловой и механической энергии, является необходимым средством для существования и развития человечества. В быт и производственную деятельность человека настолько твердо вошли тепловая и электрическая энергия, что человек даже и не мыслит своего существования без них. К сожалению, сегодня человек уже не замечает своей абсолютной зависимости от электроэнергии, а значит, и от ее источников, которые иногда просто подводят в самый неподходящий момент. Ярким примером могут служить аварии на электростанциях, когда города на несколько часов остаются без «света». Панический страх, свет фонариков и полная беспомощность - вот что значит оказаться без поддержки энергии на час-другой. Жаль, но у человека не всегда хватает времени подумать, что же будет дальше и как предотвратить катастрофические последствия.

Во второй половине XX века экологи планеты серьезно обеспокоились проблемами, связанными с привычными способами добычи электроэнергии - уничтожением экосистем гидроэлектростанциями, разливами нефти на поверхность воды и суши, утилизацией радиоактивных отходов АЭС. Вдобавок, ситуацию усугублял тот факт, что запасы ископаемых источников энергии (нефть, газ), цены на которые растут не по дням, а по часам, через пару десятков лет вовсе могут иссякнуть, а вред нанесенный ими сохранится на долгий период и долго будет разрушать среду обитания.

Все больше и больше заостряется внимание на экологическом аспекте энергетики, ее безопасности, использовании чистых производств энергии и экономичных технологий ее применения.

Современный период развития человечества характеризуется через три «Э»: «Энергетика, Экономика, Экология». Энергетика в этом ряду занимает особое место. Она является определяющей и для экономики, и для экологии. От нее в решающей мере зависит экономический потенциал государств и благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом. Самые острые экологические проблемы (изменение климата, кислотные дожди, всеобщее загрязнение среды обитания и другие) прямо или косвенно связаны с добычей, производством, транспортом энергоресурсов, либо с использованием энергии. Непредсказуема тяжесть последствий от разливов нефти в Мексиканском заливе и на других участках мирового океана.

Дефицит энергии и ограничения в ее потреблении являются важными проблемами современной энергетики, сильно влияют на экономику.

Практикующиеся отключения потребителей, якобы из-за неуплаты за электроэнергию и топливо, плюс ограничения «в связи с необходимостью экономии энергоресурсов», плюс перерывы в энергоснабжении из-за аварийных отключений и «веерные» отключения, дезорганизуют жизнь городов и регионов, приносят огромный экономический ущерб.

По оценкам среднемноголетних потерь в сельском хозяйстве, а также в непрерывных производствах обрабатывающей промышленности, ущерб от недопоставки электроэнергии в 25-30 раз превышает стоимость недопоставленного количества энергии и не компенсируется энергоснабжающими организациями.

В Казахстане насчитывается большое количество крестьянских хозяйств, основная часть которых (90% по данным НПЦ механизации) не имеет доступа к централизованному электроснабжению. Содержание сельских электрических сетей большой протяженности, равно как и значительные (25-30%) потери электроэнергии в них значительно повышают стоимость электроэнергии у потребителей, что делает энергоснабжение их не рентабельным.

В прошедшие годы часть сельских электросетей пришла в негодность или демонтирована, и восстановление этих сетей так же нерентабельно. Увеличилось, количество так называемых, автономных объектов, не имеющих связи с централизованной энергетической системой или присоединенных слабой сетью к дефицитной энергосистеме в условиях возможности частых, внезапных и длительных перерывов в подаче электроэнергии.

В связи с этим мощность, необходимая для покрытия дефицита энергии по отдаленным объектам, оценивается на уровне 150-170 МВт с перспективой дальнейшего увеличения. Электроснабжение отдаленных объектов является серьёзной проблемой современной энергетики и не решается с использованием традиционных энергетических систем, какое развитие они бы не получали.

За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена используемых источников энергии и орудий производства новыми, более совершенными. И не потому, что старый источник был исчерпан.

Солнце светило и обогревало всегда и, тем не менее, люди приручили огонь, начали жечь древесину. Запасы древесины казались безграничными, но паровые машины требовали более калорийного топлива. Древесина уступила место каменному углю. Но и это был лишь этап. Уголь вскоре уступает свое лидерство на энергетическом рынке нефти и газу. И вот новые условия: за каждым новым кубометром газа или тонной нефти нужно идти все дальше на север или восток, зарываться все глубже в землю, в глубины океана. Немудрено, что нефть и газ будут с каждым годом стоить все дороже, сопровождаться пагубными последствиями. Когда стоимость добычи нефти станет соизмерима или выше стоимости полученной из нее энергии, по сравнению со стоимостью энергии, полученной из других источников, использование нефти прекратится.

Нужен новый лидер энергетики. Им, несомненно, станут неисчерпаемые, возобновляемые и ядерные источники. Дефицита энергии по первичным ресурсам на Земле не существует. Нехватка энергии у потребителя определяется только способами ее получения, доставки и использования.

Научно-технические проблемы энергетики предусматривают вовлечение в энергобаланс новых первичных энергетических ресурсов, совершенствование существующих способов получения электрической энергии, создание новых, совершенствование существующих способов передачи и использования энергии электроприемниками. Имеются огромные и пока неиспользуемые возможности сокращения энергопотребления при сохранении комфортных условий проживания человека путем использования энергоэффективного оборудования и соблюдения дисциплины энергопотребления.

Говоря о производстве электроэнергии, следует отметить, что она представляет собой весьма специфический вид продукции, который должен быть потреблен в тот же момент, что и произведен. Ее пока нельзя отправить на склад, как уголь, нефть или любой другой продукт или товар. Существует фундаментальная научно-техническая проблема аккумулирования электроэнергии в больших объемах, которая сейчас успешно решается для подвижных потребителей и есть основания полагать, что она будет решена в ближайшем будущем для большой энергетики.

Сегодня мир вошел в состояние глобального энергоэкологического кризиса, имеющего следующие причины и предпосылки.

Разрыв между спросом и предложением. С 1900 года по 2000 год спрос на энергию увеличился в 15 раз и к 2030 году увеличится еще в 2 раза по сравнению с 2000 годом.

Ограничение запасов нефти и короткие сроки их исчерпания. По мере истощения богатых и доступных нефтяных запасов издержки добычи будут расти, следовательно, будут расти цены на энергию. Нефть и газ становятся геополитическими факторами. Снижение поставок нефти всего на 15% способно парализовать экономику всех промышленно развитых стран.

Стоимость ликвидации от последствий аварий больше прибыли энергодобывающих компаний и носят масштабы глобальной катастрофы - аварии АЭС на «Острове трех миль» США,1979, в Чернобыле СССР, 1986, разлив нефти в Мексиканском заливе, Каспийском море. За киловатт - часы платят жизнью миллионов людей или гибелью животного мира…...

Ущерб от глобального потепления будет обходиться человечеству в 1 трлн. $ в год. По приблизительным оценкам экспертов, стоимость внешнего ущерба окружающей среде от угольной энергетики только в Казахстане оценивается в 7,7 тенге за каждый кВт.ч электроэнергии. Беспечное управление энергетикой ложится неподъемным грузом на потребителей и все живое на Земле.

Ближний Восток - основной поставщик нефти и источник военных конфликтов, трубопроводы и места добычи углеводородов - потенциальная и весьма уязвимая цель для террористов.

Ископаемые ресурсы ограничены - среднеарифметические показатели бесперебойной поставки нефти - 40 лет, урана - 50, газа - 60, угля - чуть более 150 лет. Общий вывод ископаемое топливо не имеет «вечной перспективы».

В ближайшие 25 лет главными тенденциями в энергетике будут:

- рост спроса на первичные энергоресурсы;

- расширение рынка энергоресурсов и энергии;

- рост цен на ископаемые ресурсы, повышение тарифов на электроэнергию и тепло;

- тенденции к энергосбережению, оптимизация энергопотребления;

- совершенствование технологии переработки получения энергии из углеводородов и урана;

- увеличение доли автономной децентрализованной энергетики в суммарном объеме генерации электроэнергии в мире;

- переход на использование неисчерпаемых и возобновляемых энергетических ресурсов.

Развитие каждой из этих тенденций имеет свои внутренние научно - технические проблемы.

Измерения показывают, что за последние 20 лет концентрация углекислого газа возросла на 30% от естественного уровня. Океаны и наземные растения могут поглотить лишь 40% выбросов углекислого газа, производимого при сжигании нефти, угля и природного газа, а 60% выбросов накапливаются в атмосфере. Мировая энергетическая система выбросит к 2050 году в атмосферу 400 Гт углерода и увеличит его содержание с 750 до 1000 Гт. Мы переносим в атмосферу и океаны углерод, накопленный в недрах земли за сотни миллионов лет, и возникающий при этом парниковый эффект создает большие проблемы. Изменение свойств атмосферы, являющееся глобальной катастрофой, оказывает серьезнейшие воздействия на все, живущее на Земле. Все, что сегодня происходит на планете и следующее за этим изменение климата можно назвать «ПАРНИКОВЫМ ПЕРИОДОМ». И то, что следует за ним разрушение цивилизации можно прогнозировать с достаточной степенью уверенности.

Но парниковый эффект это лишь часть возможного пагубного воздействия на поверхность Земли и, вполне вероятно, что существуют и другие последствия, о которых мы еще не знаем. Загрязнение окружающей среды уже достигло глобальных масштабов и требует срочных мер. Возможное средство здесь - создание циклических, замкнутых производств (по образцу природных процессов), где бы отбросы полностью отсутствовали. Но подобные установки требуют все того же - энергии! Поэтому надо как можно быстрее переходить на другие, экологически чистые источники энергии, вырабатывающие энергию, которая так необходима человеку, без вреда для окружающей среды. В этой связи всемерное развитие неисчерпаемых и возобновляемых источников энергии является экономической и экологической альтернативой ископаемой электроэнергетике.

Как показывает ряд исследований, доля НИЭ и ВИЭ в мировом энергетическом балансе на уровне 2050г составит более 18%. Наиболее приемлемой по всем показателям является неисчерпаемая энергия ветра.

Размещено на Allbest.ru