Энергетические и сырьевые ресурсы

Энергетическая и сырьевая проблема

Энергетические и сырьевые ресурсы

Сырьевая проблема

Энергетическая проблема

Пути решения проблем

Глобальная сырьевая проблема, пути решения

Сырьевая проблема

На Земле, в связи со стремительным истощением сырьевых запасов возникла сырьевая проблема, имеющая общие черты с энергетической проблемой, поэтому специалисты рассматривают их в неразрывной связи, как общую топливно-сырьевую проблему планеты. Для развития цивилизации необходимо сырье и топливо, но, к сожалению, месторождения минерального и углеводородного сырья на планете истощаются, проблема его недостатка приобретает глобальные масштабы, подтвержденные сырьевым кризисом 70 годов.

Сырье – исходный материал для множества технологических процессов. Это понятие включает в себя вещества природного и синтетического происхождения, используемые в промышленном производстве как исходный материал для получения энергии и необходимой продукции. Существует разделение сырья по его происхождению, на промышленное и сельскохозяйственное.

Но чаще всего термин — «сырьевые ресурсы», связывают с минеральным сырьем. Полезные ископаемые – основа развития и существования человечества. Промышленность на планете развивается стремительными темпами, потребность в сырье растет, следовательно, растут объемы добычи.

К сожалению, запасы нефти, газа, железной руды и других ископаемых на планете ограничены, поэтому через некоторое время они будут исчерпаны.

Причины возникновения сырьевой проблемы:

  • Стремительный рост количества добываемого из недр планеты сырья.
  • Естественным истощением месторождений в результате добычи.
  • Разведанные запасы углеводородов не бесконечны.
  • Необходимость добычи обедненных руд с низким содержанием полезных веществ.
  • Увеличение расстояния между регионами добычи и переработки.
  • Необходимость использования месторождения с плохими горно-геологическими условиями.
  • Разработка вновь открытых месторождений в регионах со сложными природными условиями.

Вышеперечисленные причины оказывают огромное влияние на обеспеченность промышленности природными ресурсами на глобальном уровне, которая постоянно снижается.

Расчеты обеспеченности ресурсами планеты, сделанные специалистами, использующими разные методики, часто не совпадают, между результатами возникают большие расхождения. В наше время назрела острая необходимость рационального использования и более полного извлечения из недр Земли минерального сырья.

Например, современные технологии добычи нефти с низким коэффициентом извлечения, не превышающим 0,25-0,45, нужно усовершенствовать, ведь большая часть ценнейшего энергетического сырья остается в недрах.

Если коэффициент извлечения увеличить даже на 1%, то при существующих объемах добычи нефти получим значительный экономический эффект. Если в 20 веке преобладала «ресурсная расточительность», то в 21 веке человечество вынуждено было перейти к рациональному потреблению ресурсов.

Основные моменты перехода:

  • Энергетический кризис 70-х годов дал толчок развитию энергосберегающих технологий и начался интенсивный путь развития всей мировой экономики. Уменьшение потребление энергии произошло в промышленной и непроизводственной сфере, что привело к существенной экономии углеводородного сырья.
  • Несовершенство традиционных технологий привело к тому, что только 20% добываемого сырья используется в готовой продукции, все остальное скапливается в отвалах. Они складываются из миллиардов тонн шлаковых отходов металлургии, зольных отходов ТЭС и огромного количества горных пород. Уже появились инновационные технологии, использующие отходы для извлечения из них металлов, химических веществ и производства строительных материалов. Такие технологии способствуют значительному снижению «ресурсной расточительности» и переходу к рациональному использованию ресурсов планеты.

Энергетическая проблема

Для цивилизации необходимо наличия топлива и энергии в долгосрочной перспективе. Но ограниченность количества и увеличение темпов потребления углеводородных и минерально-сырьевых ресурсов на Земле стало причиной возникновения энергетической проблемы.

Региональные кризисы возникали в отдельных государствах и в доиндустриальную эпоху.

Яркий пример – в Англии 18 века вырубка лесов достигла таких размеров, что для отопления страна вынуждена была перейти на каменный уголь.

Тогда это была локальная проблема, но во время мирового энергетического кризиса 70-х годов, она приобрела глобальный характер. Резко увеличившиеся цены на нефть привели к стагнации мировой экономики.

Кризис был преодолен, но проблема обеспеченности мировой экономики энергией и топливом никуда не исчезла, она сохранила свое значение.

В среднем один рабочий на производстве использует количество энергии эквивалентное 100 л. с. Количество производимой энергии на жителя планеты – показатель качества жизни.

Считается, что норма на душу населения – 10 кВт, а среднее значение для населения планеты всего 2 кВт.

Высокоразвитые страны мира уже достигли общепринятых норм выработки энергии на человека.

Но нерациональное использование ресурсов, увеличение количества населения, неравномерное распределение сырья и топлива по регионам планеты, будут, приводить к постоянному увеличению их потребления и производства.

Например, урановые руды, используемые в атомной энергетике, при современных темпах добычи будут полностью исчерпаны уже в первой половине 21 века.

Одна из причин топливно-энергетической проблемы – увеличение масштабов использования природных ресурсов, количество которых не безгранично. Бывшие социалистические страны отличались чрезвычайно затратной экономикой, в которой потери энергетических ресурсов были огромны.

Положение, после распада СССР, немного улучшилось, но и сейчас страны СНГ на выработку единицы продукции используют сырья в 2 раза больше, чем Европейские страны. Увеличивается добыча нефти и газа.

Разведаны и эксплуатируются богатейшие нефтегазовые месторождения Западной Сибири, на шельфе Северного моря, на Аляске с одновременным ухудшением экологической ситуации.

Ученые и специалисты произвели сложные расчеты, показавшие – если темпы использования каменного угля сохранятся, то его хватит на 325 лет, газа на 62 года, а запасы нефти истощатся через 37 лет. Постоянно открываются новые месторождения углеводородов, как на материке, так и на шельфе. Открытие новых энергетических источников разрушило пессимистические прогнозы 70 годов.

Пути решения проблем

Существуют два пути разрешения энергетической проблемы – экстенсивный и интенсивный путь.

Экстенсивный путь – это увеличение добычи углеводородного сырья и рост энергопотребления. Китай и Англия уже достигли предела добычи собственных энергоносителей с перспективой сокращения их количества. Недостаток энергоресурсов вынуждает многие страны искать технологии, позволяющие их рациональное использование.

Интенсивный путь – уменьшение энергозатрат на единицу продукции.

Энергетический кризис привел к перестройке структуры экономики, к внедрению инновационных энергосберегающих технологий и это позволило уменьшить последствия энергетического кризиса. Если сберечь тонну энергоносителя, то его цена будет в 3 или 4 раза меньше, чем добытая тонна. Уже к завершению 20 века США и Германия уменьшили энергоемкость производства в 2,5 раза.

Например:

По сравнению с металлургией энергоемкость в машиностроении уменьшилась практически в 10 раз.

Все энергоемкие производства развитые страны переводили в страны третьего мира. Энергосбережение сэкономило 20% энергоресурсов на единицу ВВП.

Повышение эффективности потребления энергии связано с внедрением современных технологических процессов. Инновационные технологии очень капиталоемкие, но это перспективный путь развития — затраты в 3 раза меньше расходов на увеличение добычи энергоресурсов.

Удивительно, но некоторые государства, например Китай, Россия, Индия, Украина по-прежнему используют устаревшие технологии в металлургии и химической промышленности. Они даже стремятся развивать эти чрезвычайно энергоемкие производства.

Увеличение энергопотребления в этих государствах связано с недостатком средств на внедрение современных технологий и с небольшим повышением уровня жизни населения.

Глобальная энергетическая проблема и ее решение связано с расходом энергии на изготовление продукции. В настоящее время недостатка энергетических ресурсов на планете нет.

Для некоторых регионов и государств сохраняется характерная проблема обеспечения энергоресурсами.

Глобальная сырьевая проблема, пути решения

Ученые-геологи и авторитетные экономисты предлагают следующее:

  • Организовывать и финансировать геологоразведочные и геолого-поисковые экспедиции. При успешном завершении поиска запасы минерального сырья увеличатся. Например, в послевоенный период разведанное количество запасов бокситов увеличилось почти в 36 раз, а добыча только в 10 раз. В этот период почти в 7 раз увеличились разведанные запасы медных руд с увеличением добычи только в 3 раза. Разведано множество месторождений нерудных ископаемых – калийных солей, фосфоритов, каменной соли. Современная техника позволяет проводить поиск и разведку месторождений не только на материке, но на дне морей и Мирового океана.
  • Внедрение энергосберегающих технологий, уменьшение материалоемкости изделий и энергоемкости процессов изготовления конечной продукции.
  • Добиваться полной и безотходной переработки минеральных ресурсов.
  • Использование в промышленности вторичного сырья — важного элемента рационального использования природных ресурсов.
  • Применение искусственных материалов для замены природного сырья, например керамики, стекловолокна, углеволокна и других материалов.

Несмотря на огромные природные запасы полезных ископаемых – руды, нефти, газа, экономика России, развивающаяся экстенсивным путем, стала испытывать определенные кризисные явления. Постепенно богатые месторождения полезных ископаемых истощаются, растет себестоимость их добычи, наблюдается постепенное снижение запасов углеводородного и минерального сырья государства.

Источник: https://sciterm.ru/spravochnik/energeticheskaya-i-sirevaya-problema/

Энергетические и сырьевые ресурсы

Энергетические и сырьевые ресурсы

Определение 1

Энергетические ресурсы – это различные источники разнообразных видов энергии, доступные для промышленного и бытового использования. К энергетическим ресурсам относятся механические, физические и химические источники энергии.

Энергетические ресурсы могут быть: первичными (природные явления и ресурсы) и вторичными (промежуточные продукты сортировки углей; мазуты, гудроны и другие продукты переработки нефти; горючие газы; сучья, пни, щепки, остающиеся при заготовке древесины; горючая вода из систем охлаждения; отработанный пар промышленных установок и др.

Классификация энергетических ресурсов:

  1. Невозобновляемые (истощаемые) ресурсы. Составляют 90% всех используемых в настоящее время ресурсов. Включают нефть, природный газ, сланцы и уголь. Запасы нефти на Земле на сегодняшний день оцениваются в около 10 млн баррелей (по данным отдельных исследователей эта цифра достигает 19 млн баррелей). Запасы природного газа составляют от 300 до 500 трлн куб. м. Уголь – наиболее часто используемое и распространенное топливное сырье. Доказанные запасы угля составляют 856 млрд. тонн.
  2. Возобновляемые ресурсы. К ним относятся гидроэнергия, древесина и альтернативная энергетика. К альтернативной энергетике принадлежат солнечная и ветровая энергии, тепловая энергия океанов, энергия внутреннего тепла планеты, энергия отливов и приливов.
  3. Ядерная энергетика.
  • Курсовая работа 480 руб.
  • Реферат 250 руб.
  • Контрольная работа 190 руб.

Вторичные энергоресурсы образуются в ходе производства. Эти носители энергии могут повторно использоваться для получения энергии, за пределами основного технологического процесса.

Высокая доля использования первичных энергетических ресурсов обусловлена высоким энергетическим потенциалом, целесообразностью и доступностью извлечения, темпами добычи и потребления.

Основные поставщики нефти – страны Среднего и Ближнего Востока. Им принадлежит 66% всех мировых запасов нефти. В некоторых развитых странах запасы нефти полностью отсутствуют Япония, Франция и др.). Наиболее разведанные месторождения угля находятся на территории США, Австралии, Германии, СНГ.

Потребление энергоресурсов постоянно повышается. Но происходит неравномерно. Около 70% мировых запасов энергии потребляют развитые страны, в которых население Земли составляет всего 30%.

Человечество сможет обеспечить свои потребности в энергии за счет органического топлива еще несколько десятков лет.

Ограничить это потребление может очевидная сокращение естественных запасов и глобальная катастрофа вследствие повышенного выброса вредных веществ в атмосферу.

Определение 2

Сырьевые ресурсы – это совокупность предметов труда, используемых непосредственно для производства промышленной продукции. Сырье – любой предмет труда, претерпевший во время добычи и переработки определенные изменения.

К сырью относятся: продукция добывающей промышленности (руда, щебень, песок) – промышленное сырье добывается и производится в промышленности и используется в основном отраслями тяжелой индустрии; сельскохозяйственная продукция (картофель, зерно, свекла и другие культуры) — сельскохозяйственное сырье производится в отраслях аграрного хозяйства и используется легкой и пищевой промышленностями.

Все промышленное сырье можно разделить на группы: минеральное сырье, получаемое из недр земли; искусственное сырье, получаемое искусственным путем.

Сырье минерального происхождения представляет собой минерально-сырьевую базу промышленности. Оно определяет развитие таких отраслей промышленности, как электроэнергетика, черная и цветная металлургия и др.

Ресурсы минерального сырья выявляют в недрах вследствие геологоразведочных работ. Основа минерально-сырьевой базы — выявление и разработка месторождений полезных ископаемых.

Полезные ископаемые, используемые в промышленности, подразделяют на группы: минеральные полезные ископаемые (черные, цветные, редкие и благородные металлы); горючие ископаемые (нефть, уголь, горючие сланцы, торф, природный газ); неметаллические полезные ископаемые (строительные материалы, сырье для химической промышленности, неметаллическое сырье для металлургии).

Направления использования энергетических и сырьевых ресурсов

Основные направления рационального использования ресурсов:

  • улучшение структуры топливно-энергетического баланса;
  • качественная подготовка сырья к использованию на промышленных предприятиях;
  • правильная транспортировка и хранение топлива и сырья (исключение снижения качества и потерь);
  • химизация производства;
  • комплексное использование сырья;
  • вторичное использование сырья
  • использование отходов производства.

Минерально-сырьевая база играет огромную роль в минерально-сырьевом мировом комплексе. В России разведано около 20 тыс. месторождений различных полезных ископаемых, большинство из которых введены в промышленное освоение.

Месторождения России включают более 10% разведанных в мире запасов нефти, треть запасов природного газа, четвертую часть — железных руд. По объему разведанных запасов платины и платиноидов, никеля, алмазов и некоторых других ископаемых страна занимает лидирующие места в мире.

На территории России есть крупные запасы калийных солей, апатитов, плавикового шпата и других неметаллических минеральных ресурсов.

Минерально-сырьевая база России характеризуется комплексностью, то есть включает почти все виды полезных ископаемых:

  • топливно-энергетические ресурсы (уголь, нефть, газ, уран);
  • цветные и редкие металлы (свинец, цинк, медь, никель, олово, алюминиевое сырье, вольфрам, сурьма, молибден, ртуть, цирконий, титан, ниобий, иттрий, тантал, рений, стронций, скандий и др.);
  • черные металлы (марганцевые, железные, хромовые руды);
  • благородные металлы (платиноиды, золото и серебро);
  • алмазы;
  • неметаллические полезные ископаемые (фосфориты, апатиты, калийная соль, поваренная соль, слюда-мусковит, плавиковый шпат, тальк, графит, магний, барит, поделочные и драгоценные камни, пьезооптическое сырье и др.).

Источник: https://spravochnick.ru/geografiya/energeticheskie_i_syrevye_resursy/

Энергетическая проблема человечества и пути ее решения

Энергетические и сырьевые ресурсы

Энергетическая проблема 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.

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 этапе научно-технической революции.

Атомная энергетика

Одним из наиболее перспективных направлений в сфере энергоснабжения является атомная энергетика. 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 магнитогидродинамические генераторы. 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 жидким гелием, 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 автомобиль на водороде 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.

Источник: https://FB.ru/article/327190/energeticheskaya-problema-chelovechestva-i-puti-ee-resheniya

Booksm
Добавить комментарий