Усі промислові системи у екологічному розумінні є гетеротрофними. Вони базуються на зв’язаній енергії органічних речовин, викопних енергоносіїв, людській праці або, в останній час, частково на атомній енергії. При очевидному різноманітті джерел енергії для промислового виробництва енергію отримують, головним чином, за рахунок спалювання викопного пального – вугілля, нафтопродуктів та газу. За оцінками Г. Дейвіса (1992), сучасне людство отримує 78 % енергії за рахунок спалювання викопного пального, 18 % від відновлюваних джерел (енергія текучої води та спалювання деревини) та 4 % - ядерна енергетика. Отже, сучасна енергетика використовує головним чином невідновлювані ресурси, які утворилися в далекому минулому внаслідок життєдіяльності на планеті.
Ріст споживання невідновлюваних енергоносіїв ставить людство перед складною проблемою виснаження їхніх запасів. Так, при сучасних темпах використання розвіданих запасів нафти людині вистачить її всього на сто років, а вугілля на триста. Однак споживання енергії в індустріалізованому світі швидко зростає. У розрахунку на одну людину воно характеризується такими показниками: 1910 рік – 1т. умовного палива, 1950 – 1,4 т., 1970 – 2,5т. 1990 – 2,7 т. Загальний показник використання енергії у первісної людини не перевищував 8 мДж на добу, а в сучасної дорівнює 1 тисячі мДж на добу, що еквівалентно спалюванню 2,7 тонн вугілля. Сучасне людство споживає 10 млрд. тонн умовного палива на рік, з них 35 % попередньо перетворюються на електроенергію.
Перспективи використання енергоресурсів.
Енергетичні ресурси характеризують кількість років, впродовж яких даного ресурсу вистачить для виробництва енергії на сучасному кількісному рівні. Якщо брати оцінку кількості палива по всіх категоріях (розвідані, можливі, ймовірні), то вугілля вистачить на 600 років, нафти – на 90, природного газу – на 50 та урану (при реакторах на повільних нейронах, що нині застосовуються) – на 27 років. Якщо ж того додати придуману для урану четверту категорію запасу – потенційну, то його вистачить на 60 років. Це ми приймемо для подальшого розгляду, хоча таким методом розрахунку дещо порушується коректність порівняння на користь атомної енергетики. Отже, як не прикро, але всі види палива по всіх категоріях будуть спалені за 800 років. Якщо ж витрати здійснюватимуть ся на рівні енергетики теплового бар’єру, то все паливо згорить за 80 років. У дійсності, очевидно енерговиробництво спочатку буде зростати до 60-х рр. ХХІ ст. до досягнення бар’єру а далі залишиться на цьому рівні. Тоді всі види палива, що нині використовуються, будуть витрачені на початку ХХІІ ст. Якщо частка кожного виду палива у загальному енергобалансі буде пропорційна запасу, то всі вони вичерпаються одночасно, тобто кожного виду палива вистачить на 125 років. При цьому вугілля повинно забезпечити 70% виробництва енергії, нафта – 11%, природний газ – 7%, уран – 7%, гідроенергія – 5%.
Враховуючи цінність газу й особливо нафти як серовини для хімічної промисловості, повинна зменшуватись їх частка в енергобалансі. В 90-х рр. ХХ ст. порівняно з 70-ми рр. у США частка вугілля зросла з 12,5 до 23%, а частка нафти знизилась з 45% до 41%, газу – з 36 до 21%, причому частка гідроенергетики залишається незмінною на рівні 5,5%, а частка атомної енергії зросла до 8%. У США проведено велику роботу щодо створення екологічно чистої вугільної енергетики, створено нові технології спалювання вугілля, що виключають викиди шкідливих газів, і побудовано відповідну техніку. В Україні, незважаючи на ресурсні багатства вугілля, відбулось в продовж 70-90-х рр. зниження частки вугілля в енергобалансі, а частка газу підвищилась, частка ядерної енергетики зросла. Слабке використання вугілля в енергетиці України при екологічно застарілій технології його спалення, можливо, й виправдане. Однак, необхідно закупити в США та інших розвинених країнах світу відповідну техніку та забезпечити більше використання вугілля.
Потрібно вказати на особливе використання урану. Перехід на реактори на швидких нейтронах дозволить у 40-50 разів збільшити вихід енергії з тієї ж кількості природного урану завдяки виробленню нового ядерного палива – плутонію. Це рівнозначно збільшенню в стільки ж разів строку вичерпанню запасів урану, що становить тепер 2500 років. Це може врятувати складне кризове становище в енергетиці. Однак швидкі реактори, що використовують плутоній відзначаються великою реактивністю, швидкими змінами енергії, що виділяється, а це на багато порядків збільшує можливість вибуху. Плутоній використовується в ядерній зброї. Будівництво АЕС на швидких нейтронах створює грунт для ядерного тероризму та шантажу і, ймовірно, поширення ядерної зброї. Всі ці небезпечні особливості та ряд інших спонукали США ще в 1977 році відмовитися від використання швидких реакторів і припинити асигнування на проектування та будівництво першої американської АЕС з реакторами на швидких нейтронах.
Як підкреслював видатний радянський вчений-атомник академік Валерій Легасов, “ядерна енергетика з реакторами на теплових нейтронах при вказаних ресурсах палива в принципі не може служити крупномасштабним джерелом енергії… При планових темпах розвитку ядерної енергетики достовірні запаси урану будуть вичерпані вже до кінця нашого століття, а сумарні (достовірні та додаткові) – в першому десятиріччі наступного століття”. Звідси виходить: єдиним типом палива на якому може базуватися масштабний розвиток світової енергетики, є вугілля.
Екологічне обмеження розвитку різних видів енергетики.
Загально відомо, що існуюча технологія енергетики на вугіллі та нафті завдає шкоди природі та людині в наслідок викидів летючого попелу, сірчистого газу, окису азоту, деяких вуглеводів. Природний газ – найчистіше паливо. Він утворює лише викиди окислів азоту, що практично нейтралізуються сучасною технологією його спалювання. Нині є багато апробованих ефективних способів очищення димових газів, що дозволяють усунути вказані вище викиди шкідливих компонентів в атмосферу. Таким чином, чиста енергетика на викопних видах палива – це лише проблема виділення необхідних коштів на очищення газів, що відходять, які, за оцінками спеціалістів на багато менше, ніж затрати на запобігання радіоактивних викидів АЕС.
У вигляді аргументів проти розвитку хімічної теплової енергетики вказується велике споживання нею кисню та можливість додаткового нагрівання біосфери, за рахунок парникового ефекту, що виклаєтья накопиченням СО2 в атмосфері планети. Розрахунки вчених показують, що збільшення концентрації СО2 в 2 ризи призведе до підвищення середньої температури біосфери на 1-2%, що є для людства катастрофічним. За даними останніх років (дані акад. Валерія Троїцького, концентрація СО2 зростає на 0,003% за рік. Отже, при досягненні теплового бар’єру за рахунок хімічного палива до 50-60-х років ХХІ ст. вона росте на 20%. Це обумовить підвищення середньої температури біосфери не більше, ніж на 0,2-0,4%. З другого боку, відомо, що за сто років – з 1890 до 1990 – концентрація СО2 зросла на 14-15%, але клімат Землі не потеплів і став холоднішим. Очевидно, побоювання про настання парникового ефекту у ХХІ ст. не зовсім обгрунтовано і потрібне подальше вивчення цього важливого питання. Що стосується споживання кисню. То сучасна паливна енергетика щорічно споживає 0,03% його запасу в атмосфері. Спалювання всіх ресурсів хімічного палива потребує близько 2% загальної кількості. Однак більша частина кисню повертається зеленими рослинами назад в атмосферу, тому людство не відчуває зміни його вмісту.
Завантажити реферат