Эволюция энергетики

Введение. 
 

    Человечество  приблизилось к грани величайшей экологической катастрофы, которая  ожидает Землю. Планета вступает в культурно-историческую эпоху  чрезвычайно возросшей сложности  социально-политического, экологического и технического развития, которое привело к увеличению числа катастроф, в том числе, техногенных, планетарных по масштабам и последствиям. Примером чему являются последние события в Японии.

    Отходы  человеческой деятельности накапливаются  с такой скоростью, что природа  уже не справляется с ними. Первичные энергетические ресурсы становятся все более труднодоступными, а естественные природные процессы развиваются в опасных, непредсказуемых направлениях.

    Для решения глобальных проблем должны быть мобилизованы усилия ученых на разработку энергосберегающих, экологически безопасных и, в первую очередь, энергогенерирующих технологий. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Эволюция  энергетики 

    По  мнению специалистов, традиционные энергетические ресурсы на основе ископаемого природного топлива не в состоянии обеспечить энергетическую безопасность современной цивилизации даже в текущем XXI веке. Бытовавшее представление о неисчерпаемости ресурсов Земли, о способности окружающей среды выдерживать любую антропогенную нагрузку, уходит в прошлое. Для дальнейшего развития человечество должно осуществить эволюционные преобразования энергетики путем перехода от существующих ресурсов и технологий к более эффективным и безопасным технологиям, в том числе, использующим нетрадиционные ресурсы. Однако, полный отказ от традиционных углеродов и, особенно, уранового или ториевого топлива даже в отдаленной перспективе представляется утопией, не имеющей научного обоснования. 

    Какова  же энергетика будущего?  

    Перспективные направления развития экологически безопасных энергетических технологий определяет сама природа. Выбор возможных вариантов должен ориентироваться на существенное снижение загрязнения атмосферы, гидросферы и литосферы. Это проблема № 1.

    Основную  долю выбросов дают топливная промышленность и электроэнергетика, представляющие собой единый энергогенерирующий комплекс, а также цветная металлургия. В глубинной модернизации в первую очередь нуждается энергогенерирующий комплекс. Но разработка новых технологий получения энергии и их внедрение в промышленность осложняются устойчивой тенденцией роста потребления электрической энергии и возникающим её дефицитом. Если в 2000 г. потребление электроэнергии составляло 880 млрд кВт/ч, в 2005 г. оно достигло 993 млрд кВт/ч, а в 2010 г. составило уже 1127 млрд кВт/ч.

    Запасы  традиционных источников энергии 

    Энергии требуется все больше. К 2020 г. энергопотребление  составит около 16 млрд тонн нефтяного  эквивалента. По наиболее пессимистичным прогнозам через 40 лет будут исчерпаны  мировые запасы нефти, через 70 лет  — запасы газа, через 160 лет —  запасы угля. По наиболее оптимистичным прогнозам: угля хватит более чем на 1000 лет, газа — на 110—120 лет, нефти — на 100 лет, а скорость их исчерпания пропорциональна растущему потреблению.

    Политики, экономисты и ученые разных стран  развернули широкую кампанию по выработке сценариев и концепций развития будущего Земли, основой которых является скорейший переход на альтернативные, возобновляемые источники энергии и постепенный отказ от традиционных источников. Но, к сожалению, многие подходы политизированы, авансированы бизнесом и не имеют достаточного научного обоснования. 

    Гидроэнергетика

    Суммарный мировой экономический потенциал  гидроэнергетических ресурсов в  развитых регионах использован более  чем на 50%, в развивающихся странах  и странах третьего мира – на 10-20%.

    Особое  внимание специалисты уделяют использованию  гидроресурсов малых рек. Ведущими странами по развитию малой гидроэнергетики  являются Китай (90 тыс. малых ГЭС), США (10,5 тыс.), Япония (5,3 тыс.), Швейцария (2,6 тыс.). В России в 1950-х гг. эксплуатировалось около 6 тыс. малых ГЭС, в настоящее время их число сократилось до 200 с долей выработки электроэнергии от 0,1% (на Востоке) до 1,5% (на Западе).

    Главным барьером для развития малой гидроэнергетики  являются высокие капитальные затраты. 
 

    Ветровая  энергетика

    Развитие  ветроэнергетики, использующей кинетическую энергию воздушных масс, особенно интенсивно в последние 20 лет осуществляется в Китае, Европе и США, чему способствует государственная поддержка. 
 

    Новые варианты ВИЭ. Осмотические электростанции 

    В 2009 г. в Норвегии запущена первая в мире осмотическая электростанция (мощностью 2-4 кВт), использующая эффект осмоса. По две стороны мембраны находится морская и пресная вода. Мембрана задерживает соль, но пропускает чистую воду. Общий потенциал осмотических электростанций составляет порядка 1700 ТВт/ч в год, что свидетельствует о перспективности такого типа ВИЭ. 

    Перспективные виды первичных энергоносителей 

    Наиболее  перспективными новыми энергоносителями признаны водород и угольное топливо  эковуд. Водород, как один из наиболее распространенных в природе и экологически чистый энергоноситель, должен занять ведущее положение в энергетике будущего, очистив атмосферу от выбросов углекислоты и других загрязнений.

    Несмотря  на столь впечатляющие успехи, альтернативная энергетика находится пока в самом начале пути. Ускоренное развитие технологий и интенсификация программ в области ВИЭ позволит в середине XXI в. обеспечить до 10-12% энергопотребления. Но даже такие масштабы ВИЭ не снизят потребление органических ресурсов и не стабилизируют парниковый эффект. Нестабильность ВИЭ (коэффициент использования мощности лучших образцов составляет от 10% до 30%), низкая плотность потока энергии накладывают фундаментальные ограничения для широкого их использования.

    Развитие  современной экономики основывается на опережающем развитии энергетики. Это тенденция сохраняется независимо от состояния запаса первичных энергетических ресурсов. При формировании энергетической стратегии важнейшим является построение научно обоснованных логистических зависимостей разработки, освоения, использования и своевременной смены энергогенерирующих технологий.

    Атомная энергетика, особенно при условии  эффективного замыкания ядерного топливного цикла по значимым тяжелым нуклидам, в общей энергетической стратегии объективно представляет собой не альтернативу углеродной или возобновляемой энергетике, а является практически единственным гарантом обеспечения энергетической безопасности государств мира на долгую перспективу. К сожалению, основное внимание сейчас уделяется интенсивному потреблению заведомо исчерпаемых ресурсов или недостаточно обоснованным ВИЭ. Для России решение проблем энергетики лежит не столько в повышении эффективности способов получения энергии, сколько в эффективности её использования.

    Рис.8. Схема гармоничной энергетики будущего  

    Принципиальной  проблемой современной энергетики является глобальность её характера, как  по масштабам потребностей, так и  по жесточайшим условиям отбора приемлемых решений. Объективно востребованная эволюция энергетики свидетельствует о несовершенстве сегодняшнего её состояния. Энергетике, как и всему социально-экономическому состоянию общества, нужны новые решения. 
 
 
 

    Список  литературы 

1. Е.П. Велихов, А.Ю. Гагаринский, С.А. Субботин, В.Ф. Цибульский. «Эволюция энергетики в XXI веке». Москва, ИздАт, 2008 г., 160 с.
2. http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=2943
3. http://ntermo.narod.ru/indexru.html