عاجلاً أم آجلاً ، ستتفوق مشكلة الطاقة على كل دولة على هذا الكوكب. احتياطيات باطن الأرض ليست لانهائية ، لذا فإن التخطيط للمستقبل هو المهمة الرئيسية لمنظمات البحث. على هذه اللحظةلم تتوصل الإنسانية إلى بديل للموارد الأساسية الضرورية للحياة.
الشغل الشاغل للبشرية
تؤثر مشكلة الطاقة على كل خلية في المجتمع. الأغراض الرئيسية لاستخدام الموارد الطبيعية هي:
- تدفئة المنزل
- نقل البضائع؛
- استخدامها في الصناعة.
لا يمكن لمصادر الطاقة الطبيعية أن تغطي بالكامل الكفاءة التي يتم الحصول عليها من الفحم والنفط والغاز. القضية الملحة المتمثلة في الملاءمة البيئية لمعالجة الأحافير إلى طاقة تقلق أيضًا جميع مجتمعات البحث.
تغيرت الظروف
تشكلت مشكلة الطاقة منذ عقود بعد الزيادة الحادة في استهلاك الموارد المرتبطة بتطور صناعة النقل بالسيارات.
تفاقمت الأزمة ، وخلصت إلى أن احتياطيات النفط لن تدوم أكثر من 35 عامًا. لكن هذا الرأي تغير بعد اكتشاف رواسب جديدة. أدى تطور صناعة الوقود إلى تدهور البيئة في العالم ، مما أدى إلى ظهور مشكلة جديدة: كيفية الحفاظ على النباتات والحيوانات.
لا تعتبر مشكلة الطاقة مجرد مسألة استخراج واحتياطيات من الموارد ، ولكن أيضًا آثار جانبيةمن إنتاج الوقود القذر. بسبب الرغبة في امتلاك ودائع بين الدول ، تنشأ الصراعات التي تتطور إلى حرب طويلة الأمد. تعتمد المناطق على طريقة إنتاج الطاقة ، والوصول إليها ، ومكان التطوير وملء قواعد تخزين الموارد.
سيساعد حل مشكلة الطاقة في تحسين الوضع في عدة قطاعات في وقت واحد ، وهو أمر مهم لجميع شرائح السكان. توفر ملكية الجزء الأكبر من الموارد فرصًا لإدارة البلدان ؛ هنا يتم التطرق إلى مصلحة الحركة نحو عولمة الاقتصاد.
خيارات إغلاق قضية أزمة الوقود
سبق أن درس الاقتصاديون الطرق الرئيسية لحل المشكلات. حتى الآن ، لا توجد إجابة صحيحة حقًا لهذا السؤال. جميع الخيارات للتغلب على أزمة الوقود طويلة ومصممة لمئات السنين. ولكن تدرك البشرية تدريجياً الحاجة إلى اتخاذ إجراءات جذرية في اتجاه استبدال الأساليب التقليدية لإنتاج الطاقة بأخرى صديقة للبيئة وأكثر فائدة.
ستنمو مشاكل تطوير الطاقة مع نمو قابلية التصنيع للإنتاج والنقل. في بعض المناطق ، هناك بالفعل نقص في الموارد في قطاع الطاقة. الصين ، على سبيل المثال ، وصلت إلى الحد الأقصى في تطوير صناعة الطاقة ، وتسعى المملكة المتحدة لتقليص هذه المنطقة لاستعادة البيئة.
الاتجاه الرئيسي في تطوير الطاقة في العالم يتجه نحو زيادة حجم إمدادات الطاقة ، الأمر الذي يؤدي حتما إلى أزمة. ومع ذلك ، فإن البلدان المتضررة من أزمة الوقود في السبعينيات قد طورت بالفعل آلية للحماية من القفزات في الاقتصاد. لقد تم اتخاذ تدابير عالمية لتوفير الطاقة ، والتي بدأت بالفعل تؤتي ثمارها الإيجابية.
اقتصاد الوقود
تم حل أزمة الطاقة جزئيًا من خلال تدابير الادخار. يُحسب اقتصاديًا أن وحدة الوقود الموفر أرخص بثلث تلك المستخرجة من أحشاء الأرض. لذلك ، أدخلت كل مؤسسة على كوكبنا نظامًا لتوفير الطاقة المبرر. نتيجة لذلك ، يؤدي هذا النهج إلى تحسين الأداء.
تتطلب مشكلة الطاقة العالمية توحيد المؤسسات البحثية حول العالم. نتيجة لتوفير الطاقة في المملكة المتحدة ، زادت المؤشرات الاقتصادية مرتين ، وفي الولايات المتحدة - بمقدار 2.5. وكحلول بديلة ، تتخذ البلدان النامية إجراءات تهدف إلى إنشاء صناعات كثيفة الاستهلاك للطاقة.
تعتبر مشكلة الطاقة والمواد الخام أكثر حدة في البلدان النامية ، حيث يرتفع استهلاك الطاقة مع ارتفاع مستويات المعيشة. لقد تكيفت البلدان المتقدمة بالفعل مع الظروف المتغيرة ووضعت آلية للحماية من الزيادات الحادة في طلب المستهلكين. لذلك ، فإن مؤشرات استهلاك الموارد الخاصة بهم هي الأمثل وتتغير قليلاً.
صعوبات في توفير الموارد
عند تقييم تكاليف الطاقة ، يتم أخذ مجموعة كاملة من مشاكل الطاقة في الاعتبار. أحد أهمها هو رخص النفط والغاز ، مما يمنع إدخال محولات صديقة للبيئة للطاقة الطبيعية (الشمس ، وحركة المياه ، ورياح المحيط) إلى طاقة كهربائية. تساهم التكنولوجيا بشكل كبير في الحفاظ على الطاقة. يبحث العلماء باستمرار عن طرق أكثر بأسعار معقولة وفعالة من حيث التكلفة لتوليد الطاقة. وتشمل هذه المركبات الكهربائية والألواح الشمسية والبطاريات المصنوعة من النفايات.
تمت الموافقة بالفعل على الأفكار والاختراعات الأكثر إثارة للاهتمام للاقتصاد من قبل سكان ألمانيا وسويسرا وفرنسا والمملكة المتحدة. كان هناك نقص في الموارد من خلال استبدال المعالجة الأحفورية بمحولات طاقة صديقة للبيئة. لم يعد من الضروري الحديث عن أزمة عالمية بسبب الاحتياطيات المعدنية المحدودة.
خيارات استبدال الطاقة
تتمثل مهمة المعاهد البحثية حول طريقة حل نقص الطاقة في مناطق معينة في إيجاد خيار لتطوير التقنيات اللازمة لتنظيم اختلال توازن الموارد. لذلك ، من الأفضل في الصحراء تطوير إنتاج الكهرباء من ضوء الشمس ، وفي المناطق المدارية الممطرة يحاولون استخدام محطات الطاقة الكهرومائية.
للحفاظ على الأداء الاقتصادي والبيئي عند المستوى المناسب ، أولاً وقبل كل شيء ، يحاولون استبدال استخدام الموارد الأولية: النفط والفحم. الغاز الطبيعي ومصادر الطاقة البديلة الأخرى أكثر فائدة للمجتمع.
تتطلب معظم محولات الطاقة النظيفة تكاليف مادية هائلة لتنفيذها في الحياة اليومية. البلدان النامية ليست مستعدة بعد لذلك. جزئيًا ، يتم حل مشكلة نقص الطاقة من خلال إعادة التوطين الموحد لسكان المدن الكبرى في المناطق الحرة. يجب أن تكون هذه العملية مصحوبة بإنشاء محطات جديدة صديقة للبيئة لمعالجة الطاقات الطبيعية وتحويلها إلى كهرباء وحرارة.
ضرر من الموارد الأولية
تتمثل التهديدات الرئيسية للطبيعة والإنسان في إنتاج النفط البحري ، وانبعاثات منتجات الاحتراق في الغلاف الجوي ، ونتائج التفاعلات الكيميائية والذرية ، وتعدين الفحم في حفرة مفتوحة. يجب إيقاف هذه العمليات تمامًا ، وقد يكون الحل هو تطوير الصناعة العلمية في المناطق المتأخرة. ينمو استهلاك الموارد مع تطور المجتمع ، والاكتظاظ السكاني للمنطقة وفتح الصناعات القوية.
طاقة
مشاكل الطاقة الرئيسية والطرق الممكنة لحلها
في يا. أوشاكوف
جامعة تومسك بوليتكنيك ، البريد الإلكتروني: [بريد إلكتروني محمي]
يتم النظر في ثلاث مجموعات من المشاكل الرئيسية المتعلقة بتلبية الطلب المتزايد على الطاقة: نقص موارد الطاقة والطاقة ، العبء المتزايد على البيئة ، التهديدات الجيوسياسية والاجتماعية. بناءً على تحليل "صورة الطاقة" للعالم الحديث ، يتضح أن الطريقة الرئيسية لحل هذه المشكلات هي تنفيذ مفاهيم توفير الطاقة واستبدال الطاقة. يتم إعطاء الأسباب الرئيسية لكثافة الطاقة العالية بشكل غير معقول للاقتصاد الروسي ، وإمكانية توفير الطاقة والتدابير الحكومية والعامة لتنفيذه. تم الكشف عن مفهوم استبدال الطاقة - استبدال موارد الطاقة الأولية التقليدية بموارد الوقود الإضافي / البديل ومصادر الطاقة المتجددة غير التقليدية ، وكذلك تطوير طرق بديلة لتوليد الطاقة الكهربائية والحرارية. تم التأكيد على الدور المهم في ضمان أمن الطاقة من أجل تشكيل سوق طاقة عالمية عادلة.
الكلمات الدالة:
أمن الطاقة ، توفير الطاقة ، استبدال الطاقة ، الوقود غير التقليدي ، مصادر الطاقة المتجددة ، الطرق البديلة لإنتاج الطاقة.
سلامة الطاقة ، توفير الطاقة ، استبدال الطاقة ، الوقود غير التقليدي ، مصادر الطاقة المتجددة ، طريقة إنتاج الطاقة البديلة.
"صورة الطاقة" للعالم
تنعكس الأهمية الاستثنائية للحضارة الحديثة في تلبية احتياجاتها من الطاقة في إدخال سمة مثل "أمن الطاقة" في الحياة اليومية ، والتي تعد واحدة من عناصر مهمةالأمن القومي للبلد (إلى جانب الأمن العسكري والاقتصادي والبيئي والغذائي وأنواع الأمن الأخرى). في استراتيجية الطاقة لروسيا حتى عام 2030 (ES-2030) ، يتم تفسير "أمن الطاقة" على أنه "حالة أمن الدولة ومواطنيها ومجتمعها واقتصادها من التهديدات إلى الوقود الموثوق به وإمدادات الطاقة". هناك اعتماد خطي تقريبًا على رفاهية الطاقة (معبرًا عنها ، على سبيل المثال ، بالكيلوواط ساعة من الكهرباء التي يستهلكها أحد سكانها سنويًا) لمؤشر التنمية البشرية - وهي خاصية كمية لحالة المجتمع / الدولة التي قدمتها الأمم المتحدة .
يأخذ الفهرس في الاعتبار ثلاث معلمات رئيسية:
متوسط المدة المتوقعة الحياة البشرية,
التعليم (معرفة القراءة والكتابة للبالغين وتغطية السكان بثلاثة مستويات تعليمية - ابتدائي وثانوي وعالي) ؛
مستوى المعيشة المادي ، الذي تحدده قيمة الناتج المحلي الإجمالي الحقيقي للفرد ، والتي تتناسب مع إمدادات الطاقة. بالنسبة لروسيا ، مؤشر التنمية البشرية هو 0.80 (المرتبة 60 من بين 173 دولة) ، وبالنسبة للنرويج ، الدولة التي لديها أعلى معدل استهلاك للطاقة للفرد وأحد أعلى مستويات المعيشة في العالم ، فإنها تصل إلى 0.98 (المرتبة الأولى). مع الأخذ في الاعتبار الأهمية الخاصة ليس فقط للمؤشرات الكمية ، ولكن أيضًا المؤشرات النوعية لاستهلاك الطاقة ، ينظر خبراء الأمم المتحدة في إمكانية إدخال مؤشر آخر في مؤشر التنمية البشرية - كثافة الطاقة لوحدة من الناتج المحلي الإجمالي.
تقترح روسيا على المجتمع الدولي مشروع اتفاقية بشأن ضمان أمن الطاقة العالمي ، والتي من المقرر مناقشتها في منتدى APEC في عام 2012. ويجري تطوير عقيدة جديدة لأمن الطاقة في البلاد تحت رعاية مجلس الأمن في الاتحاد الروسي . (يجب أن يكتمل العمل قبل نهاية عام 2011).
القرن العشرين بأكمله. تميزت بالنمو السريع في استهلاك موارد الطاقة الأولية والكهرباء - زاد إجمالي استهلاك الطاقة العالمي 15 مرة ، ونصيب الفرد - 4.4 مرة. (يرجع الاختلاف إلى زيادة عدد السكان من 1.6 إلى 6 مليارات نسمة). معًا
لقد كان تطوير مصادر الطاقة الأولية ذات المحتوى العالي من الطاقة: الفحم والنفط والغاز واليورانيوم. كان هذا بمثابة الأساس المادي للتقدم العلمي والتكنولوجي وضمن زيادة متعددة في إنتاجية العمل: في العالم في المتوسط - 4.5 مرة ، في اليابان - 15.5 مرة ، في النرويج - 11.5 مرة ، في ألمانيا والولايات المتحدة - 5 مرات ، 6 ، في روسيا - عند 3.16.
العقد الأول من القرن الجديد لم يدخل أي تغييرات جذرية في "صورة الطاقة" في العالم ، في الاتجاهات الناشئة. يستمر استهلاك الطاقة في النمو ، على الرغم من الأزمات الاقتصادية الدورية والتخفيضات قصيرة المدى في استهلاك الطاقة الناجمة عن هذه الأزمات (الشكل 1).
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2001 2010 2015 2020 2025
أرز. 1. ديناميات الاستهلاك العالمي للطاقة الأولية (بالوحدات الحرارية البريطانية - BTU. 1BTi = 252 كالوري)
1. أهم مشاكل المجتمع المتعلقة بالطاقة
يمكن للمرء أن يتحدث عن "ثلاثية من مشاكل الطاقة" التي تؤثر بشكل كبير على جميع جوانب حياة الإنسان وتؤثر على أسس التنمية المستدامة للحضارة.
يتكون هذا الثالوث من:
نقص موارد الطاقة والكهرباء (أطلق الصحفيون على هذه المشكلة اسم "الجوع في الطاقة") ؛
تهديد لرفاهية البيئة بسبب التأثير التكنولوجي لمرافق الطاقة (تهديد "النوبة القلبية البيئية") ؛
التهديدات الجيوسياسية والاجتماعية.
المشكلة الأولى تتعلق بالاستنفاد
(عدم التجديد) لموارد الطاقة الرئيسية لهذا اليوم وللمستقبل البعيد نوعًا ما (والتي يتم توليد أكثر من 80٪ من الكهرباء منها اليوم) ، يتفاقم بسبب التفاوت الشديد في توزيعها عبر الكوكب. حتى في إطار مجموعة الثماني ، يختلف إمداد الطاقة (نسبة حجم موارد الطاقة المتاحة إلى الحجم المطلوب) في نطاق الحجم ، الشكل. 2.
هناك طريقتان لزيادة إمدادات الطاقة: 1) البحث عن موارد الطاقة الخاصة وتطويرها (غير المتجددة والمتجددة) ؛ 2) توفير الطاقة وتحسين كفاءة الطاقة.
الشكل 2. إمدادات الطاقة لدول مجموعة الثماني (نسبة حجم موارد الطاقة المتاحة إلى الحجم المطلوب) ، بناءً على
تضطر البلدان التي تعاني من نقص الطاقة إلى إنفاق جزء كبير من ناتجها المحلي الإجمالي على شراء موارد الطاقة ، مما يؤثر سلبًا على الاقتصاد والمجال الاجتماعي. بالإضافة إلى ذلك ، فهي عرضة للاضطرابات السياسية والاجتماعية في البلدان التي تزود السوق العالمية بموارد الطاقة.
يبدو الأمر متناقضًا ، لكن البلدان الغنية بالطاقة تواجه أيضًا مشكلة موارد الطاقة. نحن نتحدث عن خطر "الجلوس على إبرة النفط والغاز" ، أي العيش على الريع الطبيعي. يتحول مسار المواد الخام لتنمية اقتصاد البلاد ، الجذاب من خلال بساطته في التنفيذ في البداية ، إلى اعتماد خطير على الوضع في سوق الطاقة العالمية ، مما يضعف حوافز التنمية المبتكرة. في العقود الأخيرة ، كانت روسيا ، في الواقع ، من بين هذه البلدان. ليس من قبيل المصادفة أن يتم الإعلان عن رفض نموذج المواد الخام للتنمية الاقتصادية والانتقال إلى مسار التنمية المبتكرة من قبل قيادة الدولة ويعتبرها المجتمع أهم مهمة.
المشكلة الثانية - البيئية - تتزايد مع نمو حجم قطاع الطاقة. وهذه المقاييس والتقنيات التي يستخدمها قطاع الطاقة اليوم تجعل أكثر من 50٪ من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من صنع الإنسان في الغلاف الجوي تأتي من منشآت الطاقة. تلوث الطاقة أيضًا الغلاف الصخري والغلاف المائي بشكل مكثف. تصبح تدفقات الطاقة في أنظمة الطاقة متناسبة أو حتى متفوقة على تدفقات الطاقة في النظم والعمليات الطبيعية واسعة النطاق ، الجدول. 1.
الجدول 1. مقارنة بين قوة تدفقات الطاقة الطبيعية والبشرية المنشأ
الطاقة ، TW
خيارات الأوسط حاليا
وقت القرن الحادي والعشرين.
الطاقة البشرية المنشأ 12 ... 14 55.100
سعة محطة الطاقة 4.8 25.40
الإمكانات الحرارية للمحيطات والأرض 2.0 ... 2.5
المد والجزر 5.6
الأعاصير (الأعاصير) 20.30
الزلازل 25.40 وأكثر
كل هذا يؤثر سلبًا على المناخ ("تأثير الاحتباس الحراري" ، مصحوبًا بزيادة في درجة حرارة الغلاف الجوي) والطقس (يتجلى
عدم استقرار كبير بشكل شاذ). بدأت الحوادث التكنولوجية في منشآت الطاقة ، نظرًا لحجمها الهائل وقوتها ، في اكتساب ميزات الكوارث التكنولوجية. (أقرب الأمثلة هي حوادث على منصة نفطية في خليج المكسيك ومحطة الطاقة النووية اليابانية فوكوشيما -1).
إن التوزيع غير المتكافئ لموارد الطاقة على الأرض ، والذي يُنظر إليه على أنه ظلم ليس فقط من قبل بعض سكان البلدان التي تعاني من نقص الطاقة ، ولكن أيضًا من قبل بعض الشخصيات السياسية والحكومية ، يخلق أساس المشكلة الثالثة. عواقبه هي:
المحاولات المتكررة لإعادة توزيع موارد الطاقة بالقوة (بالوسائل الاقتصادية والسياسية وحتى العسكرية) ؛
خطر الهجرة الجماعية غير المنضبطة للسكان بسبب تغير المناخ الكارثي والمجاعة التي تسببها ؛
خطر تطور التوتر الاجتماعي إلى انفجار اجتماعي مع تدهور الأوضاع المعيشية.
طورت الوكالة الدولية للطاقة (IEA) في عام 2008 خيارًا أساسيًا وخيارين بديلين لاستهلاك الطاقة العالمي حتى عام 2050 مع نفس معايير الاقتصاد الكلي للتنمية الاقتصادية.
من المتوقع أن يكون خط الأساس:
زيادة استهلاك الطاقة ب
11.428 مليار اصبع القدم في عام 2005 إلى 23.268 مليار اصبع القدم في عام 2050 ؛
النمو في تركيزات غازات الاحتباس الحراري منذ ذلك الحين
0.0385٪ في 2005 إلى 0.055٪ في 2050 ؛
زيادة درجة حرارة الغلاف الجوي للأرض بمقدار 6 درجات مئوية ، ونتيجة لذلك ، تهدد التغيرات في الظروف المعيشية للسكان وتغيرات لا رجعة فيها في العمليات الطبيعية.
خلال هذه الفترة ، يجب أن تبلغ الاستثمارات العالمية في مجمع الوقود والطاقة 254 تريليون دولار (6 ٪ من الناتج المحلي الإجمالي).
يوفر الخيار الأول:
الحفاظ على ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي عند مستوى لا يزيد عن 2 ... 2.5 درجة مئوية عن مستوى 2005 ، الأمر الذي يتطلب خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 50.85٪ ؛
يجب أن تزيد كفاءة استخدام موارد الطاقة والطاقة بنسبة 1.4٪ سنويًا وأن يتم تزويدها بتقنيات متقنة بالفعل أو تقنيات جديدة بدرجة عالية من الجاهزية للاستخدام.
يتطلب تنفيذ هذا الخيار استثمارًا إضافيًا قدره 17 تريليون دولار.
الخيار الثاني يوفر:
خفض الانبعاثات بنسبة 50٪ بحلول عام 2050 مقارنة بمستويات عام 2005 ؛
تقليل استهلاك الطاقة بمعدل 1.7٪ سنويًا من خلال استخدام تقنيات طاقة جديدة تمامًا عالية الكفاءة والتي هي في طور التطوير فقط. الإنفاق على البحث والتطوير على التقنيات الجديدة ،
سيتطلب ترويجها في السوق وتسويقها 45 تريليون دولار إضافية.
2. طرق حل المشاكل
2.1. مفاهيم تطوير الطاقة
توصل معظم الخبراء إلى استنتاج مفاده أن حل مشكلة تلبية الاحتياجات المتزايدة للبشرية من الطاقة بأسعار معقولة وبأقل قدر من الأضرار البيئية في أي من الخيارات المتوقعة لتطوير قطاع الطاقة يكمن في طريقة تنفيذ المفاهيم توفير الطاقة واستبدال الطاقة مع زيادة إنتاج الوقود التقليدي والمشاركة على نطاق واسع بشكل متزايد في إنتاج الطاقة لموارد الوقود الإضافي / البديل (ARF).
يتمثل مفهوم توفير الطاقة في زيادة كفاءة التعامل مع موارد الطاقة في جميع مراحل دورة حياتها: من البحث - الاستكشاف - الإنتاج إلى إنتاج الطاقة الكهربائية والحرارية منها - نقل الطاقة إلى المستهلكين عن بعد - توزيعها و ، أخيرًا ، الاستهلاك. مصطلح "توفير الطاقة" في القانون الاتحادي الصادر في 23 نوفمبر 2009 رقم 261-FZ "بشأن توفير الطاقة و
بشأن تحسين كفاءة الطاقة وتعديل بعض القوانين التشريعية الاتحاد الروسي"على أنه" ... تنفيذ التدابير التنظيمية والقانونية والتقنية والتكنولوجية والاقتصادية وغيرها من التدابير التي تهدف إلى تقليل حجم موارد الطاقة المستخدمة مع الحفاظ على التأثير المفيد المقابل من استخدامها (بما في ذلك حجم المنتجات المصنعة والعمل الخدمات المقدمة ، المؤداة).
مفهوم استبدال الطاقة يعني الانتقال التدريجي من الوقود التقليدي (الغاز والفحم والنفط واليورانيوم) و WTR إلى مصادر الطاقة المتجددة غير التقليدية (NRES) ، وكذلك تطوير تقنيات جديدة لتوليد الطاقة الكهربائية والحرارية ، والتي في النصف الثاني من القرن يمكن تغيير وجه الطاقة بشكل كبير ، وإزالة أو على الأقل التقليل من حدة المشاكل القائمة - الموارد والبيئية والجيوسياسية.
يجب تنفيذ كلا المفهومين في وقت واحد مع زيادة تدريجية في التركيز على استبدال الطاقة ، لأن كفاءة الطاقة لها حدود نمو في شكل قوانين فيزيائية. حدد خبراء وكالة الطاقة الدولية خرائط طريق لتقنيات الطاقة الرئيسية الجديدة ، والتي يمكن أن يضمن تطويرها ، جنبًا إلى جنب مع أكثر التقنيات الموجودة كفاءة ، تنمية مستدامة وآمنة وفعالة لصناعة الطاقة العالمية على المدى الطويل. تم تطوير خرائط الطريق لكل نوع من أنواع التكنولوجيا الجديدة وهي مصممة لتقييم امتثال معاييرها لأهداف تطوير الطاقة العالمية ، وكذلك لتحديد التدابير العلمية والتقنية والمالية والتجارية المحددة التي يجب اتخاذها في من أجل الترويج لهم في أسواق الطاقة.
2.2. توفير الطاقة
يمكن اعتبار نقطة الانطلاق لسياسة مستهدفة نشطة في مجال الحفاظ على الطاقة أزمة النفط 1973-1974 ، والتي أدت إلى ارتفاع أسعار النفط وما تلاه من انخفاض حاد في الإنتاج ، وارتفاع معدلات البطالة والتضخم في الولايات المتحدة. أوروبا الغربية. تم العثور على المخرج ، أولاً وقبل كل شيء ، في توفير موارد الطاقة من خلال: أ) تطوير وتنفيذ برامج توفير الطاقة في جميع مجالات الاقتصاد والمجال الاجتماعي ؛ ب) في تحفيز التوسع في استخدام مصادر الطاقة المتجددة. ج) في إعادة هيكلة الاقتصاد.
بالنسبة لبلدنا ، كانت تداعيات الأزمة مختلفة - زيادة كبيرة في إيرادات الميزانية بسبب ارتفاع أسعار النفط والغاز وزيادة صادراتها. لقد مرت إعادة توجيه البلدان المتقدمة للغاية نحو مسار التنمية الموفر للطاقة في بلدنا دون أن يلاحظها أحد أو لم يؤخذ في الاعتبار. استمر التخطيط لتنمية الاقتصاد دون النظر بجدية في كثافة استخدام الطاقة في الناتج المحلي الإجمالي. اليوم ، هو 3.5.4 مرات أعلى في بلدنا مقارنة بالدول المتقدمة ، وحجم الاستهلاك الزائد للطاقة ، وهو في الواقع إمكانية توفير الطاقة ، يصل إلى 40.45٪ من إجمالي استهلاك الطاقة. وبحسب تقديرات البنك الدولي ، فإن تنفيذه يتطلب استثمارات بمبلغ 320 مليار دولار ، لكنها ستؤتي ثمارها في غضون 2-3 سنوات فقط.
يعد توفير الطاقة اتجاهًا جذابًا لحل المشكلات الاقتصادية والبيئية في قطاع الطاقة: أ) تقدر النسبة بين حجم الاستثمارات في تدابير توفير الطاقة وتكلفة توليد كمية من الطاقة مساوية لتلك التي تم توفيرها في المتوسط على أنها 1 : 3 ؛ ب) لا يحارب توفير الطاقة العواقب السلبية على بيئة إنتاج الطاقة ، ولكن مع السبب الجذري - الاستهلاك المفرط ، وبالتالي الإنتاج.
العوامل الرئيسية التي تحدد كثافة الطاقة العالية للاقتصاد الروسي هي التالية.
1. الظروف المناخية القاسية على أراضي روسيا (فقط 2 ٪ من سكان العالم ، باستثناء الروس ، يعيشون في مثل هذه الظروف المناخية) - 20.6 ٪.
2. المسافات الطويلة (المركز الأول في العالم من حيث حجم الإقليم) وارتفاع تكاليف الطاقة للتغلب عليها - 18.3٪.
3. التقنيات والمعدات البالية 24.4٪.
4. منخفضة ، بالمقارنة مع معظم الدول الأجنبية ، أسعار موارد الطاقة التي لا تحفز على توفير الطاقة - 14.6 ٪.
5. عقلية إهدار الطاقة والموارد لدى المواطنين الروس - 10.4٪.
6. إطار تنظيمي وقانوني غير كامل لتوفير الطاقة ، والمحاسبة غير الكاملة لموارد الوقود والطاقة ، وضعف الإشراف على الطاقة - 11.7٪.
فقط الانتقال إلى مسار السوق للتنمية ، مصحوبًا بزيادة حادة في أسعار موارد الطاقة داخل البلاد ، وانخفاض القدرة التنافسية البضائع الروسيةفي الأسواق المحلية والأجنبية ، أجبر البحث عن طرق للخروج من الأزمة قيادة البلاد على الإعلان في منتصف التسعينيات. في القرن الماضي ، كان الحفاظ على الطاقة مكونًا أساسيًا لسياسة الدولة. تبين أن شروط البدء لتنفيذ مثل هذه السياسة صعبة للغاية: "تأخير في البداية" لمدة ربع قرن ، ونتيجة لذلك ، غياب إطار تنظيمي ، وضعف مادي وتقني ومنهجي. وقاعدة الأفراد لتنظيم الحفاظ على الطاقة. كان الوضع معقدًا بسبب الاستهلاك المعنوي والمادي الكبير للأصول الثابتة في قطاعات الاقتصاد ، فضلاً عن فقدان السكان لتقاليد التوفير والموقف الحصيف تجاه الموارد الطبيعية. بدأت الحركة على طول مسار التوفير النشط للطاقة بإنشاء إطار تنظيمي مناسب: القوانين الفيدرالية والمراسيم الرئاسية والمراسيم الحكومية (صدرت عدة عشرات من الوثائق على المستوى الفيدرالي وحده). بفضل هذا ، على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية ، كان من الممكن تحقيق نتائج معينة:
يُنظر إلى توفير الطاقة بشكل متزايد ليس على أنه مجرد شعار آخر ، ولكن كحاجة ملحة ؛
يوجد في جميع دول الاتحاد الروسي برامج لتوفير الطاقة ، ومراكز لتوفير الطاقة ، ومئات من برامج توفير الطاقة للبلديات والشركات / المنظمات الفردية. تم إنشاء عدد كبير من الجمعيات العامة في مجال الحفاظ على الطاقة ، وتدريب وإعادة تدريب المتخصصين ، وبدأ التعاون الدولي ؛
بين عامي 2000 و 2009 انخفضت كثافة الطاقة في البلاد بنحو 4٪ سنويًا (ولكن فقط
يجب أن يعزى 1٪ منها إلى توفير الطاقة نفسه ، و 3٪ تم توفيرها من خلال التغييرات الهيكلية في الاقتصاد).
ومع ذلك ، فإن معدلات الانخفاض في كثافة الطاقة المحددة للناتج المحلي الإجمالي لا تلبي متطلبات انتقال البلاد إلى مسار التنمية المبتكر ، ولا توفر حلاً للمهمة المشتركة لجميع المواطنين - لإدارة أغنى موارد الطاقة في مثل هذا الطريق لعدم حل مشاكل اليوم على حساب الأجيال القادمة.
كان التقييم الموضوعي للوضع الحالي بمثابة حافز لاتخاذ قرارات مهمة بشأن هذه القضية في السنوات الأخيرة:
صدر المرسوم الصادر عن رئيس الاتحاد الروسي بتاريخ 4 مايو 2008 رقم 889 "بشأن تدابير معينة لتحسين كفاءة الطاقة والبيئة للاقتصاد الروسي" ؛
تم اعتماد قانون اتحادي جديد بتاريخ 27 نوفمبر 2009 رقم 261-FZ "بشأن توفير الطاقة وتحسين كفاءة الطاقة والتعديلات على بعض القوانين التشريعية للاتحاد الروسي" ،
في المرسوم الرئاسي بتاريخ 07.07.2011 رقم 899 "بشأن الموافقة على المجالات ذات الأولوية لتطوير العلوم والتكنولوجيا والتكنولوجيا" ، من بين المجالات الثمانية ذات الأولوية ، هناك مجال واحد - "كفاءة الطاقة ، توفير الطاقة ، الطاقة النووية".
لمدة 1.5 سنة بعد اعتماد القانون الاتحادي رقم 261 ، من أجل تهيئة الظروف لتنفيذه ، تم اعتماده عدد كبير منالقوانين التنظيمية والوثائق الأخرى: المرسوم الرئاسي رقم 579 بتاريخ 13 مايو 2010 "بشأن تقييم فعالية أنشطة السلطات التنفيذية للكيانات المكونة للاتحاد الروسي والحكومات المحلية للمناطق الحضرية والمقاطعات البلدية في مجال الحفاظ على الطاقة وكفاءة الطاقة "، أكثر من 10 قرارات وأوامر الحكومات ، نفس عدد أوامر الوزارات والخدمات الاتحادية. في عملية تنفيذ القانون بالفعل ، تم تحديد عدد كبير من أوجه القصور والسهو ، والتي من المرجح أن تؤخذ في الاعتبار في اللوائح ، وربما في نسخة جديدة من القانون.
2.3 استبدال موارد الطاقة الأولية التقليدية
2.3.1. موارد الوقود الإضافية / البديلة
مع ارتفاع تكلفة موارد الطاقة التقليدية (بسبب نمو استهلاك الطاقة واستنفاد الرواسب المناسبة للتنمية) ، يزداد الاهتمام بموارد الوقود الإضافية / البديلة في VTR - الصخر الزيتي ورمال القطران الثقيلة (مع زيادة اللزوجة) النفط والغاز النفطي المصاحب والفحم (المناجم) والميثان والنفايات المنزلية والصناعية القابلة للاحتراق وهيدرات الغاز. بالنسبة لجميع أنواع VTR (باستثناء هيدرات الغاز) ، تم تطوير تقنيات إنتاجها وتحويلها إلى طاقة كهربائية وحرارية وإتقانها. الأولوية الأولى هنا هي تحسين الأداء الاقتصادي لإنتاج الطاقة من محطات معالجة مياه الصرف الصحي إلى مستوى تنافسي.
المشاركة في النشاط الاقتصادي لمسجلات شريط الفيديو التي تم إتقانها بالفعل على نطاق واسع ، على الرغم من أنها لن "تجعل الطقس" في صناعة الطاقة الكبيرة ، إلا أنها ستساهم في حل عدد من المهام:
إطالة عمر قطاعي النفط والغاز في مجمع الوقود والطاقة ؛
كبح نمو أسعار المحروقات ؛
زيادة في عدد البلدان والمناطق التي لديها مواد خام للطاقة الخاصة بها.
احتياطيات ضخمة من الميثان في هيدرات الغاز
وتتطلب الصعوبات الهائلة في استخراجه دون الإضرار بالبيئة تكاليف مالية قابلة للمقارنة. في البلدان المتقدمة وفي بعض البلدان النامية (اليابان ، كوريا الجنوبية ، الولايات المتحدة الأمريكية ، كندا ، بريطانيا العظمى ، فرنسا ، روسيا ، الصين ، الهند ، إلخ) ، البحث عن رواسب هيدرات الغاز واستكشافها وتطوير تقنيات لاستخراج الميثان من يتم تنفيذها. خبراء يخصصون عدة
عقود (حتى منتصف القرن تقريبًا). ويعتقد أنه من خلال الحل الناجح لهذه المشكلة ، سيتم تأجيل مشكلة "الجوع في الطاقة" إلى أجل غير مسمى.
2.3.2. متجدد غير تقليدي
مصادر الطاقة
مصادر الطاقة المتجددة غير التقليدية NRES هي موارد الطاقة للعمليات الطبيعية الموجودة باستمرار على هذا الكوكب ، بالإضافة إلى موارد الطاقة لمنتجات الحياة للتكاثر الحيوي من أصل نباتي وحيواني. (مصادر الطاقة المتجددة ، التي طالما أتقنها قطاع الطاقة - الطاقة الكهرومائية أنهار رئيسية- غير مدرج في عدد NRES. عندما يتم أخذها في الاعتبار ، يتم استخدام المصطلح العام "مصادر الطاقة المتجددة" (RES).
تشمل NRES: الكتلة الحيوية ، والشمس ، والرياح ، وباطن الأرض ، والمجاري المائية (الأنهار الصغيرة ، والقنوات) ، ومياه البحار والمحيطات التي تحتوي على الطاقة الكامنة لتدرجات درجات الحرارة ، والطاقة الحركية للمد والجزر ، والأمواج والتيارات ، فضلاً عن الطاقة الكيميائية للملوحة. التدرجات. في السنوات الأخيرة ، تم أيضًا تضمين النفايات المنزلية والصناعية القابلة للاحتراق هنا.
السمة المميزة لـ RES هي عدم استنفادها ، أو قدرتها على استعادة إمكاناتها في وقت قصير - خلال عمر جيل واحد من الناس. وفقًا للخبراء ، تبلغ الإمكانات العالمية للطاقة المتجددة 20 مليار إصبع قدم ، وهو ما يزيد مرتين عن الإنتاج الحالي للوقود المعدني ، الجدول. 2.
الجدول 2. موارد RES في العالم وروسيا ، مليون tce
نوع الطاقة نظري تقني
العالم روسيا العالم روسيا
الطاقة الشمسية 1.3.108 2.3 "106 5.3-104 2.3103
طاقة الرياح 2.0105 2.6-104 2.2 "104 2.0103
الطاقة الحرارية الجوفية (حتى عمق 10 كم) 4.8109 - 1.7 "105 1.0102
طاقة محيطات العالم 2.5 "105 - - -
طاقة الكتلة الحيوية 9.9104104 9.5 "103 53
الطاقة الكهرومائية 5.0103 3.6 "102 1.7-103 1.2" 102
كما لوحظ أعلاه ، أدت أزمة النفط في 1973-1974 إلى استخدام واسع النطاق للطاقة المتجددة في قطاع الطاقة. مع النظافة البيئية العالية لتقنيات الطاقة القائمة على مصادر الطاقة المتجددة ، فإن المورد المجاني (يصل مكون الوقود في تكلفة الكهرباء والتدفئة في محطات الطاقة الشمسية الحرارية إلى 70٪) ، يتم اليوم قياس حصة مصادر الطاقة المتجددة في إنتاج الطاقة في العالم في وحدات فقط ، والطاقة الكهربائية - أعشار بالمائة. بالنسبة لروسيا ، تبلغ هذه القيم ، على التوالي ، حوالي 2٪ (بدون حطب) وأقل من 1٪.
إن النمو في استخدام مصادر الطاقة المتجددة مقيد بعدد من العيوب المميزة لها ، بسبب طبيعتها ، والتي تضيق حدود الكفاءة الاقتصادية لاستخدام مصادر الطاقة المتجددة:
1) انخفاض القوة النوعية لتدفق ناقل الطاقة ، مما يؤدي إلى أبعاد ووزن كبير لمحطات الطاقة ، وبالتالي ، تكاليف رأسمالية كبيرة محددة لبناءها (حوالي 2 إلى 15 ألف دولار / كيلوواط) ؛
2) كفاءة منخفضة - حصة الطاقة الأولية المحولة إلى كهرباء أو حرارة تقنية (0.3.0.4 - لمعظم مصادر الطاقة المتجددة ؛
0.6 ... 0.7 - لمحطات الطاقة الكهرومائية ؛ 0.12.0.16 - لمحولات الصور).
3) عدم الاستقرار اليومي والموسمي والعشوائي للطاقة لمعظم مصادر الطاقة المتجددة ، الأمر الذي يتطلب التشغيل المشترك لمحطات الطاقة في مختلف مصادر الطاقة المتجددة ، والعمل جنبًا إلى جنب مع وحدات الوقود التقليدية أو تخزين الطاقة ، مما يعقد بشكل كبير ويزيد التكلفة لبناء وتشغيل مجمعات الطاقة هذه. طورت البلدان التي تعاني من نقص الطاقة أنظمة حوافز متوازنة لتطوير مصادر الطاقة المتجددة (في إحداثيات "التشجيع - الإكراه"). في عام 2008 ، قرر الاتحاد الأوروبي زيادة حصة الطاقة المتجددة في ميزان إنتاج الطاقة بحلول عام 2020 إلى 20٪. تتوقع وكالة الطاقة الدولية تحقيق 46٪ من حصة الطاقة المتجددة في الميزان العالمي لتوليد الكهرباء بحلول عام 2050. وفقًا للاتحاد الأوروبي 2030 ، يجب أن تصل حصة الطاقة المتجددة في توليد الكهرباء في روسيا إلى 4.5٪ بحلول عام 2020.
2.4 طرق بديلة لإنتاج الطاقة في حل مشاكل الطاقة ، تعلق البشرية آمالًا كبيرة على تطوير الطاقة البديلة ، التي تقوم على تأثيرات معروفة ، ولكن لا يتم إتقانها على نطاق صناعي. بادئ ذي بدء ، نحن نتحدث عن توسيع نطاق استخدام المفاعلات الذرية النيوترونية السريعة ، وعن الاندماج النووي الحراري المتحكم فيه وعن التحويل المباشر لطاقة الهيدروجين والأكسجين إلى طاقة كهربائية باستخدام المولدات الكهروكيميائية (خلايا الوقود). إلى حد أقل ، ينطبق هذا على الطريقة المغنطيسية الديناميكية لإنتاج الطاقة ، والتي تضاءل الاهتمام بها في العشرين إلى 25 عامًا الماضية بسبب عدد من المشكلات الفنية في تنفيذها.
2.4.1. مفاعلات على نيوترونات سريعة.
دورة الوقود النووي المغلقة تلبي الطاقة النووية اليوم حوالي 18٪ من احتياجات الكهرباء في العالم (في روسيا ، حوالي 16٪). يعتبر من الممكن بشكل واقعي بحلول منتصف القرن زيادة حصة الطاقة النووية إلى 30.40٪ من إجمالي إنتاج الكهرباء ، مع مراعاة زيادة جذرية في كفاءة استخدام الوقود النووي وسلامة محطات الطاقة النووية ، التغلب على "متلازمة فوكوشيما".
تجاوز حجم الاستهلاك العالمي لليورانيوم عن طريق مفاعلات الطاقة 68 ألف طن ، والإنتاج - 35.38 ألف طن.
يتم توفير الكميات السائبة من خلال مخزون المستودعات. إن زيادة إنتاج اليورانيوم الطبيعي لا يمكن أن يضمن التطوير طويل الأمد للطاقة النووية على نطاق واسع باستخدام التكنولوجيا الحالية القائمة على المفاعلات "الحرارية" مع وسيط نيوترونات الماء أو الجرافيت. ويرجع ذلك إلى الكفاءة المنخفضة لاستخدام اليورانيوم الطبيعي في مثل هذه المفاعلات: يتم استخدام نظير 235U فقط ، ومحتواه في اليورانيوم الطبيعي لا يتجاوز 0.72٪ ؛ المكون الرئيسي هو 238 ش (99.28٪) ، واحتمال انشطاره في مفاعل نيوتروني حراري منخفض للغاية.
لذلك ، تتضمن الإستراتيجية طويلة المدى لتطوير الطاقة النووية الانتقال إلى التكنولوجيا المتقدمة القائمة على استخدام المفاعلات "السريعة" (BR). من الأهمية بمكان أن يتم تحويل 238U إلى نظير البلوتونيوم الانشطاري 239Pu في BR ، ويمكن تنفيذ دورة وقود مغلقة - إعادة معالجة الوقود الذي تم تفريغه من مفاعلات محطة الطاقة النووية من أجل الاحتراق اللاحق للنظائر الانشطارية غير المحترقة والمكونة حديثًا. من 20 ألف طن من الوقود النووي المستهلك ، يمكن إنتاج 19.5 ألف طن من الوقود النووي الجديد. للحصول على مثل هذه الكمية من الوقود "الطازج" ، من الضروري استخراج ومعالجة 6 ملايين طن من خام اليورانيوم. سيكون من الممكن زيادة الطاقة الكامنة لليورانيوم الطبيعي المستخرج بمعامل 100 فقط من خلال إشراكه في دورة الوقود النووي.
بشكل عام ، فإن نقل الطاقة النووية إلى "النهمة" يفتح آفاق إنتاج الوقود لمحطات الطاقة النووية في شكل عناصر انشطارية اصطناعية لمستقبل غير محدود ، وتحويل الوقود النووي نفسه إلى فئة موارد الطاقة المتجددة عمليًا.
ومع ذلك ، على الرغم من BR "النهمة" وإمكانية تنفيذ دورة وقود نووي مغلقة بمساعدتهم ، إلا أنها لا تستخدم على نطاق واسع بسبب عدد من المشاكل الخطيرة في تشغيلها. نظرًا لكثافة الطاقة العالية في قلب المفاعل ، يتم فرض متطلبات صارمة على المبرد. لا يؤدي استخدام المبردات المعدنية السائلة إلى القضاء تمامًا على مشاكل مثل احتراقها ، وتصلبها وغليها ، والتفاعل مع المواد الأساسية والدائرة. لا تؤدي الحاجة إلى دارتين حراريتين ، بل ثلاث دوائر حرارية إلى تعقيد وزيادة تكلفة المفاعل.
وفقًا للتوقعات ، لا يمكن توقع القدرة التنافسية لـ NPP-BR إلا بعد عام 2025 بسعر يورانيوم مكافئ يبلغ حوالي 200 دولار / كجم. لقد قلصت الولايات المتحدة وأوروبا الغربية عمليًا من برامج تحويل الطاقة النووية إلى BR بسبب الافتقار إلى المتطلبات الاقتصادية الأساسية اليوم. تواصل اليابان تنفيذ برنامج تطوير واسع النطاق للمكتبات الراديوية وتعتزم دخول السوق العالمية معهم بحلول عام 2020. (إذا وقع حادث في Fuku NPP
Sima-1 "لن تجري تعديلات كبيرة على هذه الخطط).
روسيا رائدة في تطوير جيل جديد من الصواريخ الباليستية. أثبت التشغيل في الاتحاد السوفياتي وروسيا لمدة ربع قرن من المفاعلات الصناعية BN-350 في شيفتشينكو (أكتاو ، كازاخستان) ، BN-600 في زاركني (منطقة سفيردلوفسك) والعديد من BR التجريبية جدوى فكرة تجديد اليورانيوم المستهلك والبلوتونيوم ونواتج الانشطار من أجل إنتاج وقود جديد. بدأ بناء مفاعل BN-800 (موقع Beloyarsk NPP) ، والذي تعتبره الوكالة الدولية للطاقة الذرية نموذجًا واعدًا للطاقة النووية في القرن الحادي والعشرين ، وهو قادر على ضمان مكانة روسيا الرائدة في هذا السوق في المستقبل القريب. . بدأ تصميم المفاعل BN-1600. ومن المتوقع أنه بحلول عام 2025-2030. هذا المفاعل هو الذي سيصبح أساس البرنامج الروسي لتطوير الطاقة النووية.
قد يكون تطوير دورة وقود الثوريوم واستخدامها على نطاق واسع إحدى طرق حل مشاكل زيادة موارد الوقود النووي ، وتحسين سلامة المفاعلات ، وضمان نظام عدم الانتشار وتحسين القبول البيئي لمحطات الطاقة النووية ( 232! ب يستخدم كوقود). تم أو يتم تنفيذ العمل على دورة الثوريوم في القوى النووية الرائدة (الولايات المتحدة وألمانيا لديهما تقنيات ومفاعلات جاهزة ، لكنهما متوقفان بسبب ارتفاع أسعار الكهرباء المنتجة بمساعدتهما) ، وكذلك في الهند والبرازيل. في روسيا ، يتم إجراؤها بكثافة قليلة في عدد من المراكز العلمية والجامعات. وسيتوقف مصيرهم على نجاح تطوير مجالات أخرى للطاقة النووية.
2.4.2. الطاقة النووية الحرارية
مفاعلات مع حبس البلازما المغناطيسية. منذ الخمسينيات. القرن ال 20 تنفق القوى الرائدة جهدًا كبيرًا وأموالًا على إتقان تفاعل التوليف المتحكم فيه لعناصر الضوء (CTF) - مصدر طاقة لا ينضب عمليًا. لكل وحدة وزن ، يوفر الوقود الاندماجي طاقة أكثر بـ 10 ملايين مرة من الوقود الأحفوري و 100 مرة أكثر من اليورانيوم.
أظهرت الدراسات طويلة المدى لـ CTS أن إنشاء مفاعل صناعي (محطة طاقة نووية حرارية) هو مسألة مستقبل بعيد. (أتاح نجاح العقود الأولى من إتقان CTS للفيزيائيين أن يعدوا بوفرة الطاقة بسبب خلق "شموس من صنع الإنسان" على الأرض بحلول نهاية القرن العشرين). اتضح أن التحرك نحو الهدف النهائي كان صعبًا ومكلفًا لدرجة أنه أصبح من الواضح الحاجة التعاون الدولي، وكان لابد من تأجيل إنشاء المفاعل الصناعي إلى منتصف أو حتى النصف الثاني من هذا القرن.
بدأت دول الاتحاد الأوروبي واليابان والاتحاد السوفياتي والولايات المتحدة الأمريكية في عام 1987 التصميم المشترك للتجربة
منشأة الاندماج ITER (المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي). في وقت لاحق انضمت إليهم الصين وكوريا الجنوبية والهند. كما أعربت البرازيل وكازاخستان وكندا والمكسيك عن رغبتها في المشاركة في المشروع.
تتمثل الأهداف الرئيسية لمشروع ITER في تحقيق ظروف الاشتعال وحرق الاندماج طويل المدى التي ستكون نموذجية لمفاعل اندماج حقيقي مع حبس بلازما مغناطيسي ، بالإضافة إلى اختبار وعرض تقنيات للاستخدام العملي لـ CTS.
المفاعل التجريبي الذي يتم إنشاؤه (بداية البناء - 2010 ، الانتهاء - 2019 ، موقع البناء - فرنسا) هو منشأة ضخمة ومعقدة ومكلفة. يبلغ ارتفاعها (شاملاً أنظمة الدعم) 60 م ، وقطرها 30 م ، ووزنها 23000 طن ، وحجم البلازما في المنشأة 850 م 3 ، وتيار البلازما 15 م. تبلغ تكلفة المشروع حوالي 16 مليار دولار ، ويعتبر ITER المرحلة قبل الأخيرة على طريق الاستخدام العملي لـ CTS. من المتوقع أن تؤدي المعرفة العلمية والهندسية المكتسبة من التجارب في ITER (2019-2037) إلى إنشاء محطة طاقة اندماجية في اليابان ، على الأرجح بحلول عام 2050 (مشروع DEMO). ستكون قدرتها حوالي 1.5 جيجاواط ؛ تكلفة 1 كيلوواط ساعة - حوالي
أعلى بمرتين من متوسط التكلفة البالغ 1 كيلوواط ساعة في بلدنا الآن. لسوء الحظ ، حتى اليوم لا توجد ثقة بنسبة 100٪ في التنفيذ الناجح لهذه الفكرة.
مفاعلات مع حبس البلازما بالقصور الذاتي. تم اقتراح حجز البلازما بالقصور الذاتي ، وبالتالي ، الاندماج النووي الحراري بالقصور الذاتي (ITF) في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في منتصف الستينيات. هذا الاتجاه ، الذي يعد في كثير من النواحي بديلاً عن الاتجاه الأول ، يهدف إلى خلق ظروف (كثافة) تحترق في ظلها الجزء الرئيسي من الوقود النووي الحراري قبل أن يتشتت دون بذل جهد في حصر حزم البلازما. الصعوبات التي تكمن في التوكاماك في حصر البلازما بدرجة حرارة حوالي 50 مليون درجة تحولت إلى مشكلة تسخينها في وقت قصير جدًا. يتم تحديد معلمات الوقت لهذه العملية من خلال القصور الذاتي لخليط الوقود ؛ لذلك ، يجب إجراء التسخين في وقت حوالي 10-9 ثوانٍ. تعتمد إمكانية إنشاء مفاعلات نووية حرارية تعمل بنبضات قصيرة تحت تأثير أشعة الليزر أو الحزم الأيونية إلى حد كبير على النجاح في تطوير الليزر والمسرعات عالية الكفاءة عالية التيار. من الضروري زيادة كفاءة تسخين الليزر إلى 10.15٪ بدلاً من 0.3٪ الحالية ، وزيادة تردد النبض إلى 10-100 ومضة في الثانية ، وتنطبق هذه المشكلات أيضًا بشكل كامل على إصدار الحزمة من الـ ITF. في كلا الإصدارين ، تتمثل المشكلة الصعبة للغاية في الاستقرار الميكانيكي والحراري للمفاعل ، القادر على تحمل الصدمات الحرارية المتكررة لفترة طويلة.
ما تردد انفجارات أهداف الديوتيريوم التريتيوم. عند انفجار هدف واحد فقط (كرات بمقاييس مليمترية) ، يتم إطلاق طاقة عشرات كيلووات ساعة.
حتى مع الحل الناجح للمشاكل العلمية والتقنية ، ستقف المشاكل الاقتصادية في طريق الاستخدام الواسع النطاق لمحطات الطاقة لأنظمة النقل الذكية المستقبلية. ولكن ، مع ذلك ، يستمر هذا الاتجاه في تطوير TCB في التطور في المملكة المتحدة ، وفرنسا ، والولايات المتحدة الأمريكية ، واليابان ، وروسيا.
2.4.3. طاقة الهيدروجين
تم التعرف على طاقة الهيدروجين ، القائمة على الهيدروجين كوقود ، كإتجاه واعد في حل المشكلات البيئية لإمدادات الطاقة في السنوات الأخيرة. إن أهم ميزة للهيدروجين هي ملاءمته للبيئة للحصول على الطاقة الكهربائية منه باستخدام خلية وقود. هذا الأخير هو مولد كهروكيميائي يحول الطاقة الكيميائية مباشرة إلى طاقة كهربائية. المنتج الثانوي الوحيد للتفاعل هو الماء.
في نهاية القرن الماضي ، في البلدان الصناعية (بما في ذلك روسيا) ، تم تصنيف العمل في مجال طاقة الهيدروجين كأولوية في تطوير العلوم والتكنولوجيا ويتم دعمه بشكل متزايد من قبل الوكالات الحكومية ورأس المال الخاص. البادئ الرئيسي لزيادة الاهتمام بالهيدروجين كناقل للطاقة في السنوات الأخيرة هو صناعة السيارات. تتضح مزايا الهيدروجين هنا لدرجة أن صانعي السيارات في الدول الرائدة يستثمرون بكثافة في البحث والتطوير في مجال تقنيات الهيدروجين. بدأت الطاقة الثابتة (المستقلة بشكل أساسي ، وفي السنوات الأخيرة ، النظامية) في إظهار الاهتمام بطاقة الهيدروجين وخلايا الوقود كأساس تقني لها ، بسبب النمو السريع في قوة خلية الوقود. من المحتمل أن يكون الهيدروجين قادرًا على احتلال مكانة رائدة في مجال الطاقة على نطاق واسع (35.40 ٪ من التوليد على أساس خلية الوقود) فقط بحلول نهاية هذا القرن.
حاليًا ، يتم إنتاج معظم الهيدروجين المنتج تجاريًا عن طريق إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار. هذه الطريقة هي الأكثر إتقانًا واستخدامًا على نطاق واسع ، على الرغم من أن لها عددًا من العيوب: أ) المواد الأولية - الغاز الطبيعي - هي مورد قيم غير متجدد ؛ ب) يتم إنفاق حوالي 50٪ من الغاز على تفاعل إعادة التكوين بالبخار الماص للحرارة ؛ ج) إذا كان الإنتاج مصحوبًا بانبعاثات ضارة. هناك طريقة واعدة أكثر ، لكنها أكثر تكلفة لإنتاج الهيدروجين ، وهي التحلل الإلكتروليتي للماء - التحليل الكهربائي بمساعدة الكهرباء التي يتم الحصول عليها إما من الوقود التقليدي أو من مصادر الطاقة المتجددة. الطريقة الثالثة لإنتاج الهيدروجين هي التحلل الحراري للماء ، أي التحلل
الماء إلى الهيدروجين والأكسجين عند درجات حرارة أعلى من 2500 درجة مئوية. يمكن الحصول على درجة حرارة كهذه باستخدام تركيز ضوء الشمس ، وتقريباً مرتين أقل - في مفاعل هيليوم نووي عالي الحرارة.
يخطط البرنامج الأوروبي "تقنيات الهيدروجين وخلايا الوقود" ، المسمى "خيار أوروبا الاستراتيجي" ، لزيادة حصة الهيدروجين في ميزان الطاقة إلى 2٪ بحلول عام 2015 وإلى 5٪ بحلول عام 2020. ولهذا ، يجب أن يكون إجمالي الاستثمار 4 15 مليار يورو.
تخطط الولايات المتحدة لتخصيص 5 مليارات دولار من الميزانية الفيدرالية لتطوير مشاكل الطاقة الهيدروجينية في السنوات العشر القادمة ، ومن المتوقع أن تستثمر الشركات الخاصة ما بين 50 و 60 مليار دولار. وضعت وزارة الطاقة المعالم التالية لتسويق التطورات:
بحلول عام 2010 - الإطلاق الأولي للهيدروجين من السوق ؛
بحلول عام 2015 - التوافر التجاري للهيدروجين ؛
بحلول عام 2025 - التنفيذ الكامل للطاقة الهيدروجينية.
(قد تؤدي المشكلات الاقتصادية في السنوات الأخيرة إلى إجراء تعديلات سلبية).
تخطط اليابان لزيادة محطات توليد الطاقة الهيدروجينية بنحو خمسة أضعاف خلال السنوات العشر القادمة (من 2.2 جيجاوات في عام 2010 إلى 10 جيجاوات في عام 2020).
في بلدنا ، في السنوات الأخيرة ، تم تنفيذ العمل في مجال طاقة الهيدروجين وخلايا الوقود بشكل أساسي بالتعاون مع شركاء أجانب. هذا يلهم التفاؤل فيما يتعلق بالإدخال على نطاق واسع لخلية الوقود في صناعة الطاقة الكهربائية. من المرجح ألا يحدث هذا قبل منتصف هذا القرن.
1. اليوم ، المشكلة الرئيسية في قطاع الطاقة العالمي ليست نقص موارد الطاقة ، ولكن نقص الاستثمار. في القرن ال 21 البشرية ليست مهددة بالنقص العالمي في موارد الطاقة ، شريطة أن يتم تنفيذ استراتيجيات الحفاظ على الطاقة واستبدال الطاقة بنجاح ، وكذلك إنشاء سوق عالمي متحضر لموارد الطاقة والطاقة.
2. السيناريو الأكثر احتمالا هو تطوير صناعة الطاقة على أساس استخدام كل أو على الأقل معظم موارد الطاقة المعروفة حاليًا والتقنيات الأكثر تقدمًا لتحويلها إلى طاقة كهربائية وحرارية. لا توجد مصادر جديدة للطاقة ولا طرق جديدة في الأساس لإنتاج الكهرباء والحرارة في العقود القادمة.
3. يأتي التهديد الأكثر واقعية للتنمية المستدامة للحضارة من التأثير التكنولوجي الضار المتزايد على الطبيعة
بيئة nuyu ، أولاً وقبل كل شيء ، مجمع الوقود والطاقة. في قطاع الطاقة ، يجب أن يتم الحد من الأضرار التي تلحق بالطبيعة على حساب توفير الطاقة وعن طريق زيادة نظافة البيئة لتقنيات الطاقة.
تم الإبلاغ عنه في الجلسة العامة للمؤتمر الدولي للشباب "تقنيات توفير الطاقة" ، الذي عقد في TPU في 28-30 يونيو 2011 في إطار برنامج الهدف الفيدرالي "الموظفون العلميون والعلميون التربويون لروسيا المبتكرة" للفترة 2009-2013. (التدابير 2.1 - المرحلة الأولى) "وفقًا لعقد الدولة GK رقم 14.741.11.0163.
فهرس
2. Bushuev V.V. ، Voropai N.I. ، Mastepanov A.I. وغيرها من أمن الطاقة لروسيا. - نوفوسيبيرسك: نوكا ، 1998. -302 ص.
3. Ushakov V.Ya. الطاقة الحديثة والمستقبلية: الجوانب التكنولوجية والاجتماعية والاقتصادية والبيئية. - تومسك: دار النشر من TPU ، 2008. - 469 ص.
4. Lukutin B.V. ، Surzhikova O.A. ، Shandarova E.B. الطاقة المتجددة في إمدادات الطاقة اللامركزية. -M: Energoatomizdat، 2008. - 231 ص.
5. Bezrukikh P.P. دور الطاقة المتجددة في توفير الطاقة في العالم وروسيا // الكهرباء. - 2004. - رقم 4. - س 3-5.
6. طاقة البيئة. 2011. blp: //crteap-setscheg.cosh/؟ p = 288 (تم الوصول إليه في 19.09.2011).
7. Ushakov V.Ya. الطاقة المتجددة والبديلة: توفير الموارد وحماية البيئة. - تومسك: دار نشر SibGraphics ، 2011. - 137 ص.
8. آفاق تكنولوجيا الطاقة: السيناريوهات والاستراتيجيات حتى عام 2050. (الطبعة الثانية) OECD / IEA. - باريس 2008. - 650 صفحة.
9. Twydell D. ، Weir A. مصادر الطاقة المتجددة. -M: Energoatomizdat ، 1990. - 392 ص.
10. روزا ر. التحول الديناميكي المغناطيسي للطاقة. - م: Energoizdat، 1970. - 250 ص.
11. Boyko V.I. ، Demyanuk D.G. ، Koshelev F.P. دورات وقود نووي واعدة ومفاعلات الجيل الجديد. - تومسك: دار النشر من TPU ، 2005. - 490 ص.
12. Murogov V.M. ، Troyanov M.F. ، Shmelev A.M. استخدام الثوريوم في المفاعلات النووية. - م: Energoizdat ، 1983. - 96 ص.
13. Guskov S.Yu. الاشتعال المباشر لأهداف الاندماج النووي الحراري عن طريق تدفق أيونات البلازما بالليزر // إلكترونيات الكم. - 2001. - رقم 31 (10). - س 885-890.
تم الاستلام في 19 سبتمبر 2011
UDC 620.91.004
إغلاق دورة الوقود النووي في التغلب على نقص الطاقة في العالم. الجزء 1. التقديرات الحديثة لاستهلاك الطاقة وموارد الطاقة
جي. بولتاراكوف * ، R.E. فوديانكين ، أ. كوزمين
* معهد الطاقة النووية (فرع) من جامعة سانت بطرسبرغ الحكومية للفنون التطبيقية ، سوسنوفي بور
جامعة تومسك بوليتكنيك ، البريد الإلكتروني: [بريد إلكتروني محمي]
يتم تقديم بيانات تقديرات الخبراء لاستهلاك الطاقة العالمي للفرد ، وهيكل وديناميكيات التغيرات في استهلاك الطاقة العالمي. يُظهر تحليل هيكل الإمداد العالمي لموارد الطاقة عجزها المتزايد.
الكلمات الدالة:
الاستهلاك العالمي للطاقة ، هيكل موارد الطاقة ، نقص موارد الطاقة.
الاستهلاك العالمي للطاقة ، هيكل موارد الطاقة ، نقص موارد الطاقة.
تحليل الاستهلاك العالمي للطاقة بدقة ± 3٪ (الشكل 1) ، ديناميكيات النمو إجمالاً
بالنسبة للفرد ، تظل بنية وديناميكيات التغيرات في استهلاك الطاقة مرتفعة للغاية.
الاستهلاك العالمي للطاقة وهيكل الكوي (الشكل 2).
يظهر توفير موارد الطاقة نموها ، ويتحدد هذا النمو من خلال ثلاثة عجز يذوب الحقائق الرئيسية. الخواص: تطور الاقتصاد العالمي ، النمو
عبر تاريخها تطور السكان والرغبة في المزيد
البشرية المستهلكة للطاقة ، والحاجة إلى توزيع استهلاك الطاقة للفرد بين
ينمو فيه باستمرار. لذلك ، على مدى الخمسين عامًا الماضية ، دول du.
مع تضاعف عدد سكان العالم ، تشير التقديرات إلى أن استهلاك الطاقة قد تضاعف أربع مرات في النمو الاقتصادي. على الرغم من حقيقة أنه حتى عام 2025 سيكون مرتفعًا جدًا - المتوسط السنوي
أنه منذ عام 1980 ، بلغ معدل نمو نصيب الفرد من استهلاك الطاقة في الناتج المحلي الإجمالي العالمي 4.3٪.
عدد السكان لا يزال دون تغيير تقريبا في الربع الثاني (2025-2050) الاقتصادي
عند مستوى 2.3 طن من الوقود القياسي للفرد ، سيتباطأ النمو ، ويرجع ذلك أساسًا إلى التباطؤ في
مشكلة الطاقة العالمية هي ، أولا وقبل كل شيء ، مشكلة الإمداد الموثوق للبشرية بالوقود والطاقة. تم اكتشاف "الاختناقات" في مثل هذا الحكم أكثر من مرة في العصور الماضية. لكن على نطاق عالمي ، ظهرت لأول مرة في السبعينيات. القرن العشرين ، عندما اندلعت أزمة الطاقة ، إيذانا بنهاية عصر النفط الرخيص. تسببت هذه الأزمة في سلسلة ردود فعل حقيقية أثرت على الاقتصاد العالمي بأسره. وعلى الرغم من انخفاض أسعار النفط مرة أخرى ، إلا أن المشكلة العالمية المتمثلة في توفير الوقود والطاقة لا تزال مهمة اليوم. لا يسعنا إلا القلق بشأن طرق حلها في المستقبل.
يجب اعتبار السبب الرئيسي لظهور مشكلة الطاقة العالمية نموًا سريعًا جدًا - وغالبًا ما يكون "متفجرًا" في الطبيعة - في استهلاك الوقود المعدني ، وبالتالي حجم استخراجه من باطن الأرض. يكفي أن نقول ذلك فقط للفترة من البداية إلى الثمانينيات. القرن ال 20 تم إنتاج واستهلاك الوقود المعدني في العالم أكثر مما تم إنتاجه واستهلاكه في تاريخ البشرية السابق بأكمله. بما في ذلك فقط من 1960 إلى 1980 ، تم استخراج 40٪ من الفحم ، وحوالي 75٪ من النفط وحوالي 80٪ من الغاز الطبيعي المنتج منذ بداية القرن من أحشاء الأرض.
بشكل مميز ، حتى منتصف السبعينيات ، عندما أصبحت صعوبات إمدادات الوقود واضحة على نطاق عالمي ، لم تنص التوقعات عادة على أي انخفاض في معدل نمو استهلاكها. وهكذا ، فقد افترض أن العالم التعدين في 1981-2000. ما يقرب من 1.5 - مرتين أعلى من الإنتاج في العشرين سنة الماضية. ومن المتوقع أن يصل الاستهلاك العالمي المطلق لموارد الطاقة الأولية لعام 2000 إلى 20-25 مليار قدم مكعب ، وهو ما يعني زيادة قدرها ثلاثة أضعاف مقارنة بمستوى عام 1980! وعلى الرغم من أن جميع الخطط والتنبؤات لاستخراج الموارد قد تم تنقيحها باتجاه التخفيض ، إلا أن فترة طويلة من الاستغلال المهدر لهذه الموارد لا يمكن إلا أن تسبب بعض النتائج السلبية التي تؤثر علينا اليوم.
أحدها هو تدهور التعدين والظروف الجيولوجية لحدوث الوقود المستخرج وما يقابله من زيادة في تكلفة الإنتاج. بادئ ذي بدء ، ينطبق هذا على المناطق الصناعية القديمة في أوروبا الأجنبية وأمريكا الشمالية وروسيا وأوكرانيا ، حيث يتزايد عمق المناجم وخاصة آبار النفط والغاز.
هذا هو السبب في أن توسيع حدود الموارد - تشجيع إنتاج الوقود والمواد الخام إلى مناطق الموارد للتطوير الجديد مع ظروف تعدين وظروف جيولوجية أكثر ملاءمة - يمكن إلى حد ما اعتباره تعويضًا عن هذا الضرر وطريقة لتقليل التكلفة من إنتاج الوقود. لكن في الوقت نفسه ، لا ينبغي لأحد أن ينسى أن الكثافة الرأسمالية الإجمالية لإنتاجه في مناطق التطوير الجديد ، كقاعدة عامة ، أعلى من ذلك بكثير.
آخر نتيجة سلبيةهو تأثير صناعة التعدين على التدهور البيئي. وهذا ينطبق على كل من التوسع في التعدين المكشوف ، والتعدين البحري ، وأكثر من ذلك على إنتاج واستهلاك الوقود الحامض ، وكذلك إطلاق النفط العرضي.
لكل هذه الأسباب لظهور مشكلة الطاقة العالمية ، من الضروري إضافة واحدة أخرى ، والتي تكمن بالفعل في مجال السياسة الاقتصادية والجغرافيا السياسية. نحن نتحدث عن المنافسة العالمية على مصادر الوقود والطاقة ، لتقسيمها وإعادة توزيعها بين شركات الوقود العملاقة.
في بداية القرن الحادي والعشرين. أصبح مفهوم أمن الطاقة العالمي قيد الاستخدام على نطاق واسع. وتستند استراتيجية مثل هذا الأمن على مبادئ إمدادات الطاقة طويلة الأجل والموثوقة والمقبولة بيئيًا وبأسعار معقولة تناسب كل من البلدان المصدرة والمستهلكين. يعتمد أمن الطاقة العالمي إلى حد كبير على التدابير العملية لتزويد الاقتصاد العالمي في المقام الأول بأنواع تقليدية من موارد الطاقة (وفقًا للتوقعات ، في عام 2030 ، سيغطي ما يقرب من 85 ٪ من مستهلكي الطاقة من البشر الهيدروكربونات الأحفورية). لكن أهمية مصادر الطاقة البديلة ستزداد أيضًا.
ما هي الطرق الرئيسية لحل مشكلة الطاقة العالمية؟ ما الذي يمكن أن تقدمه المرحلة الحديثة من الثورة العلمية والتكنولوجية لحلها؟ الإجابة على هذه الأسئلة غامضة ، فهي تنطوي على مجموعة معقدة من التدابير الاجتماعية والاقتصادية والتقنية والتكنولوجية والسياسية.
من بينها هناك أنواع تقليدية ، ذات طبيعة واسعة في الغالب ، وأحدث وأكثر كثافة.
أكثر هذه الطرق تقليدية هو زيادة موارد الوقود المعدني. نتيجة لتنفيذه ، لم تزد الموارد العالمية من الفحم والغاز الطبيعي في العقدين أو الثلاثة عقود الماضية بشكل كبير فحسب ، بل نمت أيضًا بوتيرة أسرع من إنتاجها. وفقًا لذلك ، زاد أيضًا توفر هذه الأنواع من الوقود: يُعتقد أنه في المستوى الحالي لإنتاج الاحتياطيات المؤكدة من الغاز الطبيعي ، يجب أن تكون 60-85 سنة كافية. بشكل عام ، يمكن قول الشيء نفسه عن النفط ، حيث قُدرت الاحتياطيات العالمية المؤكدة في عام 1950 بـ 13 مليار طن فقط ، وفي عام 2006 - بالفعل 190 مليار طن.إلى الإنتاج الحالي) وفقًا لمعظم التقديرات هو 40 عامًا ، والفحم الاحتياطيات - 150 سنة. عند تقييم احتمالات زيادة مثل هذا التعددية ، يجب على المرء أيضًا أن يأخذ في الاعتبار حقيقة أن احتياطيات الوقود المستكشفة (المؤكدة) لا تشكل عادةً سوى جزء صغير جدًا من الاحتياطيات الجيولوجية العامة. وبالتالي ، وفقًا لمجلس الطاقة العالمي (WEC) ، في إجمالي موارد الوقود في العالم ، فإن الحسابات الموثوقة تزيد قليلاً عن 10 ٪ ، وفي روسيا - 4 ٪ فقط.
عند تقييم آفاق نمو الاحتياطيات المستكشفة من الوقود المعدني وتوافرها ، من الضروري مراعاة إمكانية إدخال مختلف الابتكارات التقنية والتكنولوجية ، على سبيل المثال ، زيادة استخراجها من باطن الأرض. بعد كل شيء ، في الثمانينيات. كان متوسط عامل الاسترداد لموارد الوقود 46٪ (بما في ذلك 80-90٪ للفحم المكشوف ، 35-80٪ للفحم المناجم ، 35٪ للنفط ، و 80٪ للغاز الطبيعي).
لطالما كان طريق زيادة احتياطيات الوقود هو المسار الرئيسي. لكن بعد أزمة الطاقة في منتصف السبعينيات. الطريقة الثانية ظهرت في المقدمة ، والتي تتمثل في استخدام أكثر عقلانية واقتصادية لها ، أو بعبارة أخرى ، في تنفيذ سياسة توفير الطاقة.
في عصر الوقود الرخيص ، طورت معظم دول العالم اقتصادًا كثيف الاستخدام للموارد. بادئ ذي بدء ، ينطبق هذا على البلدان الأكثر ثراءً بالموارد المعدنية - الولايات المتحدة الأمريكية وكندا وأستراليا والصين ، وعلى وجه الخصوص الاتحاد السوفيتي ، حيث تم استهلاك الوقود التقليدي لكل وحدة من الناتج المحلي الإجمالي أكثر من الولايات المتحدة. في بلدان أوروبا الشرقية ، كانت كثافة الموارد لوحدة من الناتج المحلي الإجمالي أعلى مرتين إلى ثلاث مرات من بلدان أوروبا الغربية. لذلك ، كان الانتقال إلى سكك توفير الطاقة ذا أهمية كبيرة. بدأ تطبيق سياسة الادخار في الصناعة ، وفي النقل ، وفي القطاع العام ، وفي جميع مجالات النشاط الأخرى. في الوقت نفسه ، تم تحقيق ذلك ليس فقط من خلال إدخال تقنيات توفير الطاقة التي أدت إلى انخفاض في كثافة الطاقة المحددة ، ولكن أيضًا إلى حد كبير بسبب إعادة هيكلة الهيكل الكامل للاقتصادات الوطنية للاقتصاد العالمي. ليس من قبيل المصادفة أنه في وثيقة أساسية مثل جدول أعمال القرن 21 ، الذي تم اعتماده في مؤتمر البيئة والتنمية في ريو دي جانيرو في عام 1992 ، قيل صراحة أنه يجب على البلدان إيجاد طرق لضمان التنمية المستدامة ، وتمكين النمو الاقتصادي والازدهار مع تقليل استهلاك الطاقة والمواد الخام.
في الواقع ، على الرغم من كل التطورات في الهندسة والتكنولوجيا ، فإن متوسط المستوى العالمي للاستخدام المفيد لموارد الطاقة الأولية اليوم هو فقط 1/3 (احتراق الفحم - 20٪ ، النفط - 24 ، الغاز الطبيعي - 48٪). لذلك ، في الأدبيات ، غالبًا ما يُنقل عن الفيزيائي الإنجليزي الشهير جيه طومسون قوله إن كفاءة محطات الطاقة الحديثة تقارب نفس المستوى كما لو كان من الضروري حرق منزل بأكمله لقلي جثة لحم الخنزير ... لكن وهذا يعني أيضًا أن زيادة كفاءة استخدام الوقود حتى بنسبة 1٪ يعني توفير كمية هائلة من الوقود. في الآونة الأخيرة ، تم تنفيذ العديد من الابتكارات التقنية والتكنولوجية لتحسين الوضع. يزداد توفير الطاقة بسبب تحسين المعدات الصناعية والبلدية ، وإنتاج سيارات أكثر كفاءة ، وما إلى ذلك. زيادة حصة موارد الطاقة الأولية المتجددة وغير التقليدية.
حققت دول الغرب المتقدمة اقتصاديًا أكبر نجاح في طريق توفير الطاقة. فقط في أول 10-15 سنة بعد بداية أزمة الطاقة العالمية ، انخفضت كثافة استخدام الطاقة في الناتج المحلي الإجمالي بنسبة الثلث ، وانخفضت حصتها في استهلاك الوقود والطاقة العالمي من 60٪ إلى 48٪. وهذا يعني الحفاظ على كثافة الطاقة الإجمالية لاقتصادات البلدان المتقدمة وبدأت معدلات نمو الناتج المحلي الإجمالي تتجاوز معدلات نمو استهلاك الوقود والطاقة.
في 1991-2000 بلغ متوسط معدل نمو الناتج المحلي الإجمالي السنوي في البلدان المتقدمة 2.4٪ ، وكان استهلاك موارد الطاقة التقليدية 1.22 في 2000-2010. يجب أن تكون الأرقام المماثلة 2.4 و 0.7٪.
تشير الإحصاءات إلى أنه في الفترة 2000-2006 ، على الرغم من النمو الاقتصادي ، زاد حجم الوقود المستهلك في الولايات المتحدة بنسبة 3٪ فقط ، في اليابان وفرنسا والنرويج - بنسبة 1.5٪ فقط ، وفي المملكة المتحدة ظل على نفس المستوى ، و حتى انخفض في ألمانيا وسويسرا والسويد.
على عكس الدول الغربية ، في بلدان وسط وشرق أوروبا ورابطة الدول المستقلة والصين ، يتغير الوضع بشكل أبطأ بكثير ، ولا يزال اقتصادها كثيفًا للطاقة. وينطبق الشيء نفسه على معظم البلدان النامية التي شرعت في طريق التصنيع. على سبيل المثال ، في بلدان آسيا وإفريقيا ، تبلغ خسارة الغاز الطبيعي المصاحب المنتج مع النفط 80-100٪.
عند توصيف آفاق مشكلة الطاقة العالمية ، من الضروري التركيز بشكل خاص على استخدام طرق جديدة بشكل أساسي لحلها ، تتعلق بإنجازات المرحلة الحالية من الثورة العلمية والتكنولوجية.
أولاً ، يشير هذا إلى التطوير المستقبلي للطاقة النووية ، حيث يبدأ بالفعل جيل جديد من المفاعلات النووية في العمل. يمكن تعزيز موقعها بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك ، في الآونة الأخيرة ، بدأت مناقشة مسألة مصير مفاعلات النيوترونات السريعة (FBR) مرة أخرى. بمجرد أن يتم تصورها على أنها "موجة" ثانية أكثر كفاءة من الطاقة النووية ، مما يسمح باستخدام ليس فقط اليورانيوم 235 ، ولكن أيضًا اليورانيوم 238. ولكن بعد ذلك توقف العمل عليها.
ثانيًا ، استمر العمل لفترة طويلة على التحويل المباشر للطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية ، وتجاوز الغلايات البخارية والتوربينات ، باستخدام مولدات MHD (المغنطيسية الديناميكية). في عام 1971 ، تم تشغيل أول مصنع تجريبي من هذا النوع بسعة 25000 كيلوواط في موسكو. تتمثل مزايا مولدات MHD في الكفاءة العالية ، وعدم وجود انبعاثات ضارة في الغلاف الجوي ، وإمكانية بدء التشغيل السريع في غضون ثوانٍ قليلة.
ثالثًا ، بدأ إنشاء مولد توربيني مبرد ، حيث يتم تحقيق تأثير الموصلية الفائقة عن طريق تبريد الجزء المتحرك بالهيليوم السائل. مزايا هذا المولد التوربيني هي أبعاد ووزن صغير وكفاءة عالية. تم إنشاء نموذج صناعي تجريبي بسعة 20 ألف كيلوواط في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (لينينغراد) ، ويتم الآن تنفيذ عمل مماثل في الولايات المتحدة الأمريكية واليابان ودول أخرى.
رابعًا ، إن استخدام الهيدروجين كوقود له آفاق عظيمة جدًا. وفقًا لبعض الخبراء ، يمكن لهذا المسار أن يغير جذريًا الحضارة التكنولوجية المستقبلية بأكملها. على ما يبدو ، سيجد وقود الهيدروجين أعظم تطبيق أولاً في صناعة السيارات. على أي حال ، كانت أول سيارة تعمل بالهيدروجين في أوائل التسعينيات. من إنتاج مازدا اليابانية. كما تم تطوير تصميم محرك جديد لها.
خامسا ، بدأ العمل من قبل الفيزيائي الروسي المتميز الأكاديمي أ.ف. إيفي ، حول إنشاء المولدات الكهروكيميائية أو خلايا الوقود.
الوقود الرئيسي في خلايا الوقود هو أيضًا الهيدروجين ، والذي يتم تمريره عبر أغشية البوليمر باستخدام محفز. في هذه الحالة ، يحدث تفاعل كيميائي مع وجود الأكسجين في الهواء ، ويتحول الهيدروجين إلى ماء ، وتتحول الطاقة الكيميائية الناتجة عن احتراقه إلى طاقة كهربائية. تتمثل المزايا الرئيسية لمحرك خلايا الوقود في الكفاءة العالية جدًا (65-70٪ أو أكثر) ، والتي تعد ضعف كفاءة المحركات التقليدية. تشمل مزاياها أيضًا سهولة الاستخدام ، والتساهل في الإصلاح ، والضوضاء أثناء التشغيل.
حتى وقت قريب ، كانت خلايا الوقود مصممة فقط لأغراض خاصة ، مثل استكشاف الفضاء. ولكن الآن يتم تنفيذ العمل على تطبيقها على نطاق أوسع في العديد من البلدان المتقدمة اقتصاديًا ، والتي تحتل اليابان المرتبة الأولى من بينها. وفقًا للخبراء ، تُقاس قوتهم الإجمالية في العالم الآن بملايين الكيلوات. تم بناء محطات طاقة تعمل بخلايا الوقود في طوكيو ونيويورك. وأصبحت "دايملر بنز" الألمانية أول شركة سيارات في العالم تمكن من إنشاء نموذج أولي فعال لسيارة بمحرك يعمل بخلية الوقود.
أخيرًا ، سادسًا ، يجب أن نتحدث عن أهم شيء - الاندماج النووي الحراري المتحكم فيه (CTF).
في حين أن الطاقة النووية تعتمد على تفاعل الانشطار النووي ، فإن الطاقة النووية الحرارية تعتمد على العملية العكسية لانصهار نوى نظائر الهيدروجين ، وخاصة الديوتيريوم ، وكذلك التريتيوم. في هذه الحالة ، يطلق الاحتراق النووي بمقدار 1 كجم من الديوتيريوم طاقة تزيد بمقدار 10 ملايين مرة عن احتراق 1 كجم من الفحم. ولكن لكي يبدأ تفاعل نووي حراري ، من الضروري تسخين البلازما إلى درجة حرارة 100 مليون درجة (تصل درجة حرارة البلازما "فقط" على سطح الشمس إلى 6 ملايين درجة). إذا كنا نعني قنبلة نووية حرارية أو هيدروجينية ، فإن الناس قد تعلموا بالفعل كيفية إنتاجها (البلازما) ، ولكن لمائة ألف جزء من المليون من الثانية. هذا هو السبب في أن الجهود الرئيسية تهدف إلى الحفاظ على البلازما الساخنة ، وبالتالي تهيئة الظروف للاندماج النووي الحراري المتحكم فيه.
للقيام بذلك ، استخدم الإعدادات أنواع مختلفة، ولكن تلك التي اقترحها الأكاديميان أ. ساخاروف وإ. تام في الخمسينيات كانت الأكثر استخدامًا. مفاعل "توكاماك" (غرفة حلقية في مجال مغناطيسي). في منشأة Tokamak-10 ، تمكن العلماء السوفييت من تسخين البلازما ، أولاً إلى 10 ، ثم إلى 25 و 30 مليون درجة. في جامعة برينستون (الولايات المتحدة الأمريكية) ، قام العلماء بتسخينه حتى 70 مليون درجة. حتى الآن ، كل هذه مفاعلات تجريبية (توضيحية). عادةً ما يتم ملاحظة الأمان النسبي للمفاعل النووي الحراري للبيئة ، والذي يعمل أيضًا كحجة مهمة. وفقًا لـ آي في بيستوزيف لادا ، "لا توجد رائحة تشيرنوبيل هنا".
يجب أن يؤخذ في الاعتبار أيضًا أن المورد الرئيسي للطاقة النووية الحرارية هو مصدر الديوتيريوم الموجود في مياه المحيط العالمي بتركيز يبلغ حوالي 0.015 ٪ (ما يسمى بالماء الثقيل). وفقًا للحسابات الحديثة ، باستخدام موارد الديوتيريوم هذه ، يمكن أن يكون توليد الكهرباء المحتمل 4.4 * 1024 كيلو واط في الساعة ، والذي ، من حيث المعادل الحراري ، أعلى بحوالي 60 مليون مرة من المستوى الحالي لاستهلاك الطاقة العالمي. لذلك ، يمكن اعتبار الطاقة الحرارية النووية على أنها لا تنضب عمليًا. فقط على عكس الطاقة الحرارية الأرضية ، والشمسية ، والمد والجزر ، والرياح ، يتم إنشاؤها بواسطة أيدي البشر.
من المهم جدًا أن يتم إجراء الدراسات الرئيسية حول الاندماج النووي الحراري الخاضع للرقابة في ظروف التبادل المستمر للمعلومات العلمية بين البلدان ، بتنسيق من الوكالة الدولية للطاقة الذرية.
أولاً وقبل كل شيء ، يتركزون حول مشروع PTER (مفاعل الأبحاث النووية الحرارية الدولي) ، والذي بدأ العمل فيه في أواخر السبعينيات. وتستمر بنجاح ، على الرغم من انسحاب الولايات المتحدة. تم بالفعل اختيار موقع في فرنسا (Cadarache) لبناء PTER. من المحتمل أن يستمر العمل الذي بدأ في عام 2007 ما بين 8 إلى 10 سنوات. من المتوقع أن يسمح PTER بتسخين البلازما إلى درجة حرارة 150 مليون درجة وإبقائها على هذه الحالة لمدة 500 ثانية.
هناك العديد من السيناريوهات لتنمية الطاقة العالمية على المدى الطويل. وفقا لبعضهم ، الاستهلاك العالمي للطاقة في منتصف القرن الحادي والعشرين. سترتفع إلى 20 مليار طن (ما يعادل النفط) ، ومن حيث هذا الاستهلاك ، سوف تتفوق البلدان النامية على البلدان المتقدمة بحلول هذا الوقت (الشكل 151). وبحلول عام 2100 ، حتى مع السيناريو المتوسط ، قد يرتفع استهلاك الطاقة العالمي إلى 30 مليار قدم مكعب (الشكل 152).
في الوقت نفسه ، ستحدث أيضًا تغييرات هيكلية مهمة: ستنخفض حصة الوقود الأحفوري وستزيد حصة مصادر الطاقة المتجددة ، ولا سيما مصادر الطاقة المتجددة غير التقليدية (NCRES) ، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الحرارية الأرضية والمد والجزر. . تختلف جميعها اختلافًا جوهريًا عن المصادر التقليدية للوقود المعدني في قابليتها للتجديد وكفاءتها الاقتصادية. إن استخدام الوقود الحيوي ، وخاصة الإيثانول الحيوي ، له أيضًا آفاق كبيرة. يقترح علماء المستقبل الأمريكيون أنه بحلول عام 2010 ، ستوفر المصادر البديلة بالفعل 10٪ من الطاقة المنتجة في العالم ، وبحلول عام 2016 ستزيد كفاءة محطات الطاقة إلى 50٪ ، وبحلول عام 2017 سيبدأ الاستخدام الواسع لبطاريات الوقود ، وابتداءً من عام 2026 - الاستخدام التجاري للمفاعلات النووية الحرارية.
من كل ما سبق ، فإن الاستنتاج يشير إلى أنه لا توجد أسباب كافية لوجهة نظر متشائمة للغاية لمستقبل الطاقة للبشرية. بالطبع ، قد يحدث استنفاد برك الوقود الفردية ، مما سيؤثر أيضًا على مصير المناطق الفردية في صناعة التعدين. لكن احتمال النقص المطلق للوقود لا يزال مستبعدًا. ومع ذلك ، فإن إجمالي الاحتياطيات المؤكدة لمعظم أحافير الوقود تجعل من الممكن الحفاظ على مستويات عالية بما فيه الكفاية من الإنتاج - على الأقل حتى منتصف القرن الحادي والعشرين ، عندما يمكن أن تبدأ الطاقة النووية الحرارية في العمل مع القوة والرئيسية.
بالنسبة للكمية الإجمالية للطاقة الموجودة في أحشاء الأرض والتي تنشأ سنويًا على كوكبنا وفي الفضاء القريب من الأرض ، فهي كبيرة جدًا لدرجة أنه من الناحية النظرية ، على ما يبدو ، لا يمكن أن يكون هناك شك في إمكانية استنفاد إمكانات الطاقة من البشرية في أي مستقبل منظور. المستقبل.
في ظل هذه الخلفية العالمية ، يبدو موقف روسيا متناقضًا إلى حد ما. من ناحية ، تحتل روسيا المرتبة الثالثة في العالم من حيث إجمالي استهلاك موارد الطاقة الأولية (1.2 تريليون طن). ستكون احتياطيات النفط المكتشفة بالفعل كافية لها لمدة 55 عامًا ، والغاز الطبيعي لمدة 85 عامًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أحشاءها محفوفة بالعديد من الثروات غير المستكشفة. من ناحية أخرى ، كثافة استخدام الطاقة في الناتج المحلي الإجمالي في روسيا في بداية القرن الحادي والعشرين. كانت 2.5 مرة أعلى مما كانت عليه في الولايات المتحدة و 3.5 مرة أعلى من أوروبا الغربية. ومن هنا تأتي الحاجة إلى الانتقال إلى سياسة طاقة أقل إهدارًا ، إلى استخدام أفضل لإنجازات الثورة العلمية والتكنولوجية. وهنا مثال محدد من هذا النوع: في 2016-2030. من المخطط الانتهاء من إنشاء مظاهرة ، وبحلول عام 2050 - محطة طاقة نووية حرارية صناعية.
وزارة الزراعة والغذاء في الاتحاد الروسي
أكاديمية ولاية أورال الزراعية FGOU VPO
قسم البيئة وصحة الحيوان
مقال عن علم البيئة:
مشاكل الطاقة للبشرية
الفنان: أنطونيو
طالب FTZh 212T
الرأس: لوبايفا
ناديجدا ليونيدوفنا
يكاترينبرج 2007
مقدمة. 3
الطاقة: التنبؤ من وجهة نظر التنمية المستدامة للبشرية. 5
مصادر الطاقة غير التقليدية. أحد عشر
طاقة الشمس. 12
طاقة الرياح. 15
الطاقة الحرارية للأرض. 18
طاقة المياه الداخلية. 19
طاقة الكتلة الحيوية .. 20
خاتمة. 21
الأدب. 23
مقدمة
الآن ، أكثر من أي وقت مضى ، يُطرح السؤال حول مستقبل الكوكب من حيث الطاقة. ما الذي ينتظر البشرية - الجوع في الطاقة أم وفرة الطاقة؟ هناك المزيد والمزيد من المقالات حول أزمة الطاقة في الصحف والمجلات المختلفة. بسبب النفط ، تنشأ الحروب ، تزدهر الدول وتصبح أفقر ، يتم استبدال الحكومات. بدأت التقارير حول إطلاق منشآت جديدة أو عن اختراعات جديدة في مجال الطاقة تُنسب إلى فئة الأحاسيس الصحفية. يجري تطوير برامج طاقة عملاقة ، وسيتطلب تنفيذها جهودًا هائلة ونفقات مادية ضخمة.
إذا لعبت الطاقة في نهاية القرن التاسع عشر ، بشكل عام ، دورًا مساعدًا وغير مهم في التوازن العالمي ، فقد تم إنتاج حوالي 300 مليار كيلوواط / ساعة من الكهرباء في العالم بالفعل في عام 1930. بمرور الوقت - أرقام هائلة ، ومعدلات نمو ضخمة! وسيظل هناك القليل من الطاقة - والطلب عليها ينمو بشكل أسرع. يعتمد مستوى المواد ، وفي النهاية ، الثقافة الروحية للناس بشكل مباشر على كمية الطاقة المتاحة لهم.
لاستخراج الخام ، لصهر المعدن منه ، لبناء منزل ، لصنع أي شيء ، تحتاج إلى استهلاك الطاقة. وتتزايد احتياجات الإنسان في كل وقت ، وهناك المزيد والمزيد من الناس. فلماذا تتوقف؟ لقد طور العلماء والمخترعون منذ فترة طويلة طرقًا عديدة لإنتاج الطاقة ، في المقام الأول الكهربائية. فلنقم بعد ذلك ببناء المزيد والمزيد من محطات الطاقة ، وسيكون هناك قدر كبير من الطاقة حسب الحاجة! اتضح أن مثل هذا الحل الواضح لمشكلة معقدة محفوف بالعديد من المزالق. تنص قوانين الطبيعة التي لا هوادة فيها على أنه لا يمكن الحصول على طاقة قابلة للاستخدام إلا من خلال تحولها من أشكال أخرى.
آلات الحركة الدائمة ، التي يُفترض أنها تنتج الطاقة ولا تأخذها من أي مكان ، للأسف ، مستحيلة. وقد تطور هيكل اقتصاد الطاقة العالمي اليوم بحيث يتم الحصول على أربعة من كل خمسة كيلووات يتم إنتاجها من حيث المبدأ بنفس الطريقة التي استخدمها الإنسان البدائي للتدفئة ، أي عن طريق حرق الوقود ، أو باستخدام المادة الكيميائية. الطاقة المخزنة فيه ، وتحويله إلى كهرباء في محطات الطاقة الحرارية.
صحيح أن طرق حرق الوقود أصبحت أكثر تعقيدًا وكمالًا. تطلبت الطلبات المتزايدة لحماية البيئة نهجًا جديدًا للطاقة. شارك في تطوير برنامج الطاقة أبرز العلماء والمتخصصين من مختلف المجالات. بمساعدة أحدث النماذج الرياضية ، قامت أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية بحساب عدة مئات من الخيارات لهيكل ميزان الطاقة المستقبلي. تم إيجاد الحلول الأساسية التي حددت استراتيجية تطوير الطاقة للعقود القادمة. على الرغم من أن قطاع الطاقة في المستقبل القريب سيظل قائمًا على هندسة الطاقة الحرارية باستخدام موارد غير متجددة ، إلا أن هيكله سيتغير. يجب تقليل استخدام الزيت. سيزداد إنتاج الكهرباء في محطات الطاقة النووية بشكل كبير.
الطاقة: التنبؤ من وجهة نظر التنمية المستدامة للبشرية
ما هي القوانين التي ستطورها طاقة العالم في المستقبل ، على أساس مفهوم الأمم المتحدة للتنمية المستدامة للبشرية؟ جعلت نتائج البحث الذي أجراه علماء إيركوتسك ، ومقارنتها مع أعمال المؤلفين الآخرين ، من الممكن إنشاء عدد من الأنماط والميزات العامة.
إن مفهوم التنمية المستدامة للبشرية ، الذي تمت صياغته في مؤتمر الأمم المتحدة لعام 1992 في ريو دي جانيرو ، يؤثر بلا شك على قطاع الطاقة أيضًا. ويظهر المؤتمر أن البشرية لا يمكنها الاستمرار في التطور بالطريقة التقليدية ، والتي تتميز بالاستخدام غير الرشيد للموارد الطبيعية وتأثيرها السلبي التدريجي على البيئة. إذا سارت البلدان النامية بنفس الطريقة التي حققت بها البلدان المتقدمة رفاهيتها ، فإن كارثة بيئية عالمية ستكون حتمية.
يعتمد مفهوم التنمية المستدامة على الضرورة الموضوعية (وكذلك حق وحتمية) التنمية الاجتماعية والاقتصادية لبلدان العالم الثالث. يمكن للبلدان المتقدمة ، على ما يبدو ، "التوفيق" (على الأقل لفترة من الوقت) مع المستوى الذي تحقق من الازدهار واستهلاك موارد كوكب الأرض. ومع ذلك ، فإن هذا لا يتعلق فقط بالحفاظ على البيئة وظروف وجود الجنس البشري ، بل يتعلق أيضًا بالرفع المتزامن للمستوى الاجتماعي والاقتصادي للبلدان النامية ("الجنوب") وتقريبه من مستوى البلدان المتقدمة ("الشمال". ").
ستكون متطلبات طاقة التنمية المستدامة ، بالطبع ، أوسع من متطلبات الطاقة النظيفة. تفي متطلبات عدم استنفاد موارد الطاقة المستخدمة والنظافة البيئية ، المتضمنة في مفهوم نظام الطاقة الصديق للبيئة ، بأهم مبدأين للتنمية المستدامة - مصالح الأجيال القادمة والحفاظ على البيئة. بتحليل المبادئ والسمات المتبقية لمفهوم التنمية المستدامة ، يمكننا أن نستنتج أنه في هذه الحالة ، يجب تقديم متطلبين إضافيين على الأقل لقطاع الطاقة:
ضمان ألا يقل استهلاك الطاقة (بما في ذلك خدمات الطاقة للسكان) عن حد أدنى اجتماعي معين ؛
يجب أن يتم تنسيق تنمية الطاقة الوطنية (وكذلك الاقتصاد) بشكل متبادل مع تنميتها على المستويين الإقليمي والعالمي.
الأول ينطلق من مبادئ أولوية العوامل الاجتماعية وضمان العدالة الاجتماعية: من أجل إعمال حق الناس في حياة صحية ومثمرة ، وتقليص الفجوة في مستويات معيشة شعوب العالم ، والقضاء على الفقر والعوز. ، من الضروري ضمان أجر معيشي معين ، بما في ذلك تلبية الحد الأدنى من الاحتياجات الضرورية للطاقة للسكان والاقتصاد.
يتعلق المطلب الثاني بالطبيعة العالمية للكارثة البيئية الوشيكة والحاجة إلى عمل منسق من قبل المجتمع العالمي بأسره للقضاء على هذا التهديد. حتى البلدان التي لديها موارد طاقة كافية خاصة بها ، مثل روسيا ، لا يمكنها التخطيط لتطوير طاقتها بمعزل عن غيرها بسبب الحاجة إلى مراعاة القيود البيئية والاقتصادية العالمية والإقليمية.
في 1998-2000 أجرى ISEM SB RAS بحثًا حول آفاق تطوير صناعة الطاقة في العالم ومناطقه في القرن الحادي والعشرين ، حيث ، جنبًا إلى جنب مع الأهداف المحددة عادة ، لتحديد الاتجاهات طويلة الأجل في تطوير الطاقة ، والاتجاهات العقلانية التقدم العلمي والتقني ، إلخ. جرت محاولة لاختبار الخيارات التي تم الحصول عليها لتطوير قطاع الطاقة "من أجل الاستدامة" ، أي للالتزام بشروط ومتطلبات التنمية المستدامة. في الوقت نفسه ، على عكس خيارات التطوير التي تم تطويرها سابقًا على أساس مبدأ "ماذا سيحدث إذا ..." ، حاول المؤلفون ، إن أمكن ، تقديم توقعات معقولة لتطوير صناعة الطاقة في العالم ومناطقه في القرن الحادي والعشرين. على الرغم من تقاليدها ، يتم تقديم فكرة أكثر واقعية حول مستقبل الطاقة ، وتأثيرها المحتمل على البيئة ، والتكاليف الاقتصادية اللازمة ، وما إلى ذلك.
يعد المخطط العام لهذه الدراسات تقليديًا إلى حد كبير: استخدام النماذج الرياضية التي يتم إعداد المعلومات من أجلها حول احتياجات الطاقة والموارد والتقنيات والقيود. لمراعاة عدم اليقين في المعلومات ، في المقام الأول حول احتياجات الطاقة والقيود ، يتم تشكيل مجموعة من السيناريوهات للظروف المستقبلية لتطوير صناعة الطاقة. ثم يتم تحليل نتائج الحسابات على النماذج مع الاستنتاجات والتوصيات المناسبة.
كانت أداة البحث الرئيسية هي نموذج الطاقة العالمي GEM-10R. هذا النموذج هو الأمثل ، خطي ، ثابت ، متعدد المناطق. كقاعدة عامة ، تم تقسيم العالم إلى 10 مناطق: أمريكا الشمالية ، وأوروبا ، وبلدان الاتحاد السوفياتي السابق ، وأمريكا اللاتينية ، والصين ، وما إلى ذلك. الوقود والطاقة على فترات زمنية مدتها 25 عامًا - 2025 و 2050 و 2075 و 2100 يتم تحسين السلسلة التكنولوجية بأكملها ، بدءًا من استخراج (أو إنتاج) موارد الطاقة الأولية ، وانتهاءً بتقنيات إنتاج أربعة أنواع من الطاقة النهائية (الكهربائية والحرارية والميكانيكية والكيميائية). يقدم النموذج عدة مئات من التقنيات لإنتاج ومعالجة ونقل واستهلاك موارد الطاقة الأولية وناقلات الطاقة الثانوية. يتم توفير قيود بيئية إقليمية وعالمية (لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت 2 والجسيمات) ، والقيود المفروضة على تطوير التقنيات ، وحساب تكاليف تطوير وتشغيل الطاقة في المناطق ، وتحديد التقديرات المزدوجة ، وما إلى ذلك. يتم تعيين موارد الطاقة (بما في ذلك الطاقة المتجددة) في المناطق مقسمة إلى 4-9 فئات تكلفة.
أظهر تحليل النتائج أن الخيارات التي تم الحصول عليها لتطوير قطاع الطاقة في العالم والمناطق لا تزال صعبة التنفيذ ولا تلبي بالكامل متطلبات وشروط التنمية المستدامة للعالم في الجوانب الاجتماعية والاقتصادية. وعلى وجه الخصوص ، بدا المستوى المدروس لاستهلاك الطاقة ، من ناحية ، صعب المنال ، ومن ناحية أخرى ، لا يوفر التقريب المرغوب للبلدان النامية للبلدان المتقدمة من حيث نصيب الفرد من استهلاك الطاقة والتنمية الاقتصادية (محدد) الناتج المحلي الإجمالي). وفي هذا الصدد ، تم وضع توقعات جديدة (أقل) لاستهلاك الطاقة ، بافتراض ارتفاع معدل الانخفاض في كثافة استخدام الطاقة في الناتج المحلي الإجمالي وتقديم المساعدة الاقتصادية من البلدان المتقدمة إلى البلدان النامية.
يتم تحديد المستوى العالي لاستهلاك الطاقة على أساس الناتج المحلي الإجمالي المحدد ، والذي يتوافق بشكل أساسي مع توقعات البنك الدولي. في الوقت نفسه ، في نهاية القرن الحادي والعشرين ، لن تصل البلدان النامية إلا إلى المستوى الحالي للناتج المحلي الإجمالي في البلدان المتقدمة ، أي ستكون الفجوة حوالي 100 عام. في خيار الاستهلاك المنخفض للطاقة ، تم اعتماد مقدار المساعدة من البلدان المتقدمة إلى البلدان النامية بناءً على المؤشرات التي تمت مناقشتها في ريو دي جانيرو: حوالي 0.7٪ من الناتج المحلي الإجمالي للبلدان المتقدمة ، أو 100-125 مليار دولار. في العام. في الوقت نفسه ، يتناقص نمو الناتج المحلي الإجمالي في البلدان المتقدمة إلى حد ما ، بينما يتزايد في البلدان النامية. في المتوسط ، يزداد نصيب الفرد من الناتج المحلي الإجمالي في هذا السيناريو حول العالم ، مما يشير إلى ملاءمة تقديم هذه المساعدة من وجهة نظر البشرية جمعاء.
سيستقر نصيب الفرد من استهلاك الطاقة في المتغير المنخفض في البلدان الصناعية ، وسيزداد في البلدان النامية بحلول نهاية القرن بنحو 2.5 مرة ، وفي المتوسط حول العالم - بمقدار 1.5 مرة مقارنة بعام 1990. الاستهلاك العالمي المطلق للنهائي الطاقة (مع الأخذ في الاعتبار النمو السكاني) ستزداد بحلول نهاية بداية القرن وفقًا للتوقعات العالية بنحو 3.5 مرات ، وفقًا للتنبؤات المنخفضة - بمقدار 2.5 مرة.
يتميز استخدام أنواع معينة من موارد الطاقة الأولية الميزات التالية. يتم استهلاك النفط في جميع السيناريوهات تقريبًا بنفس الطريقة - في عام 2050 ، تم الوصول إلى ذروة إنتاجه ، وبحلول عام 2100 ، استنفدت الموارد الرخيصة (من فئات التكلفة الخمس الأولى) بالكامل أو تقريبًا بالكامل. يفسر هذا الاتجاه الثابت الكفاءة العالية للزيت في إنتاج الطاقة الميكانيكية والكيميائية ، فضلاً عن الحرارة وقوة الكهرباء. في نهاية القرن ، تم استبدال النفط بالوقود الاصطناعي (من الفحم بشكل أساسي).
شهد إنتاج الغاز الطبيعي زيادة مستمرة على مدار القرن ، ووصل إلى الحد الأقصى في نهاية القرن. تبين أن أغلى فئتين (الميثان وهيدرات الميثان غير التقليدية) غير قادرة على المنافسة. يستخدم الغاز لإنتاج جميع أنواع الطاقة النهائية ، ولكن الأهم من ذلك كله هو إنتاج الحرارة.
يخضع الفحم والطاقة النووية لأكبر التغييرات اعتمادًا على القيود المقدمة. نظرًا لكونهما اقتصاديين بشكل متساوٍ تقريبًا ، فإنهما يحلان محل بعضهما البعض ، خاصة في السيناريوهات "المتطرفة". يتم استخدامها في الغالب في محطات الطاقة. تتم معالجة جزء كبير من الفحم في النصف الثاني من القرن إلى وقود محركات اصطناعي ، وتستخدم الطاقة النووية في سيناريوهات ذات قيود صارمة على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع لإنتاج الهيدروجين.
يختلف استخدام مصادر الطاقة المتجددة بشكل كبير في سيناريوهات مختلفة. يتم استخدام الطاقة المائية والكتلة الحيوية التقليدية فقط ، فضلاً عن موارد الرياح الرخيصة على نحو مستدام. الأنواع الأخرى من RES هي أغلى الموارد ، وتغلق ميزان الطاقة وتطور حسب الحاجة.
من المثير للاهتمام تحليل تكاليف الطاقة العالمية في سيناريوهات مختلفة. هم الأقل من ذلك كله ، بالطبع ، في السيناريوهين الأخيرين مع انخفاض استهلاك الطاقة والقيود المعتدلة. بحلول نهاية القرن ، زادت بنحو 4 مرات مقارنة بعام 1990. تم الحصول على أعلى التكاليف في سيناريو مع زيادة استهلاك الطاقة والقيود الشديدة. في نهاية القرن ، كانت تكلفتها 10 أضعاف تكلفة عام 1990 و 2.5 ضعف التكاليف في أحدث السيناريوهات.
وتجدر الإشارة إلى أن تطبيق الوقف الاختياري للطاقة النووية في حالة عدم وجود قيود على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون يزيد من التكاليف بنسبة 2٪ فقط ، وهو ما يفسره الكفاءة المتساوية تقريبًا لمحطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة التي تعمل بالفحم. ومع ذلك ، إذا تم فرض قيود صارمة على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أثناء وقف الطاقة النووية ، فستتضاعف تكاليف الطاقة تقريبًا.
وبالتالي ، فإن "أسعار" الوقف الاختياري النووي والقيود المفروضة على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون مرتفعة للغاية. أظهر التحليل أن تكلفة خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون يمكن أن تصل إلى 1-2٪ من الناتج المحلي الإجمالي العالمي ، أي اتضح أنها قابلة للمقارنة مع الأضرار المتوقعة من تغير المناخ على الكوكب (مع ارتفاع درجات الحرارة بضع درجات). وهذا يعطي أسبابًا للحديث عن مقبولية (أو حتى ضرورة) تخفيف القيود على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. في الواقع ، من الضروري تقليل مجموع تكاليف تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والأضرار الناجمة عن تغير المناخ (والتي ، بالطبع ، مهمة صعبة للغاية).
من المهم جدًا أن تتحمل البلدان النامية بشكل أساسي التكلفة الإضافية لخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. وفي الوقت نفسه ، فإن هذه البلدان ، من ناحية ، ليست مذنبة بالوضع الذي نشأ مع تأثير الاحتباس الحراري ، ومن ناحية أخرى ، ببساطة ليس لديهم مثل هذه الوسائل. إن الحصول على هذه الأموال من الدول المتقدمة سوف يسبب بلا شك صعوبات كبيرة وهذه واحدة من أخطر المشاكل في تحقيق التنمية المستدامة.
في القرن الحادي والعشرين ، نحن ندرك حقيقة الألفية الثالثة. لسوء الحظ ، احتياطيات النفط والغاز والفحم لا تنتهي بأي حال من الأحوال. لقد استغرقت الطبيعة ملايين السنين لإنشاء هذه المحميات ، وسيتم استخدامها في مئات. اليوم ، بدأ العالم يفكر بجدية في كيفية منع نهب الثروة الأرضية. بعد كل شيء ، فقط في ظل هذه الحالة ، يمكن أن يستمر احتياطي الوقود لعدة قرون. لسوء الحظ ، فإن العديد من الدول المنتجة للنفط تعيش اليوم. إنهم ينفقون بلا رحمة احتياطيات النفط التي تمنحها لهم الطبيعة. ماذا سيحدث بعد ذلك وسيحدث عاجلاً أم آجلاً عندما ينفد حقلا النفط والغاز؟ إن احتمال النضوب الوشيك لاحتياطيات الوقود العالمية ، فضلاً عن تدهور الوضع البيئي في العالم (تكرير النفط والحوادث المتكررة إلى حد ما أثناء نقله تشكل تهديدًا حقيقيًا للبيئة) جعلتنا نفكر في أنواع أخرى من الوقود يمكن أن يحل محل النفط والغاز.
الآن في العالم يبحث المزيد والمزيد من العلماء والمهندسين عن مصادر جديدة غير تقليدية يمكن أن تأخذ على الأقل جزءًا من الاهتمامات لتزويد البشرية بالطاقة. تشمل مصادر الطاقة المتجددة غير التقليدية الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الحرارية الأرضية والكتلة الحيوية وطاقة المحيطات.
طاقة الشمس
في الآونة الأخيرة ، ازداد الاهتمام بمشكلة استخدام الطاقة الشمسية بشكل كبير ، وعلى الرغم من أن هذا المصدر متجدد أيضًا ، إلا أن الاهتمام الذي نوليه له حول العالم يجعلنا نفكر في إمكانياته بشكل منفصل. الاحتمالات المحتملة لهندسة الطاقة القائمة على استخدام الإشعاع الشمسي المباشر عالية للغاية. لاحظ أن استخدام 0.0125٪ فقط من هذه الكمية من الطاقة الشمسية يمكن أن يوفر جميع الاحتياجات الحالية للطاقة العالمية ، واستخدام 0.5٪ يمكن أن يغطي احتياجات المستقبل بالكامل. لسوء الحظ ، من غير المحتمل أن تتحقق هذه الموارد المحتملة الضخمة على نطاق واسع. واحدة من أخطر العقبات التي تعترض هذا التنفيذ هي انخفاض كثافة الإشعاع الشمسي.
حتى في ظل أفضل الظروف الجوية (خطوط العرض الجنوبية ، السماء الصافية) ، لا تزيد كثافة تدفق الإشعاع الشمسي عن 250 واط / م 2. لذلك ، لكي "يجمع" جامعو الإشعاع الشمسي الطاقة اللازمة لتلبية جميع احتياجات البشرية في عام واحد ، يجب وضعهم على أراضي 130.000 كم 2! بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحاجة إلى استخدام مجمعات ضخمة تستلزم تكاليف مادية كبيرة. أبسط جامع للإشعاع الشمسي هو صفيحة معدنية سوداء ، يوجد بداخلها أنابيب بها سائل يدور فيها. يتم تسخينه بواسطة الطاقة الشمسية التي يمتصها المجمع ، ويتم توفير السائل للاستخدام المباشر. وفقًا للحسابات ، فإن إنتاج مجمعات الإشعاع الشمسي بمساحة 1 كم 2 يتطلب ما يقرب من 10 4 أطنان من الألومنيوم. تم إثبات احتياطيات العالم من هذا المعدن اعتبارًا من اليوم ، وتقدر بـ 1.17 * 10 9 طن.
من الواضح أن هناك عوامل مختلفة تحد من قدرة الطاقة الشمسية. افترض أنه سيكون من الممكن في المستقبل استخدام ليس فقط الألومنيوم ، ولكن أيضًا مواد أخرى لتصنيع المجمعات. هل سيتغير الوضع في هذه الحالة؟ سوف ننطلق من حقيقة أنه في مرحلة منفصلة من تطوير الطاقة (بعد عام 2100) سيتم تلبية جميع احتياجات الطاقة في العالم من خلال الطاقة الشمسية. في إطار هذا النموذج ، يمكن تقدير أنه في هذه الحالة سيكون من الضروري "تجميع" الطاقة الشمسية على مساحة من 1 * 10 6 إلى 3 * 10 6 كم 2. في الوقت نفسه ، تبلغ المساحة الإجمالية للأراضي الصالحة للزراعة في العالم اليوم 13 * 10 6 كم 2. الطاقة الشمسية هي واحدة من أكثر أنواع إنتاج الطاقة كثافة في استخدام المواد. يستلزم الاستخدام الواسع النطاق للطاقة الشمسية زيادة هائلة في الحاجة إلى المواد ، وبالتالي ، لموارد العمل لاستخراج المواد الخام ، وإثرائها ، وإنتاج المواد ، وتصنيع المروحيات ، والمجمعات ، وغيرها من المعدات ، ونقلهم. تظهر الحسابات أن الأمر سيستغرق من 10،000 إلى 40،000 ساعة عمل لإنتاج 1 ميجاوات من الكهرباء سنويًا باستخدام الطاقة الشمسية.
في الطاقة التقليدية على الوقود الأحفوري ، هذا الرقم هو 200-500 ساعة عمل. حتى الآن ولدت الطاقة الكهربائية أشعة الشمس، أغلى بكثير من تلك التي يتم الحصول عليها بالطرق التقليدية. يأمل العلماء في أن تساعد التجارب التي سيجرونها في المنشآت والمحطات التجريبية ليس فقط في حل المشكلات الفنية بل الاقتصادية أيضًا.
تعود المحاولات الأولى لاستخدام الطاقة الشمسية على أساس تجاري إلى ثمانينيات القرن الماضي. حققت فضفاض الصناعات (الولايات المتحدة الأمريكية) أكبر نجاح في هذا المجال. في ديسمبر 1989 ، قامت بتشغيل محطة تعمل بالطاقة الشمسية والغاز بسعة 80 ميجاوات. هنا ، في كاليفورنيا ، في عام 1994 تم إدخال 480 ميغاواط أخرى من الطاقة الكهربائية ، وتكلفة 1 كيلوواط ساعة من الطاقة هي 7-8 سنتات. هذا أقل من المحطات التقليدية. في الليل وفي الشتاء ، يتم توفير الطاقة بشكل أساسي عن طريق الغاز ، وفي الصيف وأثناء النهار - عن طريق الشمس. أثبتت إحدى محطات الطاقة في كاليفورنيا أن الغاز والشمس ، باعتبارهما المصادر الرئيسية للطاقة في المستقبل القريب ، يمكن أن يكمل كل منهما الآخر بشكل فعال. لذلك ، ليس من قبيل الصدفة أن تعمل أنواع مختلفة من الوقود السائل أو الغازي كشريك للطاقة الشمسية. إن "المرشح" الأكثر احتمالاً هو الهيدروجين.
يمكن أن يكون إنتاجه باستخدام الطاقة الشمسية ، على سبيل المثال ، عن طريق التحليل الكهربائي للماء ، رخيصًا جدًا ، ويمكن بسهولة نقل الغاز نفسه ، الذي يحتوي على قيمة حرارية عالية ، وتخزينه لفترة طويلة. ومن هنا الاستنتاج: الاحتمال الأكثر اقتصادا لاستخدام الطاقة الشمسية ، والذي نراه اليوم ، هو توجيهها للحصول على أنواع ثانوية من الطاقة في المناطق المشمسة من الكرة الأرضية. يمكن ضخ الوقود السائل أو الغازي الناتج عبر خطوط الأنابيب أو نقله بواسطة الصهاريج إلى مناطق أخرى. أصبح التطور السريع للطاقة الشمسية ممكنًا بسبب انخفاض تكلفة المحولات الكهروضوئية لكل 1 وات من الطاقة المركبة من 1000 دولار في عام 1970 إلى 3-5 دولارات في عام 1997 وزيادة في كفاءتها من 5 إلى 18 ٪. سيسمح خفض تكلفة الطاقة الشمسية إلى 50 سنتًا لمحطات الطاقة الشمسية بالتنافس مع مصادر الطاقة المستقلة الأخرى ، مثل محطات توليد الطاقة بالديزل.
طاقة الرياح
طاقة الكتل الهوائية المتحركة هائلة. تزيد احتياطيات طاقة الرياح بأكثر من مائة مرة عن احتياطيات الطاقة الكهرومائية لجميع أنهار الكوكب. يمكن للرياح التي تهب على مساحة بلادنا أن تلبي بسهولة جميع احتياجاتها من الكهرباء! تجعل الظروف المناخية من الممكن تطوير طاقة الرياح في منطقة شاسعة من حدودنا الغربية إلى ضفاف نهر ينيسي. المناطق الشمالية من البلاد على طول ساحل المحيط المتجمد الشمالي غنية بطاقة الرياح ، حيث تكون ضرورية بشكل خاص للأشخاص الشجعان الذين يسكنون هذه الأراضي الأكثر ثراءً. لماذا يتم استخدام مثل هذا المصدر الوفير للطاقة وبأسعار معقولة وصديق للبيئة بشكل سيئ؟ اليوم ، تغطي المحركات التي تعمل بالرياح واحدًا من الألف فقط من احتياجات الطاقة في العالم. لقد فتحت تكنولوجيا القرن العشرين فرصًا جديدة تمامًا لطاقة الرياح ، والتي أصبحت مهمتها مختلفة - لتوليد الكهرباء. في بداية القرن م. طور جوكوفسكي نظرية توربينات الرياح ، والتي على أساسها يمكن إنشاء منشآت عالية الأداء قادرة على استقبال الطاقة من أضعف نسيم. ظهرت العديد من مشاريع توربينات الرياح ، وهي أكثر تقدمًا بما لا يقاس من طواحين الهواء القديمة. تستخدم إنجازات العديد من فروع المعرفة في مشاريع جديدة. اليوم ، يتضمن تصميم عجلة الرياح ، قلب أي محطة لتوليد الطاقة من الرياح ، بناة طائرات قادرون على اختيار أنسب شكل للشفرة ودراستها في نفق هوائي. من خلال جهود العلماء والمهندسين ، تم إنشاء مجموعة متنوعة من تصميمات توربينات الرياح الحديثة.
أول آلة ذات شفرة تستخدم طاقة الرياح كانت عبارة عن شراع. الشراع وتوربينات الرياح ، باستثناء مصدر واحد للطاقة ، متحدان بنفس المبدأ المستخدم. أظهر بحث Yu. S. Kryuchkov أنه يمكن تمثيل الشراع على أنه توربين رياح بقطر عجلة لانهائي. الشراع هو أكثر ماكينات الشفرات تقدمًا ، بأعلى كفاءة ، حيث يستخدم طاقة الرياح بشكل مباشر للدفع.
يتم الآن إحياء طاقة الرياح ، باستخدام عجلات الرياح وتوربينات الرياح ، بشكل أساسي في التركيبات الأرضية. تم بالفعل بناء الوحدات التجارية وهي قيد التشغيل في الولايات المتحدة. يتم تمويل نصف المشاريع من ميزانية الدولة. النصف الآخر مستثمر من قبل مستهلكي الطاقة النظيفة في المستقبل.
تعود التطورات الأولى في نظرية توربينات الرياح إلى عام 1918. أصبح في. زاليفسكي مهتمًا بطواحين الهواء والطيران في نفس الوقت. بدأ في إنشاء نظرية كاملة لطاحونة الهواء واستنتج العديد من الأحكام النظرية التي يجب أن تلبيها طاحونة الهواء.
في بداية القرن العشرين ، لم يكن الاهتمام بالمراوح وتوربينات الرياح معزولًا عن الاتجاهات العامة في ذلك الوقت - لاستخدام الرياح حيثما أمكن ذلك. في البداية ، كانت توربينات الرياح تستخدم على نطاق واسع في الزراعة. تم استخدام المروحة لقيادة آليات السفن. قام بتدوير الدينامو على السيارة "فرام" المشهورة عالميًا. على المراكب الشراعية ، تعمل طواحين الهواء على تحريك المضخات وآليات التثبيت.
في روسيا ، مع بداية القرن الماضي ، كان هناك حوالي 2500 ألف طاحونة هوائية بسعة إجمالية مليون كيلوواط. بعد عام 1917 ، تُركت المطاحن بدون مالكين وانهارت تدريجياً. صحيح ، جرت محاولات لاستخدام طاقة الرياح بالفعل على أسس علمية وحكومية. في عام 1931 ، تم بناء أكبر محطة لطاقة الرياح في ذلك الوقت بسعة 100 كيلوواط بالقرب من يالطا ، وبعد ذلك تم تطوير مشروع لوحدة 5000 كيلوواط. لكن لم يكن من الممكن تنفيذه ، حيث تم إغلاق معهد طاقة الرياح الذي تعامل مع هذه المشكلة.
في الولايات المتحدة ، بحلول عام 1940 ، تم بناء توربينات الرياح بسعة 1250 كيلوواط. بحلول نهاية الحرب ، تضررت إحدى نصالها. لم يبدأوا حتى في إصلاحه - فقد قدر الاقتصاديون أنه من المربح استخدام محطة تقليدية لتوليد الطاقة بالديزل. توقفت دراسات أخرى لهذا التثبيت.
لم تكن المحاولات الفاشلة لاستخدام طاقة الرياح في توليد الطاقة على نطاق واسع في الأربعينيات من القرن الماضي مصادفة. ظل النفط رخيصًا نسبيًا ، وانخفضت بشكل حاد استثمارات رأسمالية محددة في محطات الطاقة الحرارية الكبيرة ، كما أن تطوير الطاقة الكهرومائية ، كما بدا في ذلك الوقت ، ضمن أسعارًا منخفضة ونظافة بيئية مرضية.
من العيوب المهمة لطاقة الرياح تقلبها بمرور الوقت ، ولكن يمكن تعويضها من خلال موقع توربينات الرياح. إذا تم الجمع بين عدة عشرات من توربينات الرياح الكبيرة ، في ظل ظروف الاستقلالية الكاملة ، فسيكون متوسط قوتها ثابتًا. في حالة وجود مصادر أخرى للطاقة ، يمكن لمولد الرياح أن يكمل المصادر الموجودة. وأخيرًا ، يمكن الحصول على الطاقة الميكانيكية مباشرة من توربينات الرياح.
الطاقة الحرارية للأرض
منذ العصور القديمة ، عرف الناس المظاهر العفوية للطاقة العملاقة الكامنة في أحشاء الكرة الأرضية. تفوق قوة الانفجار البركاني عدة مرات قوة أكبر محطات توليد الطاقة التي أنشأتها الأيدي البشرية. صحيح ، ليست هناك حاجة للحديث عن الاستخدام المباشر لطاقة الانفجارات البركانية - حتى الآن لا تتاح للناس الفرصة لكبح هذا العنصر المانع ، ولحسن الحظ ، فإن هذه الانفجارات هي أحداث نادرة جدًا. لكن هذه مظاهر للطاقة الكامنة في أحشاء الأرض ، عندما يجد جزء صغير فقط من هذه الطاقة التي لا تنضب مخرجًا من خلال فتحات تنفث النار في البراكين. تتمتع أيسلندا الأوروبية الصغيرة بالاكتفاء الذاتي الكامل من الطماطم والتفاح وحتى الموز! يتم تشغيل العديد من الدفيئات الزراعية الأيسلندية بواسطة حرارة الأرض - لا توجد عمليا أي مصادر محلية أخرى للطاقة في أيسلندا. لكن هذا البلد غني جدًا بالينابيع الساخنة وينابيع المياه الساخنة الشهيرة التي تنفجر من الأرض بدقة الكرونومتر. وعلى الرغم من أن الأيسلنديين ليس لديهم الأولوية في استخدام الحرارة من مصادر تحت الأرض ، فإن سكان هذا البلد الشمالي الصغير يشغلون بيت المرجل تحت الأرض بشكل مكثف للغاية.
ريكيافيك ، التي يقطنها نصف سكان البلاد ، يتم تسخينها فقط من خلال مصادر تحت الأرض. ولكن ليس فقط للتدفئة ، يستمد الناس الطاقة من أعماق الأرض. محطات توليد الطاقة التي تستخدم الينابيع الجوفية الساخنة تعمل منذ فترة طويلة. تم بناء أول محطة للطاقة من هذا النوع ، لا تزال منخفضة الطاقة ، في عام 1904 في بلدة Larderello الإيطالية الصغيرة. تدريجيًا ، نمت قدرة محطة الطاقة ، وبدأ تشغيل المزيد والمزيد من الوحدات الجديدة ، واستخدمت مصادر جديدة للمياه الساخنة ، واليوم وصلت طاقة المحطة بالفعل إلى قيمة رائعة - 360 ألف كيلوواط. في نيوزيلندا ، توجد محطة طاقة كهذه في منطقة Wairakei ، تبلغ طاقتها 160.000 كيلوواط. محطة للطاقة الحرارية الأرضية بطاقة 500000 كيلووات تنتج الكهرباء على بعد 120 كيلومترًا من سان فرانسيسكو في الولايات المتحدة.
طاقة المياه الداخلية
بادئ ذي بدء ، تعلم الناس استخدام طاقة الأنهار. ولكن في العصر الذهبي للكهرباء ، كانت هناك نهضة لعجلة المياه على شكل توربينات مائية. كان لابد من تدوير المولدات الكهربائية التي تنتج الطاقة ، ويمكن أن يتم ذلك بنجاح كبير بواسطة الماء. يمكننا أن نفترض أن الطاقة الكهرومائية الحديثة قد ولدت في عام 1891. مزايا محطات الطاقة الكهرومائية واضحة - إمداد متجدد باستمرار للطاقة بطبيعته ، وسهولة التشغيل ، وغياب التلوث البيئي. ويمكن أن تساعد تجربة بناء وتشغيل عجلات المياه بشكل كبير في صناعة الطاقة الكهرومائية.
ومع ذلك ، من أجل ضبط دوران التوربينات المائية القوية ، من الضروري تجميع كميات هائلة من المياه خلف السد. يتطلب بناء سد الكثير من المواد لوضعها بحيث يبدو حجم الأهرامات المصرية العملاقة غير ذي أهمية بالمقارنة. في عام 1926 ، تم تشغيل محطة فولكوفسكايا لتوليد الطاقة الكهرومائية ، وفي العام التالي بدأ بناء دنيبروفسكايا الشهير. أدت سياسة الطاقة في بلدنا إلى حقيقة أننا طورنا نظامًا لمحطات الطاقة الكهرومائية القوية. لا توجد دولة واحدة يمكنها التباهي بعمالقة الطاقة مثل فولغا وكراسنويارسك وبراتسك وسايانو شوشينسكايا HPPs. تعتبر محطة الطاقة على نهر رانس ، التي تتكون من 24 مولدًا توربينيًا عكسيًا وتبلغ طاقتها الإنتاجية 240 ميجاوات ، واحدة من أقوى محطات الطاقة الكهرومائية في فرنسا. محطات الطاقة الكهرومائية هي أكثر مصادر الطاقة فعالية من حيث التكلفة. لكن لها عيوب - عند نقل الكهرباء عبر خطوط الكهرباء ، تحدث خسائر تصل إلى 30٪ وينتج إشعاع كهرومغناطيسي خطير بيئيًا. حتى الآن ، لا يخدم الناس سوى جزء صغير من إمكانات الطاقة الكهرومائية للأرض. في كل عام ، تتدفق تيارات ضخمة من المياه ، تتشكل من الأمطار وذوبان الجليد ، إلى البحار دون استخدام. إذا كان من الممكن تأخيرها بمساعدة السدود ، فستحصل البشرية على كمية هائلة إضافية من الطاقة.
طاقة الكتلة الحيوية
في الولايات المتحدة ، في منتصف السبعينيات ، أنشأ فريق من علماء المحيطات والمهندسين البحريين والغواصين أول مزرعة لطاقة المحيطات في العالم على عمق 12 مترًا تحت سطح مشمس. المحيط الهاديبالقرب من مدينة سان كليمنت. نمت المزرعة عشب كاليفورنيا العملاق. وفقًا لمدير المشروع الدكتور هوارد أ.ويلكوكس ، موظف في مركز أبحاث الأنظمة البحرية والمحيطات في سان دييغو (كاليفورنيا) ، "يمكن تحويل ما يصل إلى 50٪ من طاقة هذه الطحالب إلى وقود - إلى غاز الميثان الطبيعي. . مزارع المحيطات في المستقبل ، التي تزرع فيها الطحالب البنية على مساحة تقارب 100،000 فدان (40،000 هكتار) ، ستكون قادرة على توفير الطاقة الكافية لتلبية احتياجات مدينة أمريكية يبلغ عدد سكانها 50000 نسمة بشكل كامل ".
يمكن أن تشمل الكتلة الحيوية ، بالإضافة إلى الطحالب ، نفايات الحيوانات الأليفة. لذلك ، في 16 يناير 1998 ، نشرت صحيفة "سانت بطرسبورغ فيدوموستي" مقالاً بعنوان "الكهرباء ... من روث الدجاج" ، جاء فيه أن فرع شركة بناء السفن النرويجية الدولية يهتم بكفايرنر ، ومقره مدينة تامبيري الفنلندية ، كان يسعى للحصول على دعم الاتحاد الأوروبي لبناء محطة للطاقة في نورثامبتون ، المملكة المتحدة ، تعمل ... على روث الدجاج. المشروع جزء من برنامج EU Thermie ، الذي يوفر تطوير مصادر وطرق جديدة وغير تقليدية للطاقة لتوفير موارد الطاقة. قامت مفوضية الاتحاد الأوروبي بتوزيع 140 مليون وحدة نقدية أوروبية في 13 يناير على 134 مشروعًا.
ستحرق محطة الطاقة التي صممتها الشركة الفنلندية 120 ألف طن من روث الدجاج سنويًا في الأفران ، وتولد 75 مليون كيلوواط / ساعة من الطاقة.
خاتمة
يمكن للمرء أن يميز عددًا من الاتجاهات والسمات العامة في تطور صناعة الطاقة في العالم في بداية القرن.
1. في القرن الحادي والعشرين. زيادة كبيرة في استهلاك الطاقة العالمي أمر لا مفر منه ، في المقام الأول في البلدان النامية. في البلدان الصناعية ، قد يستقر استهلاك الطاقة عند المستويات الحالية تقريبًا أو حتى ينخفض بحلول نهاية القرن. وفقًا للتوقعات المنخفضة التي قدمها المؤلفون ، قد يصل الاستهلاك العالمي للطاقة النهائية في عام 2050 إلى 350 مليون تيرا جول / سنة ، في 2100-450 مليون تيرا جول / سنة (مع الاستهلاك الحالي لحوالي 200 مليون تيرا جول / سنة).
2. يتم تزويد الجنس البشري بما يكفي من موارد الطاقة للقرن الحادي والعشرين ، ولكن ارتفاع أسعار الطاقة أمر لا مفر منه. ستزداد التكلفة السنوية للطاقة العالمية بمقدار 2.5 - 3 مرات بحلول منتصف القرن وبنهاية 4-6 مرات مقارنة بعام 1990. وسيزيد متوسط تكلفة وحدة من الطاقة النهائية في هذه الشروط بمقدار 20 -30 و 40-80٪ (يمكن أن تكون الزيادة في أسعار الوقود والطاقة أكبر).
3. سيؤثر إدخال حدود عالمية على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (أهم غازات الاحتباس الحراري) بشكل كبير على مزيج الطاقة في المناطق والعالم ككل. يجب الاعتراف بمحاولات الحفاظ على الانبعاثات العالمية عند المستويات الحالية على أنها غير واقعية بسبب التناقض الذي يصعب حله: التكاليف الإضافية للحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (حوالي 2 تريليون دولار / سنويًا في منتصف القرن وأكثر من 5 تريليون دولار) / السنة في نهاية القرن) يجب أن تتحملها البلدان النامية في الغالب ، والتي ، في الوقت نفسه ، "ليست مذنبة" بالمشكلة التي نشأت وليس لديها الأموال اللازمة ؛ من غير المحتمل أن ترغب البلدان المتقدمة في دفع مثل هذه التكاليف وأن تكون قادرة على ذلك. من وجهة نظر ضمان هياكل طاقة مرضية في مناطق العالم (وتكاليف تطويرها) ، يمكن اعتبار الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية إلى 12-14 جيجا طن سنويًا في النصف الثاني من العام أمرًا واقعيًا. القرن ، أي إلى مستوى يقارب ضعف ما كان عليه في عام 1990. وفي الوقت نفسه ، لا تزال مشكلة تخصيص الحصص والتكاليف الإضافية للحد من الانبعاثات بين البلدان والمناطق قائمة.
4. يمثل تطوير الطاقة النووية أكثر ما يمثله علاج فعالالحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. في السيناريوهات التي تم فيها فرض قيود شديدة أو معتدلة على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ولم تكن هناك قيود على الطاقة النووية ، تبين أن النطاق الأمثل لتطورها كبير للغاية. مؤشر آخر لفعاليتها كان "سعر" الوقف النووي ، والذي ، مع وجود قيود صارمة على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، يُترجم إلى زيادة بنسبة 80٪ في تكلفة الطاقة العالمية (أكثر من 8 تريليون دولار سنويًا في نهاية القرن ال 21). وفي هذا الصدد ، تم النظر في سيناريوهات ذات قيود "معتدلة" على تطوير الطاقة النووية من أجل البحث عن بدائل واقعية ممكنة.
5 - من الشروط التي لا غنى عنها للانتقال إلى التنمية المستدامة المساعدة (المالية والتقنية) للبلدان الأكثر تخلفا من البلدان المتقدمة. للحصول على نتائج حقيقية ، يجب تقديم هذه المساعدة في العقود القادمة ، من ناحية ، لتسريع عملية تقريب مستويات المعيشة في البلدان النامية من مستوى البلدان المتقدمة ، ومن ناحية أخرى ، بحيث لا يزال بإمكان المساعدة أن تشكل حصة كبيرة في إجمالي الناتج المحلي الإجمالي المتزايد بسرعة للبلدان النامية.
الأدب
1 - صحيفة أسبوعية لفرع سيبيريا للأكاديمية الروسية للعلوم رقم 3 (2289) في 19 كانون الثاني (يناير) 2001
2. أنتروبوف ب. الوقود والطاقة المحتملة للأرض. م ، 1994
3. Odum G. ، Odum E. أساس الطاقة للإنسان والطبيعة. م ، 1998
مسار الحل الشاملتتضمن مشكلة الطاقة زيادة أخرى في إنتاج الطاقةوالنمو المطلق في استهلاك الطاقة. يظل هذا المسار مناسبًا لاقتصاد العالم الحديث. ارتفع الاستهلاك العالمي للطاقة بالأرقام المطلقة من عام 1996 إلى عام 2003 من 12 مليار طن إلى 15.2 مليار طن من الوقود المرجعي. في الوقت نفسه ، يواجه عدد من البلدان الوصول إلى حد إنتاجها من ناقلات الطاقة (الصين) أو احتمال خفض هذا الإنتاج (بريطانيا العظمى). يشجع تطور الأحداث هذا البحث عن طرق للاستخدام الرشيد لموارد الطاقة.
على هذا الأساس يتلقى دفعة مسار الحل المكثفمشكلة الطاقة ، والتي تتمثل في المقام الأول في زيادة الإنتاج لكل وحدة من استهلاك الطاقة. أزمة الطاقة في السبعينيات. تسريع التنمية و إدخال تقنيات موفرة للطاقة، يعطي زخما لإعادة هيكلة الاقتصاد. وقد أتاحت هذه الإجراءات ، التي نفذتها البلدان المتقدمة بشكل متسق ، التخفيف إلى حد كبير من عواقب أزمة الطاقة.
في الظروف الحديثةطن من الطاقة التي يتم توفيرها نتيجة لتدابير الحفظ أرخص 3-4 مرات من طن من الإنتاج الإضافي. كان هذا الظرف حافزًا قويًا للعديد من البلدان تحسين كفاءة الطاقة. للربع الأخير من القرن العشرين. انخفضت كثافة استخدام الطاقة في الاقتصاد الأمريكي إلى النصف ، وألمانيا - 2.5 مرة.
تحت تأثير أزمة الطاقة ، والبلدان المتقدمة في 70-80s. إجراء إعادة هيكلة واسعة النطاق للاقتصاد في اتجاه تقليل حصة الصناعات كثيفة الاستهلاك للطاقة. وبالتالي ، فإن كثافة الطاقة في الهندسة الميكانيكية وخاصة في قطاع الخدمات تكون 8-10 مرات أقل من كثافة الطاقة في مجمع الوقود والطاقة أو في علم المعادن. تم تقليص الصناعات كثيفة الاستهلاك للطاقة وتحويلها إلى البلدان النامية. يؤدي التعديل الهيكلي في اتجاه الحفاظ على الطاقة إلى توفير ما يصل إلى 20٪ في موارد الوقود والطاقة لكل وحدة من الناتج المحلي الإجمالي.
يعد التحسين احتياطيًا مهمًا لزيادة كفاءة استخدام الطاقة العمليات التكنولوجيةعمل الأجهزة والمعدات. على الرغم من حقيقة أن هذا الاتجاه كثيف للغاية لرأس المال ، إلا أن هذه التكاليف تقل مرتين إلى ثلاث مرات عن التكاليف اللازمة لزيادة مكافئة في استخراج (إنتاج) الوقود والطاقة. تهدف الجهود الرئيسية في هذا المجال إلى تحسين المحركات وعملية استخدام الوقود بأكملها.
في الوقت نفسه ، تواصل العديد من البلدان ذات الأسواق الناشئة (روسيا وأوكرانيا والصين والهند) تطوير الصناعات كثيفة الاستهلاك للطاقة (المعادن الحديدية وغير الحديدية ، والصناعات الكيماوية ، وما إلى ذلك) ، فضلاً عن استخدام تقنيات قديمة. علاوة على ذلك ، في هذه البلدان ، ينبغي توقع زيادة في استهلاك الطاقة ، وذلك بسبب ارتفاع مستويات المعيشة والتغيير في نمط حياة السكان ، وكذلك بسبب نقص الأموال في العديد من هذه البلدان للحد من كثافة الطاقة من الاقتصاد. لذلك ، في الظروف الحديثة ، يتزايد استهلاك موارد الطاقة في الأسواق الناشئة ، بينما في البلدان المتقدمة ، يظل الاستهلاك عند مستوى مستقر نسبيًا. لكن يجب ألا يغيب عن البال أن توفير الطاقة تجلى إلى أقصى حد في الصناعة ، ولكن تحت تأثير النفط الرخيص في التسعينيات. تأثير ضئيل على النقل.
في المرحلة الحالية ولسنوات عديدة قادمة ، سيعتمد حل مشكلة الطاقة العالمية على درجة الانخفاض في كثافة الطاقة في الاقتصاد ، أي من استهلاك الطاقة لكل وحدة من الناتج المحلي الإجمالي المنتجة.
وبالتالي ، فإن مشكلة الطاقة العالمية في فهمها السابق كتهديد لنقص مطلق في الموارد في العالم غير موجودة. ومع ذلك ، فإن مشكلة توفير موارد الطاقة لا تزال في شكل معدل.
في النصف الثاني من القرن العشرين. وصل التأثير الاقتصادي على الطبيعة إلى مستوى بدأت فيه تفقد قدرتها على الإصلاح الذاتي.
مشكلة البيئة والتنمية المستدامة -إنها مشكلة وقف الآثار الضارة للنشاط البشري على البيئة.
في منتصف القرن الماضي ، كانت البيئة شأنًا داخليًا لكل بلد ، لأن التلوث الناتج عن النشاط الصناعي لم يتجلى إلا في المناطق ذات التركيز العالي للصناعات الضارة بيئيًا. في الثمانينيات. أصبحت المشكلة البيئية إقليمية: الانبعاثات الضارة تصل إلى البلدان المجاورة ، مصحوبة بالرياح والغيوم من الجيران (سقطت الأمطار الحمضية الناتجة عن انبعاثات النفايات الصناعية من المملكة المتحدة وألمانيا في الغلاف الجوي في السويد والنرويج ، وفي منطقة البحيرات الكبرى في على حدود الولايات المتحدة الأمريكية وكندا ، ماتت الكائنات الحية من النفايات السائلة السامة للشركات الأمريكية).
في ال 1990 وصلت المشكلة البيئية إلى المستوى العالمي والتي تتجلى في الاتجاهات السلبية التالية:
- موارد، والتي تعتبر قابلة للتجديد (الغابات الاستوائية ، والموارد السمكية ، وما إلى ذلك) في العالم هي ببساطة غير قادر على الشفاء الذاتي;
- يحدث تدمير النظام البيئي العالميالمزيد والمزيد من ممثلي النباتات والحيوانات يختفون ، منتهكين البيئة الطبيعية في الطبيعة ؛
- تصبح جميع مناطق الكوكب الكبيرة منطقة كارثة بيئية. وهكذا ، فإن التطور الاقتصادي السريع للصين ، مصحوبًا باستخراج كميات هائلة من الموارد الطبيعية (على سبيل المثال ، تم استخراج 2.4 مليار طن من الفحم في عام 2006) والنطاق الضخم أيضًا للإنتاج غير الملوث بيئيًا (وصل صهر الصلب إلى 420 مليون طن) حول هذا البلد إلى منطقة مستمرة من الكوارث البيئية ؛
- المشكلة الأكثر صعوبة والأكثر خطورة هي الممكنة تغير المناخ، والتي يتم التعبير عنها في زيادة متوسط درجة الحرارة ، والتي بدورها تؤدي إلى زيادة تواتر وشدة الأحداث الطبيعية والمناخية المتطرفة: الجفاف والفيضانات والأعاصير وذوبان الجليد الحاد والصقيع ، مما يتسبب في أضرار اقتصادية كبيرة الطبيعة والإنسان واقتصاد البلدان.
عادة ما يرتبط تغير المناخ بزيادة في "تأثير الاحتباس الحراري" - زيادة في تركيز غازات الدفيئة في الغلاف الجوي ، والتي تأتي من احتراق الوقود والغازات المصاحبة في مواقع الإنتاج ، من ناحية ، وإزالة الغابات و تدهور الأراضي ، من ناحية أخرى. على الرغم من وجود وجهة نظر أخرى: لا يرتبط ارتفاع درجة حرارة المناخ بزيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، ولكن بالإيقاعات العلمانية للنشاط الشمسي والدورات المناخية الناتجة على الأرض.
تتمثل العواقب الرئيسية للتلوث البيئي فيما يلي:
- الإضرار بصحة الإنسان وحيوانات المزرعة ؛
- تصبح الأراضي الملوثة غير مناسبة أو حتى غير مناسبة لسكن الإنسان وأنشطته الاقتصادية ؛ و 3) يمكن أن يؤدي التلوث إلى انتهاك قدرة المحيط الحيوي على التطهير الذاتي وتدميرها بالكامل.
أدى تفاقم المشاكل البيئية في البلدان المتقدمة بالفعل في السبعينيات. إلى تغيير حاد في سياسة الدولة في مجال حماية البيئة. في عدد من دول أوروبا الغربية ، ظهرت أحزاب وحركات مؤثرة لـ "الخضر". بدأت الدولة في وضع معايير بيئية أكثر صرامة. بحلول عام 2000 ، كانت هناك زيادة في الإنفاق على تدابير حماية البيئة إلى 250 مليار دولار ، وهو أكثر من 6 أضعاف مستوى الإنفاق في عام 1970. تنفق البلدان المتقدمة في المتوسط ما يصل إلى 1.7٪ من ناتجها القومي الإجمالي على الاحتياجات البيئية ، ولكن هذا لا يكفي ، لأن مقدار الضرر الذي يلحق بالبيئة الطبيعية ، يتم حساب ما يقرب من 6٪ من الناتج القومي الإجمالي سنويًا.
في الثمانينياتلقد أدرك المجتمع الدولي أن المشكلات البيئية لا يمكن حلها داخل حدود دولة واحدة ، لأنه بفضل الدوران العالمي للمادة والطاقة ، فإن الغلاف الجغرافي هو مركب طبيعي واحد. هذا أدى إلى الظهور مفهوم التنمية المستدامة(التنمية المستدامة) ، والتي تنطوي على تنمية جميع دول العالم ، مع مراعاة الاحتياجات الحيوية للجيل الحالي من الناس ، ولكن دون حرمان الأجيال القادمة من هذه الفرصة.
تمت الموافقة على مفهوم التنمية المستدامة في مؤتمر الأمم المتحدة المعني بالبيئة والتنمية في ريو دي جانيرو في عام 1992. وهو ينطوي على بناء اقتصاد عالمي مستدام يمكنه حل مشكلة تلوث الكوكب ، والحد من الموارد ، باختصار ، استعادة البيئة إمكانات الكوكب للأجيال القادمة. يعلن مؤلفو المفهوم أن سبب الكوارث البيئية هو التطور الاقتصادي السريع للبلدان الرائدة في العالم ، فضلاً عن الزيادة الكبيرة في عدد سكان العالم.
نتيجة لذلك ، يواجه الاقتصاد العالمي تناقضًا: كيفية دعم التنمية المستدامة مع الضعف التأثير السلبيالنشاط الاقتصادي على البيئة. هناك ثلاث طرق أساسية لتقليل التأثير البيئي:
- انخفاض عدد السكان؛
- انخفاض في مستوى استهلاك السلع المادية ؛
- إجراء تغييرات جوهرية في التكنولوجيا.
يتم بالفعل تنفيذ الطريقة الأولى بطريقة طبيعية في الاقتصادات المتقدمة والعديد من الاقتصادات التي تمر بمرحلة انتقالية ، حيث انخفض معدل المواليد بشكل كبير. تدريجيًا ، تغطي هذه العملية جزءًا متزايدًا من العالم النامي. ومع ذلك ، فإن نمو إجمالي سكان العالم سيستمر لعقود قليلة أخرى على الأقل.
من الصعب الحد من مستويات الاستهلاك ، على الرغم من ظهور نمط جديد للاستهلاك في البلدان المتقدمة ، تهيمن عليه الخدمات والمكونات الصديقة للبيئة والمنتجات القابلة لإعادة الاستخدام.
لذلك ، من الأهمية بمكان للتنمية المستدامة للاقتصاد العالمي التقنيات التي تهدف إلى الحفاظ على الموارد البيئية للكوكب:
- تشديد الإجراءات لمنع التلوث البيئي. اليوم ، هناك لوائح دولية ووطنية صارمة تحكم محتوى المواد الضارة ، على سبيل المثال ، في غازات عوادم السيارات ، مما يجبر مصنعي السيارات على إنتاج سيارات صديقة للبيئة. ونتيجة لذلك ، فإن شركات النفط والغاز ، التي تشعر بالقلق إزاء رد الفعل السلبي لمستهلكيها على الفضائح البيئية ، تسعى جاهدة لاتباع مبادئ التنمية المستدامة في جميع البلدان التي تعمل فيها ؛
- إنشاء منتجات فعالة من حيث التكلفة يمكن إعادة استخدامها. هذا يجعل من الممكن الحد من النمو في استهلاك الموارد الطبيعية ؛
- ابتكار تقنيات نظيفة. تكمن المشكلة هنا في أن العديد من الصناعات تستخدم تقنيات قديمة لا تلبي احتياجات التنمية المستدامة. على سبيل المثال ، في صناعة اللب والورق ، تعتمد العديد من عمليات الإنتاج على استخدام الكلور ومركباته ، والتي تعد من بين أكثر الملوثات خطورة ، ولا يمكن تغيير الوضع إلا باستخدام التكنولوجيا الحيوية.
حتى الآن ، تمكنت البلدان المتقدمة من خفض مستوى التلوث البيئي ، أو على الأقل استقراره. مثال على ذلك اليابان التي عانت في الستينيات والسبعينيات. من تلوث الهواء الباهظ من قبل العديد من مصانع التعدين ، ومحطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم ، وما إلى ذلك ، ولكن الآن تمكنت من الحصول على مكانة واحدة من أكثر البلدان تقدمًا بيئيًا في العالم. ومع ذلك ، لم يحدث هذا فقط بسبب استخدام التقنيات المذكورة أعلاه ، ولكن أيضًا لأن اليابان والدول المتقدمة الأخرى قد أعادت توجيهها بشكل ملحوظ نحو الاقتصادات الناشئة كمصنعين للمنتجات التي تلوث البيئة بشدة (الكيمياء ، علم المعادن ، إلخ). وعلاوة على ذلك ، فإن عملية تقليص الصناعات "القذرة" في البلدان المتقدمة لم تكن واعية بقدر ما كانت تلقائية ، مثل استبدال المنتجات المحلية بمنتجات مستوردة أرخص ، على الرغم من أن الشركات عبر الوطنية من البلدان المتقدمة ساهمت في ذلك عن طريق نقل الصناعات "القذرة" إلى البلدان ذات المعدلات المنخفضة. التكاليف.
نتيجة لذلك ، في العديد من هذه البلدان ، أصبحت مشكلة البيئة والتنمية المستدامة أكثر حدة.
المثال الأكثر إثارة للإعجاب للسياسة الدولية الموجهة نحو البيئة هو بروتوكول كيوتو. تم اعتماد هذه الوثيقة في عام 1997 في المؤتمر الثالث للأطراف في اتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ في كيوتو (اليابان) ودخلت حيز التنفيذ في عام 2005 بعد التصديق عليها من قبل الدول التي تمثل 55٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية. يشمل بروتوكول كيوتو الدول الأوروبية بشكل أساسي. روسيا واليابان ، بينما انسحبت الولايات المتحدة وأستراليا لأسباب اقتصادية ، ومعظم الدول الأخرى لم توقع عليه. الهدف من بروتوكول كيوتو هو تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بنسبة 5.2 ٪ دون مستوى عام 1990 بالنسبة للبلدان المتقدمة في 200S-2012. يوفر بروتوكول كيوتو طرقًا قائمة على السوق لتقليل الانبعاثات:
- آلية التنمية النظيفة - تكسب البلدان المتقدمة ائتمانات من خلال الاستثمار في مشاريع خفض الانبعاثات في البلدان النامية ؛
- التنفيذ المشترك - تكسب البلدان ائتمانات من خلال الاستثمار في مشاريع خفض الانبعاثات في البلدان المتقدمة ؛
- التجارة الدولية للانبعاثات - تشتري البلدان وتبيع تعويضات الانبعاثات فيما بينها.
وتجدر الإشارة إلى أن خفض الانبعاثات سيكلف الدول المتقدمة ثمنا باهظا. ولن تتضح فوائد جهود التخفيف إلا على المدى الطويل ، بينما سيتعين تحمل التكاليف المرتبطة بهذه التدابير في الوقت الحالي.
مشكلة ديموغرافية
مشكلة ديموغرافية عالميةيتكون من جزئين:
- النمو السكاني السريع والمسيطر عليه بشكل سيئ في البلدان النامية
- شيخوخة السكان في البلدان المتقدمة والعديد من الاقتصادات التي تمر بمرحلة انتقالية.
