Використання ресурсів і енергії - типи і види ресурсів
Топити нафтою - все одно що спалювати асигнації.
2.1. види енергоресурсів
Загальні запаси енергії, на які може розраховувати людство, оцінюються ресурсами, що розділяються на дві великі групи: невідновлювані та відновлювані.
До першої групи слід віднести запаси органічного та ядерного палива, а також і геотермальну енергію.
До другої групи належать:
· Падаюча на поверхню Землі сонячна енергія;
· Геофізична енергія (вітру, річок, морських припливів і відливів);
· Енергія біомаси - це деревина, відходи рослинництва, відходи тваринництва, господарські та фекальні стоки.
Запаси енергоресурсів на Землі величезні. Але їх використання не завжди можливо або пов'язано з великими витратами на розробку, транспортування, охорону праці та навколишнього середовища.
З розвіданих і легко добиваемихзапасов органічних палив на Землі можна навести такі обсяги на даний період (в млрд т у.п.):
вугілля (включаючи бурий) - 800;
Розподіл цих запасів органічного палива на землі дуже нерівномірно. Більше 80% всіх цих запасів зосереджені на території Північної Америки, колишнього СРСР і країн, що розвиваються. Передбачалося, що ХХI століття буде століттям ядерної енергетики, але аварія на Чорнобильській АЕС призвела до суттєвих обмежень подальшого розвитку атомної енергетики.
В даний час світове споживання невідновлюваних енергоресурсів в рік становить, за різними даними, 14-16 млрд т у.п. З них понад 50% складають нафту і газ.
З поновлюваних джерел енергії найбільший розвиток отримала гідроенергетика, вона дає до 9% від загального виробітку електроенергії. Поки технічно можливий гідроенергетичний потенціал використовується в світовій практиці приблизно на 10% від загального світового потенціалу в 7 млрд т у.п. / рік.
80% всього гідроенергетичного потенціалу зосереджено в Латинській Америці, Африці, Азії, колишньому СРСР. Всі ці країни мають дуже обмежений або невизначений інвестиційний потенціал. Це значно стримує розвиток гідроенергетики, так як будівництво ГЕС - витратна справа. Окупність витрат такого будівництва - кілька десятків років.
Загальний внесок в сучасне енерговиробництво таких джерел енергії як сонячна, вітрова, приливна дуже малий і ледь перевищує 1%. Оцінки, виконані в Японії, свідчать, що максимальний внесок цих джерел при сучасних методах використання гранично може досягти 3% від сучасного рівня енергозабезпечення (для Японії). Слід врахувати, що не кожна країна може собі дозволити необхідні інвестиції в освоєння цих видів енергоресурсів.
Досить перспективним є використання енергії біомаси. Це, в першу чергу, дрова. За різними оцінками, в рік на Землі в енергетичних цілях спалюється дров до 1,5 млрд т у. т. А загальний енергетичний потенціал біомаси оцінюється в 5,5 млрд т у. т. / рік. У ряді країн (Китай, США, Індія) для освоєння енергії біомаси широко використовуються біогазові установки для отримання штучного горючого газу. Подібні установки є і в нашій країні, які додатково ще і виробляють високоефективні добрива. Вважається, що в українському тваринництві та птахівництві на рік утворюється близько 150 млн т органічних відходів. При їх переробці в біогазових установках можна щорічно отримувати додатково 95 млн т у.п. що еквівалентно 190 млрд кВт · год електроенергії. Цієї енергії достатньо, щоб забезпечити електроенергією весь агрокомплексУкаіни. На додаток - отримані в біореакторах понад 100 млн т високоефективних добрив (без слідів нітритів і нітратів, хвороботворної мікрофлори і навіть насіння бур'янів).
Однак темпи освоєння поновлюваних джерел енергії в нашій країні надзвичайно низькі.
2.2. Темпи споживання енергоресурсів
Росія має у своєму розпорядженні значні запаси всіх видів органічних палив, ядерного палива, а також величезним гідроенергетичний потенціал. При досить оптимістичному прогнозі технічно можливий енергетичний потенціалУкаіни в первинному паливі можна оцінити в таких обсягах (табл. 2.1).
енергетичний потенціалУкаіни
Наведемо тут приблизні темпи виробництва і споживання первинних енергоресурсів вУкаіни на рубежі XX і XXI століть (табл. 2.2):
Зразкові темпи виробництва і потребленіяпервічних енергоресурсів вУкаіни
ядерне паливо - 100 (5,4);
інше (гідроенергія, торф, дрова та ін.) - 25 (1,3);
всього - 1860 (100).
Якщо розглядати питання, на який час вистачить енергоресурсів вУкаіни, як арифметичну задачу, то можна умовно говорити, що ще 800-1000 років такої проблеми практично не існує. Хоча виникає багато інших - забезпечення техніки безпеки при видобутку твердого палива, охорона навколишнього середовища і т.д. Але якщо говорити про терміни можливого запасу найбільш легкодоступних і зручних енергоресурсів (газ, нафта), то на сьогоднішній день можна говорити про 60-70 роках, тобто можливі запаси оцінюються вже термінами, які за своєю тривалістю можна оцінити періодом життя одного-двох поколінь. І в цих умовах проблема збільшення і збереження запасів легкодоступних енергоресурсів стає все більш актуальною.
Вирішення цієї проблеми в світі здійснюється за кількома напрямками:
· Всебічна економія і раціональне використання палива і енергії;
· Освоєння поновлюваних джерел енергії;
· Розвідка й освоєння нових родовищ;
· Створення стратегічних запасів легкодоступних енергоресурсів та ін.
Всі ці напрямки зберігають свою актуальність і дляУкаіни. Крім того, в нашій країні є і свої власні проблеми:
· Надмірно висока експортна складова в обсязі вироблених енергоресурсів - понад 600 млн т у.п. / рік, тобто більше 30% від усього обсягу виробництва;
· В структурі промислового виробництва нашої країни переважають енергоємні сировинні галузі (гірничодобувна, енергетична, металургійна і т.п.). Світовий досвід показує, що шлях енергетичного і сировинного домінування в економіці руйнівний і в довгостроковій перспективі є неприйнятним.
Необхідна більш глибока і комплексна переробка природних ресурсів, розвиток машинобудівного комплексу та інших, які виробляють товарну продукцію, що має попит не тільки в нашій країні, а й за кордоном.
Наша країна, маючи досить високий рівень душового енергоспоживання (на рівні країн з високим достатком), за показником питомої валового внутрішнього продукту (ВВП) знаходиться в числі країн з мінімально достатнім рівнем життя. Тому дляУкаіни принципово важливий перехід на шлях енергоефективного розвитку.
Такий перехід навряд чи можливий без освоєння поновлюваних джерел енергії. Наша країна має можливість вже в самому найближчому майбутньому освоювати аж до 0,7-0,8 млрд т у.п. / рік тільки за рахунок гідроенергії, відходів. А ці обсяги співрозмірні з обсягами внутрішнього споживання енергоресурсів вУкаіни в даний час, причому в країні розроблені ефективні технології, можливий випуск устаткування в необхідному обсязі. Необхідно масовий розвиток технологій і обладнання, що використовують поновлювані джерела енергії. Без існування альтернативної, багатоукладної енергетики неможливо забезпечення необхідної надійності і економічності побутової та промислової сфери, а також створення умов, що забезпечують збереження стратегічного запасу легкодоступних природних енергоресурсів для майбутніх поколінь.
2.3. Закономірності споживання енергії
Між біологічними системами і навколишнім середовищем безперервно відбувається мимовільний обмін речовиною і енергією. Обмін, який відбувається між природою і людиною в процесі його трудової діяльності, матеріального виробництва та споживання, переходить на інший рівень: людина усвідомлено і цілеспрямовано змінює і пристосовує предмети природи для задоволення своїх потреб.
Якщо говорити про енергетичну сутності цих процесів, то вперше на них звернув увагу наш співвітчизник С.А. Подолинський в 1880 році. Він розглянув працю в енергетичному аспекті: «праця - є таке споживання механічної і психічної роботи, накопиченої в організмі, яке має результатом збільшення кількості превратімой енергії на земній поверхні».
Досліджуючи різні види праці, С.А. Подолинський показав, що всі вони підкоряються закону накопичення енергії працею. Наприклад, шиття одягу, будівництво житла С.А. Подолинський вважав корисною працею, тому що їх кінцева мета та ж сама - зберегти частину превратімой енергії, накопиченої в людському тілі, захищаючи його від холоду, вітру, дощу і т.п. При цьому він підкреслював, що одяг і житло точно так же ведуть до заощадження і найвигіднішому розподілу енергії в тілі людини, як, наприклад, навчання веде до найвигіднішому споживання енергії під час роботи.
Разом з тим, С.А. Подолинський не упускає з уваги, що такий, здавалося б, самий енергетично вигідний працю, як видобуток вугілля і торфу, що дозволяє отримати в ті часи в 20 разів більше енергії, ніж витрачалося, лише щодо вигідний. «Не слід забувати, - писав він, - що кам'яне вугілля є запас сонячної енергії, зібраний за величезний період часу, і що, споживаючи його у великій кількості, ми вводимо в наш бюджет випадково присутні доходи минулих років, а розрахунок ведемо так, як ніби ми дійсно зводимо кінці з кінцями. Якби ми за допомогою тієї праці, яка йде на добування кам'яного вугілля, вміли фіксувати щорічно таку кількість сонячної енергії на земній поверхні, яке дорівнює видобутку кам'яного вугілля, тоді дійсно весь цей труд міг би вважатися корисним ».
Як можна побачити, їм дано визначення вичерпності невідновлюваних джерел і обов'язковості переходу на поновлювані джерела енергії, що і є основною метою енергозберігаючої діяльності людини.
С.А. Подолинський відзначав також, що людська діяльність, протилежна праці, наприклад, війна, є розкрадання енергії, її розсіювання в просторі. Згідно з сучасними науковими уявленнями, мірою розсіювання енергії є ентропія (див. П. 1.2). У межах будь-якої замкнутої системи кількісне зростання ентропії веде до якісної знецінення енергії цієї системи.
Ще понад 100 років тому С.А. Подолинський сформулював енергетичний сенс науково-технічного прогресу: «удосконалення» людського життя має полягати головним чином в кількісному збільшенні енергетичного бюджету кожної людини, а не тільки в якісному перетворенні нижчої енергії у вищу, так як останнім можливо тільки в дуже обмеженій мірі, значно меншою, ніж кількісне накопичення.
Поява промисловості, науки, культури, яке і визначає якість нашого життя, було б неможливо без активного використання енергетичних ресурсів Землі, на жаль, поки в основному за рахунок їх невідновлюваної частини. Основним показником якості життя людини на Землі більшістю фахівців визнається тривалість життя одного індивіда. Ця характеристика, незважаючи на значні коливання, пов'язані з кліматичними, політичними (війни), історичними особливостями розвитку різних країн, залежить від енергетичного потенціалу людства. На рис. 2 показано зміна середньої тривалості життя людини в залежності від середнього (по всіх країнах світу) споживання первинної енергії.
В даний час, незважаючи на поліпшення енергетичного забезпечення людства в цілому, умови життя в різних країнах далеко не однакові. Тривалість життя і доходи населення як показники життєвого рівня залежать від енергетичної забезпеченості кожної конкретної країни (табл. 2.3). Спостерігається певна стійка зв'язок високого рівня енергозабезпечення в розвинених країнах з вищими показниками якості життя. Розрив між розвиненими і слаборозвиненими країнами, в яких проживає 2/3 населення Землі, досягає десятикратних розмірів.
Показники тривалості життя і енергообеспеченностіряда країн на кінець ХХ століття
Наприклад, тривалість життя людини і обсяг виробництва їжі, безсумнівно, знаходяться в прямому зв'язку. Тому наведемо дані академіка Семенова М.М. згідно з якими в 1972 році світовий урожай становив 7,5 × 10 9 т, а видобуток пального 6 × 10 9 т. Якщо вважати, що калорійність їжі і кормів у сухому вигляді становить близько 4 × 10 6 ккал / т проти 7 × 10 6 ккал / т у.п. то виявиться, що енергоємність їжі і кормів, вироблених в рік, становить близько 70% енергоємності видобувається за цей же час пального.
Важливим показником є кількість енергії, що вимагається для одиниці приросту ВВП. У минуле століття цей показник неухильно скорочувався. Це пояснюється головним чином впливом нових технологій і особливостями зміни видів продукції. Наприклад, в США в 1947 році питома витрата енергії на 1 долар приросту ВВП становив 4,16 кг у. т. До 1960 року їх кількість в розрахунку на 1 долар знизився до 3,34 кг у. т. в 1974 році склав 2,87 кг у. т. а в кінці 90-х років наблизився до 2,3 кг у. т. в розрахунку на 1 дол. приросту ВВП.
Отже, зниження питомої витрати енергії на одиницю приросту ВВП є обов'язковою умовою сталого розвитку економіки країни, в тому числі, і за рахунок підвищення ефективності використання енергії. Фахівці в США вважають, що величина питомої витрати енергії на одиницю приросту ВВП може в рік знижуватися на 2% без несприятливого впливу на економіку.