Energetický problém lidstva a způsoby jeho řešení

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Energetický problém lidstva se každým rokem stává stále více rozšířeným. Je to dáno růstem světové populace a intenzivním rozvojem technologií, který vede k neustále rostoucí úrovni spotřeby energie. Navzdory využívání jaderné, alternativní a vodní energie lidé nadále těží lví podíl paliva z útrob Země. Ropa, zemní plyn a uhlí jsou neobnovitelné přírodní zdroje energie a jejich zásoby byly nyní sníženy na kritickou úroveň.

Začátek konce

Globalizace energetického problému lidstva začala v 70. letech minulého století, kdy skončila éra levné ropy. Nedostatek a prudký nárůst ceny tohoto druhu paliva vyvolaly vážnou krizi světové ekonomiky. A přestože jeho náklady v průběhu času klesaly, objemy neustále klesají, takže problém s energií a surovinamilidstvo je čím dál ostřejší.

Například jen v období od 60. do 80. let dvacátého století činil světový objem těžby uhlí 40 %, ropy 75 %, zemního plynu 80 % z celkového objemu těchto zdrojů používá se od začátku století.

Navzdory skutečnosti, že nedostatek paliva začal v 70. letech a ukázalo se, že energetický problém je pro lidstvo globálním problémem, prognózy nepočítaly se zvýšením jeho spotřeby. Bylo plánováno, že do roku 2000 se objem těžby nerostů zvýší 3x. Následně byly tyto plány samozřejmě omezeny, ale v důsledku extrémně nehospodárného využívání zdrojů, které trvalo desítky let, jsou dnes prakticky pryč.

Hlavní geografické aspekty energetického problému lidstva

Jedním z důvodů rostoucího nedostatku paliva je zhoršování podmínek pro jeho těžbu a v důsledku toho zdražování tohoto procesu. Jestliže před pár desítkami let ležely přírodní zdroje na povrchu, dnes musíme neustále zvětšovat hloubku dolů, plynových a ropných vrtů. Zvláště znatelně se zhoršily těžební a geologické podmínky výskytu energetických zdrojů ve starých průmyslových oblastech Severní Ameriky, západní Evropy, Ruska a Ukrajiny.

Vzhledem ke geografickým aspektům energetických a surovinových problémů lidstva je třeba říci, že jejich řešení spočívá v rozšíření hranic zdrojů. Potřeba se učit novéoblasti s lehčími těžebními a geologickými podmínkami. Lze tak snížit náklady na výrobu paliva. Je však třeba vzít v úvahu, že celková kapitálová náročnost těžby energetických zdrojů na nových místech je obvykle mnohem vyšší.

Ekonomické a geopolitické aspekty energetických a surovinových problémů lidstva

Vyčerpávání přírodních zásob paliva vedlo k tvrdé konkurenci v ekonomické, politické a geopolitické sféře. Obří palivové korporace se zabývají dělením palivových a energetických zdrojů a přerozdělováním sfér vlivu v tomto odvětví, což vede ke stálým cenovým výkyvům na světovém trhu s plynem, uhlím a ropou. Nestabilita situace vážně prohlubuje energetický problém lidstva.

Globální energetická bezpečnost

Tento koncept se začal používat na začátku 21. století. Principy strategie takového zabezpečení zajišťují spolehlivé, dlouhodobé a ekologicky přijatelné dodávky energie, jejichž ceny budou oprávněné a budou vyhovovat zemím vyvážejícím i dovážejícím palivo.

Realizace této strategie je možná pouze tehdy, budou-li odstraněny příčiny energetického problému lidstva a praktická opatření směřují k dalšímu zásobování světové ekonomiky jak tradičními palivy, tak energií z alternativních zdrojů. Kromě toho je třeba věnovat zvláštní pozornost rozvoji alternativní energie.

Zásady úspory energie

V době levných paliv se v mnoha zemích světa rozvinula ekonomika velmi náročná na zdroje. Za prvé, tento jev byl pozorován ve státech bohatých na nerostné zdroje. Na čele seznamu se umístily Sovětský svaz, USA, Kanada, Čína a Austrálie. Zároveň byl objem ekvivalentní spotřeby paliva v SSSR několikrát větší než v Americe.

Tento stav věcí si vyžádal urychlené zavedení politik úspor energie v domácím, průmyslovém, dopravním a dalších sektorech ekonomiky. S přihlédnutím ke všem aspektům energetických a surovinových problémů lidstva se začaly vyvíjet a zavádět technologie zaměřené na snižování měrné energetické náročnosti HDP těchto zemí a přestavovat se celá ekonomická struktura světové ekonomiky.

Úspěchy a neúspěchy

Nejvýznamnějších úspěchů v oblasti úspor energie dosáhly ekonomicky vyspělé země Západu. Za prvních 15 let se jim podařilo snížit energetickou náročnost jejich HDP o 1/3, což vedlo ke snížení jejich podílu na světové spotřebě energie z 60 na 48 procent. K dnešnímu dni tento trend pokračuje, přičemž růst HDP na Západě převyšuje rostoucí spotřebu paliva.

Mnohem horší situace je ve střední a východní Evropě, Číně a zemích SNS. Energetická náročnost jejich ekonomiky klesá velmi pomalu. Ale vůdci ekonomického anti-ratingu jsou rozvojové země. Například ve většině afrických a asijských zemíztráty souvisejícího paliva (zemního plynu a ropy) se pohybují od 80 do 100 procent.

Reality a vyhlídky

Energetický problém lidstva a způsoby jeho řešení dnes znepokojují celý svět. Pro zlepšení stávající situace jsou zaváděny různé technické a technologické novinky. Aby se šetřila energie, zdokonaluje se průmyslové a komunální vybavení, vyrábí se auta s nižší spotřebou paliva atd.

Mezi primární makroekonomická opatření patří postupná změna samotné struktury spotřeby plynu, uhlí a ropy s perspektivou zvyšování podílu netradičních a obnovitelných zdrojů energie.

Pro úspěšné vyřešení energetického problému lidstva je nutné věnovat zvláštní pozornost vývoji a implementaci zásadně nových technologií dostupných v současné fázi vědecké a technologické revoluce.

Jaderná energetika

Jednou z nejslibnějších oblastí v oblasti dodávek energie je jaderná energetika. V některých vyspělých zemích již byly uvedeny do provozu jaderné reaktory nové generace. Jaderní vědci opět aktivně diskutují na téma reaktorů poháněných rychlými neurony, které se, jak se kdysi předpokládalo, stanou novou a mnohem účinnější vlnou jaderné energie. Jejich vývoj byl však přerušen, ale nyní se tato problematika opět stala aktuální.

Používání generátorů MHD

Umožňuje přímou přeměnu tepelné energie na elektřinu bez parních kotlů a turbínprovádět magnetohydrodynamické generátory. Rozvoj tohoto slibného směru započal na počátku 70. let minulého století. V roce 1971 byl v Moskvě vypuštěn první pilotní-průmyslový MHD s kapacitou 25 000 kW.

Hlavní výhody magnetohydrodynamických generátorů jsou:

• vysoká účinnost;
• environmentální (žádné škodlivé emise do atmosféry);
• okamžitý začátek.

Kryogenní turbogenerátor

Princip činnosti kryogenního generátoru spočívá v tom, že rotor je chlazen kapalným héliem, což má za následek efekt supravodivosti. Mezi nesporné výhody této jednotky patří vysoká účinnost, nízká hmotnost a rozměry.

Pilotní prototyp kryogenního turbogenerátoru byl vytvořen již v sovětské éře a nyní probíhá podobný vývoj v Japonsku, USA a dalších rozvinutých zemích.

Vodík

Využití vodíku jako paliva má velkou perspektivu. Podle mnoha odborníků tato technologie pomůže vyřešit nejdůležitější globální problémy lidstva – energetický a surovinový problém. V první řadě se vodíkové palivo stane alternativou k přírodním zdrojům energie ve strojírenství. První vodíkový automobil vytvořila japonská společnost Mazda již na počátku 90. let, byl pro něj vyvinut nový motor. Experiment dopadl docela úspěšně, což potvrzuje příslib tohoto směru.

Elektrochemické generátory

Jsou to palivové články, které také fungují na vodík. Palivo prochází skrzpolymerní membrány se speciální látkou - katalyzátorem. V důsledku chemické reakce s kyslíkem se samotný vodík přemění na vodu, přičemž se při spalování uvolňuje chemická energie, která se mění na elektrickou energii.

Motory na palivové články se vyznačují nejvyšší účinností (přes 70 %), která je dvakrát vyšší než u konvenčních elektráren. Navíc se snadno používají, jsou během provozu tiché a nenáročné na opravu.

Až donedávna měly palivové články úzký rozsah, například ve vesmírném výzkumu. Nyní se však práce na zavedení elektrochemických generátorů aktivně provádějí ve většině ekonomicky rozvinutých zemí, mezi nimiž Japonsko zaujímá první místo. Celkový výkon těchto jednotek ve světě se měří v milionech kW. Například New York a Tokio už mají elektrárny využívající takové články a německá automobilka Daimler-Benz byla první, kdo vytvořil funkční prototyp vozu s motorem, který pracuje na tomto principu.

Řízená termonukleární fúze

Po několik desetiletí probíhá výzkum v oblasti termonukleární energie. Atomová energie je založena na reakci jaderného štěpení a termojaderná na opačném procesu - dochází ke splynutí jader izotopů vodíku (deuterium, tritium). Při procesu jaderného spalování 1 kg deuteria je množství uvolněné energie 10 milionkrát větší než množství energie získané z uhlí. Výsledek je opravdu působivý! Proto je termonukleární energetika považována za jednu z nejslibnějších oblastí při řešení globálních problémůenergetický deficit.

Prognózy

Dnes existují různé scénáře vývoje situace v globálním energetickém sektoru do budoucna. Podle některých z nich vzroste do roku 2060 celosvětová spotřeba energie v ropném ekvivalentu na 20 miliard tun. Ve spotřebě přitom rozvojové země předběhnou ty vyspělé.

Do poloviny 21. století by se množství fosilních zdrojů energie mělo výrazně snížit, ale podíl obnovitelných zdrojů energie, zejména větrných, solárních, geotermálních a přílivových zdrojů, poroste.