İnsanlığın enerji sorunu ve onu çözmenin yolları

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

İnsanlığın enerji sorunu her geçen yıl daha da yaygınlaşıyor. Bunun nedeni, dünya nüfusunun büyümesi ve sürekli artan bir enerji tüketimi seviyesine yol açan teknolojinin yoğun gelişmesidir. Nükleer, alternatif ve hidroelektrik kullanımına rağmen, insanlar dünyanın bağırsaklarından aslan payını çıkarmaya devam ediyor. Petrol, doğal gaz ve kömür yenilenemeyen doğal enerji kaynaklarıdır ve şimdiye kadar rezervleri kritik bir düzeye indirilmiştir.

Sonun başlangıcı

İnsanlığın enerji sorununun küreselleşmesi, ucuz petrol çağının sona erdiği geçen yüzyılın 70'lerinde başladı. Bu tür akaryakıt fiyatlarındaki kıtlık ve keskin bir artış, küresel ekonomide ciddi bir krize neden oldu. Maliyeti zaman içinde azalmasına rağmen, hacimler istikrarlı bir şekilde düşüyor, bu nedenle enerji ve hammadde sorunuinsanlık keskinleşiyor.

Örneğin, yalnızca yirminci yüzyılın 60'larından 80'lerine kadar olan dönemde, dünya kömür üretim hacmi bu kaynakların toplam hacminin %40'ı, petrol - %75'i, doğal gaz - %80'i idi. yüzyılın başından beri kullanılmaktadır.

70'li yıllarda akaryakıt kıtlığının başlamasına ve enerji sorununun insanlık için küresel bir sorun olduğunun ortaya çıkmasına rağmen, tahminler tüketiminde bir artış sağlamadı. 2000 yılına kadar maden çıkarma hacminin 3 kat artması planlandı. Daha sonra, elbette, bu planlar az altıldı, ancak onlarca yıl süren kaynakların aşırı derecede israf edilmesinin bir sonucu olarak, bugün pratik olarak yok oldular.

İnsanlığın enerji sorununun ana coğrafi yönleri

Yakıt kıtlığının artmasının nedenlerinden biri, çıkarılması için koşulların ağırlaşması ve bunun sonucunda bu sürecin maliyetindeki artıştır. Birkaç on yıl önce doğal kaynaklar yüzeye çıktıysa, bugün madenlerin, gaz ve petrol kuyularının derinliğini sürekli olarak artırmamız gerekiyor. Kuzey Amerika, Batı Avrupa, Rusya ve Ukrayna'nın eski sanayi bölgelerinde enerji kaynaklarının ortaya çıkmasının madencilik ve jeolojik koşulları özellikle belirgin şekilde kötüleşti.

İnsanlığın enerji ve hammadde sorunlarının coğrafi yönleri göz önüne alındığında, çözümlerinin kaynak sınırlarını genişletmede yattığı söylenmelidir. yeni öğrenmen gerekDaha hafif madencilik ve jeolojik koşullara sahip alanlar. Böylece yakıt üretim maliyeti düşürülebilir. Ancak, yeni yerlerde enerji kaynaklarının çıkarılmasının genel sermaye yoğunluğunun genellikle çok daha yüksek olduğu dikkate alınmalıdır.

İnsanlığın enerji ve hammadde sorunlarının ekonomik ve jeopolitik yönleri

Doğal yakıt rezervlerinin tükenmesi, ekonomik, politik ve jeopolitik alanlarda şiddetli rekabete yol açtı. Dev akaryakıt şirketleri, yakıt ve enerji kaynaklarının bölünmesi ve bu sektördeki etki alanlarının yeniden dağıtılması ile uğraşmaktadır, bu da dünya gaz, kömür ve petrol pazarında sürekli fiyat dalgalanmalarına yol açmaktadır. Durumun istikrarsızlığı, insanlığın enerji sorununu ciddi şekilde şiddetlendiriyor.

Küresel enerji güvenliği

Bu kavram 21. yüzyılın başında kullanılmaya başlandı. Bu tür bir güvenlik stratejisinin ilkeleri, fiyatları gerekçelendirilecek ve hem yakıt ihraç eden hem de ithal eden ülkelere uygun, güvenilir, uzun vadeli ve çevresel olarak kabul edilebilir bir enerji arzı sağlar.

Bu stratejinin uygulanması, ancak insanlığın enerji sorununun nedenlerinin ortadan kaldırılması ve dünya ekonomisine hem geleneksel yakıtlar hem de alternatif kaynaklardan enerji sağlanmasına yönelik pratik önlemler alınmasıyla mümkündür. Ayrıca alternatif enerjinin geliştirilmesine özel önem verilmelidir.

Enerji tasarrufu politikası

Ucuz yakıt döneminde, dünyanın birçok ülkesi çok kaynak yoğun bir ekonomi geliştirdi. Her şeyden önce, bu fenomen maden kaynakları bakımından zengin devletlerde gözlendi. Listenin başında Sovyetler Birliği, ABD, Kanada, Çin ve Avustralya yer aldı. Aynı zamanda, SSCB'deki eşdeğer yakıt tüketiminin hacmi Amerika'dakinden birkaç kat daha fazlaydı.

Bu durum, ev içi, sanayi, ulaşım ve ekonominin diğer sektörlerinde acilen enerji tasarrufu politikalarının başlatılmasını gerektirdi. İnsanlığın enerji ve hammadde sorunları tüm yönleriyle dikkate alınarak, bu ülkelerin GSYİH'sının özgül enerji yoğunluğunu az altmaya yönelik teknolojiler geliştirilmeye ve uygulanmaya başlandı ve dünya ekonomisinin tüm ekonomik yapısı yeniden inşa ediliyordu.

Başarılar ve başarısızlıklar

Enerji tasarrufu alanındaki en dikkate değer başarılar Batı'nın ekonomik olarak gelişmiş ülkeleri tarafından elde edilmiştir. İlk 15 yılda, GSYİH'lerinin enerji yoğunluğunu 1/3 oranında az altmayı başardılar ve bu da dünya enerji tüketimindeki paylarının yüzde 60'tan yüzde 48'e düşmesine yol açtı. Bugüne kadar, Batı'daki GSYİH büyümesinin artan yakıt tüketimini geride bırakmasıyla bu eğilim devam ediyor.

Durum Orta ve Doğu Avrupa, Çin ve BDT ülkelerinde çok daha kötü. Ekonomilerinin enerji yoğunluğu çok yavaş düşüyor. Ancak ekonomik anti-derecenin liderleri gelişmekte olan ülkelerdir. Örneğin, çoğu Afrika ve Asya ülkesindeilişkili yakıt (doğal gaz ve petrol) kayıpları yüzde 80 ila 100 arasında değişmektedir.

Gerçekler ve beklentiler

İnsanlığın enerji sorunu ve bugün bunu çözmenin yolları tüm dünyayı ilgilendiriyor. Mevcut durumu iyileştirmek için çeşitli teknik ve teknolojik yenilikler tanıtılmaktadır. Enerji tasarrufu için endüstriyel ve belediye ekipmanları geliştiriliyor, daha fazla yakıt tasarruflu arabalar üretiliyor, vb.

Birincil makroekonomik önlemler arasında, geleneksel olmayan ve yenilenebilir enerji kaynaklarının payını artırma beklentisiyle gaz, kömür ve petrol tüketiminin yapısında kademeli bir değişiklik yer alıyor.

İnsanlığın enerji sorununu başarılı bir şekilde çözmek için, bilimsel ve teknolojik devrimin mevcut aşamasında mevcut olan temelde yeni teknolojilerin geliştirilmesine ve uygulanmasına özel dikkat gösterilmesi gerekmektedir.

Nükleer enerji endüstrisi

Enerji arzı alanında en umut verici alanlardan biri nükleer enerjidir. Bazı gelişmiş ülkelerde yeni nesil nükleer reaktörler devreye alınmış durumda. Nükleer bilim adamları, bir zamanlar öngörüldüğü gibi, yeni ve çok daha verimli bir nükleer enerji dalgası haline gelecek olan hızlı nöronlar tarafından desteklenen reaktörler konusunu bir kez daha aktif olarak tartışıyorlar. Ancak, geliştirmeleri durduruldu, ancak şimdi bu konu yeniden alakalı hale geldi.

MHD oluşturucuları kullanma

Buhar kazanları ve türbinler olmadan ısı enerjisinin doğrudan elektriğe dönüştürülmesimanyetohidrodinamik jeneratörler gerçekleştirir. Bu umut verici yönün gelişimi, geçen yüzyılın 70'lerinin başında başladı. 1971'de 25.000 kW kapasiteli ilk pilot endüstriyel MHD Moskova'da piyasaya sürüldü.

Manyetohidrodinamik jeneratörlerin başlıca avantajları şunlardır:

• yüksek verimlilik;
• çevresel (atmosfere zararlı emisyon yok);
• anında başlangıç.

Kriyojenik turbojeneratör

Bir kriyojenik jeneratörün çalışma prensibi, rotorun sıvı helyum ile soğutulmasıdır, bu da süperiletkenlik etkisi ile sonuçlanır. Bu ünitenin tartışılmaz avantajları arasında yüksek verimlilik, düşük ağırlık ve boyutlar yer almaktadır.

Sovyet döneminde bir kriyojenik turbojeneratörün pilot prototipi oluşturuldu ve şu anda Japonya, ABD ve diğer gelişmiş ülkelerde benzer gelişmeler devam ediyor.

Hidrojen

Yakıt olarak hidrojen kullanımının büyük umutları var. Pek çok uzmana göre, bu teknoloji insanlığın en önemli küresel sorunlarının - enerji ve hammadde sorununun - çözülmesine yardımcı olacak. Öncelikle hidrojen yakıtı makine mühendisliğinde doğal enerji kaynaklarına alternatif olacaktır. İlk hidrojen arabası, 90'ların başında Japon şirketi Mazda tarafından yaratıldı; onun için yeni bir motor geliştirildi. Deneyin oldukça başarılı olduğu ortaya çıktı, bu da bu yönün vaadini doğruluyor.

Elektrokimyasal jeneratörler

Bunlar aynı zamanda hidrojenle de çalışan yakıt hücreleridir. yakıt geçirilirözel bir maddeye sahip polimer membranlar - bir katalizör. Oksijen ile kimyasal reaksiyonun bir sonucu olarak, hidrojenin kendisi suya dönüştürülür ve yanma sırasında elektrik enerjisine dönüşen kimyasal enerji açığa çıkar.

Yakıt hücreli motorlar, geleneksel enerji santrallerinin iki katı olan en yüksek verimlilik (%70'in üzerinde) ile karakterize edilir. Ayrıca, kullanımları kolaydır, çalışma sırasında sessizdirler ve onarım gerektirmezler.

Yakın zamana kadar, yakıt hücrelerinin, örneğin uzay araştırmalarında, dar bir kapsamı vardı. Ancak şimdi, Japonya'nın ilk sırada yer aldığı ekonomik olarak gelişmiş ülkelerin çoğunda elektrokimyasal jeneratörlerin tanıtımı üzerine çalışmalar aktif olarak yürütülüyor. Bu birimlerin dünyadaki toplam gücü milyonlarca kw olarak ölçülmektedir. Örneğin, New York ve Tokyo'da zaten bu tür hücreleri kullanan enerji santralleri var ve Alman otomobil üreticisi Daimler-Benz, bu prensipte çalışan bir motora sahip bir otomobilin çalışan prototipini oluşturan ilk kişi oldu.

Kontrollü termonükleer füzyon

Yıllardır termonükleer enerji alanında araştırmalar yapılıyor. Atom enerjisi, nükleer fisyon reaksiyonuna dayanır ve termonükleer enerji, ters işleme dayanır - hidrojen izotoplarının (döteryum, trityum) çekirdekleri birleşir. 1 kg döteryumun nükleer yanması sürecinde, açığa çıkan enerji miktarı kömürden elde edilenden 10 milyon kat daha fazladır. Sonuç gerçekten etkileyici! Bu nedenle termonükleer enerji, küresel sorunların çözümünde en umut verici alanlardan biri olarak kabul edilir.enerji açığı.

Tahminler

Bugün, gelecekte küresel enerji sektöründeki durumun gelişimi için çeşitli senaryolar var. Bazılarına göre, 2060 yılına kadar petrol eşdeğerindeki küresel enerji tüketimi 20 milyar tona çıkacak. Aynı zamanda tüketim açısından da gelişmekte olan ülkeler gelişmiş ülkeleri geçecek.

21. yüzyılın ortalarına kadar fosil enerji kaynaklarının miktarı önemli ölçüde azalmalı, ancak yenilenebilir enerji kaynaklarının, özellikle rüzgar, güneş, jeotermal ve gelgit kaynaklarının payı artacaktır.