Сущность энергетической и сырьевой проблемы. Энергетическая и сырьевая проблемы

Человечества с каждым годом приобретает все большие масштабы. Связано это с ростом населения планеты и интенсивным развитием технологий, что обуславливает постоянно растущий уровень потребления энергоресурсов. Несмотря на использование ядерной, альтернативной и гидроэнергии, львиную долю топлива люди продолжают добывать из недр Земли. Нефть, природный газ и уголь являются невозобновляемыми природными энергетическими ресурсами, к настоящему времени их запасы уменьшились до критического уровня.

Начало конца

Глобализация энергетической проблемы человечества началась в 70-х годах прошлого столетия, когда закончилась эра дешевой нефти. Дефицит и резкое подорожание этого вида топлива спровоцировали серьезный кризис в мировой экономике. И хоть стоимость его со временем снизилась, объемы неуклонно сокращаются, поэтому энергетическая и сырьевая проблема человечества становится все острее.

К примеру, только в период с 60-х по 80-е годы ХХ века мировой объем добычи угля составил 40%, нефти - 75%, природного газа - 80% от общего объема этих ресурсов, использованных с начала столетия.

Несмотря на то что в 70-х годах начался дефицит топлива и обнаружилось, что энергетическая проблема - это глобальная проблема человечества, прогнозы не предусматривали роста его потребления. Планировалось, что объемы добычи полезных ископаемых к 2000 году возрастут в 3 раза. Впоследствии, конечно, эти планы были снижены, но в результате крайне расточительной эксплуатации ресурсов, длившейся десятилетиями, на сегодняшний день их практически не осталось.

Основные географические аспекты энергетической проблемы человечества

Одной из причин растущего дефицита топлива является утяжеление условий его добычи и, как следствие, удорожание этого процесса. Если еще несколько десятков лет назад природные богатства лежали на поверхности, то сегодня приходится постоянно увеличивать глубину шахт, газовых и нефтяных скважин. Особенно заметно ухудшились горно-геологические условия залегания энергоресурсов в старых промышленных районах Северной Америки, Западной Европы, России и Украины.

Учитывая географические аспекты энергетической и сырьевой проблем человечества, нужно сказать, что их решение заключается в расширении ресурсных рубежей. Необходимо осваивать новые районы с более легкими горно-геологическими условиями. Таким образом можно снизить себестоимость добычи топлива. При этом следует учитывать, что общая капиталоемкость добычи энергоресурсов в новых местах, как правило, намного выше.

Экономические и геополитические аспекты энергетической и сырьевой проблем человечества

Истощение запасов природного топлива стало причиной возникновения жесточайшей конкурентной борьбы в экономической, политической и геополитической сферах. Гигантские топливные корпорации занимаются разделом топливно-энергетических ресурсов и переделом сфер влияния в этой отрасли, что влечет постоянные колебания цен на мировом рынке газа, угля и нефти. Нестабильность ситуации серьезно усугубляет энергетическую проблему человечества.

Глобальная энергетическая безопасность

Это понятие вошло в обиход в начале 21-го века. Принципы стратегии такой безопасности предусматривают надежное, долгосрочное и экологически приемлемое энергоснабжение, цены на которое будут обоснованы и устраивать страны как экспортирующие, так и импортирующие топливо.

Реализация этой стратегии возможна лишь при условии устранения причин энергетической проблемы человечества и практических мер, направленных на дальнейшее обеспечение мировой экономики как традиционными видами топлива, так и энергией из альтернативных источников. Причем развитию альтернативной энергетики должно быть уделено особое внимание.

Политика энергосбережения

Во времена дешевого топлива во многих странах мира сформировалась очень ресурсоемкая экономика. Прежде всего такое явление наблюдалось в государствах, богатых минеральными ресурсами. Возглавляли этот список Советский Союз, США, Канада, Китай и Австралия. При этом В СССР объем потребления условного топлива был в несколько раз больше, чем в Америке.

Такое положение вещей требовало срочного введения политики энергосбережения в коммунально-бытовом, промышленном, транспортном и прочих секторах экономики. С учетом всех аспектов энергетической и сырьевой проблем человечества начали разрабатываться и внедряться технологии, направленные на снижение удельной энергоемкости ВВП этих стран, и перестраиваться вся экономическая структура мирового хозяйства.

Успехи и неудачи

Наиболее заметных успехов в сфере энергосбережения удалось добиться экономически развитым странам Запада. За первые 15 лет им удалось снизить энергоемкость своего ВВП на 1/3, что повлекло сокращение их доли в мировом потреблении энергоресурсов с 60 до 48 процентов. На сегодняшний день эта тенденция сохраняется, и рост ВВП на Западе опережает растущие объемы потребления топлива.

Значительно хуже обстоят дела в Центрально-Восточной Европе, Китае и странах СНГ. Энергоемкость их экономики снижается очень медленно. Но лидерами экономического антирейтинга являются развивающиеся страны. К примеру, в большинстве африканских и азиатских стран потери попутного топлива (природного газа и нефти) составляют от 80 до 100 процентов.

Реалии и перспективы

Энергетическая проблема человечества и пути ее решения сегодня волнуют весь мир. Для улучшения существующей ситуации вводятся различные технико-технологические новшества. С целью энергосбережения усовершенствуется промышленное и коммунальное оборудование, выпускаются более экономичные автомобили и т. д.

К числу первостепенных макроэкономических мероприятий относится поэтапное изменение самой структуры потребления газа, угля и нефти с перспективой увеличения доли нетрадиционных и возобновляемых энергоресурсов.

Для успешного решения энергетической проблемы человечества необходимо особое внимание уделить развитию и внедрению принципиально новых технологий, доступных на современном

Атомная энергетика

Одним из наиболее перспективных направлений в сфере энергоснабжения является В некоторых развитых странах уже введены в эксплуатацию атомные реакторы нового поколения. Ученые-ядерщики сегодня опять активно обсуждают тему реакторов, работающих на быстрых нейронах, которые, как когда-то предполагалось, станут новой и значительно более эффективной волной атомной энергетики. Однако их разработка была прекращена, но ныне этот вопрос снова стал актуальным.

Использование МГД-генераторов

Прямое преобразование теплоэнергии в электроэнергию без паровых котлов и турбин позволяют выполнять Разработка этого перспективного направления началась еще в начале 70-х годов прошлого века. В 1971 году в Москве был произведен пуск первой опытно-промышленного МГД мощностью 25000 кВт.

Главными достоинствами магнитогидродинамических генераторов являются:

• высокий КПД;
• экологичность (отсутствуют вредные выбросы в атмосферу);
• моментальный запуск.

Криогенный турбогенератор

Принцип работы криогенного генератора заключается в том, что ротор охлаждается за счет чего получается эффект сверхпроводимости. К бесспорным преимуществам этого агрегата относятся высокий КПД, небольшая масса и габариты.

Опытно-промышленный образец криогенного турбогенератора был создан еще в советскую эпоху, а ныне подобные разработки ведутся в Японии, США и других развитых странах.

Водород

Использование водорода в качестве топлива имеет огромные перспективы. По мнению многих специалистов, эта технология поможет решить важнейшие лобальные проблемы человечества - энергетическую и сырьевую проблему. Прежде всего водородное топливо станет альтернативой природным энергоресурсам в машиностроении. Первый был создан японской компанией «Мазда» еще в начале 90-х годов, для него был разработан новый двигатель. Эксперимент оказался довольно удачным, что подтверждает перспективность этого направления.

Электрохимические генераторы

Это топливные элементы, которые также работают на водороде. Горючее пропускают сквозь полимерные мембраны со специальным веществом - катализатором. В результате химической реакции с кислородом сам водород преобразуется в воду, выделяя химическую энергию при сгорании, которая превращается в электрическую.

Двигатели с топливными элементами отличаются максимально высоким КПД (свыше 70 %), что вдвое больше, чем у обычных силовых установок. Плюс к этому они удобны в применении, бесшумны при работе и нетребовательны к ремонту.

Еще недавно топливные элементы имели узкую сферу применения, к примеру в космических исследованиях. Но ныне работы по внедрению электрохимических генераторов активно ведутся в большинстве экономически развитых государств, первое место среди которых занимает Япония. Общая мощность этих агрегатов в мире измеряется миллионами кВт. К примеру, в Нью-Йорке и Токио уже действуют электростанции на таких элементах, а немецкий автопроизводитель «Даймлер-Бенц» первым создал рабочий прототип автомобиля с двигателем, работающим по этому принципу.

Управляемый термоядерный синтез

Уже несколько десятков лет ведутся исследования в области термоядерной энергетики. В основе атомной энергии лежит реакция деления ядер, а термоядерная базируется на обратном процессе - ядра изотопов водорода (дейтерия, трития) сливаются. В процессе ядерного сжигания 1 кг дейтерия количество выделяемой энергии превосходит в 10 миллионов раз аналогичный показатель, получаемый от угля. Результат поистине впечатляющий! Именно поэтому термоядерная энергетика считается одним из наиболее перспективных направлений в решении проблем глобального энергетического дефицита.

Прогнозы

Сегодня существуют различные сценарии развития ситуации в мировой энергетике в будущем. Согласно некоторым из них, к 2060 году глобальное энергопотребление в нефтяном эквиваленте возрастет до 20 млрд тонн. При этом по объемам потребления ныне развивающиеся страны обгонят развитые.

К середине 21-го века должен значительно уменьшиться объем ископаемых видов энергоресурсов, но увеличится доля возобновляемых, в частности ветровых, солнечных, геотермальных и приливных источников энергии.

166. Глобальная сырьевая проблема и пути ее решения

Глобальная сырьевая проблема имеет ряд общих черт с проблемой энергетической, поэтому неудивительно, что их иногда рассматривают вместе в виде единой топливно-сырьевой проблемы. Действительно, сущность сырьевой проблемы также заключается в тех возрастающих трудностях снабжения сырьем, которые раньше возникали на национальном или региональном уровнях, а ныне стали обнаруживаться и на глобальном уровне. Об этом свидетельствует мировой сырьевой кризис 1970-х гг., отрицательно сказавшийся на всех сырьевых отраслях, да и на всем мировом хозяйстве. Подобные «сбои» случались и позднее, что свидетельствует об известной цикличности развития, с которой и связано либо увеличение, либо уменьшение потребностей в разного рода сырьевых материалах.

Но между сырьевой и энергетической проблемами существуют и определенные различия, объясняющиеся как различиями в сферах применения топлива и сырья, так и тем, что само количество видов минерального (не говоря уже о неминеральном) сырья измеряется не единицами, а многими десятками.

Главной причиной возникновения глобальной сырьевой проблемы также следует считать постоянный рост объемов минерального сырья, извлекаемого из недр Земли, особенно ускорившийся во второй половине XX в. Достаточно привести данные о том, что только в 1960–1980 гг. было извлечено 50 % меди и цинка, 55 % железной руды, 60 % алмазов, 65 % никеля, калийных солей и фосфоритов и около 80 % бокситов от общего объема их добычи с начала века. В результате началось истощение многих бассейнов и месторождений, ускорилось обеднение многих используемых руд, возросло количество извлекаемой из недр пустой породы. Эту явно негативную тенденцию часто иллюстрируют примером с медной рудой, добываемой в США, Замбии, некоторых других странах. Так, на медных рудниках американского штата Монтана содержание меди в руде снизилось с 30 % на начальном этапе освоения до 0,5 %. Этот процесс затронул разные виды горно-металлургического, горно-химического и других видов сырья.

Одновременно с ростом добычи во многих случаях стали ухудшаться и горно-геологические условия залегания и извлечения полезных ископаемых. А стремление как-то компенсировать такое ухудшение путем освоения богатых месторождений в новых сырьевых районах, в свою очередь, привело к заметному увеличению территориального разрыва между центрами добычи и потребления, означающему неизбежный рост затрат на перевозку. Выше уже говорилось о чрезвычайно возросшей зависимости стран Западной Европы, Японии и даже США от импорта многих важных видов минерального сырья (табл. 101, 102). К этому можно добавить и ухудшение экологической обстановки, что всегда бывает связано с преобладанием экстенсивных методов ведения сырьевого хозяйства.

Рис. 153. Обеспеченность полезными ископаемыми на XXI в. (по Л. В. Таусон)

Одним из важных последствий перечисленных процессов стало общее снижение обеспеченности минеральными ресурсами, в том числе и на глобальном уровне. Конечно, при этом необходим дифференцированный подход к отдельным видам сырья. Расчеты обеспеченности делались и делаются многими специалистами, причем расхождения между ними нередко бывают довольно большими. Тем не менее знакомство с ними представляет немалый интерес (рис. 153).

Перейдем теперь к характеристике путей решения глобальной сырьевой проблемы. На основе изучения рекомендаций международных форумов, включая конференцию в Рио-де-Жанейро в 1992 г. и предложения отдельных авторитетных специалистов, можно заключить, что к числу таких путей относятся следующие.

Во-первых, дальнейшее продолжение геолого-поисковых и геолого-разведочных работ с целью увеличения разведанных запасов минерального сырья. Можно заметить, что эта важная задача решается довольно успешно. Так, разведанные запасы бокситов только в 1945–1985 гг. выросли в 36 раз, тогда как добыча – примерно в 10 раз. Разведанные запасы меди за тот же период увеличились в 7 раз, а добыча – в 3 раза. В десятки раз возросли запасы фосфоритов, калийных солей, многих других нерудных ископаемых. Особо следует отметить перспективы, открывающиеся в связи с разведкой и последующим освоением полезных ископаемых на шельфе, материковом склоне и глубоководном дне Мирового океана.

Во-вторых, более полное и, главное, комплексное использование извлекаемых из недр Земли минеральных ресурсов. Вспомним, что о большой роли этого пути еще в конце 1930-х гг. говорил академик А. Е. Ферсман.

В-третьих, более последовательное и энергичное осуществление политики ресурсосбережения и снижения общей материалоемкости производственных процессов.

В-четвертых, более широкое использование вторичного сырья, которое во многих развитых странах уже стало важным составным элементом рационального природопользования.

В-пятых, замена части природного сырья и полученных на его основе материалов более экономичными искусственными материалами, к числу которых относятся нашедшие уже широкое применение пластмассы, керамика, стекловолокно и др.

Для России, как страны с огромным природно-ресурсным потенциалом, на первый взгляд сырьевая проблема не должна быть актуальной. В общем, так оно и было, пока хозяйство страны развивалось преимущественно по экстенсивному пути. Но в последнее время ее сырьевая экономика стала все чаще испытывать разного рода кризисные явления. Происходит истощение месторождений, растет стоимость добычи сырья (не случайно Н. Н. Моисеев охарактеризовал российские ресурсы как самые дорогие в мире), снижается настоящая и прогнозная ресурсообеспеченность. Поэтому и для России не просто важен, а необходим переход к ресурсосбережению и более эффективному развитию сырьевых отраслей экономики.

Изменения биосферы в результате человеческой деятельности стремительны. За ХХ век из недр извлечено полезных ископаемых больше, чем за всю историю цивилизации.

Размещение природных ресурсов по планете характеризуются крайней неравномерностью. Это объясняется различиями в климатических и тектонических процессах на земле, различными условиями образования полезных ископаемых в прошлые геологические эпохи.

До начала ХХ века основным энергоресурсом была древесина, затем уголь. Ему на смену пришли добыча и потребление иных видов топлива - нефти и газа. Эра нефти дала толчок интенсивному развитию экономики, что потребовало, в свою очередь, увеличения производства и потребления ископаемого топлива. Каждые 13 лет потребности в энергии удваивались. Общемировые запасы условного топлива слагаются, в первую очередь, из запасов угля (60%), нефти и газа (27%). В совокупном мировом производстве иная картина - на уголь приходится более 30%, а на нефть и газ - более 67%. Если следовать прогнозам оптимистов, то мировых запасов нефти должно хватить на 2-3 столетия. Пессимисты же считают, что имеющиеся запасы нефти могут обеспечить потребности цивилизации лишь несколько десятков лет.

Конечно, эти цифры носят условный характер. Однако вывод напрашивается один: необходимо учитывать ограниченность природных ресурсов, к тому же увеличение добычи полезных ископаемых оборачивается и экологическими проблемами.

Использование энергетических ресурсов - один из показателей уровня развития цивилизации. Потребление энергии развитыми государствами значительно превосходят соответствующие показатели стран развивающегося мира. Только 10 ведущих промышленных стран потребляют 70% общего количества вырабатываемой в мире энергии.

Большинство развивающихся стран не имеют крупных запасов нефти и находятся в зависимости от этого природного ресурса. В наименее же развитых странах потребности в энергетических ресурсах покрываются за счет дров и др. видов биомассы. В результате этого энергетическая ситуация для многих стран третьего мира оборачивается сложными проблемами (сведением лесов в том числе). «Дровяной дефицит» - это специфическая форма проявления мирового энергетического кризиса. Сам же энергетический кризис можно определить как напряженное состояние, сложившееся между потребностями современного общества в энергии и запасами сырья для энергетики. Он показал миру ограниченность запасов источников энергии в природе, а также расточительный характер потребления наиболее дефицитных энергоносителей.

Благодаря энергетическому кризису произошел переход мировой экономики с экстенсивного пути развития на интенсивный, сократилась энерго- и сырьеемкость мирового хозяйства, а обеспеченность его топливными и минеральными ресурсами (благодаря разработке новых месторождений даже стала возрастать).

В системе международного разделения труда развитые страны выступают основными потребителями сырьевых ресурсов, а развивающиеся - производителями, что определяется как уровнем их экономического развития, так и размещением полезных ископаемых на земле.

Ресурсообеспеченность - это соотношение между величиной запасов природных ресурсов и размером их использования.

Уровень ресурсообеспечения определяется потенциалом собственной ресурсной базы страны, а также иными фактами, например, политическими и военно-стратегическими соображениями, международным разделением труда и др.

Однако пример Японии, Италии и др. стран показывает, что наличие или отсутствие собственных сырьевых ресурсов в условиях современного мирового хозяйства не является решающим фактором в развитии страны. Часто именно в странах с богатой ресурсной базой имеет место ресурсная расточительность. К тому же в богатых ресурсами странах часто низок коэффициент использования вторичных ресурсов.

Рост потребления сырья к началу 70-х годов превысил прирост его разведанных запасов, снизилась ресурсообеспеченность. Тогда и появились первые мрачные прогнозы о скором исчерпании мировых ресурсов. Произошел переход к рациональному ресурсопотреблению.

Земельные ресурсы, почвенный покров - это основа всей живой природы. Лишь 30% земельного фонда мира - сельскохозяйственные угодья, используемые человечеством для производства продуктов питания. Остальная территория - горы, пустыни, ледники, болота, леса и т.д.

На протяжении всей истории цивилизации рост населения сопровождался расширением площади обрабатываемых земель. За истекшие 100 лет было расчищено больше земельных площадей для оседлого земледелия, чем за все предшествующие века.

Сейчас в мире практически не осталось земли для сельскохозяйственного освоения, лишь леса и экстремальные территории. К тому же во многих странах мира земельные ресурсы быстро уменьшаются (рост городов, промышленности и др.).

И если в развитых странах рост урожайности и продуктивности сельского хозяйства компенсирует убыль земель, то в развивающихся странах картина обратная. Это создает избыточное давление на почвы во многих густонаселенных районах развивающегося мира. До половины пахотных земель в мире используется до истощения, с превышением разумных нагрузок.

Еще один аспект проблемы обеспечения земельными ресурсами - деградация почв. Издавна бедой земледельцев была эрозия почв и засухи, а разрушенная почва восстанавливается очень медленно. В естественных условиях на это уходит не одна сотня лет.

Ежегодно только вследствие эрозии из сельскохозяйственного оборота выпадает 7 млн. га земель, а из-за заболачивания - засоления, выщелачивания - еще 1,5 млн. га. И хотя эрозия - это естественный геологический процесс, в последние годы он явно усиливается, часто по причине неосмотрительной хозяйственной деятельности человека.

Опустынивание также не новый процесс, но он, как и эрозия, ускорился в новейшее время.

Быстрый рост населения развивающихся стран усугубляет многие процессы, увеличивая нагрузку на земельный фон планеты. Сокращение земельных ресурсов в развивающихся странах, вызванное природными, социально- экономическими факторами, лежит в основе политических и этнических конфликтов. Деградация земель представляет собой серьезную проблему. Борьба с сокращением земельных ресурсов - важнейшая задача человечества.

На нашей планете лесами занято 30% территории. Четко прослеживаются два лесных пояса: северный, с преобладанием хвойных пород деревьев, и южный - влажные тропические леса развивающихся стран.

Наибольшая площадь лесов сохранилась в Азии, Латинской Америке. Лесное богатство мира велико, но не безгранично.

В развитых странах Западной Европы и Северной Америки, объем прироста древесины превышает объем лесозаготовок и ресурсный потенциал растет. Для большинства же стран третьего мира характерно снижение обеспеченности лесными ресурсами.

В целом лесные ресурсы мира сокращаются (за последние 200 лет - в 2 раза). Уничтожение лесов такими темпами имеет катастрофические последствия для всего мира: сокращается поступление кислорода, усиливается парниковый эффект, изменяется климат.

На протяжении многих веков сокращение площади лесов на планете практически не препятствовало прогрессу человечества. Но, начиная с недавнего времени, этот процесс стал отрицательно сказываться на экономическом и экологическом состоянии многих стран, особенно стран третьего мира. Охрана лесов и лесовосстановительные работы необходимы для дальнейшего существования человечества.

Вода является обязательным условием существования всех живых организмов на земле. Большие объемы воды на планете создает впечатление ее изобилия и неисчерпаемости. Долгие годы освоение водных ресурсов велось практически бесконтрольно. Воды сейчас недостаточно там, где ее нет в природе, где ее интенсивно используют, где она стала непригодной для употребления.

Около 60% общей площади суши приходится на зоны, в которых нет достаточного количества пресной воды. Четвертая часть человечества ощущает ее недостаток, а еще свыше 500 млн. жителей страдают от недостатка и плохого качества.

Водные ресурсы распределены по континентам неравномерно. Азия, из-за большой численности высоких темпов прироста населения, попадает в число самых бедных водой континентов. Многие страны Юго-западной и Южной Азии, а также Восточной Африки вскоре столкнутся с нехваткой воды, что не только ограничит развитие сельского хозяйства и промышленности, но и может привести к политическим конфликтам.

Потребность в пресной воде испытывают население, промышленность и сельское хозяйство. Однако большая часть вод - это воды мирового океана, непригодная не только для питья, но и для технологических нужд.

Несмотря на достижения современной технологии, проблемы надежного водоснабжения для многих стран мира остается нерешенной.

Увеличение промышленного расходования воды связано не только с быстрым ее развитием, но и с ростом водоемкости производства. Много воды требует химическая промышленность, металлургия, производство бумаги.

На сельское хозяйство мира приходится около 70% всего мирового водозабора. И сейчас большинство крестьян в мире используют те же методы орошения, что и их предки 5000 лет назад. Особенно высокой неэффективностью отличаются ирригационные системы стран третьего мира.

Можно сделать следующий вывод - дефицит пресной воды растет.

Причинами этого являются: быстрый рост населения, увеличение расходования пресных вод для сельского хозяйства и промышленности, сброс сточных вод и отходов промышленности, снижение способности водоемов к самоочищению.

Ограниченность, неравномерное распределение ресурсов пресных вод и растущее загрязнение вод являются одной из составляющих глобальной ресурсной проблемой человечества.

Океан занимает большую часть поверхности земли - 70%. Он является поставщиком половины кислорода воздуха и 20% белковой пищи человечества. Свойство морской воды - тепловая генерация, циркуляция течений и атмосферных потоков - определяют климат и погоду на земле. Полагают, что именно Мировой океан утолит жажду человечества. Ресурсный потенциал океана во многих отношениях может восполнить истощающиеся запасы суши.

Так какими же ресурсами обладает Мировой океан?

• - Биологические ресурсы (рыба, зоо- и фитопланктон);
• - Огромные ресурсы минерального сырья;
• - Энергетический потенциал (один приливной цикл Мирового океана способен обеспечить человечество энергией - однако пока это «потенциал будущего»);
• - Для развития мирового производства и обмена велико транспортное значение Мирового океана;
• - океан является вместилищем большинства отходов хозяйственной деятельности человечества (химическим и физическим воздействием своих вод и биологическим влиянием живых организмов океан рассеивает и очищает основную часть поступающих в него отходов, сохраняя относительное равновесие экосистем земли);
• - океан - основной резервуар ценнейшего и все более дефицитного ресурса - воды (получение которой путем опреснения увеличивается каждый год).

Ученые считают, что биологических ресурсов океана хватит, чтобы прокормить 30 млрд. человек.

Из биологических ресурсов океана в настоящее время используется, прежде всего, рыба. Однако с 70-х годов прирост улова падает. В связи с этим человечество всерьез задумается о том, что биологические ресурсы океана в результате их чрезмерной эксплуатации, находятся под угрозой.

К основным причинам оскудения биологических ресурсов можно отнести: нерациональное ведение мирового рыбного хозяйства, загрязнение вод океана.

Кроме биологических ресурсов, Мировой океан обладает огромными ресурсами минеральными ресурсами. В морской воде представлены почти все элементы таблица Менделеева. Недра океана, его дно богаты железом, марганцем, никелем, кобальтом.

В настоящее время развивается шельфовая добыча нефти и газа, причем доля морской добычи приближается к 1/3 объема мировой добычи этих энергоносителей.

Однако наряду с эксплуатацией богатых природных ресурсов мирового океана растет и загрязнение, особенно с увеличением перевозок нефти.

На повестку дня встает вопрос: не превратится ли океан в свалку отходов? 90% отходов, ежегодно сбрасываемых в моря, остаются в прибрежных районах, где они наносят ущерб рыболовству, отдыху и т.д.

Освоение ресурсов океана и его охрана, несомненно, является одной из глобальных проблем человечества. Мировой океан определяет лицо биосферы. Здоров океан - здорова планета.

1. Попытайтесь определить наиболее оптимальные, с вашей точки зрения, территории и акватории планеты для сооружения электростанций, работающих на альтернативных источниках энергии.

Россия обладает колоссальным суммарным потенциалом энергии ветра. Вдоль берегов Северного Ледовитого океана на протяжении 12 тыс. км господствуют ветры со среднегодовой скоростью свыше 5-7 м/с. (Считается, что ветроустановки эффективны при среднегодовых скоростях ветра выше 4-5 м/с.) Приливные станции - самые дорогие сооружения. Районами их строительства могут стать заливы и устья рек с очень высоким уровнем приливов. В заливе Фанди (Канада) он достигает 18 м, в устье р. Северн (Великобритания) - 14,5 м, в порту Гранвилъ (Франция) - 14,7 м. Потенциальных районов для строительства крупных ПЭС в России несколько: Мезенская губа, Тугурский залив Охотского моря. Станция в Мезенской губе могла бы иметь мощность 15 000 МВт, в Тугурском заливе - 10 300. В отношении геотермальной энергии перспективными являются Камчатка и Курильские острова. Для использования солнечной энергии оптимален экваториальный пояс планеты в силу его наибольшей освещенности.

2. Широкое осознание ресурсной проблемы произошло лишь в конце прошлого столетия. Как вы думаете, с чем это связано?

Это связано с тем, что главные причины усиливающегося антропогенного воздействия на окружающую среду, такие как рост населения и возрастание масштабов потребления природных ресурсов, наиболее явно проявились именно во второй половине ХХ в. Широкому осознанию проблемы также способствовало ее научное изучение и освещение в СМИ.

3. Почему энергетическая и сырьевая проблемы, не являющиеся острыми для отдельных стран, имеют тем не менее глобальный характер?

То, что энергетическая и сырьевая проблемы не являются острыми для отдельных стран - это всего лишь вопрос времени, так как ресурсы планеты ограничены. К тому же ошибочно считать, что глобальная проблема должна проявляться везде, куда «попадет указка на глобусе». Так, жителям многих процветающих государств неведомы голод и недоедание, но эта проблема все равно остается глобальной, так как глобальность любой проблемы определяется ее значением для судеб всего человечества.

4. В чем преимущества и недостатки альтернативных источников энергии?

Один из путей решения энергетической проблемы многие ученые и специалисты видят в масштабном использовании возобновляемых альтернативных источников энергии. Так, гелиоэнергетика, безусловно, может сыграть очень важную роль в решении локальных проблем некоторых пустынных районов и, возможно, даже некоторых южных стран в целом. Но решить проблему полной замены ныне действующих способов получения энергии она не в состоянии: сказывается рассеянность солнечной энергии и необходимость сооружения колоссальных по площади и расходу материалов энергетических установок.

Энергия ветра все более приближается по стоимости к ископаемому топливу (Дания, Нидерланды, США, КНР и др.). За последние 30 лет она упала с 30 до 4-5 центов за 1 кВт>ч на лучших ветряных электростанциях. По имеющимся прогнозам, уже в 2060 г. энергия ветра и Солнца будет покрывать половину мирового спроса на энергию. Негативные стороны ветряной энергетики - мощный гул, издаваемый такими установками, гибель пернатых, а также непостоянство ветровых потоков (нет ветра - нет энергии). Кроме того, при широкомасштабном применении ветровой энергии будет происходить нарушение теплового баланса вследствие изменения условий переноса тепла вдоль земной поверхности.

Роль энергии приливов и геотермальных вод в отдаленном будущем еще недостаточно ясна. Сравнительно высокие капитальные затраты на сооружение электростанций, использующих эти виды энергии, их жесткая географическая привязка не оставляют больших надежд на повышение их доли в суммарном производстве энергии в мире. Действительно, можно сосчитать по пальцам страны, обладающие широкими возможностями освоения энергии приливов и геотермальных вод (Франция, Россия, Канада, США и др.)

5. Известно выражение «безотходное производство». Однако лишь величину более 90% считают соответствующей такому производству. Почему?

Понятие безотходное производство не следует воспринимать абсолютно, т.е. было бы ошибочным полагать, что может быть производство без отходов. Представить себе полностью безотходное производство просто невозможно, ибо такого нет и в природе.

6. Как вы понимаете выражение «комплексное использование сырья»?

Комплексное использования сырья - наиболее полное, экономически оправданное использованиевсех полезных компонентов, содержащихся в сырье, а также в отходах производства. Почти все виды сырья минерального и органического происхождения содержат ряд ценных компонентов. Полнота их извлечения и использования зависит от потребности в них и уровня развития техники.

7. Приведите четыре аргумента, доказывающие существование глобальной энергетической и сырьевой проблем.

1. По самым пессимистическим прогнозам, в ближайшие десятилетия будут исчерпаны доступные месторождения нефти, свинцовых и цинковых руд, олова, золота, серебра, платины, асбеста, а затем прекратится добыча никеля, кобальта, алюминия и т. д.

2. Во всем мире сегодня началось освоение менее продуктивных месторождений или расположенных в труднодоступных районах со сложными природными условиями, что сильно удорожает добычу.

3. Ведется переход энерго- и материалосберегающим технологиям, использованию вторичного сырья.

4. Активно разрабатываются и внедряются технологии использования альтернативных источников энергии.

8. Обсудите все «за» и «против» развития атомной энергетики в мире, и в частности в нашей стране.

Энергия, выделяющаяся в ядерных реакциях, в миллионы раз выше, чем та, которую дают обычные химические реакции (например, реакция горения), так что теплотворная способность ядерного топлива оказывается неизмеримо большей, чем обычного топлива. Использовать ядерное топливо для выработки электроэнергии -- чрезвычайно заманчивая идея. Преимущества атомных электростанций (АЭС) перед тепловыми (ТЭЦ) и гидроэлектростанциями (ГЭС) очевидны: нет отходов, газовых выбросов, нет необходимости вести огромные объемы строительства, возводить плотины и хоронить плодородные земли на дне водохранилищ. Пожалуй, более экологичны, чем АЭС, только электростанции, использующие энергию солнечного излучения или ветра. Но и ветряки, и гелиостанции пока маломощны и не могут обеспечить потребности людей в дешевой электроэнергии - а эта потребность все быстрее растет.

И все же целесообразность строительства и эксплуатации АЭС часто ставят под сомнение из-за вредного воздействия радиоактивных веществ на окружающую среду и человека. Аварии на объектах атомной энергетики - самый больной вопрос эксплуатации АЭС. Однако несмотря на их тяжесть, в целом вероятность таких аварий невелика. С момента появления атомной энергетики произошло не более трех десятков аварий, и лишь в четырех случаях имел место выброс радиоактивных веществ в окружающую среду. Однако масштабы загрязнений, сопутствующих таким авариям, часто приобретают глобальный характер. Даже если атомная электростанция работает идеально и без малейших сбоев, ее эксплуатация неизбежно ведет к накоплению радиоактивных веществ. Поэтому людям приходится решать очень серьезную проблему, имя которой -- безопасное хранение отходов.

После неплохого старта наша страна отстала от передовых стран мира в области развития атомной энергетики по всем параметрам. Конечно, от ядерной энергетики можно вообще отказаться. Тем самым будет полностью устранена опасность облучения людей и угроза ядерных аварий. Но тогда для удовлетворения потребностей в энергии придется наращивать строительство ТЭЦ и ГЭС. А это неизбежно приведет к большому загрязнению атмосферы вредными веществами, к накоплению в атмосфере избыточного количества углекислого газа, изменению климата Земли и нарушению теплового баланса в масштабах всей планеты. Несмотря на относительно недавние трагические события на японской АЭС “Фукусима-1”, официальная позиция России не изменилась: ядерную энергетику нужно развивать, в том числе строить Балтийскую АЭС в Калининградской области.

9. Используя материалы средств массовой информации, приведите примеры путей решения энергетической и сырьевой проблем в России. В чем смысл инициатив нашей страны в решении глобальной энергетической проблемы?

Обнинская АЭС мощностью 5 МВт была запущена 27 июня 1954 года в СССР. Она стала первой в мире промышленной атомной электростанцией. Впервые в мире неводяные пары как тепловой носитель применены на Паратунской ГеоТЭС в 1967 году. Сегодня на Камчатке 40 % потребляемой энергии вырабатывается на геотермальных источниках.

В 2009 году в России вступил в силу федеральный закон «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности в Российской Федерации», целью которого является стимулирование энергосбережения и повышения энергоэффективности. Техническое развитие классической электроэнергетики России связывается введением в энергосистему более эффективных и маневренных парогазовых установок в том числе и в составе теплоцентралей. Перспективное развитие гидроэнергетики связывают с освоением сибирского потенциала - достройкой Бурейского и Колымского каскадов, в проектах Нижнезейские ГЭС, Нижнеангарские или Среднеенисейская ГЭС, Южно-Якутский ГЭК. В европейской части страны производится существенное (соизмеримое со строительством новых станций) повышение рабочей мощности Волжских ГЭС. На севере рассматривается достройка Белопорожской ГЭС. Технический потенциал ветровой энергии России оценивается в размере свыше 50 трлн кВт ч/год. Установленная мощность ветряных электростанций в стране на 2014 год составляет около 83 МВт, суммарная выработка не превышает 40 млн кВт ч/год.

Глобальная энергетическая проблема — это проблема обеспечения человечества топливом и энергией в настоящее время и в обозримом будущем.

Локальные энергетические кризисы возникали и в доиндустриальной экономике (например, в Англии XVIII в. в связи с исчерпанием лесных ресурсов и переходом на уголь). Но как глобальная проблема нехватка энергоресурсов проявилась в 70-х гг. XX в., когда разразился энергетический кризис, выразившийся в резком повышении цены на нефть (в 14,5 раза в 1972-1981 гг.), что создало серьезные трудности для . Хотя многие затруднения того времени были преодолены, глобальная проблема обеспечения топливом и энергией сохраняет свое значение и в наши дни.

Главной причиной возникновения глобальной энергетической проблемы следует считать быстрый рост потребления минерального топлива в XX в. Со стороны предложения он вызван открытием и эксплуатацией огромных нефтегазовых месторождений в Западной Сибири, на Аляске, на шельфе Северною моря, а со стороны спроса — увеличением автомобильного парка и ростом объема производства полимерных материалов.

Наращивание добычи топливно-энергетических ресурсов повлекло за собой серьезное ухудшение экологической ситуации (расширение открытой добычи полезных ископаемых, добыча на шельфе и др.). А рост спроса на эти ресурсы усилил конкуренцию как стран — экспортеров топливных ресурсов за лучшие условия продажи, так и между странами-импортерами за доступ к энергетическим ресурсам.

Обеспеченность мирового хозяйства топливно-энергетическими ресурсами

Вместе с тем происходит дальнейшее наращивание ресурсов минерального топлива. Под влиянием энергетического кризиса активизировались крупномасштабные геологоразведочные работы , приведшие к открытию и освоению новых месторождений энергоресурсов. Соответственно возросли и показатели обеспеченности важнейшими видами минерального топлива: считается, что при современном уровне добычи разведанных запасов угля должно хватить на 325 лет. природного газа — на 62 года, а нефти — на 37 лет (если в начале 70-х гг. считалось, что обеспеченность мировой экономики запасами нефти не превышает 25-30 лет; разведанные запасы угля еще в 1984 г. оценивались в 1,2 трлн т, то к концу 90-х гг. они выросли до 1,75 трлн т).

В результате преобладавшие в 70-х гг. пессимистические прогнозы обеспеченности потребностей мировой экономики в энергоносителях (так, тогда считалось, что запасов нефти хватит не более чем на 25-30 лет) сменились оптимистическими взглядами, основанными на актуальной информации.

Основные пути решения глобальной энергетической проблемы

Экстенсивный путь решения энергетической проблемы предполагает дальнейшее увеличение добычи энергоносителей и абсолютный рост энергопотребления. Этот путь остается актуальным для современной мировой экономики. Мировое энергопотребление в абсолютном выражении с 1996 по 2003 г. выросло с 12 млрд до 15,2 млрд т условного топлива. Вместе с тем ряд стран сталкивается с достижением предела собственного производства энергоносителей (Китай) либо с перспективой сокращения этого производства (Великобритания). Такое развитие событий побуждает к поискам способов более рационального использования энергоресурсов.

На этой основе получает импульс интенсивный путь решения энергетической проблемы, заключающийся прежде всего в увеличении производства продукции на единицу энергозатрат. Энергетический кризис 70-х гг. ускорил развитие и внедрение энергосберегающих технологий , придает импульс структурной перестройке экономики. Эти меры, наиболее последовательно проводимые развитыми странами, позволили в значительной степени смягчить последствия энергетического кризиса.

В современных условиях тонна сбереженного в результате сберегающих мер энергоносителя обходится в 3-4 раза дешевле, чем тонна дополнительно добытого. Это обстоятельство явилось для многих стран мощным стимулом повышения эффективности использования энергоносителей . За последнюю четверть XX в. энергоемкость хозяйства США снизилась вдвое, а Германии — в 2,5 раза.

Под воздействием энергетического кризиса развитые страны в 70-80-х гг. провели масштабную структурную перестройку экономики в направлении снижения доли энергоемких производств. Так, энергоемкость машиностроения и особенно в 8-10 раз ниже, чем в ТЭК или в металлургии. Энергоемкие производства сворачивались и переводились в развивающиеся страны. Структурная перестройка в направлении энергосбережения приносит до 20% экономии топливно-энергетических ресурсов в расчете на единицу ВВП.

Важным резервом повышения эффективности использования энергии является совершенствование технологических процессов функционирования аппаратов и оборудования. Несмотря на то что это направление является весьма капиталоемким, тем не менее эти затраты в 2-3 раза меньше расходов, необходимых для эквивалентного повышения добычи (производства) топлива и энергии. Основные усилия в этой сфере направлены на совершенствование двигателей и всего процесса использования топлива.

В то же время многие государства с формирующимися рынками (Россия, Украина, Китай, Индия) продолжают развивать энергоемкие производства (черная и цветная металлургия, химическая промышленность и др.), а также использовать устаревшие технологии. Более того, в этих странах следует ожидать роста энергопотребления как в связи с повышением жизненного уровня и изменением образа жизни населения, так и с нехваткой у многих из этих стран средств на снижение энергоемкости хозяйства. Поэтому в современных условиях именно в странах с формирующимися рынками происходит рост потребления энергетических ресурсов, тогда как в развитых странах потребление сохраняется на относительно стабильном уровне. Но необходимо иметь в виду, что энергосбережение в наибольшей степени проявило себя в промышленности, но под влиянием дешевой нефти 90-х гг. слабо сказывается на транспорте.

На современном этапе и еще на долгие годы вперед решение глобальной энергетической проблемы будет зависеть от степени снижения энергоемкости экономики, т.е. от расхода энергии на единицу произведенного ВВП.

Таким образом, глобальной энергетической проблемы в ее прежнем понимании как угрозы абсолютной нехватки ресурсов в мире не существует. Тем не менее проблема обеспечения энергоресурсами сохраняется в модифицированном виде.