Энерго-сырьевая проблема. Энергетические ресурсы
Эта глобальная проблема связана прежде всего с ограниченностью важнейших органических и минерально-сырьевых ресурсов планеты. Учёные предупреждают о возможном исчерпании известных и доступных для использования запасов нефти и газа, а так же об истощении других важнейших ресурсов: железной и медной руды, никеля, марганца, алюминия, хрома и т.д.
В сегодняшнем мире неуклонно расширяется потребление природных ресурсов:
- · Нефть, млн. т. 3450
- · Природный газ млрд. м 3 2220
- · Уголь, млн. т. 4625
В мире действительно существует ряд природных ограничений. Так, если брать оценку количества топлива по трем категориям: разведанные, возможные, вероятные, то угля хватит на 600 лет, нефти - на 90, природного газа - на 50 урана - на 27 лет. Иными словами, все виды топлива по всем категориям будут сожжены за 800 лет. Предполагается, что к 2010 г. спрос на минеральное сырье в мире увеличится в 3 раза по сравнению с сегодняшним уровнем. Уже сейчас в ряде стран богатые месторождения выработаны до конца или близки к истощению. Аналогичное положение наблюдается и по другим полезным ископаемым. Если энергопроизводство будет расти сегодняшними темпами, то все виды используемого сейчас топлива будут истрачены через 130 лет, то есть в начале ХХII в.
И все же вряд ли правомерно говорить о дефиците природных ресурсов на нашей планете. Человечество вовлекло в хозяйственный оборот меньшую часть ресурсов Земли: глубина разрезов не превышает 700 м, шахт - 2,5 км, скважин - 10 тыс. м. Наконец, основные резервы сбережения ресурсов содержатся в отсталой технологии, из-за которой не используется значительная часть природных ресурсов. Так, используемая ныне технология извлекает не более 30 - 40% потенциальных запасов нефти, а коэффициент полезного использования добытых энергетических ресурсов ограничен 30 - 35%.
Нефтяная промышленность сегодня - это крупный хозяйственный комплекс, который живет и развивается по своим закономерностям.Сырье для нефтехимии в производстве синтетического каучука, спиртов, полиэтилена, полипропилена, широкой гаммы различных пластмасс и готовых изделий из них, искусственных тканей; источник для выработки моторных топлив (бензина, керосина, дизельного и реактивных топлив), масел и смазок, а также котельно-печного топлива (мазут), строительных материалов (битумы, гудрон, асфальт); сырье для получения ряда белковых препаратов, используемых в качестве добавок в корм скоту для стимуляции его роста. Нефть - национальное богатство, источник могущества страны, фундамент ее экономики.
Доказанные запасы нефти в мире оцениваются в 140 млрд. т, а ежегодная добыча составляет около 3.5 млрд. т. Однако вряд ли стоит предрекать наступление через 40 лет глобального кризиса в связи с исчерпанием нефти в недрах земли, ведь экономическая статистика оперирует цифрами доказанных запасов, то есть запасов которые полностью разведаны, описаны и исчислены. А это далеко не все запасы планеты. Даже в пределах многих разведанных месторождений сохраняются неучтённые или не вполне учтенные нефтеносные секторы, а сколько месторождений еще ждет своих открывателей.
За последние два десятилетия человечество вычерпало из недр более 60 млрд. т нефти. Казалось бы, доказанные запасы при этом сократились на такую же величину? Ничуть не бывало. Если в 1977 году запасы оценивались в 90 млрд. т, то в 1987 г. уже в 120 млрд., а к 1997 году увеличились еще на два десятка миллиардов. Ситуация парадоксальна: чем больше добываешь, тем больше остается. Между тем этот геологический парадокс вовсе не кажется парадоксом экономическим. Ведь чем выше спрос на нефть, чем больше ее добывают, тем большие капиталы вливаются в отрасль, тем активнее идет разведка на нефть, тем больше людей, техники, мозгов вовлекается в разведку и тем быстрее открываются и описываются новые месторождения. Кроме того, совершенствование техники добычи нефти позволяет включать в состав запасов ту нефть, наличие (и количество) которой было ранее известно, но достать которую было нельзя при техническом уровне прошлых лет.
Конечно, это не означает, что запасы нефти безграничны, но очевидно, что у человечества есть еще не одно десятилетие, чтобы совершенствовать энергосберегающие технологии и вводить в оборот альтернативные источники энергии.
При существующих способах добычи нефти коэффициент её извлечения колеблется в пределах 0.25 - 0.45, что явно недостаточно и означает, что большая часть её геологических запасов остаётся в земных недрах.
Энергетика - это основа промышленности всего мирового хозяйства. Приблизительно 1/4 всех потребляемых энергоресурсов приходится на долю электроэнергетики. Остальные 3/4 приходятся на промышленное и бытовое тепло, на транспорт, металлургические и химические процессы. Ежегодное потребление энергии в мире приближается к 10 млрд. т условного топлива, а к 2009 году оно достигнет, по прогнозам экспертов 20-27 млрд. т.
Теплоэнергетика в основном твердое топливо. Самое распространенное твердое топливо нашей планеты - уголь. И с экологической и с экономической точки зрения метод прямого сжигания угля для получения электроэнергии не лучший способ использования твердого топлива.
Энергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики.
Энергетическая промышленность является частью топливно-энергетической промышленности и неразрывно связана с другой составляющей этого гигантского хозяйственного комплекса - топливной промышленностью
Из написанного ясно что существуют разные факторы, ограничивающие мощность солнечной энергетики.
Одним из самых перспективных, на данный момент, методов решения энергетической проблемы - это использование альтернативных видов электроэнергии.
Многие тысячелетия, верно, служит человеку энергия, заключенная в текущей воде. Запасы ее на Земле колоссальны. Недаром некоторые ученые считают, что нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а Вода - ведь около трех четвертей поверхности планеты покрыты водой. Огромным аккумулятором энергии служит Мировой океан, поглощающий большую ее часть, поступающую от Солнца. Здесь плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие океанские течения. Рождаются могучие реки, несущие огромные массы воды в моря и океаны. Понятно, что человечество в поисках энергии не могло пройти мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научились использовать энергию рек.
Но когда наступил золотой век электричества, произошло возрождение водяного колеса, правда, уже в другом обличье - в виде водяной турбины. Электрические генераторы, производящие энергию, необходимо было вращать, а это вполне успешно могла делать вода, тем более что многовековой опыт у нее уже имелся. Можно считать, что современная гидроэнергетика родилась в 1891 году.
Преимущества гидроэлектростанций очевидны - постоянно возобновляемый самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения окружающей среды. Да и опыт постройки и эксплуатации водяных колес мог бы оказать немалую помощь гидроэнергетикам. Однако постройка плотины крупной гидроэлектростанции оказалась задачей куда более сложной, чем постройка небольшой запруды для вращения мельничного колеса. Чтобы привести во вращение мощные гидротурбины, нужно накопить за плотиной огромный запас воды. Для постройки плотины требуется уложить такое количество материалов, что объем гигантских египетских пирамид по сравнению с ним покажется ничтожным. Поэтому в начале XX века было построено всего несколько гидроэлектростанций.
Но пока людям служит лишь небольшая часть гидроэнергетического потенциала земли. Ежегодно огромные потоки воды, образовавшиеся от дождей и таяния снегов, стекают в моря неиспользованными. Если бы удалось задержать их с помощью плотин, человечество получило бы дополнительно колоссальное количество энергии.
Атомная энергия. Открытие излучения урана впоследствии стало ключом к энергетическим кладовым природы.
Главным, сразу же заинтересовавшим исследователей, был вопрос: откуда берется энергия лучей, испускаемых ураном, и почему уран всегда чуточку теплее окружающей среды? Под сомнение ставился либо закон сохранения энергии, либо утвержденный веками принцип неизменности атомов? Огромная научная смелость требовалась от ученых, которые перешагнули границы привычного, отказались от устоявшихся представлений.
Такими смельчаками оказались молодые ученые Эрнест Резерфорд и Фредерик Содди. Два года упорного труда по изучению радиоактивности привели их к революционному по тем временам выводу: атомы некоторых элементов подвержены распаду, сопровождающемуся излучением энергии в количествах, огромных по сравнению с энергией, освобождающейся при обычных молекулярных видоизменениях.
Невиданными темпами развивается сегодня атомная энергетика. За тридцать лет общая мощность ядерных энергоблоков выросла с 5 тысяч до 23 миллионов киловатт! Некоторые ученые высказывают мнение, что в 21 веке около половины всей электроэнергии в мире будет вырабатываться на атомных электростанциях.
В принципе энергетический ядерный реактор устроен довольно просто - в нем, так же как и в обычном котле, вода превращается в пар. Для этого используют энергию, выделяющуюся при цепной реакции распада атомов урана или другого ядерного топлива. На атомной электростанции нет громадного парового котла, состоящего из тысяч километров стальных трубок, по которым при огромном давлении циркулирует вода, превращаясь в пар. Эту махину заменил относительно небольшой ядерный реактор. Самый распространенный в настоящее время тип реактора водогра-фитовый.
Еще одна распространенная конструкция реакторов - так называемые водо-водяные. В них вода не только отбирает тепло от твэлов, но и служит замедлителем нейтронов вместо графита. Конструкторы довели мощность таких реакторов до миллиона киловатт. Могучие энергетические агрегаты установлены на Запорожской, Балаковской и других атомных электростанциях. Вскоре реакторы такой конструкции, видимо, догонят по мощности и рекордсмена - полуторамиллионик с Игналинской АЭС.
Но все-таки будущее ядерной энергетики, по-видимому, останется за третьим типом реакторов, принцип работы и конструкция которых предложены учеными, - реакторами на быстрых нейтронах. Их называют еще реакторами-размножителями. Обычные реакторы используют замедленные нейтроны, которые вызывают цепную реакцию в довольно редком изотопе - уране 235, которого в природном уране всего около одного процента. Именно поэтому приходится строить огромные заводы, на которых буквально просеивают атомы урана, выбирая из них атомы лишь одного сорта урана 235. Остальной уран в обычных реакторах использоваться не может. Возникает вопрос: а хватит ли этого редкого изотопа урана на сколько-нибудь продолжительное время или же человечество вновь столкнется с проблемой нехватки энергетических ресурсов?
Более тридцати лет назад эта проблема была поставлена перед коллективом лаборатории Физико-энергетического института. Она была решена. Руководителем лаборатории Александром Ильичом Лейпунским была предложена конструкция реактора на быстрых нейтронах. В 1955 году была построена первая такая установка.
Преимущества реакторов на быстрых нейтронах очевидны. В них для получения энергии можно использовать все запасы природных урана и тория, а они огромны - только в Мировом океане растворено более четырех миллиардов тонн урана.
Но все 450 атомных электростанции, работающих сейчас на планете, не могут создать угрозу, хотя бы сравнимую с угрозой, исходящей от 50 тысяч боеголовок.
Нет сомнения в том, что атомная энергетика заняла прочное место в энергетическом балансе человечества. Она, безусловно, будет развиваться и впредь, без отказано поставляя столь необходимую людям энергию. Однако понадобятся дополнительные меры по обеспечению надежности атомных электростанций, их безаварийной работы, а ученые и инженеры сумеют найти необходимые решения.
Сырьевая проблема
Замечание 1
Между сырьевой и энергетической проблемами есть общие черты, поэтому их часто рассматривают в виде одной топливно-сырьевой проблемы. Касаются они обеспечения человечества топливом и сырьем. Проблема обеспеченности стран сырьем и раньше имела определенную остроту, но возникала она на региональных уровнях. Однако сырьевой кризис 70-х годов показал её глобальные масштабы.
Понятие «сырье» само по себе является очень ёмким. Это могут быть материалы и предметы труда, которые уже претерпели какое-то изменение и подлежат дальнейшей переработке, например, нефть, руда, древесная щепа, шерсть, пластмассы, смолы и др. Вообще всё сырье по происхождению делят на промышленное и сельскохозяйственное, но чаще всего сырьевые ресурсы ассоциируются с минеральными ресурсами. Минеральные ресурсы или полезные ископаемые есть не что иное, как основа существования человеческой цивилизации. С бурным развитием промышленности потребность в минеральных ресурсах увеличивается, темпы их добычи растут, а сами ресурсы в недрах Земли ограничены. Со временем они будут просто исчерпаны.
Появление сырьевой проблемы связано с целым рядом причин:
- Ростом объемов извлекаемого из недр Земли минерального сырья;
- Истощением бассейнов и месторождений;
- Обеднение многих руд полезными веществами;
- Ограниченностью разведанных запасов углеводородов;
- Ухудшением горно-геологических условий залегания полезных ископаемых;
- Территориальным разрывом между районами добычи сырья и районами его потребления;
- Открытием новых месторождений в районах со сложными природными условиями.
Следствием данных причин стало общее снижение обеспеченности минеральными ресурсами на глобальном уровне, при этом надо иметь в виду, что для отдельных видов сырья необходим дифференцированный подход. Многие специалисты делают расчеты обеспеченности ресурсами, но между ними часто бывают большие расхождения. Тем не менее, в век научно-технической революции важным является рациональное использование минерального сырья, более полное извлечение из земных недр полезных ископаемых. Например, существующие современные способы добычи нефти имеют коэффициент её извлечения $ 0,25$-$0,45$, а это означает, что большая часть геологических запасов остаётся в недрах. При повышении коэффициента нефтеотдачи хотя бы на $1$ % дает большой экономический эффект. «Ресурсная расточительность» $XX$ века перешла к эпохе рационального потребления ресурсов.
Этот переход связан с двумя основными моментами:
- Благодаря энергетическому кризису $70$-х годов началось развитие энергосберегающих технологий и переход мировой экономики на интенсивный путь развития. Производственная и непроизводственная сферы в значительной степени уменьшили расходы энергии, следствием чего явилась экономия углеводородного сырья;
- Из всего добываемого на планете сырья на производство готовой продукции идет только $20$ %, а вся остальная горная масса накапливается в отвалах. За многие десятилетия накопились миллиарды тонн горных пород. Здесь же лежат миллиарды тонн зольных отходов электростанций и шлаковых отходов металлургических предприятий. Многое из этих отходов можно использовать для получения новых веществ, например, для производства ряда металлов, химических продуктов, таких строительных материалов как кирпич, цемент, известь и др. Отсюда этот второй момент ассоциируется со снижением «прямой» ресурсной расточительности.
Энергетическая проблема
Суть проблемы состоит в том, что в настоящее время и в будущем человечество должно быть обеспечено топливом и энергией. Энергетическая проблема на планете появилась, потому что важнейшие органические и минерально-сырьевые ресурсы ограничены, а использование топливно-энергетических ресурсов растет быстрыми темпами.
Замечание 2
Небольшие энергетические кризисы имели место и в доиндустриальной экономике. В $XVIII$ веке в Англии, например, были исчерпаны лесные ресурсы, и стране пришлось перейти на уголь. Данная проблема была локальной, а глобальной она стала, когда разразился мировой энергетический кризис. Это были $70$-е годы $XX$ века. Цены на нефть резко поднялись, и мировая экономика испытала серьезные трудности.
Надо сказать, что возникшие затруднения были преодолены, но сама проблема обеспеченности топливом и энергией, сохранила своё значение. В процессе промышленного производства каждый работник в наше время использует энергию, равную примерно $100$ лошадиным силам. А одним из показателей качества жизни населения планеты является количество производимой энергии на одного человека. По общепризнанным нормам на душу населения необходимо производить $10$ кВт, а производится только около $2$ кВт.
Общепризнанных норм достигли некоторые высокоразвитые страны мира. Если учесть, что с одной стороны население планеты растет, а с другой стороны энергия и сырье используются нерационально, топливно-энергетические ресурсы по странам мира размещаются неравномерно, то следует, что их производство и потребление будут увеличиваться и дальше. К сожалению, энергетические ресурсы Земли не безграничны. При тех темпах, например, которые планируются в атомной энергетике, суммарные запасы урановых руд будут исчерпаны в первой половине $XXI$ века.
Если говорить о вещественном содержании, то причина топливно-энергетической проблемы связана с ростом масштабов вовлечения природных ресурсов в хозяйственное обращение при их ограниченности. Затратная экономика бывших социалистических стран была связана с огромными потерями энергетических ресурсов. Да и сегодня на производство единицы продукции страны СНГ расходуют сырья в $2$ раза больше, чем страны Западной Европы. Наращивание добычи топливных ресурсов продолжается. Открыты и эксплуатируются огромные нефтегазоносные площади в Западной Сибири, на Аляске, на шельфе Северного моря, что в свою очередь привело к ухудшению экологической ситуации.
Замечание 3
Специалисты подсчитали, что разведанных запасов угля при современном уровне его добычи должно хватить на $325$ лет, разведанных запасов газа хватит на $62$ года, а нефти на $37$ лет. С открытием новых месторождений энергоносителей пессимистические прогнозы $70$-х годов сменились на оптимистические взгляды, которые были основаны на более актуальной информации.
Пути решения проблем
В решении энергетической проблемы существует два пути – экстенсивный и интенсивный путь.
При решении проблемы экстенсивным путем требуется дальнейшее увеличение добычи энергоносителей и абсолютный рост энергопотребления. Для современной мировой экономики этот путь является актуальным, потому что в абсолютном выражении к $2003$ году мировое энергопотребление выросло с $12$ до $15,2$ млрд. тонн условного топлива. Такие страны как Китай, столкнувшийся уже с достижением предела собственного производства энергоносителей или Великобритания, столкнувшаяся с перспективой сокращения этого производства. Развитие событий таким путем заставляет страны искать способы более рационального использования энергоресурсов.
Решение проблемы интенсивным путем заключается в увеличении производства продукции на единицу энергозатрат.
Энергетический кризис ускорил внедрение энергосберегающих технологий и перестроил структуру экономики, что в значительной степени смягчило последствия энергетического кризиса. В настоящее время одна тонна сбереженного энергоносителя стоит в $3$-$4$ раза дешевле, чем дополнительно добытая тонна. К концу $XX$ века энергоёмкость хозяйства таких стран как США и Германия снизилась соответственно в $2$ и $2,5$ раза.
Например:
- Энергоёмкость машиностроения в $8$-$10$ раз стала ниже, чем в металлургии и топливно-энергетическом комплексе;
- Энергоёмкие производства выводились в развивающиеся страны. Энергосберегающая перестройка хозяйства давала до $20$ % экономии топливно-энергетических ресурсов в расчете на единицу ВВП;
- Совершенствование технологических процессов функционирования оборудования является важным резервом повышения эффективности использования энергии. Направление в данном случае очень капиталоёмкое, но затраты на него в $2$-$3$ раза меньше расходов на увеличение добычи топлива и энергии.
Замечание 4
Как ни странно, такие государства как Россия, Китай, Индия, Украина стремятся развивать именно энергоёмкие производства – металлургия, химическая промышленность – при использовании устаревших технологий.
Рост энергопотребления в этих странах ожидается как в связи с повышением уровня жизни, так и с нехваткой у некоторых из них достаточных средств на снижение энергоёмкости хозяйства. Ещё долгие годы решение глобальной энергетической проблемы будет зависеть от расхода энергии на единицу произведенной продукции. Сегодня глобальная энергетическая проблема в понимании нехватки энергетических ресурсов в мире не существует. Сохраняется проблема обеспечения энергоресурсами в модифицированном виде.
Каковы пути решения глобальной сырьевой проблемы.
- Проводить геолого-поисковые и геолого-разведочные работы. Их цель – увеличить разведанные запасы минерального сырья. Решение данной задачи идет довольно успешно. Например, разведанные запасы бокситов за послевоенный период увеличились в $36$ раз, а добыча увеличилась только в $10$ раз. За этот же период в $7$ раз увеличились разведанные запасы меди, а её добыча увеличилась в $3 $раза. Увеличились разведанные запасы нерудных полезных ископаемых – фосфоритов, калийных солей и др. Перспективными становятся поиски и разведка сырья на материковом шельфе, материковом склоне, и, даже, на глубоководном дне Мирового океана;
- Полное и комплексное использование минеральных ресурсов, извлекаемых из недр планеты;
- Снижение материалоёмкости производственных процессов и осуществление политики ресурсосбережения;
- Важным элементом рационального природопользования должно стать широкое использование вторичного сырья;
- Замена природного сырья искусственными материалами, по качеству не уступающих натуральным – это пластмассы, керамика, стекловолокно и другие материалы.
Замечание 5
России тоже необходим этот переход к ресурсосбережению, несмотря на то, что она имеет огромный природно-ресурсный потенциал. Хозяйство страны, развивавшееся экстенсивным путем, в последнее время стало испытывать кризисные явления. Месторождения природных ресурсов истощаются, растет стоимость их добычи, снижается прогнозная и действительная ресурсообеспеченность страны.
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.
Сырьевые проблемы
Само понятие сырье очень емко. Это материалы и предметы труда, претерпевшие уже известное изменение и подлежащие дальнейшей переработке (нефть и руда, шерсть и древесная щепа, синтетические смолы и пластмассы и др.). Все многообразные виды сырья разделяют по происхождению на промышленное и сельскохозяйственное, а по сфере использования - еще на десятки категорий (топливноэнергетическое, металлургическое, горно-химическое и т. д.). Но наиболее часто сырьевые ресурсы ассоциируются все-таки с минеральными ресурсами.
Минеральные ресурсы - первоисточник, исходная основа человеческой цивилизации практически на всех фазах ее развития. Однако лишь сегодня человечество избавляется наконец от идеалистических представлений о том, что они практически вечны. Ресурсы минерального сырья ограниченны, фактически невосполнимы и при сохранении экспоненциально растущего их потребления в обозримом будущем будут исчерпаны. При этом важно учитывать следующее обстоятельство: человечеству в сущности не грозит близкое исчерпывание физически наличных в земных недрах минеральных ресурсов - весьма ограниченной является технически доступная и экономически эффективная (по условиям залегания и качеству) часть многих важных видов полезных ископаемых. Быстрое ее исчерпание и обращение к менее эффективным залежам будет означать серьезное испытание для экономики многих государств.
Нельзя утверждать, что суть глобальной сырьевой проблемы сводится лишь к близкой исчерпаемости отдельных видов минерального сырья. Во-первых, не следует забывать о лесных и некоторых других видах природных ресурсов, а во-вторых, выражение «близкая исчерпаемость» относится к планете в целом, а не к отдельным государствам. Постоянные колебания предложения и спроса, чередование периодов дефицита и избытка сырья на мировых рынках и соответственно скачкообразные колебания мировых цен, резкие противоречия между экспортерами и импортерами сырья (прежде всего, развитыми и развивающими странами), жесткая борьба между отдельными фирмами - все эти явления и процессы имеют прямое отношение к глобальной сырьевой проблеме.
Наконец, нельзя замыкаться на вопросах ограниченности или невоспроизводимости природных ресурсов Земли. Не меньше внимания требуют вопросы ресурсовоспроизводственной деятельности человека, т. е. утилизации или рециклизации (вторичной переработки) всевозможных отходов производственной деятельности людей. Традиционно большинство таких отходов как бы выбрасывается, чем грубо нарушается один из основных законов экологии - круговорот веществ в природе.
Переход от эры «ресурсной расточительности» к эпохе рационального ресурсопотребления связывается с двумя основными моментами. Первый из них состоит в том, что энергетический кризис 70х годов дал сильнейший импульс развитию энергосберегающей технологии, способствовал началу перехода мировой экономики с экстенсивного пути на интенсивный. Во многих отраслях материального производства и непроизводственной сферы заметно уменьшились расходы энергии, что привело к экономии углеводородного сырья.
Второй момент ассоциируется со снижением «прямой» ресурсной расточительности. Так, из огромного объема ежегодно извлекаемой из недр планеты горной массы на производство готовой продукции используется не более 20%. В результате за долгие годы в отвалах накопилось сотни миллиардов тонн различных горных пород. На этих технологических «кладбищах» лежат также миллиарды тонн золы электростанций и шлаков - отходов металлургических заводов. Многие вскрышные породы и отходы обогащения ископаемого сырья пригодны для производства целого ряда металлов, химических продуктов, строительных материалов - кирпича, цемента, извести и т. д.
Энергетическая проблема
Использование топливно-энергетических и сырьевых ресурсов на нашей планете растет значительными темпами. Сегодня промышленный работник в процессе труда вооружен энергией примерно в 100 лошадиных сил. На каждого жителя планеты производится около 2 кВт энергии, а для обеспечения общепризнанных норм качества жизни необходимо 10 кВт. Такой показатель достигнут только в некоторых наиболее развитых странах мира. В связи с этим, а также ввиду дальнейшего роста населения планеты, нерациональное использование энергии, сырья, неравномерное распределение топливно-энергетических ресурсов среди различных регионов стран мира, их производство и потребление и дальше будут увеличиваться.
Однако энергетические ресурсы планеты не безграничны. При запланированных темпах развития ядерной энергетики суммарные запасы урана будут исчерпаны в первом десятилетии XXI в., но если расход энергии будет происходить на уровне энергетики теплового барьера, то все запасы невосстанавливаемых источников энергии сгорят за 80 лет. Поэтому с точки зрения вещественного содержания основной причиной обострения топливно-энергетической проблемы является увеличение масштабов вовлечения природных ресурсов в хозяйственное обращение и их ограниченное количество на нашей планете. С точки зрения общественной формы такой причиной являются отношения монополистической собственности, которые обусловливают хищническую эксплуатацию природных ресурсов.
Огромные потери энергетических ресурсов имели место в затратной экономике бывшего СССР и странах Восточной Европы. И сейчас еще в странах СНГ на производство единицы национального дохода расходуется в среднем вдвое больше сырья, чем в развитых странах Запада.
Основные пути решения экологической, топливно-энергетической и сырьевой проблемы с точки зрения общественной формы (или отношений собственности) таковы: - установление национальной народной собственности на все природные ресурсы. Это защитит их от хищнического использования и в определенной мере ослабит процесс грабежа империалистическими государствами, прежде всего, ТНК, топливно-энергетических и сырьевых ресурсов развивающихся стран; - существенное изменение механизма ценообразования на природные ресурсы;
Противопоставление развитым странам стратегии объединения действий стран-экспортеров топливно-энергетических и сырьевых ресурсов. Эта стратегия должна касаться как объема добычи всех видов ресурсов, так и квот их продажи на внешних рынках;
Списание всех долгов слаборазвитых стран, сумма которых превысила 2,5 трлн. дол. Для выплаты только процентов по этим долгам не хватает средств, полученных от империалистических государств за экспорт сырьевых ресурсов;
Необходимость избавления от диктата международных капиталистических организаций, прежде всего, МВФ, заключающегося в том, что предоставление «помощи» развивающимся странам осуществляется при условии выполнения ими практических рекомендаций МВФ (Международный валютный фонд) в области внутренней социально-экономической политики. Так, в Латинской Америке, крупнейшем после США экспортере продовольствия, 25 млн. детей голодают. После того, как МВФ на своих условиях предоставил Аргентине кредит в размере 290 млн дол. и ее экономика стала быстро переходить в частные руки, голод охватил почти половину населения страны;
Прекращение гонки вооружений;
Наращивание выпуска готовой продукции.
Это дало бы возможность даже при нынешней конъюнктуре цен на мировом рынке значительно увеличить доходы от экспорта;
Выделение развитыми капиталистическими странами значительных финансовых, человеческих и технических ресурсов странам третьего мира для разведки, разработки природных ресурсов, их переработки, транспортировки, распределения по справедливым (трансформированным) ценам с целью значительного увеличения валютных доходов, установления экономического суверенитета.
За счет этих средств следует интенсивно развивать сельское хозяйство;
Прогрессивные аграрные преобразования на селе, ликвидация неоколониальных форм аграрных отношений;
Объединение усилий всех стран для решения глобальных проблем, значительное увеличение расходов на преодоление экологического кризиса за счет ослабления гонки вооружений, уменьшения военных расходов. Сегодня на охрану окружающей среды в мире расходуется в два раза меньше средств, чем необходимо для стабилизации экологической обстановки на планете.
Целесообразно создать за счет стран, которые причинили наибольший ущерб планете, своеобразный фонд экологической безопасности для ликвидации наиболее угрожающих окружающей среде источников опасности;
Проведение природоохранной политики с помощью административно-экономических рычагов стимулирования производства таких автомобилей, техники, электростанций, которые бы не загрязняли окружающую среду, обеспечивали экономию всех топливно-энергетических, сырьевых ресурсов, расширение лесных насаждений, уменьшение отходов и т. д.;
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.
